미세아교세포의 청소년 고갈은 방향을 감소시키지만 마우스 V1의 공간 주파수 선택성은 높지 않습니다.

May 28, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12779(2022) 이 기사 인용

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Microglia에는 출생 후 발달 동안 시냅스 환경을 형성하는 여러 메커니즘이 포함되어 있습니다. 그러나 소교세포에 의해 매개되는 시냅스 변화가 감각 피질의 신경 반응의 발달 개선을 반영하는지 여부는 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 출생 후 일차 시각 피질(V1)의 신경 반응의 증가된 방향성 및 공간 주파수 선택성의 발달은 높은 시력의 출현을 뒷받침합니다. 여기에서 우리는 콜로니 자극 인자 1 수용체(CSF1R) 억제제 PLX5622를 사용하여 방향 및 공간 주파수 선택성이 증가하는 청소년 기간 동안 마우스의 미세아교세포를 신속하고 지속적으로 고갈시켰습니다. 흥분성 및 억제성 조정 특성은 마우스 V1의 II/III층에서 다광자 칼슘 이미징을 사용하여 동시에 측정되었습니다. 우리는 소교세포 고갈이 일반적으로 유발 활동을 증가시켜 방향 선택성을 감소시키는 것을 발견했습니다. 놀랍게도, 높은 공간 주파수 조정 응답의 출현에는 소교세포가 필요하지 않았습니다. 또한, 소교세포 고갈은 피질 양안성을 방해하지 않았으며 이는 정상적인 깊이 처리를 시사합니다. 함께, V1의 방향과 높은 공간 주파수 선택성이 미세아교세포에 의해 차등적으로 지원된다는 우리의 발견은 미세아교세포가 선택적으로라도 정상적인 감각 처리가 필요하다는 것을 보여줍니다.

여러 감각 시스템 전반에 걸쳐 경험은 중요한 시기1,2,3,4,5로 알려진 강화된 가소성 기간 동안 신경 회로의 기능적 성숙을 안내합니다. 이러한 청소년기 기간 동안의 비정상적인 경험은 감각 코딩과 인식을 성인기까지 교란시킬 수 있습니다6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. 시냅스 척추의 생체 내 이미징 연구에 따르면 중요한 기간은 척추 안정성16,17,18의 일시적인 변화와 일치합니다. 중요한 것은, 중요한 기간 동안의 감각 박탈은 기능적 재구성을 반영하는 것으로 생각되는 시냅스에 구조적 변화를 일으킨다는 것입니다. 따라서 시냅스 구조를 조절하는 세포 유형은 감각 회로의 기능적 특성을 개선하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

Microglia는 청소년 및 성인 뇌 회로를 형성하는 데 다양한 역할을 합니다. 발달 과정에서 미세아교세포는 시냅스 제거24,25,26,27,28,29, 척추 유도30 및 트로고사이토시스31를 통해 시냅스 연결성을 수정하는 것으로 나타났습니다. 성인에서 소교세포는 Gi 의존적 역학을 통해 그리고 세포외 ATP를 신경 활동의 강력한 억제제인 ​​아데노신으로 전환함으로써 피질 회로 활동을 약화시킵니다. 시냅스 수정 및 회로 활동에 소교세포가 참여한다는 것은 이들이 결정적 시기 메커니즘에 관여할 수 있음을 시사합니다. 이를 뒷받침하기 위해 콜로니 자극 인자 1 수용체(CSF1R)35 억제제를 사용하여 소교세포를 제거하면 일차 시각 피질(V1)36,37에서 시냅스 연결성과 회로 흥분성이 모두 증가합니다.

시각 시스템이 발달하는 동안 양안 시각 처리의 성숙은 소교세포 메커니즘과 관련된 것으로 생각되어 왔습니다. 초기 출생 후 측면 무릎 핵(LGN)에서 망막 활동은 망막에서 과도한 양안 입력을 제거하여 눈 관련 시각 경로의 분리를 증가시킵니다. 소교세포에 의한 시냅스 제거는 LGN26,27,28에 대한 망막 입력 조각에 관련되어 있습니다. 이러한 연구는 시각 회로의 해부학적 개선에서 소교세포의 역할에 대한 강력한 증거를 제공하지만 기능을 다루지는 않습니다. 최근에는 보체 메커니즘을 비활성화하면 LGN26에 대한 망막 입력이 발생하는 소교세포 매개 가지치기가 방지되는 것으로 나타났습니다. 흥미롭게도 LGN의 이러한 해부학적 교란은 V142의 양안성이나 하류의 가소성을 교란하지 않으며 회로 기능 평가의 중요성을 강조합니다.