Nature重要成果：發(fā)現(xiàn)去抑制神經(jīng)元
日期：2013-10-10 09:01:42
大腦皮層包含有兩種主要的神經(jīng)元類(lèi)型：主神經(jīng)元是興奮性神經(jīng)元，中間神經(jīng)元為抑制性神經(jīng)元，所有神經(jīng)元均在同一網(wǎng)絡(luò)中相互連接。現(xiàn)在來(lái)自冷泉港實(shí)驗(yàn)室(CSHL)的一項(xiàng)新研究揭示了一種叫做VIP中間神經(jīng)元的抑制性神經(jīng)元，在大腦皮層的多個(gè)區(qū)域內(nèi)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)抑制其他的抑制性神經(jīng)元，并且其是在特異的行為條件下發(fā)揮這一功能。
這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)VIP中間神經(jīng)元受到激活時(shí)，會(huì)解除對(duì)主神經(jīng)元細(xì)胞的抑制，由此提高它們的反應(yīng)。就像調(diào)光開(kāi)關(guān)能夠微調(diào)光強(qiáng)度，其對(duì)皮層處理提供了另一層的控制。
領(lǐng)導(dǎo)這一神經(jīng)科學(xué)家小組的是冷泉港實(shí)驗(yàn)室的副教授Adam Kepecs，相關(guān)研究在線發(fā)表在10月6日的《自然》（Nature）雜志上，表明了表達(dá)血管活性肽（VIP）的神經(jīng)元在聽(tīng)覺(jué)皮層和內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)提供了去抑制作用。
研究人員利用了CSHL教授Z. Josh Huang開(kāi)發(fā)的分子標(biāo)記技術(shù)，在廣泛多樣的皮層神經(jīng)元中挑出了表達(dá)VIP的神經(jīng)元。隨后，Kepecs研究小組采用先進(jìn)的光遺傳學(xué)技術(shù)，用彩色編碼激光特異地激活了VIP神經(jīng)元。通過(guò)對(duì)行為動(dòng)物進(jìn)行電生理記錄監(jiān)控這些細(xì)胞的活性，研究人員研究了它們的功能，并在體外檢測(cè)了它們的回路特性。
這些VIP神經(jīng)元就是長(zhǎng)期以來(lái)尋找的“去抑制”神經(jīng)元細(xì)胞：它們抑制了其他類(lèi)型的抑制性神經(jīng)元；但卻沒(méi)有直接在大腦中引起興奮。Kepecs博士和同事們認(rèn)為，VIP神經(jīng)元介導(dǎo)的這種去抑制調(diào)控代表了大腦皮層中一個(gè)基本的“模體”。
神經(jīng)興奮和去抑制之間的差別有點(diǎn)類(lèi)似于踩下油門(mén)和松開(kāi)剎車(chē)。Kepecs博士解釋說(shuō)，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)松開(kāi)剎車(chē)的這些細(xì)胞，為在興奮和抑制之間取得平衡提供了一種工具。Kepecs將這一功能稱之為“增益調(diào)制”（gain modulation），有點(diǎn)像調(diào)光開(kāi)關(guān)提供微調(diào)控制。
研究小組想知道在行為過(guò)程中VIP神經(jīng)元何時(shí)會(huì)被激活，換句話說(shuō)，就是這一“皮層調(diào)光開(kāi)關(guān)”何時(shí)會(huì)被啟用？為了獲取這一問(wèn)題的答案，科學(xué)家們?cè)谛∈笞龀龊?jiǎn)單決定，識(shí)別不同音高的聲音時(shí)，對(duì)VIP神經(jīng)元進(jìn)行了記錄。當(dāng)小鼠做出正確選擇時(shí)，它們會(huì)贏得一滴水；而做出錯(cuò)誤選擇時(shí)，會(huì)吹入一陣柔風(fēng)。令人驚訝地是，研究人員發(fā)現(xiàn)在聽(tīng)覺(jué)皮層，這一處理聲音的區(qū)域，VIP神經(jīng)元被獎(jiǎng)賞和懲罰所激活。因此，這些神經(jīng)元似乎介導(dǎo)了增強(qiáng)效應(yīng)，上調(diào)了主神經(jīng)元細(xì)胞。
Kepecs說(shuō)：“將特異的神經(jīng)元類(lèi)型與明確的行為聯(lián)系到一起非常的困難。這些研究結(jié)果有可能將VIP神經(jīng)元在增益控制中的回路功能，與一種重要的行為功能：學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)了起來(lái)。”
