Cholinergic signaling in the striatum and its significance in cognitive flexibility

Abstract

Cholinergní interneurony ve striatu se podílejí na řízení chování, motoriky a kognitivních funkcí. V poslední době celá řada publikací poukázala na jejich zvláštní význam pro kognitivní flexibilitu, tedy schopnost naučit se novým strategiím chování a přizpůsobovat se měnícím se podmínkám prostředí. Spolu s pracovní pamětí, kognitivní inhibicí, pozorností a jinými funkcemi patří kognitivní flexibilita mezi exekutivní funkce. Protože narušená kognitivní flexibilita je jedním ze symptomů celé řady neuropsychiatrických onemocnění, má studium jejích mechanismů prvořadý význam. Tato práce nejprve pojednává o anatomii striata, zastoupení jednotlivých typů neuronů ve striatu a o jeho funkcích. Poté se zaměří na popis cholinergního systému a na specifika cholinergní signalizace ve striatu. Třetí obecná část práce pojednává o kognitivní flexibilitě. Nakonec práce po obecném úvodu přinese podrobný přehled dostupných studií, které nám zatím částečně umožnily pochopit význam cholinergní signalizace ve striatu pro schopnost mozku potlačovat staré koncepty a nahrazovat je novými.

In the striatum, cholinergic interneurons (CINs) contribute to the control of behaviour, motor and cognitive functions. Recently, number of studies have shown a special significance of CINs in the control of cognitive flexibility: the ability to learn new behavioural strategies when requirements of the environment change. Along with working memory, cognitive inhibition, attention control and other cognitive domains, cognitive flexibility belongs to executive functions. Cognitive flexibility impairment is present in a range of neuropsychiatric disorders and thus, understanding its mechanisms is of outstanding importance. The proposed work will first describe anatomy and cellular composition of the striatum and its functions. It will further describe cholinergic system with a special attention to cholinergic signalling in the striatum. The final chapter of the general part of the thesis will focus on cognitive flexibility. After discussing the involved structures and systems separately, the thesis will eventually provide comprehensive review of currently available studies investigating how striatal CINs contribute to brain's ability to replace old concepts with new and more efficient ones.