Cortical areas in the mammalian brain show postnatal maturation at different speeds with various experiences. In particular, maturation of the sensory cortex requires proper sensory experience during the juvenile period, and it accompanies maturation of the parvalbumin-positive inhibitory interneurons (PV+ IN) in the cortex. However, it is still unclear whether PV+ INs also mature and play an important role in the PFC, which matures later than the sensory cortex. Here, we examined maturation of PV+ INs in the subareas of the PFC, the medial prefrontal cortex (mPFC) and the orbitofrontal cortex (OFC), at different developmental ages and according to the sex. Both regions show the maturation of PV+ INs during the postnatal development, and male mice showed significant increase in the PV+ INs during juvenile period while female mice showed significant maturation during adolescent period. Interestingly, post-weaning social isolation (PWSI), deprivation of social-experience during adolescence, impaired maturation of PV+ INs only in the left OFC of the female mice compared with the normal female mice that were group-housed. Furthermore, PWSI female mice showed abnormally increased social behaviors as well as significant reduction in the sniff-induced activities of the left OFC neurons. CRISPR/Cas9 mediated-PV knockdown in the left OFC also induced similar behavioral and physiological changes in female mice. These data demonstrate that maturation of PV+ INs in the left OFC via social-experience is critical for shaping social behaviors in the female mice.
포유류 두뇌의 대뇌 피질 영역들은 출생 이후 다양한 경험으로 서로 다른 속도로 성숙한다. 특히 감각 피질의 성숙은 유아기 시절 적절한 감각 경험을 필요로 하며, 파브알부민 발현 억제성 뉴런의 성숙을 동반한다. 그러나 보다 늦은 시기에 발달하는 것으로 알려진 전전두피질에서 파브알부민 뉴런의 발달과 그 역할의 중요성에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서 우리는 전전두피질의 하부 영역인 내측 전전두피질과 안와전두피질에서 파브알부민 뉴런이 성숙하는지 여부를 생쥐의 성별과 유아기, 청소년기, 성인기의 성장 단계에 따라 확인하였다. 두 영역 모두 출생 후 생쥐의 성장과 함께 파브알부민 뉴런의 수가 증가하였는데, 수컷은 유아기 동안, 암컷은 청소년기 동안 성장하면서 유의미한 증가를 보였다. 흥미롭게도, 청소년기동안 사회적으로 고립되어 자란 성체 암컷 생쥐는 다른 생쥐들과 함께 성장한 정상 생쥐에 비하여 좌측 안와전두엽 파브알부민 뉴런이 제대로 성숙하지 못함을 보였다. 또한 이렇게 고립되어 청소년기를 보낸 암컷 생쥐는 사회성 행동이 비정상적으로 증가하였으며 좌측 안와전두피질 내 사회적 냄새 정보에 반응하는 신경 세포의 수는 현저히 줄어들어 있음을 확인할 수 있었다. 유전자 가위를 이용하여 좌측 안와전두피질 내 파브알부민 유전자 발현을 선택적으로 저하시킬 경우, 사회적으로 고립 성장한 암컷 생쥐에서와 같은 행동적, 생리적 변화를 확인할 수 있었다. 이 연구 결과는 청소년기 사회적 경험에 의한 좌측 안와전두피질 내 파브알부민 뉴런의 성숙이 암컷 생쥐의 사회성 행동 발달에 중요함을 입증하였다.
