文献解读：解析皮层空间分布的“胜利环路”和“失败环路”

2024年12月10日浙江大学脑科学与脑医学学院、双脑中心胡海岚教授团队在Neuron杂志上发表文章揭示了进一步阐明了dmPFC中存在空间上分布的“胜利环路”和“失败环路”。
 

1、dmPFC下游胜利和失败者效应相关的脑区
病毒示踪实验发现dmPFC投射到尾壳核(CPu)、伏隔核（NAc）、外侧缰核（LHb）、基底外侧杏仁核（BLA）、中缝背核（DRN）、中脑导水管周围灰质（PAG）、丘脑室旁核（PVT）、丘脑背内侧核(DMT)等脑区。通过社会等级实验（钻管实验）筛选出胜利者小鼠和失败者小鼠，免疫荧光实验发现胜利者小鼠dmPFC、MDT、DRN、PAG脑区激活神经元数量显著增多，而失败者小鼠仅头侧BLA（aBLA）脑区激活神经元数量增多。
 

图1、 dmPFC下游胜利和失败者效应相关的脑区

2、dmPFC下游胜利和失败者效应相关的神经环路
为进一步研究dmPFC下游环路在社会等级中的作用，他们利用光遗传学抑制这些环路，发现抑制dmPFC-MDT、dmPFC-NAc、dmPFC-CPu环路并不影响社会等级，但抑制dmPFC-DRN、dmPFC-PAG环路引起更多的撤退行为，降低社会等级。相反，抑制dmPFC-aBLA环路增加社会等级。

光激活mPFC-DRN、dmPFC-PAG环路增加小鼠的推搡行为，提高社会等级，激活dmPFC-aBLA环路降低社会等级。此外，单独光抑制aBLA脑区神经元也会增加小鼠的推搡行为，提高社会等级，抑制该脑区神经元降低社会等级，这些实验表明mPFC-DRN、dmPFC-PAG环路与胜利者效应相关，dmPFC-aBLA环路与失败效应相关。

光纤钙成像系统记录到mPFC-DRN环路神经元在钻管实验中推搡行为开始后钙离子活性显著增加，但dmPFC-PAG环路神经元并没有出现类似显著的增加，dmPFC-aBLA环路神经元钙离子活性显著降低。
 

图2、 dmPFC下游胜利和失败者效应相关的神经环路

 
3、失败者效应相关的神经环路抑制胜利者效应相关的神经环路
逆行示踪病毒DRN和PAG神经元主要投射到dmPFC脑区第5层，aBLA神经元主要逆行投射到dmPFC脑区第2/3层。免疫荧光实验发现胜利者小鼠dmPFC第5层神经元激活数量增多，失败者小鼠dmPFC第2/3层神经元激活数量增多。光激活dmPFC第5层神经元提高社会等级，激活dmPFC第2/3层神经元降低社会等级。

在体电生理实验发现在光激活投射到DRN的 dmPFC第5层神经元后并不影响第2/3层锥体神经元活性，光激活投射到aBLA的 dmPFC第2/3层神经元后后可显著降低第5层神经元活性。光抑制投射到aBLA的 dmPFC第2/3层神经元后后可显著增加第5层神经元活性，表明失败相关的dmPFC-aBLA环路神经元可抑制dmPFC第5层神经元活性。

利用病毒工具差异性标记dmPFC投射到aBLA、DRN脑区的神经元，光激活aBLA投射神经元后诱发DRN投射神经元的抑制性突触后电流，可被河鲀毒素或GABAA受体拮抗剂阻断，表明存在前馈抑制的作用。dmPFC脑区主要存在小清蛋白(PV)阳性细胞和生长抑素(SST)阳性细胞两大类中间能神经元。通过基因工具小鼠实现特定抑制PV或SST能神经元后均能减弱光激活aBLA投射神经元后对DRN投射神经元的抑制性作用。
 

图3、失败者效应相关的神经环路抑制胜利者效应相关的神经环路

总结
本文发现投射到aBLA的背内侧前额叶皮层第2/3层神经元调控失败者效应，投射到DRN、PAG的第5层神经元调控胜利者效应。
 

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