I movimenti orofacciali rivelano le emozioni degli animali

Sep 13, 2023

Riepilogo:I ricercatori hanno fatto luce sui meccanismi alla base dei movimenti orofacciali non istruiti nei topi, fornendo informazioni affascinanti sulle emozioni degli animali.

Il team ha scoperto che la stimolazione dei neuroni della dopamina nell'area tegmentale ventrale (VTA) innesca i movimenti orofacciali. Ulteriori indagini hanno rivelato due tipi distinti di questi movimenti durante compiti di apprendimento basati sulla ricompensa: azioni transitorie in seguito all’aspettativa di ricompensa e movimenti attivi e sostenuti dopo aver ricevuto una ricompensa.

Questi risultati potrebbero portare a migliori strategie diagnostiche e terapeutiche per le condizioni di salute mentale e migliorare il benessere degli animali.

Aspetti principali:

Fonte:Fujita Health University

Negli animali, è noto che movimenti come la locomozione o la toelettatura influenzano l'attività neuronale all'interno della corteccia cerebrale. Inoltre, studi recenti suggeriscono anche che questi cambiamenti nell’attività neuronale non sono limitati a un’area specifica ma sono pervasivi in ​​tutte le regioni corticali e sottocorticali del cervello.

È interessante notare che negli animali addestrati per compiti di apprendimento basati sulla ricompensa, tali movimenti spontanei, nonostante non siano istruiti e non siano necessari, possono essere allineati agli eventi del compito e possono contribuire in modo significativo all’attività neuronale durante il compito.

In particolare, è noto che il movimento delle parti orofacciali, come il naso e i baffi, è fortemente correlato con le attività neuronali dell'intero cervello nei topi. Ad esempio, i topi sottoposti ad addestramento sull'associazione stimolo-ricompensa muovono i baffi ed esibiscono movimenti orofacciali seguendo un segnale di previsione della ricompensa.

Tuttavia, il meccanismo sottostante attraverso il quale il cervello genera e coordina questi movimenti “non istruiti” rimane in gran parte sconosciuto.

Ora, tuttavia, un team di ricercatori della Fujita Health University, guidato dal Prof. Takayuki Yamashita insieme al coautore Wan-Ru Li del Dipartimento di Fisiologia, rivela interessanti spunti dietro questi movimenti orofacciali nei topi.

Lo studio è stato uno sforzo di collaborazione dei membri dell’International Center for Brain Science (ICBS) presso la Fujita Health University, tra cui il Prof. Takayuki Yamashita, il Prof. Associato Takashi Nakano e il Prof. Junichiro Yoshimoto.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Current Biology il 2 agosto 2023, rivela le neuroscienze coinvolte in questi movimenti orofacciali altamente caratteristici.

Per studiare i meccanismi sottostanti, i ricercatori hanno prima analizzato i dati sul movimento dei baffi dei topi. Mentre i topi ben addestrati a leccare la ricompensa dell’acqua hanno mostrato rapidi movimenti dei baffi immediatamente dopo la presentazione del segnale di previsione della ricompensa, i topi non addestrati e alle prime armi non hanno mostrato tali movimenti.

Esaminando se questi movimenti dei baffi allineati al compito fossero specifici per un compito che coinvolgeva la sensazione dei baffi, i ricercatori hanno anche osservato movimenti dei baffi simili anche in compiti che coinvolgevano associazioni suono-ricompensa.

Anche se i compiti di cui sopra implicano una ricompensa in acqua, il team ha condotto ulteriori esperimenti per indurre movimenti orofacciali non istruiti senza dare una ricompensa liquida. Più specificamente, il team ha stimolato i neuroni della dopamina (DA) nell’area tegmentale ventrale (VTA), una regione nel mesencefalo murino che svolge un ruolo importante nel sistema di motivazione e ricompensa. Il team ha poi scoperto che la stimolazione dei neuroni VTA DA innesca i movimenti orofacciali.

Parlando dei risultati, il Prof. Yamashita afferma: “I neuroni della dopamina nella VTA sono cellule molto popolari tra i neuroscienziati interessati all’elaborazione della ricompensa del nostro cervello e sono stati pubblicati molti articoli sul loro ruolo. Ma il nostro studio è il primo a segnalare che la loro attività può innescare movimenti orofacciali. "

Inoltre, un’ampia sperimentazione che coinvolge l’apprendimento automatico ha rivelato due distinti movimenti orofacciali osservati durante compiti di apprendimento basati sulla ricompensa: azioni orofacciali transitorie in seguito all’aspettativa di ricompensa e movimenti orofacciali attivi e sostenuti dopo aver ricevuto una ricompensa.

Lo studio ha anche contribuito a chiarire il ruolo causale della corteccia motoria primaria dei baffi (wM1), una regione del cervello dei topi che svolge un ruolo chiave nella regolazione dei movimenti dei baffi, nell’innescare questi movimenti.