2024年5月2日，西安交通大學(xué)李燕團(tuán)隊(duì)在Neuron發(fā)表“The thalamic reticular nucleus orchestrates social memory”，揭示了丘腦網(wǎng)狀核調(diào)控社交記憶的神經(jīng)機(jī)制。社交記憶對(duì)動(dòng)物的生存和繁殖至關(guān)重要。作者證明了感覺丘腦網(wǎng)狀核感覺亞區(qū)（sTRNPvalb）中的PV陽性神經(jīng)元對(duì)于小鼠記憶是十分重要的。接收來自后頂葉皮層（PPC）的谷氨酸能投射的sTRNPvalb神經(jīng)元通過抑制丘腦束旁核（PF）來傳遞個(gè)體信息。PPCCaMKII/sTRNPvalb/PF回路被抑制的小鼠表現(xiàn)出區(qū)分熟悉同種和新同種的能力被破壞。這些發(fā)現(xiàn)闡明了sTRNPvalb神經(jīng)元通過皮質(zhì)丘腦回路和抑制性記憶痕跡來調(diào)節(jié)社交記憶。

圖一 社交記憶需要sTRNPvalb神經(jīng)元

作者首先探究社交記憶是否在TRN（TRNPvalb）活動(dòng)動(dòng)態(tài)中與PV+神經(jīng)元耦合。記錄了TRNPvalb神經(jīng)元種群，當(dāng)小鼠遇到一個(gè)新小鼠（NM）、一個(gè)熟悉小鼠（FM）、一個(gè)新物體（NO）或一個(gè)熟悉物體（FO）時(shí)神經(jīng)元的Ca2+活動(dòng)。與NM和FO相互作用時(shí)相比，受試小鼠與FM社交時(shí)，TRNPvalb神經(jīng)元的Ca2+信號(hào)明顯增加。然而，在FO研究和NO研究中，受試者小鼠的TRNPvalb神經(jīng)元顯示出相似水平的鈣信號(hào)。這些結(jié)果表明TRNPvalb神經(jīng)元對(duì)社交記憶有特異性反應(yīng)，但對(duì)物體記憶沒有反應(yīng)。

作者采用病毒注射抑制社交記憶任務(wù)中的TRN神經(jīng)元，注射病毒3周后，小鼠在腹腔注射CNO后進(jìn)行社交記憶任務(wù)。通過10分鐘間隔的三箱社交互動(dòng)測(cè)試（TCT）對(duì)NM與FM的偏好表明在sTRN（sTRNPvalb）神經(jīng)元中，在PV+神經(jīng)元中表達(dá)hM4Di的小鼠具有完整的短期（10 min）社交記憶。當(dāng)受試者小鼠、FM和NM是雌性時(shí)，或在小鼠晝夜節(jié)律的光階段進(jìn)行行為測(cè)試時(shí)，sTRNPvalb神經(jīng)元抑制后也發(fā)生類似的社交記憶抑制。然而，sTRNPvalb神經(jīng)元的化學(xué)生成抑制并沒有改變社交性和物體記憶。綜上所述，這些結(jié)果表明sTRNPvalb神經(jīng)元對(duì)社交記憶調(diào)節(jié)的必要性。

圖二 PPCCaMKII/sTRNPvalb/PF回路介導(dǎo)社交記憶

以上結(jié)果表明，sTRNPvalb/PF和PPCCaMKII/sTRN回路參與了社交記憶。因此，作者進(jìn)一步探究位于sTRN上游的PPC中的神經(jīng)元是否可以直接調(diào)節(jié)PF投射的sTRNPvalb神經(jīng)元。將AAV2/9-CaMKIIaChR2-eYFP注射到PPC中，并將逆轉(zhuǎn)錄標(biāo)記上游神經(jīng)元的病毒AAV2/逆轉(zhuǎn)錄-hSynmCherry注射到PF中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PPCCaMKII神經(jīng)元與PF投射的sTRN神經(jīng)元之間存在功能聯(lián)系。接下來，將AAV2/9-CaMKIIa-eGFP注入PPC中。在PF中只觀察到稀疏的PPC軸突終末，而在sTRN中PPC軸突終末的密度較高。CTB555注入PF后，PPC中幾乎沒有明顯的陽性熒光信號(hào)。通過全細(xì)胞記錄，在谷氨酰胺能PPC神經(jīng)元軸突末端光遺傳激活的同時(shí)，sTRN神經(jīng)元中記錄了大量的oEPSCs，而PF神經(jīng)元中沒有記錄到oEPSCs。運(yùn)用病毒注射到PPC和sTRN中，選擇性誘導(dǎo)sTRN投射的PPC神經(jīng)元凋亡。

