北京時(shí)間2月3日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院/深圳理工大學(xué)(籌)雙聘教授詹陽(yáng)團(tuán)隊(duì)在Nature Communications雜志發(fā)表最新研究成果《前額葉—丘腦神經(jīng)環(huán)路編碼社交識(shí)別信息》,指出前額葉—丘腦神經(jīng)環(huán)路在社交信息編碼中發(fā)揮著重要作用。他們通過(guò)在自由移動(dòng)的小鼠中進(jìn)行體內(nèi)單個(gè)神經(jīng)元的記錄和解碼分析,發(fā)現(xiàn)在前額葉(mPFC)和丘腦中連接核(Re)之間存在特定的神經(jīng)群體,能夠編碼有關(guān)熟悉和新身份的信息。
以往的研究表明,mPFC在社交過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色,但科學(xué)界并不清楚mPFC神經(jīng)元如何編碼不同的社交刺激,以及哪種神經(jīng)環(huán)路在處理這些社交信息中發(fā)揮作用。在這項(xiàng)工作中,詹陽(yáng)團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑地選擇mPFC和Re進(jìn)行個(gè)體識(shí)別方面的關(guān)聯(lián)研究。因?yàn)樵谏缃换顒?dòng)中,mPFC和Re都表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的活動(dòng),而Re又是與mPFC有投射聯(lián)系的丘腦區(qū)域。
研究團(tuán)隊(duì)首先采用化學(xué)遺傳學(xué)手段,通過(guò)抑制Re的活動(dòng),發(fā)現(xiàn)mPFC與Re之間的神經(jīng)同步性會(huì)受損,進(jìn)而影響高效的神經(jīng)信息通信。而在Re被抑制后,mPFC神經(jīng)元對(duì)于區(qū)分社交和非社交、熟悉和新的社交對(duì)象的能力顯著減弱,表明Re調(diào)節(jié)著mPFC—Re之間的同步性,并且神經(jīng)同步性受損與社交識(shí)別的功能相關(guān)。隨后,研究團(tuán)隊(duì)又通過(guò)光遺傳學(xué)手段,選擇性地抑制mPFC投射到Re神經(jīng)元或Re投射到mPFC神經(jīng)元,發(fā)現(xiàn)這兩種干預(yù)都導(dǎo)致小鼠無(wú)法區(qū)分已經(jīng)認(rèn)識(shí)的老鼠和新認(rèn)識(shí)的老鼠,說(shuō)明mPFC—Re的雙向投射環(huán)路對(duì)社交信息的加工至關(guān)重要。通過(guò)計(jì)算mPFC和Re這兩個(gè)腦區(qū)在社交時(shí)的信息熵,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),mPFC神經(jīng)元攜帶的信息量比Re更多,說(shuō)明其在社交信息加工方面具有更強(qiáng)的能力;然而,如果對(duì)Re進(jìn)行藥物抑制,mPFC神經(jīng)元的信息量會(huì)降低,表明在社交信息加工過(guò)程中,mPFC需要Re的支持。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析,發(fā)現(xiàn)與Re相比,mPFC神經(jīng)元的解碼能力更強(qiáng),當(dāng)Re功能被抑制時(shí),mPFC對(duì)不同社交個(gè)體的解碼能力下降。這一研究深化了社交認(rèn)知中對(duì)個(gè)體識(shí)別的神經(jīng)機(jī)制理解,為未來(lái)深入研究社交行為的神經(jīng)基礎(chǔ)以及社交異常的病理機(jī)制提供了重要線(xiàn)索。
深圳先進(jìn)院是該文章的第一通訊單位,深圳先進(jìn)院/深圳理工大學(xué)(籌)雙聘教授詹陽(yáng)為唯一通訊作者,陳子豪、韓業(yè)超(均已出國(guó)讀博深造)為論文的第一作者,合作者還包括瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的博士Alexei L. Vyssotski和北京師范大學(xué)教授斯白露。此外,該項(xiàng)目還受到國(guó)家自然科學(xué)基金委、深圳市科創(chuàng)委等單位資助。

前額葉和丘腦中神經(jīng)元可以編碼社交信息
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