Abstrakta z konference ČSEtS 2006

Bazálne gangliá modulujú behaviorálne indukovanú génovú expresiu motorickej dráhy  

Ľubica Kubíková, Elena A. Kuhn, Erich D. Jarvis
ÚBGŽ SAV, Moyzesova 61, 90028 Ivanka pri Dunaji
Duke University, Durham NC 27710, USA

Špecializovaná sieť mozgových jadier používaná pre vokálnu komunikáciu spevavcov poskytuje efektívny systém pre štúdium nervových mechanizmov naučeného motorického správania u stavovcov. Tento systém pozostáva z dvoch dráh – z vokálnej motorickej dráhy, nevyhnutnej pre produkciu naučených vokalizácií, a zo slučky bazálnych ganglií, nevyhnutnej pre učenie a modifikáciu vokalizácií. Napriek tomu, že lézie v oblasti bazálnych ganglií u dospelých vtákov výrazne spev neovplyvnia, tieto oblasti ukazujú vysokú aktivitu (elektrofyziologickú aktivitu a expresiu génu ZENK [erg-1] aktivovanú spevom). Cieľom tejto štúdie preto bolo zistiť, či slučka bazálnych ganlií moduluje motorickú dráhu a mechanizmus tejto modulácie. Ako model sme použili spevavca zebričku austrálsku (Taeniopygia guttata). V jednej mozgovej hemisfére sme neurotoxínom vyvolali lézie, druhá hemisféra slúžila ako kontrolná. Navyše sme mali kontrolnú skupinu vtákov bez lézií. Ráno 3.-5. deň po operácii sme vtáka nechali spievať a po dostatočnom počte piesní sme ho usmrtili letálnou dávkou anestetika s následnou perfúziou. Mozgzy sme spracovávali pomocou imunohistochemickej metódy stanovenia expresie génov ZENK a Hu (neuronálny marker). Počty neurónov obsahujúcich ZENK proteín aktivovaný spevom sme porovnávali v rovnakých vokálnych oblastiach u kontrolných a léziovaných vtákov. Pre štatistické hodnotenie sme použili metódu ANOVA a Fisherov PLSD post hoc test. Zistili sme, že podobne ako expresia jeho mRNA, aj expresia ZENK proteínu je regulovaná spevom v závislosti na sociálnom kontexte: pri nenasmerovanom speve (väčšinou v sólo kontexte) sú vysoké hladiny v oboch vokálnych dráhach, zatiaľčo pri speve nasmerovanom k inému zvieraťu (väčšinou samičke) sú nízke hladiny v laterálnej časti slučky a v oblasti RA motorickej dráhy, ale vysoké hladiny v oblastiach susediacich so slučkou mediálne a v ďalšej motorickej oblasti, HVC. Ďalej v tejto práci ukazujeme, že v rámci slučky bazálnych ganglií existujú dve paralelné interaktívne časti, laterálna a mediálna, ktoré modulujú spevom indukovanú expresiu génu ZENK v motorických oblastiach RA a HVC. Súčasťou slučky bazálnych ganglií je striatána oblasť laterálna AreaX (LareaX) a paliálna oblasť laterálny MAN (LMAN), pričom LareaX je nevyhnutná pre vysokú indukciu génu ZENK v zostupných (downstream) oblastiach hlavne počas nenasmerovaného spevu a LMAN je nevyhnutný pre nízku expresiu hlavne počas nasmerovaného spevu. Mechanizmom tejto modulácie je podmienená závislosť, kde LMAN je schopný modulovať expresiu génu ZENK v cieľových oblastiach, ak je na ne LMAN fyzicky pripojený, ale odstránenie oblasti LMAN odstráni tiež túto závislosť. Tieto výsledky naznačujú dynamické molekulárne interakcie slučky bazálnych ganglií a motorickej dráhy počas produkcie naučeného motorického správania.

Klíčová slova: spev; skoré gény; mozgové dráhy; expresia; naučená vokálna komunikácia