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Tae-Yong Choi,1,8 Hyoungseok Jeon,2,8 Sejin Jeong,1,3 Eum Ji Kim,1 Jeongseop Kim,1,4 Yun Ha Jeong,5 Byungsoo Kang,6,7 Murim Choi,2,* and Ja Wook Koo1,4,9,*
1Emotion, Cognition and Behavior Research Group, Korea Brain Research Institute, Daegu 41062, Republic of Korea
2Department of Biomedical Sciences, Seoul National University College of Medicine, Seoul 03080, Republic of Korea
3Department of Life Sciences, Yeungnam University, Gyeongsan 38541, Republic of Korea
4Department of Brain Sciences, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, Daegu 41988, Republic of Korea
5Neurodegenerative Disease Research Group, Korea Brain Research Institute, Daegu 41062, Republic of Korea
6Sysoft R&D Center, Daegu 41065, Republic of Korea
7Neurovascular Unit Research Group, Korea Brain Research Institute, Daegu 41062, Republic of Korea
8These authors contributed equally
9Lead contact
*Corresponding authors: correspondence to Murim Choi or Ja Wook Koo
Abstract
Social animals compete for limited resources, resulting in a social hierarchy. Although different neuronal subpopulations in the medial prefrontal cortex (mPFC), which has been mechanistically implicated in social dominance behavior, encode distinct social competition behaviors, their identities and associated molecular underpinnings have not yet been identified. In this study, we found that mPFC neurons projecting to the nucleus accumbens (mPFC-NAc) encode social winning behavior, whereas mPFC neurons projecting to the ventral tegmental area (mPFC-VTA) encode social losing behavior. High-throughput single-cell transcriptomic analysis and projection-specific genetic manipulation revealed that the expression level of POU domain, class 3, transcription factor 1 (Pou3f1) in mPFC-VTA neurons controls social hierarchy. Optogenetic activation of mPFC-VTA neurons increases Pou3f1 expression and lowers social rank. Together, these data demonstrate that discrete activity and gene expression in separate mPFC projections oppositely orchestrate social competition and hierarchy.
논문정보
- Research article
- 2024년 02월 (BRIC 등록일 2023-12-13)
- 국내 연구진
- 바이오·의료융합 > 뇌인지과학
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![사회적 경쟁 및 서열 형성에 대한 전전두엽 신경회로 및 분자 기전 연구 [Neuron]](/upload/board/files/onseminar/thumb/thumb_0000665.png)
학술웨비나
사회적 경쟁 및 서열 형성에 대한 전전두엽 신경회로 및 분자 기전 연구 [Neuron] 사회적 동물들은 제한된 자원을 위해 경쟁하여 사회적 계급을 형성한다. 사회적 경쟁과 관련이 있는 전전두엽(medial prefrontal cortex, mPFC)의 다양한 신경세포 집단들은 다양한 사회 경쟁 행동을 부호화(encoding)하는데, 아직 이에 대한 분자 및 해부학적 정체가 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 우리는 중격의지핵(nucleus accumbens, NAc)로 출력 신호를 보내는 전두엽 신경세포(mPFC-NAc)가 사회적 경쟁에서 이기는 행동을 부호화하고, 이에 반해 복측피개영역(ventral tegmental area, VTA)로 출력 신호를 보내는 전전두엽 신경세포(mPFC-VTA)는 지는 행동을 부호화한다는 것을 발견했다. 또한 단일세포 전사체 분석과 신경회로망 특이적 유전자 조작을 통해, mPFC-VTA 뉴런에서 POU domain, class 3, transcription factor 1 (Pou3f1)의 발현 수준이 사회적 서열을 조절한다는 것을 확인했다. mPFC-VTA 신경세포를 광유전학 기법을 이용해 활성화시키면 Pou3f1 발현이 증가할 뿐만 아니라 사회적 서열이 낮아진다. 이러한 발견은 서로 다른 전전두엽 출력 신경회로망의 활성과 유전자 발현이 사회적 경쟁과 서열을 조율한다는 것을 보여준다.- 최태용(한국뇌연구원)
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