海马区PV+兴奋性神经元亚群特异性投射通路的发现及其功能解析

本研究揭示了海马区表达小清蛋白(parvalbumin, PV)的兴奋性神经元在远端背侧下托(distal dorsal subiculum)的分布规律，发现其通过高特异性投射通路分别靶向前腹侧丘脑(antero-ventral thalamus, AV)和乳头体(mammillary bodies, MB)，突破了传统PV神经元仅为抑制性中间神经元的认知。研究人员采用单细胞转录组分析结合光遗传学技术，证实PV+投射神经元具有独特的非爆发式放电模式和直枝状树突形态，其丘脑投射通路表现出不同于经典驱动/调节分类的突触特性，为记忆编码的神经环路机制提供了新见解。

　　

在神经科学领域，海马区一直被视为记忆形成和空间导航的核心脑区，而其输出枢纽——下托(subiculum)的神经元分类和投射特性却长期存在认知空白。传统观点认为表达钙结合蛋白小清蛋白(parvalbumin, PV)的神经元都是γ-氨基丁酸(GABA)能抑制性中间神经元，但近年研究发现新皮层中存在少量PV⁺兴奋性神经元，这引发了关于PV在兴奋性神经元中是否也具有分类标记作用的重要问题。

德国基尔大学(Christian-Albrechts-University Kiel)生理学研究所的Gilda Baccini团队在《Cell Reports》发表的研究，通过多学科方法系统揭示了海马区PV⁺兴奋性神经元的分子特征、电生理特性和环路连接。研究发现这些神经元形成两条平行通路：深层神经元高表达PV并特异性投射至前腹侧丘脑(AV)，而浅层神经元PV表达较低且专一投射至内侧乳头体(mMB)。这些发现不仅重新定义了PV的生物学功能，更为理解记忆信息的分流处理机制提供了新框架。

研究主要采用四项关键技术：1) PV-Cre转基因小鼠模型结合病毒示踪技术定位神经元投射；2) 双荧光原位杂交确认VGLUT1/2与PV共表达；3) 光遗传刺激结合膜片钳记录分析突触传递特性；4) 单细胞转录组数据重分析鉴定分子亚型。

PV+神经元在远端背侧下托的兴奋性特征
通过双标记技术首次发现约6-13%的PV⁺神经元共表达谷氨酸转运体VGLUT1/2，主要分布在远端下托的深层(多形层)和浅层(锥体层)。光遗传激活这些神经元能在邻近锥体细胞记录到兴奋性突触后电流(EPSCs)，而靶向记录显示它们具有缓慢适应性放电的锥体神经元特征，与典型的快速放电PV⁺中间神经元形成鲜明对比。

靶向特异性投射模式
病毒示踪揭示PV⁺神经元形成两条独立通路：深层神经元通过穹窿(fimbria)密集投射至AV外侧区，浅层神经元稀疏投射至mMB。值得注意的是，这些投射完全避开丘脑网状核(RT)，与传统海马旁回投射模式不同。突触分析显示AV终末同时存在VGLUT2⁺和VGAT⁺囊泡，但功能检测仅发现谷氨酸能传递。

非典型突触特性
AV投射表现出"混合型"突触特征：虽然显示高频刺激下的突触抑制(paired-pulse depression)和高释放概率等驱动型特征，但EPSCs幅度较小且呈刺激强度依赖性渐变，不符合经典驱动通路标准。这些投射能在丘脑神经元去极化至-50mV时诱发动作电位，但不会激活代谢型谷氨酸受体(mGluR)或GABA_B受体。

独特的电生理表型
逆向追踪结合膜片钳显示，AV投射的PV⁺神经元均为规则放电(regular-spiking)，与相邻的爆发式放电(bursting)锥体细胞显著不同。形态重建发现其顶树突笔直无分支，末端形成浅层丛状结构，这种独特形态可能与其信息处理特性相关。

转录组定义的亚群
对已发表单细胞数据的重分析鉴定出两个PV⁺兴奋性神经元亚群：高表达PV的Pvalb cluster 1(对应深层AV投射)表达Ly6g6e等深层标记物；中度表达PV的Pvalb cluster 2(对应浅层MB投射)富含Fn1等浅层标志物。差异表达分析发现Kcnp1、Amigo2等基因特异表达于cluster 1，而Cck、Dkk3等富集于cluster 2。

这项研究从根本上扩展了对PV神经元的认知框架，证实PV表达可标记具有特定投射模式和功能特性的兴奋性神经元亚群。发现的两条平行通路可能分别参与物体新颖性(AV通路)和空间信息(mMB通路)的处理，为解释海马信息分流机制提供了细胞基础。特别值得注意的是，这些神经元在保持谷氨酸能传递的同时保留GABA合成酶表达，暗示可能存在活动依赖的递质转换机制。该发现不仅对理解记忆环路有重要意义，也为相关神经系统疾病的靶向干预提供了新思路。