Role of ventral hippocampus and medial prefrontal cortex in behavioral flexibility in rodents

Abstract

Adaptace na neustále se měnící prostředí je vlastností nutnou pro přežití všech volně žijících živočichů, ale i zásadním předpokladem pro každodenní interakce s okolním světem. Hlavní neurální substráty zajišťující kognitivní a behaviorální flexibilitu jsou již dobře známy a spočívají především na vzájemné komunikaci mezi prefrontální kůrou (PFC) a striatem. Některé části PFC jsou hojně inervovány ventrálním hipokampem (vHPC), což může výrazně ovlivňovat její funkce. Odchylky v hipokampo-prefrontálním spojení se navíc ukazují být významným faktorem narušujícím kognitivní funkce u některých neuropsychiatrických onemocnění. To je také důvodem, proč je přesná funkce tohoto spojení podstatnou složkou současného výzkumu. Cílem této práce bylo otestovat roli vHPC a mediální PFC (mPFC) v úloze aktivního vyhýbání se místu na rotující aréně 1) ve dvou variantách testujících flexibilní chování - reversalu a set-shiftingu - a 2) ve vybavení si naučené úlohy. Dané struktury jsme inaktivovali kombinací jednostranných, oboustranných nebo kombinovaných lokálních injekcí muscimolu (agonisty GABAA receptorů). V počátku reversalu se přizpůsobování novým podmínkám zhoršilo u zvířat s inaktivovaným vHPC, přičemž inaktivace mPFC neovlivnila žádnou z úloh. V úloze testující vybavení bylo pozorováno narušení u obou...

Behavioral adaptation to a continuously changing environment is critical for the survival of the animals, but also day-to-day interactions in the human world. The main components maintaining flexibility in cognition and behavior are well-established and depend mostly on proper intercommunication within the prefrontal cortex (PFC) and striatum. Some parts of the PFC are densely innervated by the ventral hippocampus (vHPC), which has a great impact on its functioning. Also, hippocampal-prefrontal circuit dysfunction has been shown to disrupt the integrity of flexible cognition in some neuropsychiatric diseases. Therefore, the exact functional role of this pathway is an indispensable part of the research. The aim of this study was to test the role of the vHPC and the medial PFC (mPFC) in an active place avoidance task on a rotating arena in 1) two flexibility task variants - reversal learning and set- shifting - and 2) the spatial memory retrieval. We inactivated these structures by muscimol (GABAA receptor agonist) in a variety of unilateral, bilateral, and combined local injections. Disrupted performance was apparent in reversal learning in vHPC-inactivated rats. No effect was seen in mPFC-inactivated rats. Impairments after the task acquisition were observed in bilateral vHPC and mPFC inactivations...