Woohyun Kim

Social interaction requires the integration of information about self, other, and shared context. One of the proposed mechanisms supporting this coordination is interbrain synchrony – correlated neural activity between interacting individuals – yet its role in shaping social behavior remains unresolved. Here, we show that theta band synchrony in the medial prefrontal cortex (mPFC) is closely linked to social interaction in mice and often precedes its onset. In male Shank2 mutant mice, a genetic model of social dysfunction, mPFC interbrain synchrony was diminished, along with a reduced population of mPFC neurons encoding multiple dimensions of social information. Optogenetic entrainment of theta synchrony was accompanied by increased interbrain coupling and social interaction in male Shank2-/- and Tbr1+/K228E mutant mice, two well-established genetic models of autism spectrum disorder (ASD). These findings identify prefrontal theta synchrony as a neural substrate that supports social behavior and provide a framework for understanding how coordinated neural activity across brains contributes to social interaction. Brain rhythms of interacting mice become synchronized, but this coordination is reduced in mouse models of autism. Here the authors show that theta-frequency stimulation is accompanied by increased interbrain synchrony and social interaction.

تعامل اجتماعی مستلزم ادغام اطلاعات مربوط به خود، دیگری و زمینه مشترک است. یکی از سازوکارهای پیشنهادی که از این هماهنگی حمایت می‌کند، هم‌زمانی بین‌مغزی است؛ یعنی فعالیت عصبی همبسته بین افراد در حال تعامل؛ با این حال نقش آن در شکل‌دهی رفتار اجتماعی همچنان نامشخص باقی مانده است. در این پژوهش نشان داده‌ایم که هم‌زمانی باند تتا در قشر پیش‌پیشانی میانی (mPFC) ارتباط نزدیکی با تعامل اجتماعی در موش‌ها دارد و اغلب پیش از آغاز آن رخ می‌دهد. در موش‌های نر جهش‌یافته Shank2، که یک مدل ژنتیکی برای اختلال عملکرد اجتماعی است، هم‌زمانی بین‌مغزی mPFC کاهش یافته بود و همچنین جمعیت نورون‌های mPFC که ابعاد مختلف اطلاعات اجتماعی را رمزگذاری می‌کنند، کمتر بود. هم‌زمان‌سازی اپتوژنتیکی ریتم تتا با افزایش هم‌جفتی بین‌مغزی و تعامل اجتماعی در موش‌های نر Shank2-/- و Tbr1+/K228E، دو مدل ژنتیکی معتبر برای اختلال طیف اوتیسم (ASD)، همراه بود. این یافته‌ها هم‌زمانی تتا در قشر پیش‌پیشانی را به عنوان زیرلایه عصبی حمایت‌کننده رفتار اجتماعی شناسایی می‌کند و چارچوبی برای درک چگونگی نقش فعالیت عصبی هماهنگ‌شده بین مغزها در تعامل اجتماعی فراهم می‌آورد. ریتم‌های مغزی موش‌های در حال تعامل با یکدیگر هم‌زمان می‌شود، اما این هماهنگی در مدل‌های موشی اوتیسم کاهش می‌یابد. در این پژوهش نویسندگان نشان می‌دهند که تحریک با فرکانس تتا با افزایش هم‌زمانی بین‌مغزی و تعامل اجتماعی همراه است.