基干辐鳍鱼类揭示的上丘祖先组织方式与不对称回路架构

《Brain Structure and Function》：Ancestral organisation and asymmetric circuit architecture of the habenula revealed in a basal ray-finned fish

　　

摘要

丘是脊椎动物中高度保守的中脑背侧中枢，整合与动机状态、行为灵活性和认知控制相关的信息。在许多脊椎动物中，丘表现出显著的左右不对称性，然而结构侧化如何反映在回路架构中仍知之甚少，部分原因是具有系统发育信息力的谱系尚未得到充分采样。在此，我们表征了塞内加尔肺鱼（Polypterus senegalus）的丘连接，该物种属于早期分化的辐鳍鱼类谱系，具有显著的丘不对称性。通过神经示踪、组织学和免疫组织化学技术，我们表明Polypterus保留了保守的脊椎动物连接框架，其传入纤维起源于脑底侧、下丘脑和后结节区域，传出纤维主要投射至间脑下和缝核。在此基础上，叠加了独特的组织特征，包括与硬骨鱼共享的特征（可能代表古代辐鳍鱼的状态），以及肺鱼明显的谱系特异性特化。值得注意的是，扩大的右侧丘同时接收同侧和对侧输入，而左侧丘主要局限于同侧传入纤维，揭示了一种右侧占主导的半球整合模式。在输出层面，左侧和右侧丘的传出纤维分别终止于间脑下核分化的背侧和腹侧区域。这种组织模式表明，丘内的不对称整合与下游通路的分化激活相关联。综合而言，这些发现确立了肺鱼作为重建早期硬骨鱼类丘回路的关键比较模型，并为我们理解将丘不对称性与脊椎动物侧化回路组织联系起来的机制的进化起源提供了见解。