大鼠SPON神经元的广泛树突分支

《Hearing Research》:Extensive dendritic arborizations of rat SPON neurons

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Hearing Research 3.0

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   •大鼠SPON向CNIC和MG发出主要的GABA能投射。•大鼠SPON神经元通过结束响应编码声音的时域特征。•大多数SPON神经元将树突延伸至相邻的SOC核。•SPON树突到达的核因核内位置不同而异。•SPON树突的区域差异可能影响响应特性及动态范围。引言上橄榄复合体(SOC

  
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    大鼠SPON向CNIC和MG发出主要的GABA能投射。
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    大鼠SPON神经元通过结束响应编码声音的时域特征。
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    大多数SPON神经元将树突延伸至相邻的SOC核。
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    SPON树突到达的核因核内位置不同而异。
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    SPON树突的区域差异可能影响响应特性及动态范围。

引言

上橄榄复合体(SOC;图1A)是哺乳动物听觉脑干中的一组核团,在听觉中发挥多种重要作用,包括声源定位、编码声音的时域特征以及对耳蜗的下降调控(综述参见:Schwartz, 1992; Thompson和Schofield, 2000; Yin, 2001; Oliver, 2000; Malmierca, 2015)。SOC包含两个主要核团——内侧上橄榄核(MSO)和外侧上橄榄核(LSO),以及数个周橄榄核。周橄榄核包括梯形体的中间核、腹侧核和外侧核(MNTB、VNTB、LNTB),以及数个其他细胞群,其中包括上橄榄副橄榄核(SPON)。SPON的大小在不同物种间差异显著,且似乎与MSO的大小呈反比关系(Kuwabara和Zook, 1992; 1999)。与此观察一致的是,在大鼠和小鼠等双耳间距较短且MSO较小的物种中,SPON的比例较大(Schwartz, 1992; Helfert和Aschoff, 1997; Kulesza和Berrebi, 2000)。SPON也存在于人类(Kulesza, 2008)和非人类灵长类动物(Alhelo等, 2023)中,并且与猫、狗和蝙蝠中的背内侧周橄榄核(DMPO)至少存在部分同源性(Goldberg和Brown, 1968; Harris和Feldman, 1970; Zook和Casseday, 1982; Fech等, 2017)。大鼠SPON由约2,500个均一的GABA能多极神经元组成(图5、图6、图7;Kulesza和Berrebi, 2000),主要投射至下丘中央核(CNIC;Beyerl, 1978; Druga和Syka, 1984; Coleman和Clerici, 1987; González Hernández等, 1996; Kelly等, 1998; Salda?a和Berrebi, 2000; Salda?a等, 2009)以及内侧膝状体(Mansour等, 2021)。大鼠SPON沿内侧至外侧轴呈现清晰的频率拓扑排列(Kulesza等, 2003),类似于MNTB和LSO(Friauf和Ostwald, 1988),且SPON的树突场通常平行于该轴排列(即位于旁矢状面内;Salda?a和Berrebi, 2000;图4、图5)。大鼠和小鼠SPON神经元主要在纯音和宽带噪声的结束时响应,这些结束时放电能够与高达200 Hz的幅度调制进行相位锁定(Kulesza等, 2003; Kadner和Berrebi, 2008; Felix等, 2013)。在兔(Kuwada和Batra, 1999)和犬的DMPO(Guinan等, 1972a, b)中也发现了类似的结束时响应。在较低的特征频率和较高的声强下,可以从SPON神经元诱发出起始响应或起始/结束响应(Felix等, 2013)。无论如何,啮齿类SPON中的结束响应和起始-结束响应都非常适合编码自然声音(发声)的复杂时域特征(Felix等, 2011; Gómez-álvarez等, 2018)。活体记录和切片记录显示,SPON的结束响应源于抑制性回跳、Cl-电导和膜特性的协调作用(Kulesza等, 2007; Felix等, 2011; Kopp-Scheinpflug等, 2011)。阻断甘氨酸受体可消除SPON的结束响应,确认这些响应需要同侧MNTB的甘氨酸能输入(Kulesza等, 2007);MNTB神经元的主要兴奋性输入来自对侧腹侧耳蜗核(VCN)中的球状丛状细胞(GBCs)(Moore和Caspary, 1983; Friauf和Ostwald, 1988)。啮齿类SPON中的起始活动是对对侧后腹侧耳蜗核中章鱼细胞(OCs)兴奋性输入的反应(Felix等, 2013; 2017; Felix和Magnusson, 2016)。章鱼细胞的主要输入来自听神经(Rhode等, 1983; Oertel等, 1990)。综合这些发现表明,大鼠和小鼠SPON神经元的响应来源于对侧耳输入相对简单的模式。
有趣的是,多项研究表明,小鼠和大鼠SPON神经元的树突向各个方向延伸,平行于并跨越频率拓扑带,甚至可能超出核的边界。特别是,Golgi浸染材料(Ollo和Schwartz, 1979)、逆行纤维束追踪实验(Salda?a和Berrebi, 2000)、谷氨酸脱羧酶(GABA产生的限速酶)免疫标记(Kulesza和Berrebi, 2000)以及活体邻细胞生物素沉积(Kulesza等, 2003)均发现,一些位于腹侧的SPON神经元将树突延伸至核外并进入VNTB。似乎至少一些沙鼠的SPON神经元也可能将树突腹侧延伸至SPON之外(Franken等, 2025)。然而,在豚鼠中,SPON树突不超出核的范围(Schofield和Cant, 1991)。虽然已有文献记录SPON树突延伸至VNTB的现象,但尚不清楚这是否是SPON神经元的普遍特征。此外,由于SPON与其他SOC核相邻,一些SPON树突有可能到达其他核。最后,SPON树突既被描述为向各方向分支(Ollo和Schwartz, 1979),也被描述为局限于狭窄的旁矢状平面内(Salda?a和Berrebi, 2000)。无论如何,考虑到这些神经元已建立的声诱发响应(Kulesza等, 2003; Felix等, 2013),大鼠和小鼠SPON神经元的这种广泛树突显得颇为独特。因此,对SPON树突进行详细的定量研究显得尤为必要。由于文献中仅提供少数沿核腹侧分布的SPON神经元腹侧向树突的例子,本研究采用细胞骨架标记物(微管相关蛋白2 [MAP2])的免疫标记来研究整个核内的树突,并评估超出SPON范围的树突的普遍性。随后,采用Golgi和Golgi-Cox浸染方法对SPON神经元的树突树进行完整重建,以量化树突树的分支、大小和形状,以及将树突发送至VNTB和相邻核的神经元比例。

