Subpallial systems in avian learning  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
73219
Type K
Principal investigator Csillag, András
Title in Hungarian Subpallialis rendszerek szerepe madarak tanulásában
Title in English Subpallial systems in avian learning
Keywords in Hungarian striatum, házicsirke, pallium, septum, nucl. accumbens, prefrontalis cortex
Keywords in English striatum, domestic chick, pallium, septum, nucl. accumbens, prefrontal cortex
Discipline
Neuroanatomy and neurophysiology (Council of Medical and Biological Sciences)50 %
Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Ortelius classification: Neurobiology
Cognition (e.g. learning, memory, emotions, speech) (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Panel Neurosciences
Department or equivalent Department of Anatomy, Histology and Embryology (Semmelweis University)
Participants Ádám, Ágota
Bálint, Eszter
Hanics, János
Montagnese, Catherine
Székely, Andrea Dorottya
Zachar, Gergely
Starting date 2008-04-01
Closing date 2012-04-30
Funding (in million HUF) 36.220
FTE (full time equivalent) 14.50
state closed project
Summary in Hungarian
A tervezett kutatóprogram a viselkedés motivációjának idegi alapjait vizsgálja multidiszciplináris megközelítéssel, madár idegrendszeri modell felhasználásával. A vizsgálatból extrapolálható eredmények felhasználhatók az emlős viszonyok leírására és értelmezésére is. A kutatócsoport korábbi nemzetközi tapasztalataira épülő program sikeres megvalósításával a következő területeken várható előrehaladás. (1) Az aszpartát mint serkentő neurotranszmitter sajátos magatartásfüggő szerepének kimutatása a striatum és a törzsdúcok neurális hálózatában. (2) A jutalmazásban és addikcióban kulcsszerepet játszó nucleus accumbens pontos lokalizációja, szubdiviziói és kapcsolatrendszerének feltárása madarakon, az amygdalo-accumbens pályarendszer elhárító tanulásban játszott szerepének igazolása, valamint az accumbensre vetítő egyéb subpallialis (septum) és pallialis (prefrontalis kérgi) területek kapcsolatrendszerének elemzése (3) A serkentő neurotranszmitterek és a dopamin striatalis kölcsönhatásának, valamint e kölcsönhatás motivációban, döntéshozatalban és tanulásban játszott szerepének tisztázása. Az eredmények összességükben közelebb vihetnek a striatum eddig kevésbé ismert, ám az evolúció által megőrzött, funkcióinak jobb megértéséhez. A tervezett méréstechnikai fejlesztés (kapilláris-elektroforézis) a transzmitter változások folyamatos követésének ígéretes új útját nyithatja meg.
Summary
The outlined research program plans to investigate the neural foundations of motivation, using multidisciplinary approach and the avian nervous system as a model. The results extrapolated from the study may be adapted also for the description and interpretation of mammalian systems. If the program, based upon international experience of the group, is successfully executed, progress is expected primarily in the following areas. (1) Verification of specific behaviour-linked effect of the excitatory transmitter aspartate in the neural circuits of striatum and basal ganglia. (2) Precise localization of the nucleus accumbens, its subdivisions and connectivity in birds, evidence for the role of amygdalo-accumbens pathway in avoidance learning and the analysis of the connectivity of subpallial (septum) and pallial (prefrontal cortex) regions projecting on the accumbens. (3) Clarification of striatal interaction between excitatory transmitter amino acids and dopamine, and its role in motivation, decision-making and learning. In general, the results may lead to a better understanding of striatal functions which are poorly understood, yet conserved throughout the evolution. The planned development of microanalytical technique (capillary electrophoresis) may open new vistas in the monitoring of neurotransmitter responses.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Elsőként írtunk le madárban (emlős homológiára alapozva) olyan pályarendszert, amely L-aszpartátot (Asp) tartalmaz. Patkányban a basolateralis amygdalába, csirkéken az ekvivalens területre juttatott anterográd pályajelölő anyagokkal azonosítottuk a nucl. accumbensben megjelenő projekciókat és szinapszisaikat, amelyekben az Asp immuno-elektronmikroszkópia segítségével kimutatható volt. Mindkét fajon az Asp és az L-glutamát (Glu) morfológiailag azonos elemekben fordul elő. Ugyancsak elsőként igazoltuk madár striatumban, túlélő agyszeleten az Asp direkt posztszinaptikus hatásait elektrofiziológiai módszerrel, a glutamáterg mechanizmusokkal együttesen elemezve. A fent leírt kétféle megközelítésen túl, amelyek a transzmitter jelenlétét valamint posztszinaptikus hatását igazolták, újabb független módszer (in vivo mikrodialízis) segítségével mutattuk ki az Asp Glu-tól elkülöníthető release mechanizmusát a madár striatum/accumbens területén. A madár nucl. accumbens pontosabb lokalizációjára és szubdivízióira vonatkozó eredeti megfigyeléseket tettünk. Az emlős viszonyokhoz jórészt hasonló projekciók mellett új, sajátos projekciók voltak kimutathatók, főleg az alsó agytörzsben. Leírtuk a csirke septum afferens kapcsolatrendszerét, a septalis szubdiviziók szerint. Fiatal csirkék vizsgálatával megállapítottuk, hogy jelentős számban képződnek posztembrionálisan is új neuronok a telencephalonban és a kisagyban, míg a subtelencephalonban a neurogenesis folyamata hamarabb befejeződik.
Results in English
Based on homologies with mammals, we were first to describe in birds a pathway, which contains L-aspartate (Asp). By injecting anterograde tracers into the basolateral amygdala of rats, or the equivalent region of chicken, the Asp-containing projections and synapses terminating in the nucl. accumbens were identified using electronmicroscopic immunocytochemistry. In both species Asp and L-glutamate (Glu) occur in morphologically identical tissue elements (partly colocalize). Also, we were first to demonstrate on surviving tissue slices from avian striatum the direct postsynaptic effects of Asp co-acting with Glu. In addition to the previous approaches, verifying the presence and postsynaptic effects of Asp, the release of Asp as distinct from Glu has been shown using yet another independent method, in vivo microdialysis, in the avian striatum/accumbens. Original observations have been reported on the precise localization and subdivisions of avian nucl. accumbens. Apart from projections largely similar to those of mammals, novel and specific projections were revealed, mainly in the lower brainstem. We also described the afferent connectivity of chicken septum according to septal subdivisions. By investigations on young chicks, a significant degree of postembryonic neurogenesis has been established in the telencephalon and cerebellum, whereas in the subtelencephalic region the neurogenetic process ends sooner.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=73219
Decision
Yes





