【摘 要】
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小鼠前肢运动皮层是支配和调节前肢功能的高级神经中枢,其中尾侧前肢区（Caudal forelimb area,CFA）在运动执行和调节过程中发挥着重要的作用。CFA的兴奋性锥体神经元能够控制前肢不同的肌群,而抑制性中间神经元则广泛接受皮层和脑干的直接输入,维持皮层的兴奋-抑制平衡。在前肢运动皮层可以根据分子标志物将抑制性中间神经元分为三类:小清蛋白阳性（Parvalbumin-positive,P
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.61721092,91749209,31871088）；
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小鼠前肢运动皮层是支配和调节前肢功能的高级神经中枢,其中尾侧前肢区（Caudal forelimb area,CFA）在运动执行和调节过程中发挥着重要的作用。CFA的兴奋性锥体神经元能够控制前肢不同的肌群,而抑制性中间神经元则广泛接受皮层和脑干的直接输入,维持皮层的兴奋-抑制平衡。在前肢运动皮层可以根据分子标志物将抑制性中间神经元分为三类:小清蛋白阳性（Parvalbumin-positive,PV+）、生长激素抑制素阳性（Somatostatin-positive,SOM+）以及血管活性肠肽阳性（Vasoactive intestinal peptide-positive,VIP+）神经元。已有研究通过解析局部连接环路发现这三类神经元有着不同的功能、形态和生理特性,但其长程输入环路仍不清楚。本研究利用逆向跨单突触的狂犬病毒示踪策略以及荧光显微成像技术,解析了前肢运动皮层不同亚区、不同类型中间神经元的长程输入环路,并探究了帕金森病小鼠丘脑-皮层输入环路的退行性改变。主要结果如下:（1）利用重组狂犬病毒特异性标记了抑制性中间神经元模型小鼠CFA中间神经元的直接输入环路,并通过荧光成像解析了小鼠CFA运动区和感觉区中间神经元的全脑输入。结果表明这些输入神经元在皮层和丘脑的分布不同,定量分析结果显示CFA运动区的上游输入神经元主要来自额叶皮层、运动皮层、感觉皮层、腹外侧丘脑以及丘脑板内核;而CFA感觉区的上游输入神经元主要来自次级感觉皮层、后外侧丘脑以及后侧高级丘脑核。进一步对比不同亚区中间神经元的丘脑输入,结果显示分别投射至CFA运动区和CFA感觉区的丘脑输入神经元在空间分布上存在较大差异。说明在前肢运动皮层,不同亚区的中间神经元具有不同的全脑输入模式,并且参与前肢运动环路的丘脑-皮层神经元具有不同的投射偏向性。（2）解析了小鼠前肢运动皮层PV+、SOM+、VIP+神经元的全脑输入环路。结果显示三种中间神经元的上游输入均来自相同的脑区,主要为联合额叶皮层、眶额皮层、运动皮层、感觉皮层、腹侧丘脑、高级丘脑核以及外侧苍白球。其中多数脑区（56/62）对PV+、SOM+、VIP+神经元的输入比例没有显著性差异,并且不同类型中间神经元的全脑输入模式高度相似（r＞0.9）。通过聚类和协方差分析对不同亚型中间神经元的全脑输入模式进一步划分,结果显示PV+神经元接受更多眶额皮层输入;VIP+神经元接受更多腹外侧丘脑输入;而SOM+神经元则接受更多外侧苍白球输入。说明在前肢运动皮层,不同类型的中间神经元具有相似的全脑输入模式,同时每种类型的中间神经元也会分别接受来自不同的脑区组合的直接输入。（3）构建了多巴胺耗竭且运动迟缓的帕金森病模型小鼠,并对其CFA-SOM+神经元的长程输入环路进行了解析,结果显示在帕金森病模型小鼠中,CFA-SOM+神经元的皮层输入和苍白球输入并未出现明显变化,但是来自腹外侧丘脑的输入比例减少,且丘脑神经元对运动行为的响应减弱。说明黑质、纹状体多巴胺的耗竭会使小鼠CFA-SOM+神经元的丘脑输入环路出现退行性改变,与以往研究相比进一步揭示了PD小鼠丘脑功能紊乱对皮层抑制性中间神经元的直接影响。综上所述,本文利用了狂犬病毒示踪策略以及荧光显微成像技术,全面解析了小鼠前肢运动皮层不同亚区以及不同类型中间神经元的全脑长程输入环路,并且提供了帕金森病小鼠皮层SOM+神经元活动异常的解剖学依据。本研究进一步加深了目前对于复杂的运动皮层连接环路的理解,并为探究前肢运动功能提供了重要的结构基础。
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