深圳子科生物報(bào)道：大腦皮層是由不同類型神經(jīng)細(xì)胞相互連接組成的高度復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其解剖結(jié)構(gòu)是信息在腦中傳遞的基礎(chǔ)。為理解大腦內(nèi)神經(jīng)信息的處理機(jī)制，在整個(gè)皮層甚至全腦范圍要對(duì)神經(jīng)環(huán)路的結(jié)構(gòu)及生理信息進(jìn)行解析，首先需要了解不同類型的神經(jīng)細(xì)胞在腦內(nèi)是如何分布的，以及相互之間是如何連接，包括神經(jīng)細(xì)胞在大腦內(nèi)的準(zhǔn)確定位、精細(xì)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、以及在環(huán)路中的連接關(guān)系等。

來自華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心駱清銘教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為“A whole-brain map of long-range inputs to GABAergic interneurons in the mouse medial prefrontal cortex”的文章，詳細(xì)描繪了小鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層γ-氨基丁酸（GABA）能神經(jīng)元長程輸入環(huán)路的全腦圖譜。

這一研究成果公布在7月8日的Nature Neuroscience雜志上，由華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心駱清銘教授團(tuán)隊(duì)完成，文章一作為孫慶濤和李向?qū)帯?

內(nèi)側(cè)前額葉皮層在學(xué)習(xí)、決策和情緒等高級(jí)功能中起著重要作用，其結(jié)構(gòu)和功能的異常會(huì)導(dǎo)致抑郁、精神分裂、癲癇等精神疾病。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制類神經(jīng)元，GABA能神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)興奮抑制平衡的重要調(diào)控因素。GABA是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，其功能紊亂與一系列神經(jīng)精神疾病密切相關(guān)。

根據(jù)神經(jīng)標(biāo)志物可將GABA能神經(jīng)元分為多個(gè)亞型，主要包括表達(dá)小清蛋白的PV陽性神經(jīng)元，表達(dá)生長激素抑制素的SST陽性神經(jīng)元和表達(dá)血管活性腸肽的VIP陽性神經(jīng)元。已有研究表明，這些亞型的神經(jīng)元具有不同的功能，但其環(huán)路是如何組成尚不清楚，如長程輸入環(huán)路在哪兒？長什么樣？再如，是否特定環(huán)路內(nèi)的神經(jīng)元能夠投射到一個(gè)還是多個(gè)目標(biāo)區(qū)域，不同亞型神經(jīng)元的上游輸入神經(jīng)元的起源是否一致？

駱清銘教授團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)（fluorescent micro-optical sectioning tomography, fMOST），結(jié)合神經(jīng)示蹤術(shù)，詳盡解析了小鼠腦內(nèi)側(cè)前額葉的兩個(gè)亞區(qū)內(nèi)三種亞型GABA能神經(jīng)元的上游長程輸入環(huán)路。

研究發(fā)現(xiàn)，三種GABA能神經(jīng)元接受相同腦區(qū)的輸入，但不同腦區(qū)輸入的比例不同。用免疫組化方法證實(shí)了內(nèi)側(cè)前額葉皮層的輸入是有多種神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)控，包括基底前腦的PV陽性長程投射神經(jīng)元、膽堿能神經(jīng)元和來自中縫核的五羥色胺神經(jīng)元。結(jié)合電生理記錄，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)輸入到內(nèi)側(cè)前額葉GABA能神經(jīng)元的基底前腦膽堿能神經(jīng)元和中縫核的五羥色胺神經(jīng)元均可共釋放谷氨酸。

借助于高分辨率成像獲得的全腦數(shù)據(jù)集，研究人員重建出了119個(gè)輸入神經(jīng)元的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)。圖像顯示，基底前腦的輸入神經(jīng)元可同時(shí)調(diào)控內(nèi)側(cè)前額葉及丘腦核團(tuán)，而后者也可投射到內(nèi)側(cè)前額葉，形成基底前腦-前額葉皮層-丘腦的神經(jīng)環(huán)路；并發(fā)現(xiàn)存在內(nèi)側(cè)前額葉-紋狀體-前側(cè)丘腦-內(nèi)側(cè)前額葉的新環(huán)路。該研究為理解基底前腦和丘腦如何調(diào)控皮層和皮層下的神經(jīng)活動(dòng)提供了新的模型。進(jìn)而，通過重建皮層和海馬輸入神經(jīng)元的精細(xì)形態(tài)，發(fā)現(xiàn)投射到內(nèi)側(cè)前額葉皮層的新型神經(jīng)元不同亞型的GABA能神經(jīng)元表現(xiàn)出了不同的輸入模式，這些不同的平行環(huán)路可能執(zhí)行不同的功能。這些研究將為神經(jīng)元分類和內(nèi)側(cè)前額葉皮層的功能提供新的參考。

綜上所述，研究者們利用自主研發(fā)的熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)，結(jié)合逆行跨一級(jí)病毒示蹤方法，建立了迄今最詳盡的小鼠內(nèi)側(cè)前額葉特定類型神經(jīng)元的全腦長程輸入圖譜。該圖譜不僅包括內(nèi)側(cè)前額葉特定類型神經(jīng)元的上游輸入神經(jīng)元的分布（在哪兒），還包括了這些輸入神經(jīng)元的遞質(zhì)類型和形態(tài)特征（長什么樣）、以及共投射腦區(qū)信息等（和誰聯(lián)系）等。

該圖譜為研究和模擬內(nèi)側(cè)前額葉所在環(huán)路的功能奠定了單細(xì)胞分辨的解剖學(xué)基礎(chǔ)；基于靶向腦區(qū)及共投射腦區(qū)的分類方法，也為環(huán)路的組織模式和神經(jīng)元分類研究開拓了新的思路。

原文標(biāo)題：

A whole-brain map of long-range inputs to GABAergic interneurons in the mouse medial prefrontal cortex