 

List of publications

  
Dávid Balázs, András Csillag, Gábor Gerber: L-aspartate effects on single neurons and interactions with glutamate in striatal slice preparation from chicken brain, Brain Research 1474:1–7, 2012
János Hanics, Eszter Bálint, Dániel Milanovich, Gergely Zachar, Ágota Ádám, András Csillag: Amygdalofugal axon terminals immunoreactive for L-aspartate or L-glutamate in the nucleus accumbens of rats and domestic chickens: a comparative electron microscopic immunocytochemical study combined with anterograde pathway tracing, Cell and Tissue Research 350:409–423, 2012
Zsolt Wagner, Tamás Tábi, Tamás Jakó, Gergely Zachar, András Csillag, Éva Szökõ: Chiral separation and determination of excitatory amino acids in brain samples by CE-LIF using dual cyclodextrin system, Analytical and Bioanalytical Chemistry 404:2363–2368, 2012
Zachar, Zsolt Wagner, Tamás Tábi, Eszter Bálint, Éva Szökõ, András Csillag: Differential Changes of Extracellular Aspartate and Glutamate in the Striatum of Domestic Chicken Evoked by High Potassium or Distress: An In Vivo Microdialysis Study, Neurochemical Research 37:1730–1737, 2012
Zachar G, Wagner Z, Tábi T, Bálint E, Szökő É, Csillag A: Differential changes of extracellular aspartate and glutamate in the striatum of domestic chicken evoked by high potassium or distress: an in vivo microdialysis study, Neurochem. Res., 2012
Mezey Sz, Krivokuca D, Bálint E, Adorján A, Zachar G, CsillagA: Postnatal changes in the distribution and density of neuronal nuclei and doublecortin antigens in domestic chicks (Gallus domesticus), J. Comp. Neurol. 520, 100-116., 2012
Wagner Z, Tábi T, Zachar G, Csillag A, Szökő É: Comparison of quantitative performance of three fluorescence labels in CE/LIF analysis of aspartate and glutamate in brain microdialysate, Electrophoresis 32, 2816-22, 2011
Bálint E, Mezey Sz, Csillag A: Efferent connections of nucleus accumbens subdivisions of the domestic chicken (Gallus domesticus): An anterograde pathway tracing study, J. Comp. Neurol. 519, 2922-53, 2011
Kuenzel WJ, Medina L, Csillag A, Perkel DJ, Reiner A: The avian subpallium: new insights into structural and functional subdivisions occupying the lateral subpallial wall and their embryological origins, Brain Res. 1424, 67-101, 2011
Csillag A, Bálint E, Ádám ÁS. Zachar G: The organization of the basal ganglia in the domestic chick (Gallus domesticus): Anatomical localisation of DARPP-32 in relation to glutamate, Brain Res. Bull. 76, 183-191, 2008
Montagnese CM, Zachar G, Bálint E, Csillag A: Afferent Connections of Septal Nuclei of the Domestic Chick (Gallus domesticus). A Retrograde Pathway Tracing Study, J. Comp. Neurol., 511, 109-150, 2008
Gibbs ME, Gibbs C, Csillag A, Matsushima T, Rogers L, Rostas J: Brain mechanisms, cognition and behaviour in birds (Editorial), Brain Res. Bull. 76, 167-169, 2008
Ádám ÁS, Csillag A: The cannabinoid CB1 receptor antagonist rimonabant dose-dependently inhibits memory recall in the passive avoidance task in domestic chicks (Gallus domesticus), Brain Res. Bull. 76, 272-274., 2008
Mezey Sz, Zachar G, Csillag A: Passive avoidance training decreases neurogenesis in the substantia nigra and ventral tegmental area of young domestic chicks, Frontiers in Systems Neuroscience, Conference Abstract 12th Meeting of the Hung. Neurosci Soc., 2009
Zachar G, Turoczy Zs, Montagnese CM: Effect of septal lesions on the behaviour of young domestic chicks, Frontiers in Systems Neuroscience, Conference Abstract 12th Meeting of the Hung. Neurosci Soc., 2009
