FT
Felix Taschbach
Author with expertise in Neural Mechanisms of Memory Formation and Spatial Navigation
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(50% Open Access)
Cited by:
4
h-index:
3
/
i10-index:
1
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
51

Amygdalostriatal transition zone neurons encode sustained valence to direct conditioned behaviors

Fergil Mills et al.Oct 29, 2022
+18
C
S
F
SUMMARY In order to respond appropriately to threats in the environment, the brain must rapidly determine whether a stimulus is important and whether it is positive or negative, and then use that information to direct behavioral responses. Neurons in the amygdala have long been implicated in valence encoding and in fear responses to threatening stimuli, but show transient firing responses in response to these stimuli that do not match the timescales of associated behavioral responses. For decades, there has been a logical gap in how behavioral responses could be mediated without an ensemble representation of the internal state of valence that has rapid onset, high signal-to-noise, and is sustained for the duration of the behavioral state. Here, we present the amygdalostriatal transition zone (ASt) as a missing piece of this highly conserved process that is of paramount importance for survival, which does exactly this: represents an internal state (e.g. fear) that can be expressed in multiple motor outputs (e.g. freezing or escape). The ASt is anatomically positioned as a “shortcut” to connect the corticolimbic system (important for evaluation) with the basal ganglia (important for action selection) with the inputs of the amygdala and the outputs of the striatum – ideally poised for evaluating and responding to environmental threats. From in vivo cellular resolution recordings that include both electrophysiology and calcium imaging, we find that ASt neurons are unique in that they are sparse coding, extremely high signal-to-noise, and also maintain a sustained response for negative valence stimuli for the duration of the defensive behavior – a rare but essential combination. We further show that photostimulation of the ASt is sufficient to drive freezing and avoidance behaviors. Using single-nucleus RNA sequencing and in situ RNA labelling we generate a comprehensive profile of cell types and gene expression in the ASt, and find the ASt is genetically distinct from adjacent striatal and amygdalar structures. We also find that the ASt has a greater proportion of neurons expressing Drd2 than neurons expressing Drd1a , a unique feature compared to other regions of the striatum. Using in vivo calcium imaging, we show that that this Drd2+ population robustly encodes stimuli of negative valence, and in loss-of-function experiments find that optogenetic inhibition of Drd2+ ASt neurons causes a striking reduction in cue-conditioned fear responses. Together, our findings identify the ASt as a previously-unappreciated critical missing link for encoding learned associations and directing ongoing behavior.
0

Social isolation recruits amygdala-cortical circuitry to escalate alcohol drinking

Reesha Patel et al.Jan 1, 2023
+17
K
M
R
How do social factors impact the brain and contribute to increased alcohol drinking? We found that social rank predicts alcohol drinking, where subordinates drink more than dominants. Furthermore, social isolation escalates alcohol drinking, particularly impacting subordinates who display a greater increase in alcohol drinking compared to dominants. Using cellular resolution calcium imaging, we show that the basolateral amygdala-medial prefrontal cortex (BLA-mPFC) circuit predicts alcohol drinking in a rank-dependent manner, unlike non-specific BLA activity. The BLA-mPFC circuit becomes hyperexcitable during social isolation, detecting social isolation states. Mimicking the observed increases in BLA-mPFC activity using optogenetics was sufficient to increase alcohol drinking, suggesting the BLA-mPFC circuit may be a neural substrate for the negative impact of social isolation. To test the hypothesis that the BLA-mPFC circuit conveys a signal induced by social isolation to motivate alcohol consumption, we first determined if this circuit detects social information. Leveraging optogenetics in combination with calcium imaging and SLEAP automated pose tracking, we found that BLA-mPFC circuitry governs social behavior and neural representation of social contact. We further show that BLA-mPFC stimulation mimics social isolation-induced mPFC encoding of sucrose and alcohol, and inhibition of the BLA-mPFC circuit decreases alcohol drinking following social isolation. Collectively, these data suggest the amygdala-cortical circuit mirrors a neural encoding state similar to social isolation and underlies social isolation-associated alcohol drinking.