中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所姚海珊研究組在《自然·通訊》在線(xiàn)發(fā)表了題為《視皮層小清蛋白陽(yáng)性中間神經(jīng)元對反應可靠性的調控》的研究論文。論文報道了小鼠初級視皮層(Primaryvisualcortex,V1)中小清蛋白(Parvalbumin,PV)陽(yáng)性的抑制性中間神經(jīng)元在調控反應可靠性中的重要作用。
以往在視皮層、聽(tīng)皮層、體表感覺(jué)皮層和海馬的研究均提示,抑制性神經(jīng)元環(huán)路參與調節神經(jīng)元的反應可靠性。但是,抑制性神經(jīng)元有多種類(lèi)型,特定類(lèi)型的抑制性神經(jīng)元在調控反應可靠性中的作用并不清楚。
在這項研究中,姚海珊研究組通過(guò)光遺傳技術(shù)操縱視皮層的特定類(lèi)型抑制性神經(jīng)元,發(fā)現PV陽(yáng)性的抑制性神經(jīng)元在調控皮層反應可靠性中有重要作用。研究者利用Cre-Loxp遺傳操作系統,特異性地在小鼠V1的PV或Somatostatin(生長(cháng)激素抑制素,SOM)陽(yáng)性的神經(jīng)元表達光敏感質(zhì)子泵ArchT。使用綠色激光照射V1,可以抑制PV或SOM陽(yáng)性神經(jīng)元的反應。對小鼠給予自然圖像刺激,用多道電極記錄V1神經(jīng)元對多次圖像刺激的反應,比較神經(jīng)元在有無(wú)激光照射下的反應。
在麻醉和清醒小鼠均發(fā)現,抑制PV神經(jīng)元會(huì )降低視皮層興奮性神經(jīng)元的反應可靠性,而抑制SOM神經(jīng)元不影響反應可靠性。進(jìn)一步的分析發(fā)現,抑制PV神經(jīng)元以后,興奮性神經(jīng)元低放電率成分的反應幅度增加,而高放電率成分的反應幅度降低,從而使反應信噪比降低。抑制SOM神經(jīng)元以后,興奮性神經(jīng)元的不同放電率水平的反應幅度均增加,對信噪比沒(méi)有影響。解碼分析表明,抑制PV神經(jīng)元的活動(dòng)使得興奮性神經(jīng)元分辨不同自然圖像的能力降低。這些結果提示,PV陽(yáng)性的抑制性神經(jīng)元在視皮層可靠編碼視覺(jué)信息的過(guò)程中起重要作用。
該課題由博士生朱英杰、喬文慧(共同第一作者)、劉克飛和工作人員鐘輝苑在研究員姚海珊指導下完成。這一工作得到了科技部“973”項目和神經(jīng)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室資助。