作者隨后采用社交記憶測(cè)試探究PPCCaMKII/ sTRNPvalb/PF回路在社交記憶中的作用。觀察到當(dāng)暴露于熟悉的同種小鼠時(shí)，社交互動(dòng)的持續(xù)時(shí)間逐漸減少。PPCCaMKII/sTRN回路的光遺傳激活增強(qiáng)了對(duì)社會(huì)接觸的習(xí)慣化；然而，在PF中進(jìn)行PTX干預(yù)后，這種社交記憶的增加明顯減弱。各組間的物體識(shí)別記憶沒有發(fā)生改變。這些發(fā)現(xiàn)表明，PPCCaMKII/sTRNPvalb/PF回路激活誘導(dǎo)了PF中GABA的釋放，對(duì)社交記憶是必要的。

圖三  重新激活sTRNPvalb印跡細(xì)胞可以檢索無法通過自然線索喚起的社交記憶

接下來，作者研究了sTRN中社交記憶的單細(xì)胞機(jī)制。使用TRAP2；Ai14小鼠在sTRN中的SMECs。首先使用4-羥基他莫昔芬（4-OHT）來標(biāo)記與社交編碼相關(guān)的神經(jīng)集合。在第一次社會(huì)暴露中，用活性群體靶向重組（TRAP）策略標(biāo)記細(xì)胞后，將受試小鼠和刺激小鼠分離。隨后，受試者小鼠與FM或NM之間的第二次社交接觸啟動(dòng)。相比暴露于FM的小鼠中， c-Fos信號(hào)重新激活神經(jīng)元的比例明顯高于暴露于NM的小鼠，表明sTRN中存在印記細(xì)胞。重新激活的細(xì)胞主要位于sTRN的視覺和軀體感覺區(qū)域。重新激活TRAPed細(xì)胞的小鼠獲得了社交記憶信息，因?yàn)樗鼈冊(cè)赥CT和SDT期間表現(xiàn)出對(duì)NMs的偏好和增加的辨別指數(shù)。sTRN中SMECs的重新激活并沒有明顯改變物體記憶。這些結(jié)果表明，社交記憶被保留在sTRN中，并可以通過人工重新激活sTRNSMECs來恢復(fù)。將AAV2/9-CaMKIIa-ChR2-eYFP和AAV2/retro-DIO-mCherry病毒分別注射到TRAP2小鼠的PPC和PF中。為了標(biāo)記sTRNSMECs，作者對(duì)TRAP2小鼠注射4-OHT，它們可與同種小鼠相互社交。標(biāo)記后，光遺傳激活PPCCaMKII神經(jīng)元的ChR2軸突末端后記錄oEPSCs，發(fā)現(xiàn) sTRNSMECs參與了PPCCaMKII/sTRNPvalb/PF回路。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明，sTRN作為一個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)了社交記憶背后的回路和細(xì)胞機(jī)制。

總之，該研究揭示：sTRN中的PV陽性神經(jīng)元介導(dǎo)對(duì)熟悉的同種物的識(shí)別；社交記憶的編碼和檢索需要PPC/ sTRN和sTRN/PF回路；GABA釋放受PPC/sTRN/PF回路控制，參與社會(huì)記憶；sTRN中的抑制性印跡細(xì)胞可以存儲(chǔ)個(gè)體信息。

找實(shí)驗(yàn)方法，上腦聲常談。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2024.04.013