小鼠颞叶联合皮层中间神经元听-视多感觉特性以及参与听觉决策任务的研究

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人和动物通过多种感觉器官感受外界环境的刺激,大脑能够整合这些刺激,从而更好地感知环境信息,准确高效的完成认知任务和行为抉择。我们已通过研究发现,小鼠的颞叶联合皮层(temporal association cortex,Te A)富涵听-视多感觉神经元,是重要的多感觉皮层。然而,颞叶联合皮层不同类型的中间神经元(PV和SST)和锥体神经元(pyramidal neurons,PNs)多模态感觉信息整合的方式是否存在差异?目前还未见相关的研究。基于此,我们在论文的第一部分中,结合埋藏多通道电极记录和光遗传学的方法,实现对小鼠颞叶联合皮层PV中间神经元(Parvalbumin-positive interneurons,PV-INs)、SST中间神经元(Somatostatin interneurons,SST-INs)的准确分选。此后记录清醒小鼠的Te A皮层神经元对视、听单模态感觉刺激和视-听跨模态感觉刺激中的反应,探究Te A皮层PV中间神经元、SST中间神经元以及锥体神经元整合多感觉信息的共性和区别。我们在7只注射了p AOV-EF1a-DIO-h CHR2(H134R)-EYFP病毒的PV-cre转基因小鼠上,共记录到549个对感觉刺激有反应的神经元,依据对激光刺激的反应和spike波形,确定其中PV中间神经元47个(8.56%),锥体神经元433个(78.87%)。我们在6只注射了p AAV-f SST-e Np HR3.0-HA-CW3SL病毒的野生型C57BL/6小鼠上,共记录到了472个对感觉刺激有反应的神经元,依据分类标准确定其中SST中间神经元44个(9.32%),锥体神经元361个(76.48%)。一部分PV中间神经元、SST中间神经元和锥体神经元表现出了多感觉增强的特性。进一步的分析发现,在较弱单模态反应时,锥体神经元和SST中间神经元较PV中间神经元整合能力更强;而在较强单模态反应时,三者没有差别。这个结果提示我们,当单模态反应较弱时,SST中间神经元表现出强于PV中间神经元的整合能力,从而能够更好的调控其它类型中间神经元和锥体神经元的放电反应,而锥体神经元较强的整合能力或能助益大脑完成相应的多模态信息整合的任务。在现实生活中,通过感觉信息获得知觉的对象,往往不是消极被动的,绝大多数的感知都将与行为相联系。基于感知觉的分辨做出决策,是人和动物的基础认知行为。本文第二部分着重研究动物在完成听觉分辨任务时,颞叶联合皮层PV中间神经元、SST中间神经元和锥体神经元的反应特性。结果显示,学会任务的小鼠在完成任务时,这三类神经元均对3K赫兹和12K赫兹声音刺激表现出较强的选择性,并且这三类神经元都具有类似的特性。但是在小鼠学习任务前被动接受声音刺激时,这三类神经元对3K赫兹和12K赫兹声音刺激表现出相似放电反应,无明显差别。本论文的研究结果将加深我们对于颞叶联合皮层内部兴奋抑制环路在感知及认知过程中的作用的理解。
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