Zaman algısının sinirsel tabanı: Substantia Nigra Pars Kompakta'nın optogenetik modülasyonunun farelerde zaman üretimi üzerine etkisi

Saniye-dakika aralığındaki olay sürelerinin neredeyse aynı psikofiziksel özellikler ile algılanması (aralık zamanlama) birçok omurgalı türünde gözlenmektedir. Bu örtüşme zamanı takip etmek için canlı türlerinde paylaşılan potansiyel olarak iyi korunmuş bir iç kronometre mekanizmasını önermektedir. Zaman için özelleşmiş bir duyusal system olmadığından, bu mekanizmanın çalışması büyük ölçüde beyindeki dinamiklere dayanmalı ve bunlar tarafından kısıtlanmalıdır. Zaman algısının sinirsel temelini açıklamak için birçok etkili model kullanılmasına ragmen, bu modeller formüllerinde nöral bağlantıları gözden kaçırmıştır. Yeni bir hesaplamalı model (TopDDM), zaman algısının eksitatör (uyarıcı) Poisson girdisinin sinirsel entegrasyonundan ve sabit bir eşik değerine kadar orantılı bir inhibitor (baskılayıcı) Poisson girdisinden ortaya çıkabileceğini göstererek uzun süredir mevcut olan boşluğu gidermiştir. Bu tez nigrostriatal dopaminerjik aktivite modülasyonunun eksitatör ve inhibitor girdiler arasındaki orantıyı etkileyerek saat hızını modüle edip etmeyeceğini test etmeyi amaçlamıştır. Tirozin hidroksilaz-Cre (TH::Cre) fareler, ödül almak için minimum bir süre kolu bastırmak (zaman üretimi) üzere eğitildi. İki farklı grupta (uyarım ve baskılama) substantia nigra pars kompakta bölgesindeki dopaminerjik nöronların aktivitesi (viral enfeksiyon ve optik stimulasyon aracılığı ile) arttırıldı ve azaltıldı. Bu amaçla, 36 TH::Cre erkek fare (8-10 haftalık) deneye alındı. Bu fareler viral enfeksiyona göre üç gruba ayrıldılar; baskılama (n = 12), uyarım (n = 12) ve kontrol (n = 12). Baskılama ve uyarım gruplarından 4 hayvana da elektrofizyolojik kayıtlar için mikroelektrot dizisi implant edildi. Uyarım grubunda aralık zamanlama yanıtlarında sağa doğru bir kayma ve baskılama grubunda ise sola doğru bir kayma vardı (grup içi karşılaştırma). Zamanlama hassasiyeti indekslerinde ise anlamlı bir fark yoktu. Elektrofizyolojik kayıtlar, uyarım grubunda aksiyon potansiyelerrinin sıklığının arttığını (mPFK'de) ve baskılama grubunda ise aksiyon potansiyellerinin sıklığının azaldığını (mPFK'de) doğrulamıştır. Verilerin TopDDM çerçevesinde modellenmesi, nigrostriatal yolağın karar eşiği düzeyinde aralık zamanlamadaki rolünü göstermektedir.