NEURONAL MECHANISMS RESPONSIBLE FOR SOCIAL-EMOTIONAL PROCESSES IN MICE

The ability to attribute emotional valence to sensory cues of various nature such as odors and sounds, through association with rewards or punishments, is crucial in guiding the daily actions of every individual. An impairment in this capacity has been found in most individuals with autism spectrum disorder (ASD), who show abnormalities in sensory processing and difficulties in recognizing emotions, in addition to exhibiting typical social and behavioral deficits. Therefore, in this project, we investigated the neuronal mechanisms underlying the encoding of emotional events associated with specific sensory stimuli, as well as their involvement in social interactions in wild-type (WT) and ASD mice, as they are still poorly understood. Our attention has been particularly focused on an olfactory sensory stimulus, which is essential in determining the social behavior of animals, and which acquires incentive emotional significance during positive experiences, such as appetitive rewards and social behaviors. In light of this, we carried out a behavioral analysis related to the olfactory appetitive learning paradigm, observing that, in ASD mouse models, there was a difficulty in maintaining the memory of the learned association between an olfactory sensory stimulus and a pleasurable food stimulus, although the perception and the response to such stimuli remained intact. Furthermore, by extending our research to the social paradigm, we further confirmed that the processes involved in social interactions are impaired in autism. Finally, from the cellular point of view, through the application of a specific viral tagging technique, preliminary results suggested that a good part of neurons, involved in appetitive behaviors and social interactions, is shared in WT mice and that, these overlapping neuronal processes tended to be impaired in autistic mice, thus opening up the possibility to know more about the causes of the alterations typical of autism and to develop new therapies to counteract its symptoms.

La capacità di attribuire una valenza emotiva a segnali sensoriali di varia natura come odori e suoni, attraverso l’associazione con ricompense o punizioni, è fondamentale nel guidare le azioni quotidiane di ogni individuo. Un’alterazione in questa capacità è stata riscontrata nella maggior parte dei soggetti con disturbo dello spettro autistico (ASD), i quali mostrano anomalie nell’elaborazione sensoriale e difficoltà nel riconoscere le emozioni, oltre a presentare i tipici deficit sociali e comportamentali. Pertanto, in questo progetto, abbiamo indagato i meccanismi neuronali alla base della codifica di eventi emotivi associati a specifici stimoli sensoriali, così come il loro coinvolgimento nelle interazioni sociali in topi wild-type (WT) e in topi ASD, in quanto ancora poco compresi. La nostra attenzione è stata particolarmente rivolta ad uno stimolo sensoriale olfattivo, essenziale nel determinare il comportamento sociale degli animali, il quale acquisisce un significato emotivo incentivante durante esperienze positive, come ricompense appetitive e comportamenti sociali. Alla luce di ciò, abbiamo effettuato un’analisi comportamentale legata al paradigma dell’apprendimento appetitivo olfattivo, osservando che, nei modelli murini ASD, c’è una difficoltà nel mantenere la memoria dell’associazione appresa tra uno stimolo sensoriale olfattivo e uno stimolo alimentare piacevole, nonostante la percezione e la risposta a tali stimoli rimangano intatte. Inoltre, estendendo la nostra ricerca al paradigma sociale, abbiamo ulteriormente confermato che i processi coinvolti nelle interazioni sociali sono compromessi nell’autismo. Infine, dal punto di vista cellulare, attraverso l’applicazione di una specifica tecnica di marcatura virale, i risultati preliminari hanno suggerito che una buona parte dei neuroni, coinvolti nei comportamenti appetitivi e nelle interazioni sociali, è condivisa nei topi WT e che, questi processi neuronali sovrapposti, tendono ad essere alterati nei topi autistici, aprendo così la possibilità di conoscere meglio le cause delle alterazioni tipiche dell’autismo e di sviluppare nuove terapie per contrastarne i sintomi.