发育期环境富集增强了具有拓扑结构的本体感觉皮层编码

本体感觉皮层的组织形成于发育过程中依赖经验的肢体使用模式，而非仅仅反映外周神经支配。然而，这些发育性变化的程度及其具体特征仍知之甚少。为回答这一问题，我们研究了早期环境丰富化（EE）如何重塑小鼠前肢本体感觉皮层的拓扑结构和功能特性。利用宽场钙成像，我们发现EE并未诱导中尺度激活图谱发生显著重组。为解析细胞水平的拓扑结构，我们开发了一种大视野荧光宏观镜系统，从而能够在整个激活区域内对单个神经元进行无偏成像。我们鉴定出一种在方向调谐偏好上具有拓扑组织的模式，其中图谱中的躯体感觉区和运动区对近身空间内不同的运动轴进行编码。发育期丰富化在细胞水平重塑了这种各向异性表征。EE并非通过使不同运动方向的调谐趋于均一而减弱方向偏倚，相反，它通过增强其拓扑分离并使神经元调谐集中于共同的近身轴，从而强化了这种各向异性。因此，我们的研究表明，丰富的肢体使用和感觉运动探索会增强小鼠本体感觉皮层对朝向身体运动这一生态学相关特化的表征。

本体感觉皮层的组织形成于发育过程中依赖经验的肢体使用模式，而不仅仅是对外周神经支配的反映。然而，这些发育性变化的程度及其具体特征仍知之甚少。为了解答这一问题，我们研究了早期环境富集（EE）如何重塑小鼠前肢本体感觉皮层的拓扑结构和功能特性。利用宽场钙成像，我们发现EE并未诱导中尺度激活图谱的显著重组。为了在细胞水平解析拓扑结构，我们开发了一种大视野荧光宏观镜系统，从而能够在整个激活区域内无偏地进行单神经元成像。我们鉴定出一种在方向调谐偏好上的拓扑有序性，其中图谱中的躯体感觉区和运动区对近体空间内不同运动轴进行编码。发育期环境富集在细胞水平重塑了这种各向异性表征。EE并非通过使不同运动方向上的调谐趋于均一来降低方向偏倚，而是通过增强其拓扑分离性并使神经元调谐集中于共同的近体轴，从而强化了这种各向异性。因此，我们的研究结果揭示，丰富的肢体使用和感觉运动探索会强化小鼠本体感觉皮层对朝向身体运动这一生态学相关特化功能。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.14.738599v1?rss=1

🏷️ 本体感觉皮层 环境富集 发育可塑性 拓扑编码 钙成像