感觉处理层级中不同皮质-皮质与跨丘脑突触的汇聚及功能

皮层区域之间的通信是大脑实现基本功能的基础。因此，理解不同皮层区域通过何种突触机制实现功能性连接至关重要。尽管长期以来，皮层区域之间直接的皮质—皮质突触连接一直被视为全皮层范围相互作用的主要方式，但这些区域也可以通过涉及丘脑高级阶层区域的经丘脑通路间接发生相互作用。然而，这两种不同的皮层间突触通路如何对其靶向皮层神经元施加影响，目前在很大程度上仍属未知。对这些通路进行有针对性的突触分析所面临的一个主要障碍，是缺乏能够对其进行遗传标记的适当方法，尤其是在同一实验制备中实现标记。本文结合使用病毒载体介导的顺行跨突触标记和逆行标记方法，以及在小鼠视觉皮层区域离体脑片中对长程突触末梢进行光遗传学激活，揭示了皮质—皮质通路及其经丘脑对应通路此前未被认识的若干特征。首先，起源于同一皮层源区的皮质—皮质通路和经丘脑通路，大多由靶向皮层神经元通过单突触方式整合；不过，这种整合的发生频率取决于感觉加工通路所处的层级。其次，前馈性经丘脑突触与皮质—皮质突触在动态特性上存在差异，并激活具有不同突触后受体组成的反应；而在反馈方向上，这两类通路诱发的突触反应则总体上具有较高的可比性。总之，这些结果为理解皮层和丘脑轴突通路如何塑造跨皮层区域网络的信息流动提供了一个新的突触水平框架。

皮层区域之间的通信是大脑实现基本功能的基础。因此，理解不同皮层区域建立功能连接的突触机制至关重要。尽管长期以来，人们一直将皮层区域之间直接的皮层—皮层突触连接视为全皮层范围相互作用的主要方式，但这些区域也可以通过涉及丘脑高阶区域的经丘脑通路间接相互作用。然而，这两种不同的皮层间突触通路通过何种机制影响其靶向皮层神经元，目前在很大程度上仍不清楚。对这些通路进行有针对性的突触分析所面临的主要障碍，是缺乏一种能够对其进行遗传标记的适当方法，尤其是在同一实验制备中实现标记。本文利用病毒载体方法对通路进行前向跨突触标记和逆向标记，并结合在小鼠视觉皮层区域离体脑片中对长程突触末梢进行光遗传学激活，揭示了皮层—皮层通路及其经丘脑对应通路的一系列此前未知的特征。首先，源自同一皮层起始区域的皮层—皮层通路和经丘脑通路，大多通过单突触方式整合于靶向皮层神经元，但其整合频率取决于感觉信息处理通路所处的层级。其次，前馈性经丘脑突触与前馈性皮层—皮层突触在动态特性上存在差异，并激活具有不同突触后受体组成的反应；相比之下，这两类通路在反馈方向上诱发的突触反应则总体上较为相似。总体而言，这些结果为理解皮层和丘脑轴突通路如何塑造跨皮层区域网络的信息流动提供了一个全新的突触水平框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.750213v1?rss=1

🏷️ 皮质-皮质突触 跨丘脑通路 突触整合 视觉皮层 光遗传学 感觉处理层级