红核的另一面:脊髓投射参与神经损伤后高敏
大细胞红核参与雄鼠神经损伤后的热与机械高敏;脊髓相关投射操作进一步揭示了这条下行路线的功能。
从脑到脊髓的信号,既能调节运动,也能影响感觉。红核通常因运动协调和感觉运动整合受到关注,它在神经损伤后的高敏中做了什么?发表于Neuroscience Bulletin的一项研究,在成年雄鼠腓总神经结扎模型中追踪大细胞红核(RMC)。研究发现,CaMKIIα标记细胞相关活动增强,降低RMC活动可以改善热和机械反应;沿着长距离脊髓投射继续检验,又看到了不同操作之间的行为差别。
RMC抑制改善模型高敏,正常鼠光激活诱发热和机械敏感;脊髓投射相关细胞抑制改善热反应,机械改善未达显著,而脊髓端抑制改善两项指标。
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神经结扎后,RMC响应增强
红核内部有不同部分:大细胞部与红核脊髓系统联系紧密,小细胞部则更多联系下橄榄等结构。运动相关的传统功能背后,是不同去向的输出群体。研究把视线限定到大细胞部,正是为了沿着它通向脊髓的联系,观察感觉高敏中的作用。
左侧腓总神经结扎一周后,RMC的c-Fos增加,多数活动标记与CaMKIIα重合。带时间窗的活动标记也显示更多细胞被募集。这个以运动功能著称的区域,在外周神经受损后呈现出明确的活动变化。
夹捏刺激时,RMC群体钙响应更强。切片中诱发放电增加,微小兴奋性突触电流的频率和幅度也升高。细胞既接收到不同的兴奋性事件,也表现出更强输出,促使研究继续检验它们的行为贡献。
来源:Shi J et al. · Neuroscience bulletin · CC BY
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降低被募集细胞的活动,反应得以改善
研究用活动标记选择模型中被募集的RMC细胞,随后降低它们的活动。热缩足潜伏期和机械阈值提高。另一策略让被募集细胞凋亡,也改善这两项指标。可逆活动调节与细胞删除,从不同角度显示这群细胞参与模型高敏。抑制从结扎一周后开始,并连续观察数日,让这类细胞在损伤后持续高敏中的贡献显现出来。
将光抑制限定到CaMKIIα标记群体,模型中仍出现机械与热改善。神经损伤后增强的RMC活动,对所测感觉反应具有功能影响。几种操作各有范围,却共同指向同一中脑区域。
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增强活动,两种方式的结果有差别
正常雄鼠中,化学遗传增强CaMKIIα群体使热反应更敏感,机械阈值下降却只呈未达显著的趋势。光激活则同时降低机械阈值与热潜伏期。这一群体能够推动感觉变化,但每种活动调节方式并不产生完全相同的结果。
光刺激在时间上直接跟随开关,化学遗传则改变较长时段内的细胞状态。热反应在两种操作中都变得敏感,机械变化则在光激活时更清楚。同一群体的作用,会随活动调节方式显出不同的行为幅度。
来源:Shi J et al. · Neuroscience bulletin · CC BY
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在脊髓端抑制,模型高敏减轻
RMC轴突抵达多个区域,追踪显示其中包括脊髓背角DH。背角是身体感觉进入中枢的重要处理层级,它既接收外周输入,也受到下行调节。研究在表达抑制受体的RMC轴突脊髓端给予鞘内CNO,热与机械高敏均改善。
这个结果把RMC的整体作用进一步落到下行出口。外周神经损伤之后,来自中脑的信号能影响脊髓相关感觉反应,因而高敏的维持还涉及脑与脊髓之间的联系。
来源:Shi J et al. · Neuroscience bulletin · CC BY
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选中DH投射细胞,热效应更明确
从DH逆向选择RMC细胞,再降低这些细胞活动,热反应改善,机械阈值提高却未达到显著。顺向标记则把RMC来源联系到DH的CaMKIIα标记细胞。投射身份和脊髓接收细胞,为这条长距离路线增加了细胞信息。
整个RMC群体、脊髓端和投射定义胞体,操作覆盖的范围不同。热指标在这些抑制中相互呼应,机械效应则在投射细胞实验中较弱。同属一条下行路线,热和机械反应的改变也并不完全同步。
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感觉调节,延伸到运动相关中脑节点
投射相关RMC细胞的切片记录中,抑制后微小兴奋性电流频率降低。幅度在相对变化分析中下降,绝对幅度比较未显著。这里看到的是突触事件变化,与前面的群体活动和行为结果共同描述了这组细胞的状态。
在成年雄鼠神经结扎模型中,红核的功能因此从运动协调延伸到高敏调节。RMC活动与脊髓投射相联系,让脑干下行信号成为理解外周损伤后感觉变化的一部分;不同操作的效果,也显示这条路线具有细致的功能组织。
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