文獻解讀：解析皮層空間分布的“勝利環(huán)路”和“失敗環(huán)路”

2024年12月10日浙江大學腦科學與腦醫(yī)學學院、雙腦中心胡海嵐教授團隊在Neuron雜志上發(fā)表文章揭示了進一步闡明了dmPFC中存在空間上分布的“勝利環(huán)路”和“失敗環(huán)路”。
 

1、dmPFC下游勝利和失敗者效應相關的腦區(qū)
病毒示蹤實驗發(fā)現(xiàn)dmPFC投射到尾殼核(CPu)、伏隔核（NAc）、外側韁核（LHb）、基底外側杏仁核（BLA）、中縫背核（DRN）、中腦導水管周圍灰質（PAG）、丘腦室旁核（PVT）、丘腦背內側核(DMT)等腦區(qū)。通過社會等級實驗（鉆管實驗）篩選出勝利者小鼠和失敗者小鼠，免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)勝利者小鼠dmPFC、MDT、DRN、PAG腦區(qū)激活神經元數(shù)量顯著增多，而失敗者小鼠僅頭側BLA（aBLA）腦區(qū)激活神經元數(shù)量增多。
 

圖1、 dmPFC下游勝利和失敗者效應相關的腦區(qū)

2、dmPFC下游勝利和失敗者效應相關的神經環(huán)路
為進一步研究dmPFC下游環(huán)路在社會等級中的作用，他們利用光遺傳學抑制這些環(huán)路，發(fā)現(xiàn)抑制dmPFC-MDT、dmPFC-NAc、dmPFC-CPu環(huán)路并不影響社會等級，但抑制dmPFC-DRN、dmPFC-PAG環(huán)路引起更多的撤退行為，降低社會等級。相反，抑制dmPFC-aBLA環(huán)路增加社會等級。

光激活mPFC-DRN、dmPFC-PAG環(huán)路增加小鼠的推搡行為，提高社會等級，激活dmPFC-aBLA環(huán)路降低社會等級。此外，單獨光抑制aBLA腦區(qū)神經元也會增加小鼠的推搡行為，提高社會等級，抑制該腦區(qū)神經元降低社會等級，這些實驗表明mPFC-DRN、dmPFC-PAG環(huán)路與勝利者效應相關，dmPFC-aBLA環(huán)路與失敗效應相關。

光纖鈣成像系統(tǒng)記錄到mPFC-DRN環(huán)路神經元在鉆管實驗中推搡行為開始后鈣離子活性顯著增加，但dmPFC-PAG環(huán)路神經元并沒有出現(xiàn)類似顯著的增加，dmPFC-aBLA環(huán)路神經元鈣離子活性顯著降低。
 

圖2、 dmPFC下游勝利和失敗者效應相關的神經環(huán)路

 
3、失敗者效應相關的神經環(huán)路抑制勝利者效應相關的神經環(huán)路
逆行示蹤病毒DRN和PAG神經元主要投射到dmPFC腦區(qū)第5層，aBLA神經元主要逆行投射到dmPFC腦區(qū)第2/3層。免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)勝利者小鼠dmPFC第5層神經元激活數(shù)量增多，失敗者小鼠dmPFC第2/3層神經元激活數(shù)量增多。光激活dmPFC第5層神經元提高社會等級，激活dmPFC第2/3層神經元降低社會等級。

在體電生理實驗發(fā)現(xiàn)在光激活投射到DRN的 dmPFC第5層神經元后并不影響第2/3層錐體神經元活性，光激活投射到aBLA的 dmPFC第2/3層神經元后后可顯著降低第5層神經元活性。光抑制投射到aBLA的 dmPFC第2/3層神經元后后可顯著增加第5層神經元活性，表明失敗相關的dmPFC-aBLA環(huán)路神經元可抑制dmPFC第5層神經元活性。

利用病毒工具差異性標記dmPFC投射到aBLA、DRN腦區(qū)的神經元，光激活aBLA投射神經元后誘發(fā)DRN投射神經元的抑制性突觸后電流，可被河鲀毒素或GABAA受體拮抗劑阻斷，表明存在前饋抑制的作用。dmPFC腦區(qū)主要存在小清蛋白(PV)陽性細胞和生長抑素(SST)陽性細胞兩大類中間能神經元。通過基因工具小鼠實現(xiàn)特定抑制PV或SST能神經元后均能減弱光激活aBLA投射神經元后對DRN投射神經元的抑制性作用。
 

圖3、失敗者效應相關的神經環(huán)路抑制勝利者效應相關的神經環(huán)路

總結
本文發(fā)現(xiàn)投射到aBLA的背內側前額葉皮層第2/3層神經元調控失敗者效應，投射到DRN、PAG的第5層神經元調控勝利者效應。
 

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