文獻(xiàn)速讀第11期
Neuron：揭示皮質(zhì)-紋狀體神經(jīng)元被募集形成運動記憶印跡的作用機制

學(xué)習(xí)和執(zhí)行新的運動技能是大腦的重要功能，涉及到運動皮層和基底神經(jīng)節(jié)的協(xié)調(diào)活動。初級運動皮層（M1）神經(jīng)元的活動模式以及紋狀體棘狀突起投射神經(jīng)元（Spiny Projection Neurons, SPNs）在運動學(xué)習(xí)過程中不斷適應(yīng)，從而與習(xí)得的技能聯(lián)系更加緊密。然而，在運動學(xué)習(xí)過程中，神經(jīng)元是如何經(jīng)歷突觸變化并被招募來形成記憶印跡的，目前的研究尚未完全闡明。

2022年7月8日，斯坦福大學(xué)的研究人員在《Neuron》雜志上發(fā)表題為“Motor learning selectively strengthens cortical and striatal synapses of motor engram neurons”的文章。該研究發(fā)現(xiàn)運動學(xué)習(xí)需要運動皮層中大量的記憶印跡神經(jīng)元，這些神經(jīng)元在任務(wù)執(zhí)行過程中被重新激活。此外，運動學(xué)習(xí)導(dǎo)致樹突棘選擇性的重塑和M1-紋狀體的輸出增強。該研究揭示了皮質(zhì)-紋狀體環(huán)路在形成長期運動記憶印跡時具有高度選擇性的突觸可塑性機制。
 

原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.06.006

Science Advances：運動學(xué)習(xí)過程中皮層樹突棘動態(tài)活動的突觸前監(jiān)督機制
樹突狀結(jié)構(gòu)的可塑性涉及到棘的形成和轉(zhuǎn)換，是哺乳動物新皮層學(xué)習(xí)和記憶形成的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。然而，由于突觸前輸入神經(jīng)元的身份未知，在學(xué)習(xí)過程中樹突棘重組的生物學(xué)原理仍然難以捉摸。

2022年7月27日，日本國家生理科學(xué)研究所的研究人員在《Science Advances》雜志上發(fā)表題為“Presynaptic supervision of cortical spine dynamics in motor learning”的文章，在該研究中，作者通過在學(xué)習(xí)過程中對運動皮層的樹突棘動態(tài)變化進(jìn)行成像，并對其傳入突觸前神經(jīng)元進(jìn)行事后識別，展示了在執(zhí)行學(xué)習(xí)任務(wù)過程中監(jiān)督不同的樹突棘動態(tài)活動的兩個突觸前神經(jīng)環(huán)路。在運動學(xué)習(xí)過程中，皮層-皮層神經(jīng)元之間新出現(xiàn)的樹突棘在短暫的接觸后，會在技能習(xí)得時消除。相反，皮層中與丘腦神經(jīng)元軸突之間形成的樹突棘會持久保持并擴大。這些結(jié)果表明，運動皮層錐體神經(jīng)元樹突在運動技能學(xué)習(xí)過程中具有神經(jīng)環(huán)路分工，包括自上而下的皮質(zhì)內(nèi)軸突的動態(tài)學(xué)習(xí)接觸和丘腦軸突驅(qū)動的突觸記憶形成。該研究結(jié)果提示，雙重的樹突棘監(jiān)督也許能夠控制新皮質(zhì)的多種技能學(xué)習(xí)。
 

原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm0531

Neuron：迷走神經(jīng)刺激依賴膽堿能信號強化來驅(qū)動運動學(xué)習(xí)環(huán)路的調(diào)制
迷走神經(jīng)刺激（Vagus Nerve Stimulation, VNS）是是一種神經(jīng)調(diào)節(jié)療法，在臨床上可用于癲癇、抑郁和神經(jīng)損傷的治療以及運動功能的康復(fù)。然而，VNS影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)環(huán)路的機制尚未明確，極大的限制了治療的優(yōu)化。VNS能夠?qū)е聫V泛的大腦激活，但其對行為的影響是非常具體的，這表明VNS對行為參與的神經(jīng)環(huán)路具有獨特的可塑性。

2022年7月19日，美國科羅拉多大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在《Neuron》雜志上發(fā)表題為“Vagus nerve stimulation drives selective circuit modulation through cholinergic reinforcement”的文章。在該研究中，為了了解VNS如何導(dǎo)致特定的環(huán)路調(diào)節(jié)，作者利用了光遺傳學(xué)和在體鈣成像等手段。在小鼠運動技能學(xué)習(xí)任務(wù)中，VNS通過膽堿能強化機制來增強動物運動學(xué)習(xí)的熟練程度并快速鞏固習(xí)得的技能。在初級運動皮層中，VNS能夠驅(qū)動對行為結(jié)果作出反應(yīng)的神經(jīng)元產(chǎn)生精確的時間調(diào)制。這表明，VNS可能通過膽堿能信號來加速M1的運動細(xì)化，該研究為優(yōu)化VNS靶向特定疾病相關(guān)環(huán)路開辟了新途徑。

原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.06.017

Cell Reports：紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元可作為帕金森病潛在的治療靶點
紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元（Striatal Cholinergic Interneurons, CINs）在活動短暫停頓后對顯著或獎勵預(yù)測相關(guān)的刺激做出反應(yīng)，涉及到學(xué)習(xí)和行動選擇。這種停頓在帕金森病的動物模型中消失，該信號如何調(diào)節(jié)紋狀體網(wǎng)絡(luò)仍然是一個開放的問題。

2022年7月5日，法國艾克斯馬賽大學(xué)的研究人員在《Cell Reports》雜志上發(fā)表題為“Cholinergic interneuron inhibition potentiates corticostriatal transmission in direct medium spiny neurons and rescues motor learning in parkinsonism”的文章。在該研究中，作者研究了CINs放電抑制對皮層和表達(dá)多巴胺D1受體的中等多棘神經(jīng)元（Medium Spiny Neurons, MSNs）之間谷氨酸傳遞的影響。CINs活動的短暫停頓能夠增加帕金森狀態(tài)下D1 MSNs的皮質(zhì)紋狀體傳遞。這種增強依賴于M4毒蕈堿受體和蛋白激酶A。通過光遺傳學(xué)/化學(xué)遺傳學(xué)減少體內(nèi)CINs的激活可以部分地拯救帕金森小鼠MSNs的長時程增強和運動學(xué)習(xí)缺陷。該研究結(jié)果表明，CINs對皮層-紋狀體傳導(dǎo)和紋狀體依賴的運動技能學(xué)習(xí)的控制依賴于多巴胺能輸入的完整性。這些發(fā)現(xiàn)使得CINs成為帕金森病潛在的治療靶點。
 

原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111034