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前边缘皮层GABA能神经元群的异常编码导致社会新颖性辨别能力受损
点击次数:43 发布时间:2022-09-06

社会认知缺陷是包括自闭症谱系障碍、精神分裂症和重性抑郁症在内研究的各种精神疾病的基础,研究证明mPFC神经元的亚型在调节社会行为中起重要作用,然而这些神经元如何编码相关但不同的社交信息尚不清楚。此外,尽管已知mPFC内的GABA能中间神经元(INs)与社会行为有关,但是在单细胞水平如何处理正常的社会信息仍然未知。

在此背景下,2022831日,北京基础医学研究所神经生物学系吴海涛联合北京大学张珏、陈良怡课题组在NEUROSCIENCE上发表了题为Encoding of social novelty by sparse GABAergic neural ensembles in the prelimbic cortex的研究论文,揭示了前边缘皮层GABA能神经元群的异常编码导致社会新颖性辨别能力受损。


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前边缘皮层prelimbic-PrL)神经元(TNs)包括椎体神经元(PNs)GABA能中间神经元(INs),它们对社交行为的调控作用不同。首先,课题组用头戴式mTPM监测小鼠再三箱社交期间GCaMP6s信号的时间依赖性波动,并通过计算和比较不同类型的神经元钙活动对各种刺激的反应将神经元分为社交激活神经元(SANs)、社交失活神经元(SINs)和其他神经元(Others)。钙成像结果显示在社交活动期间,INs中的SANsSINs活动变化更明显


图片1|头戴式mTPM工作示意图


随后,课题组以MECP2-TG鼠作为研究对象,三箱社交结果显示其对陌生小鼠和熟悉鼠的探索时间没有显著性差异,即表现出社交新颖性障碍。为了研究其行为缺陷是否与上述神经元活动缺陷有关,课题组以化学遗传方法抑制其SANs活动,并发现CTRL组(Viaat Cre)和MECP2-TG/Viaat-Cre小鼠对物体和陌生鼠的探索时间的差异消失,表现出社会偏好缺失;此外,CTRL组小鼠的社交新颖性也消失。随后,课题组利Cre酶技术敲低了MECP2-TG鼠中过表达的MECP2,并发现其社交新颖性缺陷得到了有效缓解。这些结果表明:PrL中的一些GABASAN参与社交性和社交新奇偏好,而MECP2的过度表达可能通过破坏PrL区域内INs的活动而损害社交新奇性


图片2| PrL神经元的活动与社交新奇偏好表现相关


为了进一步研究社会新奇偏好的神经编码机制,课题组研究了社会探索过程中WTMECP2-TG小鼠PrL皮质中INs的钙活动,并根据其钙活动特点将探索期间分别容易被陌生鼠和熟悉鼠激活的神经元命名为NewPNs  OldPNs,并发现WT鼠相比,MECP2-TGNewPNs  OldPNs被陌生鼠和熟悉鼠以及笼子、物体等诱发的钙活动变化显著降低。此外,在社会探索期间,WT小鼠被熟悉小鼠诱发OldPNsCa2+瞬时振幅显著增加,但在MECP2-TG小鼠中没有观察到此现象。进一步研究发现,在WT小鼠中,陌生小鼠诱发的NewPNsOldPNsCa2+瞬变振幅比熟悉小鼠诱发的峰值晚,而在MECP2-TG小鼠中这种效应消失。这些结果表明,PrL皮质中INs通过对熟悉鼠和陌生鼠信息整合调控小鼠的社交新颖性行为


图片3|探索不同对象时两组小鼠NewPNs  OldPNs的钙活动水平


总的来说,本文通过对社交期间GABA能神经元的钙活动分析,发现MECP2复制综合征的小鼠模型中,PrL区域中GABA能神经元群的异常编码是造成社交新颖性缺陷的原因,而社交新颖性信息可能由PrL脑区的NewPNs  OldPNs编码,二者协同调控小鼠的社交行为。




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