Play-like behavior exist in animals especially in young animals, that could be the mimicry and learning of useful survival skills as hunting behavior for an adult animal. Several recent publications have identified the associated brain regions i.e. Medial Preoptic Area (MPA), Central Amygdala (CeA) and Lateral Hypothalamus (LH). All these presumably redundant circuits for hunting are converging onto similar brain region with in the midbrain i.e. ventrolateral Periaquaductal Gray Area (vlPAG). But so far little is known about the specific vlPAG neuronal targets and the interaction of these circuits within the vlPAG region. In this study, combination of retrograde and anterograde tracing techniques, single unit fiber photometry and whole cell patch clamp has been used to understand the neuronal architecture within the vlPAG with respect to both MPA and CeA and to identify the neurons within vlPAG which are involved in object interaction and probably in hunting behavior. The results show that both MPA and CeA send projections throughout the length of the vlPAG, however, the neuronal architecture within the vlPAG differs for both. Moreover, it is likely that object interaction and hunting related CamkIIa neurons from MPA are connected to GABAergic neurons within the vlPAG region. There are two types of glutamergic neurons in the vlPAG ; the CamKIIa and vGlut2 type. The results show that the vGlut2 neurons within the vlPAG depicts significant decrease in activity upon active manipulation of object. The study, therefore, signifies the role of vGlut2 neurons and local inhibitory neurons in object interaction and presumably in hunting behavior and suggests the probable model for the micro-circuitry connectivity within the vlPAG region with respect to macro-circuits converging from amygdala and hypothalamus.
놀이와 비슷한 행동은 동물에게서 흔히 나타난다. 특히 어린 동물에게서 쉽게 찾아볼 수 있으며, 이는 사냥 행동과 같은 생존에 필요한 기술들을 모방하고 배우는 데에 중요하다. 최근의 몇몇 연구들은 Medial Preoptic Area (MPA), Central Amygdala (CeA) 및 Lateral Hypothalamus (LH)이 사냥 행동에 관여하는 뇌 영역임을 밝혔다. 사냥 행동에 관여하는 이들 각각의 신경 회로는 중뇌에 위치하는 ventrolateral Periaquaductal Gray Area (vlPAG)로 수렴하고 있다. 하지만 각각의 신경회로가 vlPAG의 어느 부위로 신호를 보내며 vlPAG 내에서 어떻게 상호작용하는 지에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 역행 및 전방 추적 기술과 single unit fiber photometry를 결합하여 MPA와 CeA로부터 입력신호에 따른 vlPAG 내의 신경망을 이해하고자 한다. 우리는 MPA와 CeA가 vlPAG 전반에 걸쳐 연결되어 있으나 각각의 연결 형태가 다름을 확인했다. 또한 물체에 대한 관심도와 사냥행동에 관련되었다고 알려진 MPA로 부터 오는 CamKIIa 신경이 vlPAG내의 GABA 신경과 연결되어 있는 것이 알려져 있다. vlPAG내의 글루탐산 신경에는 CamKIIa와 vGlut2의 두 종류의 신경이 있다. 본 연구 결과, vlPAG내의 글루탐산 신경중 vGlut2 신경의 활성이 새로운 물체에 접근할 때, 현저히 줄어드는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, vlPAG내의 vGlut2 신경과 국지적인 억제 신경의 상호작용에 의해 신경활성이 저해 됨으로써 물체에 대한 관심과 사냥 행동이 나타날 수 있음을 제시하였다. 본 연구 결과, 놀이 및 사냥 행동을 나타내는 데 있어, 새로운 기전의 하나로서, vlPAG와 편도 및 시상 하부로 연결되는 거시적 신경연결망과 함께 vlPAG 내부의 미세 신경연결의 존재 가능성을 모델로 제안한다.
