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本文聚焦前额叶皮层(PFC)中 ErbB4 阳性中间神经元(B4INs)在回避行为中的作用。研究发现,B4INs 活动与回避行为紧密相关,其激活或抑制能诱导或抑制回避行为,还受基底前脑(BF)调控。该研究为理解相关神经机制及精神疾病提供新视角。
引言
回避行为对生物生存至关重要,前额叶皮层(PFC)参与其中,但 PFC 中间神经元(INs)与兴奋性神经元协作机制不明。ErbB4 是表皮生长因子受体家族的受体酪氨酸激酶,在 PFC 的 GABA 能 INs 中表达。NRG1-ErbB4 信号对优化 GABA 能传递很关键,且与精神疾病相关。本研究旨在探究 PFC 中 B4INs 在回避行为中的功能。
结果
- PFC B4INs 在焦虑样阶段放电增加:通过单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)分析,发现 Erbb4 在 INs 中富集,B4INs 表达更高水平的 GABA 相关基因,提示其可能具有更高的 GABA 能传递。在新奇抑制进食(NSF)和社会回避(SA)实验中,B4INs 在更焦虑样阶段(如 NSF 的潜伏期和 SA 中与攻击者互动时)活动增加。
- B4IN 活动与回避行为相关:在 NSF 测试的进食期,B4INs 在接近 - 进食转换和进食 - 回避转换中的活动与回避期相关,且在 SA 测试中,B4INs 在与攻击者互动 - 回避转换时活动增加,表明其活动与回避行为密切相关。
- B4IN 激活促进回避行为:光遗传抑制 B4INs 减少了 NSF 测试中的回避行为,而激活 B4INs 则增加了回避行为,且在 SA 测试中也得到了类似结果,说明 B4INs 在控制行为回避中起重要作用。
- 基底前脑 - PFC 回路参与回避行为:基底前脑(BF)神经元直接投射到 PFC 中的 B4INs,光刺激 BF 轴突能改变焦虑样行为并诱导回避,表明 BF - PFC 回路参与调控行为转换。
- PFC 兴奋性神经元(ExNs)在回避行为中活动降低:在 NSF 和 SA 测试中,PFC ExNs 的活动与 B4INs 相反,在回避行为中活动减少,化学遗传激活和抑制 ExNs 分别促进和抑制了与攻击者的互动,表明 ExNs 的活动与抗焦虑样效应正相关。
- B4IN 抑制的 PFC 细胞在回避行为中活动降低:通过标记 B4INs 的下游神经元,发现 B4INs 抑制的神经元在回避行为中活动减少,支持了 B4INs 通过抑制 ExNs 来调节焦虑样和回避行为的观点。
- 抑制 ErbB4 促进抗焦虑和抗抑郁样行为:注射 ErbB 家族激酶抑制剂阿法替尼(afatinib)减少了回避行为,增加了抗抑郁样行为,其作用可能通过抑制 B4INs 的 GABA 能传递到 ExNs 来实现。
讨论
本研究表明 PFC B4INs 在导致或维持抑郁样行为(如回避)中起关键作用。B4INs 可能通过抑制 ExNs 的活动来表达回避行为,且 BF - PFC 回路参与了这一过程。此外,NRG1-ErbB4 信号通路对调节 B4INs 的功能至关重要,其异常可能与精神疾病(如抑郁症)有关,本研究为理解这些疾病的潜在机制提供了新的视角。
研究局限性
PFC B4INs 具有异质性,目前尚不清楚哪种类型的 IN 参与回避行为;部分 ExNs 与回避行为相关,但其具体作用有待进一步研究;NRG1-ErbB4 信号优先或选择性靶向的 IN 类型也未明确。
资源可用性
本研究的相关数据和材料可向通讯作者 Lin Mei(linmei@cimrbj.ac.cn)获取。单细胞基因表达数据可从 Gene Expression Omnibus(GEO: GSE124952)获取,钙成像处理代码可在 GitHub 上获取。