通向斑马鱼视顶盖的多巴胺能视觉运动门户

多巴胺（dopamine，DA）通常被认为是一种对奖赏、动机和学习至关重要的神经调质，但它同样能够调节快速的感觉运动转换。因此，了解多巴胺能神经元如何处理感觉输入和运动相关信号，对于阐明其在感觉运动控制中的作用至关重要。在脊椎动物中，一个受多巴胺能调控的保守视觉中枢是上丘；在鱼类中，该结构称为视顶盖。在本研究中，我们利用解剖学和分子分析方法，在斑马鱼幼体中鉴定出一组明确的前顶盖多巴胺能（pretectal DA，PrDA）神经元，其轴突密集支配视顶盖，且主要分布于视顶盖的深层神经网状层。通过结合功能性 Ca²⁺ 成像、视觉刺激和运动记录，我们发现，PrDA 神经元能够对视觉刺激产生可靠反应。然而，大多数 PrDA 神经元在自发运动过程中也表现出显著活动；当视觉刺激与运动输出同时出现时，其活动进一步增强，这表明 PrDA 神经元整合了来自视觉中枢和运动中枢的汇聚性输入。此外，自发状态下的 PrDA 神经元活动具有同步性，而当视觉活动或运动活动参与其激活时，这种同步性进一步增强。值得注意的是，由于不同视觉刺激诱发游泳活动的效能存在差异，当未将运动活动纳入考虑时，PrDA 神经元与运动相关的反应性会导致其对刺激运动方向表现出表观选择性。一旦将运动活动纳入分析，这种表观的神经反应偏向便会消失。综上，这些发现表明，PrDA 神经元为视顶盖环路提供了快速的、与视觉运动相关的多巴胺能调制，从而调节将视觉信息转换为依赖情境的运动指令的过程；这一原理可能同样适用于哺乳动物同源的中脑环路。

多巴胺（DA）作为一种对奖赏、动机和学习至关重要的神经调质而广为人知，但它同样能够调节快速的感觉运动转换。因此，理解多巴胺能神经元如何处理感觉输入和运动相关信号，对于阐明其在感觉运动控制中的作用至关重要。在脊椎动物中，一个受多巴胺能调控的保守性视觉中枢是上丘，在鱼类中则称为视顶盖。在本研究中，我们利用幼年斑马鱼的解剖学和分子学分析，鉴定出一簇明确的前顶盖多巴胺能（PrDA）神经元，其轴突密集支配视顶盖，且主要分布于视顶盖的深层神经毡。通过结合视觉刺激和运动记录的功能性Ca²⁺成像，我们发现PrDA神经元能够可靠地响应视觉刺激。然而，大多数PrDA神经元在自发运动过程中也表现出显著活动，并且当视觉刺激与运动输出同时发生时，其活动进一步增强，这表明PrDA神经元整合了来自视觉中枢和运动中枢的汇聚性输入。此外，自发性PrDA神经元活动具有同步性，而当视觉活动或运动活动参与其激活时，这种同步性会进一步增强。值得注意的是，由于不同视觉刺激诱发游泳活动的效能存在差异，在未将运动活动纳入考量时，PrDA神经元与运动相关的反应性会产生对刺激运动方向的表观选择性。一旦将运动活动纳入分析，这种表观的神经反应偏向便会消失。综上，这些发现表明，PrDA神经元能够对将视觉信息转换为情境依赖性运动指令的视顶盖回路，提供快速且与视觉运动相关的多巴胺能调节；这一原理或许也适用于哺乳动物中脑中的同源回路。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.15.751684v1?rss=1

🏷️ 斑马鱼 多巴胺能神经元 视顶盖 感觉运动整合 钙成像 视觉运动转换