前扣带回皮层 PV 和 SST 中间神经元对雄性小鼠社会行为的塑造作用及孤独症机制新解

【字体: 时间:2025年05月05日 来源:Nature Communications 14.7

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  在孤独症中,前扣带回皮层(ACC)功能异常与社交缺陷相关,但其调节社交行为的机制不明。研究人员聚焦 ACC 中的小白蛋白(PV)和生长抑素(SST)中间神经元展开研究。结果发现二者对社交行为调节作用不同,且 Kcnh7 基因异常会影响社交。这为理解孤独症社交障碍机制提供新视角。

  在奇妙的大脑世界里,社交行为如同一条重要的纽带,对生物种群的生存和延续意义非凡。可孤独症患者的社交却存在严重问题,这背后的神经机制一直是科学界亟待解开的谜团。前扣带回皮层(ACC)在社交行为中扮演着关键角色,其功能障碍与孤独症患者的社交互动缺陷紧密相关。然而,ACC 究竟如何调控社交行为,这一问题始终模糊不清。
为了深入探究其中的奥秘,第四军医大学的研究人员踏上了探索之旅。他们围绕 ACC 中的小白蛋白(PV)和生长抑素(SST)中间神经元展开了一系列研究,最终取得了令人瞩目的成果。这些成果发表在《Nature Communications》上,为我们理解社交行为的神经机制以及孤独症的病理生理学提供了全新的视角。

研究人员在研究过程中运用了多种先进技术。首先是单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)技术,它能在单细胞水平上对基因表达进行分析,帮助研究人员精确了解不同细胞类型的基因表达特征。其次是光遗传学技术,通过对特定神经元进行光刺激,研究人员可以精准地控制神经元的活动,进而观察其对行为的影响。此外,还利用了病毒介导的基因编辑技术,如 CRISPR-Cas9,来实现对特定基因的敲除,以研究基因功能 。

下面让我们来详细看看研究的具体结果:

  • PV 和 SST 中间神经元活动在社交互动不同阶段的变化:研究人员通过在体光纤光度法监测发现,在社交互动过程中,PV 和 SST 中间神经元的活动会显著降低。在社交性阶段,PV 中间神经元活动变化更明显;而在社会偏好阶段,SST 中间神经元的变化则更为突出。这表明它们在社交行为处理中有着不同的作用。
  • PV 和 SST 中间神经元沉默对社交行为的影响:利用表达 taCasp3 的病毒诱导细胞特异性凋亡,研究人员发现沉默 PV 中间神经元会改变小鼠在三室试验中的社交偏好,而沉默 SST 中间神经元则对社交偏好的影响更为显著。这进一步证明了二者在社交行为中的不同作用。
  • PV 和 SST 中间神经元激活对社交行为的影响:运用光遗传学技术激活 PV 和 SST 中间神经元后,研究人员发现二者都会抑制社交行为。但 PV 中间神经元激活对社交行为的抑制作用更强,且在三室试验中,PV 主要调节社交性,SST 对社会偏好的影响更大。
  • Kcnh7 基因异常对社交行为的影响:在 Shank3 基因敲除的孤独症小鼠模型中,研究人员发现 PV 和 SST 中间神经元中 Kcnh7 基因表达降低。敲除 Kcnh7 基因后,PV 中间神经元主要影响社交性,SST 中间神经元则对社交性和社会偏好都有影响,这表明 Kcnh7 基因在调节中间神经元功能和社交行为中起着重要作用。
  • 特定神经通路对社交行为的影响:通过逆行单突触追踪等技术,研究人员发现 PV 中间神经元主要接受来自外侧后丘脑核(LPMR)的输入,SST 中间神经元主要接受来自腹侧海马(vHPC)的输入。激活 LPMR-PV (ACC) 通路会显著降低社交性和社会偏好,而激活 vHPC-SST (ACC) 通路主要影响社会偏好。这揭示了不同神经通路在调节社交行为中的特定作用。

综合上述研究结果,研究人员得出结论:PV 和 SST 中间神经元在 ACC 中通过不同的突触输入和下游电路机制,对社交互动起着关键的调节作用。在孤独症相关的社交缺陷中,Kcnh7 基因的异常表达在 PV 和 SST 中间神经元功能改变中扮演了重要角色。

此次研究意义重大,它不仅让我们对社交行为的神经机制有了更深入的理解,还为孤独症等相关疾病的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。通过精准调控 PV 和 SST 中间神经元的功能,或许未来能开发出更有效的治疗孤独症社交障碍的方法,为孤独症患者带来新的希望 。

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