初级视觉皮层调控小鼠抑郁样行为的分子和环路机制

2025年2月6日东南大学张志珺/南京中医药大学胡刚团队在Nature Communications杂志发表文章揭示初级视觉皮层调控小鼠抑郁样行为的分子和环路机制。
 

1、V1脑区兴奋性神经元调控抑郁样行为
慢性束缚应激可显著降低小鼠糖水消耗率，增加强迫游泳实验中不动时间，即存在抑郁样行为障碍。此外，免疫荧光实验发现慢性束缚应激显著减少初级视觉皮层 (V1)神经元活性。通过化学遗传学慢性激活或光遗传学快速激活V1神经元均能显著改善抑郁样行为障碍。

免疫荧光实验发现慢性束缚应激显著性降低V1脑区兴奋性神经元激活神经元的数量，增加抑制性神经元激活的数量。在体光纤钙成像系统记录到慢性束缚应激降低V1脑区兴奋性神经元钙离子活性。慢性抑制V1脑区兴奋性神经元活性后可增加强迫游泳的不动时间，降低糖水偏好。反之，激活该群神经元可缓解慢性束缚应激诱发的抑郁样行为。
 

图1、激活V1脑区兴奋性神经元改善抑郁样行为

2、V1→LP兴奋性环路调控抑郁样行为
病毒示踪实验发现V1脑区兴奋性神经元主要投射到丘脑外侧后核（LP)、丘脑背外侧核（LD）、上丘（SC）。光激活野生型小鼠V1→LP兴奋性环路后可减少强迫游泳的不动时间，不影响糖水偏好实验，激活V1→LD或V1→SC环路均不影响强迫游泳的不动时间。光激活V1→LP兴奋性环路可改善慢性束缚应激诱发的抑郁样行为。类似的，化学慢性激活野生型小鼠V1→LP兴奋性环路后也减少强迫游泳的不动时间，不影响糖水偏好实验。
 

图2、V1→LP兴奋性环路调控抑郁样行为

3、V1脑区兴奋性神经元Gγ4蛋白调控抑郁样行为
为进一步探究慢性应激后V1脑区兴奋性神经元分子变化特征，研究人员通过蛋白组学鉴定慢性应激后V1脑区104种富集差异性表达蛋白（其中54个蛋白表达下调）。分子实验证实慢性应激后V1脑区G蛋白偶联受体γ4（Gγ4)表达显著下降。免疫荧光实验也进一步发现慢性应激后V1脑区兴奋性神经元Gγ4表达显著下降。利用病毒工具特异性敲低V1脑区兴奋性神经元Gγ4表达后可加重慢性束缚应激诱发的抑郁样行为。电生理实验发现敲低Gγ4表达后减少V1脑区兴奋性神经元动作电位发放，增加微小抑制性突触后电流幅度，不影响兴奋性突触后电流。

免疫荧光实验发现慢性应激可降低V1→LP兴奋性环路神经元Gγ4表达。特异性敲低V1→LP兴奋性环路神经元Gγ4表达后加重慢性束缚应激诱发的抑郁样行为，过表达V1→LP兴奋性环路神经元Gγ4可缓解慢性束缚应激诱发的抑郁样行为。
 

图3、敲低V1脑区兴奋性神经元Gγ4蛋白加重抑郁样行为

4、总结
本文揭示了初级视觉皮层调控小鼠抑郁样行为的分子和环路机制：V1→LP兴奋性环路和Gγ4蛋白调控抑郁样行为。

【参考文献】https://doi.org/10.1038/s41467-024-55600-4

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