Mezey Sz, Krivokuca D, Zachar G, Csillag A: The expression and postnatal changes in the distribution of Fox-3 (aka NeuN) and doublecortin in domestic chicks (Gallus domesticus), IBRO International Workshop, Pécs, p 19, 2010
Csillag A: The avian nucleus accumbens: parcellation and comparative neuroanatomy, IBRO International Workshop, Pécs, 2010, p.12, 2010
Bálint E, Csillag A: Efferent connections of nucleus accumbens subregions of the domestic chick, IBRO International Workshop, Pécs, p. 33, 2010
Farkas E, Hegedüs O, Hanics J, Montagnese CM, Zachar G, Csillag A: Effects of septal lesions on the behavioural reaction to novel environment, predator and social isolation in the domestic chick, IBRO International Workshop, Pécs, p. 19, 2010
Montagnese CM, Zachar G, Csillag A, Székely T: Vasotocin and VIP distribution in the brain of two songbird species, 13th Conference of Hungarian Neuroscience Society, Budapest, p. 20, 2011
Montagnese CM, Székely T, Csillag A, Zachar G: Sexual dimorphism in vasotocin (VT) and vasoactive intestinal peptide (VIP) distribution in the brain of male and female tits (Cyanistes coeruleus and Remiz pendulinus), Front. Neurosci. Conference Abstract: 13th Conference of the Hungarian Neuroscience Society (MITT). doi: 10.3389/conf.fnins.2011.84.00002, 2011
Balázs DB, Csillag A, Gerber G: Effects of L-aspartate on single neurons in striatal slice preparations from chicken brain, Front. Neurosci. Conference Abstract: 13th Conference of the Hungarian Neuroscience Society (MITT). doi: 10.3389/conf.fnins.2011.84.00087, 2011
Hanics J, Bálint E, Milanovich D, Csillag A: Termination pattern and excitatory amino acid content of the amygdalo-accumbens pathway in the rat and the domestic chicken, Front. Neurosci. Conference Abstract: 13th Conference of the Hungarian Neuroscience Society (MITT). doi: 10.3389/conf.fnins.2011.84.00132, 2011
Hegedüs O, Csillag A, Zachar G: Effect of chlordiazepoxide on the open field behavior of young domestic chicks during social isolation and in the presence of predat, Front. Neurosci. Conference Abstract: 13th Conference of the Hungarian Neuroscience Society (MITT). doi: 10.3389/conf.fnins.2011.84.00133, 2011
Zachar G, Wagner Z, Tábi T, Bálint E, Szökő É, Csillag A: Extracellular L-glutamate and L-aspartate responses in medial striatum (MSt) of freely behaving domestic chicks as revealed by capillary electrophoresis-coupled in vivo m, Front. Neurosci. Conference Abstract: 13th Conference of the Hungarian Neuroscience Society (MITT). doi: 10.3389/conf.fnins.2011.84.00074, 2011
Bálint E, Csillag A: Connections of the ventrobasal forebrain in the domestic chick (Gallus domesticus), Frontiers in Systems Neuroscience, Conference Abstract 12th Meeting of the Hung. Neurosci Soc., 2009
Bálint E, Csillag A: Diencephalic and brainstem projections of the nucleus accumbens in the domestic chick, IBRO International Workshop, Debrecen, Clin. Neurosci. 61, p.15, 2008
Bodogán T, Zachar G, Bálint E, Mezey Sz, Csillag A: The effects of ethanol consumption on cell proliferation in the brain of post-hatch domestic chick, Frontiers in Systems Neuroscience, Conference Abstract 12th Meeting of the Hung. Neurosci Soc., 2009
Csillag A, Ádám ÁS, Bálint E, Zachar G: Potential signaling role of aspartate in striatal synaptic circuits of the domestic chick, IBRO International Workshop, Debrecen, Clin. Neurosci. 61, p.20, 2008




 

Events of the project

  
2018-02-07 15:32:17
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet (Semmelweis Egyetem), Új kutatóhely: Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet (Semmelweis Egyetem).



Back »