再次遇见老朋友,丘脑怎样带回熟悉的信息
小鼠识别熟悉同伴时,感觉部丘脑网状核参与其中。研究串起顶叶皮层至丘脑的连接,并发现重新激活社交经历相关细胞,可以唤回自然线索已难引出的区分。
隔了一段时间再见,一只小鼠还能认出此前接触过的同伴吗?2024年5月2日在线发表于 Neuron 的研究,把这一问题带到通常被视作感觉信息“守门员”的丘脑网状核。团队发现,感觉部丘脑网状核(sTRN)的小清蛋白相关细胞,不仅参与熟悉与陌生同伴的区分,还位于一条从后顶叶皮层通向丘脑束旁核的调节线路中。更进一步,重新激活社交经历中活跃过的细胞,能让一周后的熟悉性区分再次表现出来。
PPC兴奋性输入经sTRN抑制性细胞影响PF,参与社交信息的编码和提取。经历相关sTRN细胞的重新激活能恢复受测熟悉性区分;这些细胞还具有较高兴奋性及不同形态、转录特征。
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熟悉同伴,带来更强的丘脑响应
小鼠接触熟悉同伴时,TRN小清蛋白相关群体的钙响应高于接触陌生同伴或熟悉物体;熟悉与陌生物体之间没有相同差别。抑制sTRN这群细胞,熟悉与陌生同伴的区分下降,抑制边缘部TRN却没有显著影响。
反向增强sTRN活动,区分能力提高,间隔两小时后仍能表现出对陌生同伴的偏好。接近熟悉同伴时抑制,区分能力下降;接近陌生同伴时抑制,区分能力未显著改变。基础社交偏好与物体记忆则未显著改变,显示这里涉及的是社交经历的熟悉性。
来源:Feidi Wang et al. · Neuron · CC BY-NC-ND 4.0; © 2024 The Author(s). Published by Elsevier Inc.
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抑制性输出,也能帮助记忆表现
sTRN向多个丘脑区域发送轴突,其中束旁核(PF)接收密集输入。脑片记录显示,激活sTRN末梢引出PF细胞的抑制性电流,并压低其放电,兴奋性电流未被诱发;补充实验支持这是一条直接的GABA能连接。
在初次接触同伴的编码阶段,或再次区分同伴的提取阶段,增强这条输入都能提高后续区分;抑制则降低区分。位置偏好、一般社交与物体记忆未显著变化,抑制性信号在这里参与的是特定信息的使用。
来源:Feidi Wang et al. · Neuron · CC BY-NC-ND 4.0; © 2024 The Author(s). Published by Elsevier Inc.
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后顶叶皮层,把上游信息送进来
向上游追踪,后顶叶皮层(PPC)出现较密集的sTRN投射细胞,多数带有CaMKII相关标记。激活这些轴突,sTRN细胞接收兴奋性电流,放电增加,形成与下游抑制方向不同的第一段输入。
减弱PPC至sTRN相关输入,社交区分下降;增强它,编码和提取阶段的表现均提高,两小时后的区分也更好。原本与感觉整合相连的皮层—丘脑联系,由此进入了“曾经见过谁”的问题。
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一段兴奋、一段抑制,连成同一条线索
PPC轴突能兴奋投向PF的sTRN细胞,连接追踪也支持这一串联组织。社交调查期间,PF局部GABA信号升高;去除投向sTRN的PPC细胞后,这一递质响应减弱,将上游活动与下游抑制性信号联系起来。
在PF阻断GABA受体相关传递后,增强PPC至sTRN输入不再带来原先的社交区分增益,重复见面时的习惯化也受到影响。多层证据共同说明,皮层信息可以经由这道抑制性门控参与社交记忆。
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一周之后,重新唤起经历相关细胞
团队标记初次社交经历中活跃的sTRN细胞。再次见到同一只小鼠,重新活跃的重叠比例高于见到另一只小鼠。经过一周分离,自然线索下已不明显的熟悉性区分,在这些带标签细胞被重新激活后再次出现。
大多数带标签细胞具有PV标记,部分既接收PPC兴奋性输入,又投向PF。这使经历相关细胞与前面的回路相接,也提示提取困难与信息彻底丢失,可能不是同一回事。
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记忆相关细胞,具有不同的电学与形态特征
带标签细胞更常以成串方式放电。在同属成串放电的细胞中,它们产生放电所需的电流门槛更低、放电更多,膜电容更大,但静息膜电位未显著不同。形态重建还显示更复杂的树突、更长的总树突长度及较大胞体。
来源:Feidi Wang et al. · Neuron · CC BY-NC-ND 4.0; © 2024 The Author(s). Published by Elsevier Inc.
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熟悉性的痕迹,跨越分子、细胞与回路
转录分析进一步发现,带标签细胞富集核糖体、肽合成和翻译相关基因集合,提示蛋白合成相关程序更活跃。这里观察到的是细胞群的转录特征,蛋白合成怎样促成记忆维持仍有待直接检验。
记忆印迹研究过去多聚焦兴奋性细胞,抑制性细胞常被放在调控角色中。这次结果把长程抑制性细胞推到更靠近经历痕迹的位置,让“调节信息通过”与“参与信息保留”之间,多了一处值得追踪的交会。
研究主要使用八至十三周龄雄鼠,部分sTRN抑制行为测试也纳入雌鼠。它让长程抑制性细胞进入社交记忆印迹的图景:感觉信息的守门员,也可能留下经历的痕迹。任务中觉醒未显著改变,但家笼睡眠与部分触须反应会受调节影响,记忆作用仍与这一脑区的多重功能交织。
来源:Feidi Wang et al. · Neuron · CC BY-NC-ND 4.0; © 2024 The Author(s). Published by Elsevier Inc.
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