各节摘录

动物

所有动物操作和程序均经LECOM机构动物护理和使用委员会批准(方案编号#22-01、23-01、25-01),并符合美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》。Sprague-Dawley大鼠按12小时光/暗周期饲养,自由摄食和饮水。

免疫组织化学

使用微管相关蛋白2(MAP2)的免疫组织化学(IHC)标记来研究SPON神经元的树突特征。三只成年雄性白化大鼠在

SPON树突的免疫组织化学标记

在免疫标记的组织切片中,SPON内的胞体从阴性到强MAP2免疫阳性不等,但SPON内树突轮廓的MAP2标记十分丰富(图3A、C)。在SPON中发现大量MAP2免疫阳性的树突轮廓向腹侧延伸至VNTB方向(图3C,黑色箭头),这些轮廓常形成较细的分支并延伸至MSO(图3A、C,开放箭头)。在冠状切面上,这些腹侧向的

讨论

本研究是首次对大鼠SPON神经元树突进行的定量研究。小鼠SPON神经元为多极神经元,树突向各个方向延伸,腹侧分支到达梯形体(Ollo和Schwartz, 1979)。逆行标记的大鼠SPON神经元也被发现将树突腹侧延伸至VNTB(Salda?a和Berrebi, 2000)。在活体记录后对大鼠SPON神经元进行的邻细胞生物素标记也揭示了树突从核延伸出来

总结

MAP2免疫标记和Golgi浸染表明,大多数大鼠SPON神经元将树突延伸至核外,进入相邻的SOC核。中央和腹侧SPON的神经元最常将树突发送至VNTB,外侧SPON的神经元最常将树突发送至MSO,背侧区域的神经元最常将树突发送至背侧上橄榄复合体(dSOC)。此外,SPON树突的形状和方向存在区域差异。综合以上结果,

未被引用的参考文献

Headley等,2026;Berrebi等,1997;Burchell等,2022;Zimmerman等,2020

CRediT作者贡献声明

Randy Kulesza:撰写—审阅与编辑,撰写—初稿撰写,可视化,验证,资源,项目管理,方法学,调查研究,资金获取,形式分析,数据管理,概念化。
Randy Kulesza
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