簇状树突尖峰伴随来自不同功能网络的选择性输入

第5层神经元的顶树突能够支持再生性事件——树突尖峰——人们认为这种事件可协调皮层网络中情境特异性的参与和可塑性。然而，顶树突尖峰是否伴随着具有能够支持这些网络层面功能的动态特征的输入活动，仍不清楚。为了解决这一问题，研究在执行提示性定向舔舐任务的小鼠前运动皮层中，同时对第5层皮质下投射型神经元顶树突上的谷氨酸能突触和突触后钙信号进行了成像。结果显示，在逐试次水平上，顶树突尖峰的产生与持续数百毫秒、呈多相性升高的突触活动相关。这种活动对检测到尖峰的树突具有高度特异性，提示某些选择性子网络被同时激活。与整体群体活动耦合较强的突触，与顶树突尖峰的同步性最高，并且优先编码任务中准备阶段与动作阶段之间的转换。即使在这些强耦合突触中，活动增强也主要特异于位于发生尖峰的树突上的突触。令人惊讶的是，在与群体活动耦合最弱的突触中，还发现了第二类共同活跃的突触群体，它们同样与顶树突尖峰相关，并在功能上对任务结果具有选择性。这些结果表明，顶树突尖峰可能尤其由来自这样一类神经元的输入所驱动：它们既嵌入于稀疏子网络之中，又通过与更大尺度功能网络的耦合实现同步。

第5层神经元的树突冠可支持再生性事件——树突尖峰——而这种事件被认为能够协调皮层网络中情境特异性的参与和可塑性。然而，目前尚不清楚树突冠尖峰是否伴随着具有相应动力学特征的输入活动，从而能够支持这些网络层面的功能。为此，研究者在执行线索提示方向舔舐任务的小鼠前运动皮层中，对第5层皮质下投射型神经元树突冠树突上的谷氨酸能突触和突触后钙信号进行了同步成像。结果表明，在逐试次水平上，树突冠尖峰的产生与持续数百毫秒的多时相突触活动增强相关。这种活动对检测到尖峰的树突具有高度特异性，提示特定子网络发生了同步激活。与整体群体活动耦合较强的突触与树突冠尖峰的同步性最高，并且优先编码任务中准备阶段与动作阶段之间的转换。即便在这些强耦合突触中，活动增强在很大程度上仍然特异于发生尖峰的树突上的突触。令人惊讶的是，在与群体活动耦合最弱的突触中，还发现了第二类共同活跃的突触群体，它们同样与树突冠尖峰相关，并且在功能上对任务结果具有选择性。这些结果表明，树突冠尖峰可能尤其由来自如下神经元的输入所驱动：这些神经元既嵌入于稀疏子网络之中，又通过与更大尺度功能网络的耦合而实现同步。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.10.731464v1?rss=1

🏷️ 树突尖峰 顶树突 谷氨酸能突触 前运动皮层 功能网络 双光子成像