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Enregistrement W4385252045 · doi:10.1523/jneurosci.0697-23.2023

Brain-Wide Projections and Differential Encoding of Prefrontal Neuronal Classes Underlying Learned and Innate Threat Avoidance

2023· article· en· W4385252045 sur OpenAlexfundno aff
Michael W. Gongwer, Cassandra B. Klune, João Couto, Benita Jin, Alexander S. Enos, Rita Chen, Drew Friedmann, Laura A. DeNardo

Notice bibliographique

RevueJournal of Neuroscience · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueMemory and Neural Mechanisms
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversity of California, Los AngelesGovernment of CanadaNational Institute of Neurological Disorders and StrokeNational Institute of Mental HealthWhitehall FoundationBrain Research FoundationBrain and Behavior Research Foundation
Mots-clésNeuroscienceEncoding (memory)Differential (mechanical device)Prefrontal cortexPsychologyCognitive psychologyBiologyCognitionPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

To understand how the brain produces behavior, we must elucidate the relationships between neuronal connectivity and function. The medial prefrontal cortex (mPFC) is critical for complex functions including decision-making and mood. mPFC projection neurons collateralize extensively, but the relationships between mPFC neuronal activity and brain-wide connectivity are poorly understood. We performed whole-brain connectivity mapping and fiber photometry to better understand the mPFC circuits that control threat avoidance in male and female mice. Using tissue clearing and light sheet fluorescence microscopy (LSFM), we mapped the brain-wide axon collaterals of populations of mPFC neurons that project to nucleus accumbens (NAc), ventral tegmental area (VTA), or contralateral mPFC (cmPFC). We present DeepTraCE (deep learning-based tracing with combined enhancement), for quantifying bulk-labeled axonal projections in images of cleared tissue, and DeepCOUNT (deep-learning based counting of objects via 3D U-net pixel tagging), for quantifying cell bodies. Anatomical maps produced with DeepTraCE aligned with known axonal projection patterns and revealed class-specific topographic projections within regions. Using TRAP2 mice and DeepCOUNT, we analyzed whole-brain functional connectivity underlying threat avoidance. PL was the most highly connected node with functional connections to subsets of PL-cPL, PL-NAc, and PL-VTA target sites. Using fiber photometry, we found that during threat avoidance, cmPFC and NAc-projectors encoded conditioned stimuli, but only when action was required to avoid threats. mPFC-VTA neurons encoded learned but not innate avoidance behaviors. Together our results present new and optimized approaches for quantitative whole-brain analysis and indicate that anatomically defined classes of mPFC neurons have specialized roles in threat avoidance. SIGNIFICANCE STATEMENT Understanding how the brain produces complex behaviors requires detailed knowledge of the relationships between neuronal connectivity and function. The medial prefrontal cortex (mPFC) plays a key role in learning, mood, and decision-making, including evaluating and responding to threats. mPFC dysfunction is strongly linked to fear, anxiety and mood disorders. Although mPFC circuits are clear therapeutic targets, gaps in our understanding of how they produce cognitive and emotional behaviors prevent us from designing effective interventions. To address this, we developed a high-throughput analysis pipeline for quantifying bulk-labeled fluorescent axons [DeepTraCE (deep learning-based tracing with combined enhancement)] or cell bodies [DeepCOUNT (deep-learning based counting of objects via 3D U-net pixel tagging)] in intact cleared brains. Using DeepTraCE, DeepCOUNT, and fiber photometry, we performed detailed anatomic and functional mapping of mPFC neuronal classes, identifying specialized roles in threat avoidance.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,153
Score d'incertitude au seuil0,503

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,205
Tête enseignante GPT0,364
Écart entre enseignants0,159 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations39
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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