小鼠内脏运动皮层神经网络的精细解析与功能调控机制研究

来源：作者：人气：-发表时间：2025-08-29 13:02:00【大中小】

摘要：研究通过整合神经解剖学、生理学和行为学方法，首次构建了小鼠内侧前额叶皮层（MPF）的完整连接图谱，聚焦于背侧脚区（DP）这一关键网络枢纽。

DP的独特解剖学特征

背侧脚区（DP）作为内侧前额叶皮层（MPF）的特殊区域，位于六层新皮层与三层嗅皮层交界处。通过尼氏染色和连接组学分析，研究者将DP划分为浅层（DPs）和深层（DPd）：DPs神经元呈现疏松排列的较大胞体，主要表达L5 IT神经元标志物Cacna1h；而DPd则密集分布着小胞体神经元，特异性表达Vglut2和Tle4等L6 CT神经元标志物。形态学重建显示，DPs神经元具有更复杂的树突结构（平均分支数56±24），显著多于DPd神经元（42±16）。

图1 小鼠内脏运动皮层的神经网络

分层特异的神经环路

DPs主要接收来自初级嗅皮层（PIR）、腹侧听觉皮层（AUDv）和外侧内嗅皮层（ENTl）L2/3的输入，而DPd则选择性接受ENTl L5、后皮质杏仁核（COApm）和基底外侧杏仁核内侧部（BLAam）的投射。引人注目的是，DPs向其他MPF区域（如前边缘皮层PL、前扣带回ACAd）的输出呈现显著单向性，这与传统MPF区域间的双向连接形成鲜明对比。

内脏运动调控的三重通路

研究提出DPs、DPd与边缘下区（ILA）共同构成"初级内脏运动皮层"：

1. 交感调控通路：DPs→下丘脑室旁核背侧部（PVHd）和外侧区（LHA）→脊髓中间外侧柱（IML），光遗传学证实DPs终末与脊髓投射神经元形成突触联系；

2. 副交感抑制通路：DPs→中央杏仁核（CEA）→迷走神经背核（DMX），经突触示踪显示该通路可抑制副交感输出；

3. 神经内分泌直达通路：DPd直接支配PVH的CRH神经元，AAV1-Cre跨突触标记结合电生理记录显示，光激活DPd→PVH通路可使血浆皮质酮（CORT）水平提升3倍。

图2 背侧脚区的解剖学界定与细胞类型组织结构

社会行为的神经编码

在体钙成像揭示：DP的VGLUT2+神经元对异性社交刺激响应率（42.2%）显著高于ILA区域。TRAP2技术进一步显示，DP神经元在恐惧条件反射（足底电刺激）和急性束缚应激中均被特异性激活。这些发现与DP接收BLAa和SUBv应激相关输入，并通过PVT→DP→PVH通路调控HPA轴的实验证据相吻合。

跨物种理论模型

研究创新性地提出MPF功能整合模型：DP作为"信息转换枢纽"，将外侧皮层网络（处理嗅觉、听觉等多模态信息）转化为内侧网络的运动指令。该模型为解释人类vmPFC损伤导致的情绪失调提供了新视角，其发现的DPd→PVH直接通路可能为开发抗抑郁新靶点提供思路。

方法学上，研究结合了MORF3稀疏标记技术（实现单神经元3D重构）、AAV1-Cre跨突触追踪（验证多突触通路）和TVA-狂犬病毒系统（全脑输入图谱），为神经环路研究建立了技术范式。这些发现不仅填补了MPF环路研究的空白，更为理解应激相关精神疾病提供了新的神经机制框架。

参考资料

[1] Neural networks of the mouse visceromotor cortex