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乳头体两类神经元分管工作记忆维持的不同时段研究

浏览次数:626 发布日期:2026-10-10  来源:南模生物

乳头体(mammillary body, MB)位于下丘脑后部,是Papez环路中连接海马与丘脑前核的重要枢纽之一,长期被视为海马的中继站。然而,MB的分子与细胞组织至今仍缺乏系统表征。研究团队此前在内侧乳头体核(medial mammillary nucleus, MM)中鉴定出4类兴奋性神经元,并发现其中PV与Drd2神经元分别参与物体与位置识别记忆;另外两类,即表达神经降压素(neurotensin, Nts)和一氧化氮合酶1(nitric oxide synthase 1, Nos1)的神经元,其特性与功能仍不清楚。
 

Research | 华中科技大学团队发现乳头体两类神经元分管工作记忆维持的不同时段
 
2026年4月22日,华中科技大学同济医学院团队在 Research期刊在线发表题为"Two Molecularly Defined Neuronal Types in the Mammillary Body Govern Different Temporal Periods during Working Memory Maintenance"的研究论文。研究表明,Nts与Nos1神经元接受相同来源的输入、平行投射至丘脑不同亚区,并在工作记忆维持期承担时长不同的任务,Grik4是造成这一差异的重要分子基础。
 
南模生物为该研究提供了Nts-Cre小鼠。

Grik4表达差异是两类神经元突触特性不同的重要基础

荧光原位杂交显示,Nts与Nos1神经元在MM中沿水平方向呈双侧对称分布,Nos1神经元数量约为其他3类的两倍。两者静息膜电位、动作电位等内在电生理特性无显著差异,且均表现出可达约200 Hz的快速放电;但Nos1神经元的微小兴奋性突触后电流幅度更大,AMPA受体介导电流更强而NMDA受体介导电流相近,长时程增强(LTP)也更明显。转录组分析显示,编码海人藻酸受体(kainate receptor, KAR)高亲和力亚基KA1的Grik4在Nos1神经元中高表达。在Nts神经元中过表达Grik4后,其电生理特性与Nos1神经元相当;在Nos1神经元中敲低Grik4后,则与Nts神经元相当。

共同输入、平行输出的两条环路

单突触示踪显示,两类神经元的突触前输入主要来自腹侧下托(ventral subiculum, VS),且单侧VS可支配双侧的Nts与Nos1神经元。输出方面,单侧Nts与Nos1神经元向丘脑前腹侧核(anteroventral thalamic nucleus, AV)的投射仅限同侧,其中Nts神经元投射至PCP4阳性的背内侧亚区,Nos1神经元投射至Calb1阳性的腹外侧亚区,光遗传结合电生理证实这些连接均为兴奋性单突触连接。

Nts神经元作用约20秒,Nos1神经元约40秒

抑制任一类神经元不影响小鼠运动、情绪、社交记忆与长期记忆,但在延迟非匹配位置(delayed nonmatch-to-place, DNMP)T迷宫任务中,延迟30、60和90秒时正确率均下降,无延迟时则表现正常;光遗传抑制仅在延迟期施加时才损害表现。在正确完成的测试试次中,钙成像显示两类神经元均在延迟期开始时被激活并逐渐衰减,但Nos1神经元的激活持续约40秒,约为Nts神经元(约20秒)的两倍。分段抑制进一步印证了这一差异:抑制Nts神经元仅在延迟期前20秒影响表现,抑制Nos1神经元则在前20秒和中间20秒均影响表现。值得注意的是,在Nts神经元中过表达Grik4可延长其激活时长并改善表现,但仅在90秒延迟条件下达到统计学显著;在Nos1神经元中敲低Grik4则缩短其活动并降低正确率。

早期AD模型中的Grik4下调

在4月龄、已出现工作记忆缺陷但尚无明显斑块沉积的APP/PS1小鼠中,MM内Nts与Nos1神经元数量未见改变,但Nos1神经元的Grik4 RNA水平选择性降低,并伴随KAR介导电流的相应变化,Nts神经元未见此现象。在Nos1神经元中过表达Grik4可挽救其电生理与行为学异常,提示Nos1神经元中Grik4下调参与了早期阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)的工作记忆缺陷。

综上所述,此研究从分子、细胞、环路到行为多个层面表明,MB中的Nts与Nos1神经元接受共同输入、形成平行输出,并在工作记忆维持期承担不同时段的作用,Grik4是其差异的重要分子基础。作者认为,这些发现丰富了对MB与Papez环路的认识,也为探索以MB相关记忆障碍(尤其是AD)为靶点的干预提供了依据。

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发布者:上海南方模式生物科技股份有限公司
联系电话:400-728-0660
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