光遗传学控制下降性 Tdc2+ 神经元的活动调节果蝇幼虫运动系统中的运动程序偏向

运动系统必须在保持节律性输出稳定的同时，灵活地从相互竞争的输出之间进行选择。在果蝇幼虫中，分离出的中枢神经系统能够通过产生多种不同的虚拟运动程序来维持节律性。生物胺章鱼胺和酪胺已知可调控幼虫运动行为，然而，tdc2+ 章鱼胺能/酪胺能系统如何调节运动程序竞争尚不清楚。在此，我们结合双色钙成像与光遗传学操控，探究 tdc2+ 神经元如何在果蝇三龄幼虫中追踪、允许并偏置虚拟运动活动。我们发现，幼虫腹神经索中的 tdc2+ 活性在多种虚拟行为中与运动神经元活性高度耦合，表明该系统在整个运动行为库中被广泛招募。对 tdc2+ 神经元进行光遗传去极化可增强运动根的爆发活动并诱导强烈的虚拟前进偏置；而光遗传超极化则抑制或完全消除虚拟节律，并在虚拟活动中产生短暂的抑制后反弹。空间限制性刺激显示，后部腹节的激活尤其能够促进虚拟前进活动。将 VNC 内驻留与脑内驻留的 tdc2+ 群体分离后进一步表明，激活脑内驻留 tdc2+ 投射的下行纤维足以重现这种前进偏置。最后，tdc2+ 激活还会诱导运动程序概率的短暂、刺激后改变，包括竞争性虚拟后退瞬时频率的短暂升高。总体而言，这些发现表明，tdc2+ 神经元在幼虫运动回路中充当一种许可性与偏置性的调节层，将类似肾上腺素能的信号传导与运动程序竞争联系起来。

运动系统必须在保持节律性输出稳定的同时，灵活地在相互竞争的输出之间进行选择。在黑腹果蝇幼虫中，离体中枢神经系统能够通过产生多种不同的虚拟运动程序来维持节律性。已知生物胺章鱼胺和酪胺可调节幼虫运动，但 tdc2+ 章鱼胺能/酪胺能系统如何调控运动程序竞争尚不清楚。在此，我们结合双颜色钙成像和光遗传学操控，探究 tdc2+ 神经元如何在果蝇三龄幼虫中追踪、允许并偏置虚拟运动活动。我们发现，幼虫腹神经索中的 tdc2+ 活性与多种虚拟行为中的运动神经元活性高度耦合，表明该系统在运动行为谱中被广泛招募。对 tdc2+ 神经元进行光遗传去极化可增强运动神经根爆发并诱导显著的虚拟前行偏置；而光遗传超极化则抑制或消除虚拟节律，并在虚拟活动中产生短暂的去抑制后反跳。空间限制性刺激显示，后腹部分区的激活尤其有助于促进虚拟前行活动。进一步将位于 VNC 的 tdc2+ 群体与位于脑内的 tdc2+ 群体分离后发现，激活来自脑内的下行 tdc2+ 投射即可足以重现这种前行偏置。最后，tdc2+ 激活可诱导运动程序概率的短暂刺激后变化，包括竞争性虚拟后退瞬时频率的暂时升高。综上，这些发现提示，tdc2+ 神经元在幼虫运动回路中充当一种允许性和偏置性的调节层，将类肾上腺素信号传导与运动程序竞争联系起来。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742787v1?rss=1

🏷️ 光遗传学 Tdc2+神经元 果蝇幼虫 运动程序偏向 章鱼胺/酪胺信号