嵌入连接组中的经典兴奋—抑制性回路基序是果蝇幼虫节律性运动的基础

节律性运动由中枢模式发生器产生，然而，特定的神经回路如何生成节律性运动波仍不清楚。包括威尔逊–考恩型兴奋性–抑制性网络在内的理论模型长期以来一直提出，兴奋性与抑制性神经元群体之间的相互作用能够产生振荡活动和行波，但此类回路基序是否以物理形式嵌入生物体的连接组中，尚属未知。在此，我们表明，果蝇幼虫的前向运动由一个分节重复的兴奋性–抑制性网络产生，该网络以兴奋性A18f神经元和抑制性A02j神经元为核心。连接组分析显示，A18f与A02j形成跨节段耦合的相互连接环路，接受来自前向指令系统的输入，并投射至控制肌肉收缩与舒张的运动前模块。连接组约束的放电率模拟中，突触权重由重建得到的突触数量确定；该模拟在仅进行最少参数调节的情况下，重现了具有节律性并向前传播的运动波。生理记录显示，其活动动力学和相位关系与模型预测一致。急性和慢性扰动实验表明，A18f是前向运动所必需的，而对后部A18f神经元进行光遗传激活可启动向前传播的运动波。对输入至A18f的抑制性信号进行扰动，进一步支持了A02j介导的抑制作用。上述发现鉴定出一种嵌入连接组中的典型兴奋性–抑制性回路基序，表明其是节律生成网络的一种生物学实现形式。

节律性运动由中央模式发生器产生，但特定神经回路如何生成节律性运动波仍不清楚。包括 Wilson–Cowan 型兴奋性–抑制性网络在内的理论模型长期以来提出，兴奋性神经元群体与抑制性神经元群体之间的相互作用能够产生振荡活动和行波；然而，这类结构是否实际嵌入生物连接组中，尚不得而知。在此，我们表明

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🏷️ 果蝇幼虫 节律性运动 中枢模式发生器 兴奋-抑制回路 连接组 光遗传学