小鼠桶状皮层中VIP与SST表达GABA能中间神经元的功能性丘脑皮质神经支配研究

本研究通过光遗传学技术解析了丘脑腹后内侧核(VPM)和后内侧核(POm)对桶状皮层VIP与SST中间神经元的直接支配模式，发现这两种抑制性神经元广泛接受丘脑输入且无显著层特异性，揭示了感觉信息通过丘脑驱动前馈抑制的普适性环路机制，为理解皮层感觉处理提供了新视角。

　　

在神经科学领域，大脑皮层如何处理感觉信息一直是核心问题。作为触觉信息处理的关键区域，小鼠桶状皮层接收来自丘脑的两条主要通路输入：经典的"丘系通路"（腹后内侧核VPM）和"旁丘系通路"（后内侧核POm）。虽然已知这些通路通过兴奋性神经元传递信息，但它们如何招募不同类型的抑制性中间神经元（GABAergic interneurons）形成前馈抑制（feedforward inhibition）仍存在争议。特别是对表达血管活性肠肽（VIP）和生长抑素（SST）的中间神经元，先前研究对其接受丘脑直接输入的程度和功能意义存在矛盾结论。

德国哥廷根大学医学中心的Michael Feyerabend团队在《iScience》发表的研究，通过高灵敏度光遗传学刺激结合电生理记录，系统分析了VPM和POm对桶状皮层VIP与SST神经元的支配特征。研究发现这两种抑制性神经元普遍接受双丘脑核团的直接输入，且输入强度与细胞亚型相关，挑战了"仅PV中间神经元介导丘脑前馈抑制"的传统认知。

研究采用四项关键技术：1）Cre依赖的病毒示踪结合光遗传学激活丘脑轴突终末；2）药理学阻断（TTX+4-AP）条件下的通道视紫红质辅助环路映射（CRACM）；3）全皮层深度电生理记录；4）生物胞素标记与三维形态重建。实验使用VIP-IRES-Cre和SST-IRES-Cre转基因小鼠，通过在VPM或POm注射AAV-hSyn-hChR2(H134R)-eYFP病毒实现通路特异性标记。

【研究结果】

功能性丘脑输入的发生率与层分布
在CRACM条件下，94.6%的VIP细胞和96.3%的SST细胞对VPM刺激产生反应，POm的输入发生率略低（VIP 94.4%，SST 87.8%）。与既往研究不同，未响应细胞无特定层偏好，且深层（LVb-LVI）SST神经元仍保持高应答率。

突触响应特性比较
VIP神经元表现出更强的突触后电位（EPSP振幅：VPM 4.60mV vs POm 2.05mV），而SST神经元的响应具有更长延迟（POm输入延迟5.5ms vs VPM 4.5ms）。POm输入在SST神经元呈现"弱但持久"的特性，适合时间整合。

形态功能亚型差异
通过重建23个SST神经元，发现非马蒂诺蒂细胞（non-Martinotti cells, nMCs）接受更强的VPM输入（EPSP振幅4.60mV vs MCs 2.62mV），且其输入电阻（232MΩ vs 121.5MΩ）和时间常数（30.51ms vs 9.94ms）显著高于马蒂诺蒂细胞（Martinotti cells, MCs）。

【结论与意义】
该研究确立了VIP和SST神经元作为丘脑前馈抑制通路的普遍参与者，揭示了三条关键机制：1）双丘脑通路通过差异强度（VPM>POm）和动力学（快速vs持续）输入动态调控抑制性微环路；2）SST亚型（MCs/nMCs）的形态功能异质性决定其对丘脑输入的整合能力；3）"弱连接"的POm-SST通路可能在行为状态依赖的感觉处理中发挥时序编码作用。

这些发现更新了皮层感觉处理的模型：VIP神经元不仅介导"去抑制"（disinhibition），也可能直接传递感觉信号；而SST神经元除侧向抑制外，还可通过亚型特异性整合丘脑输入参与即时信息处理。研究为解释感觉皮层在主动触觉（如胡须摆动）与被动刺激中的差异响应提供了新机制，并为神经精神疾病（如自闭症）中感觉处理异常的环路基础研究指明新方向。