發(fā)布時(shí)間：2012-08-23
2012年8月23日，《NEURON》發(fā)表了中科院神經(jīng)科學(xué)研究所杜久林研究組題為“下丘腦多巴胺能神經(jīng)元介導(dǎo)視覺(jué)輸入對(duì)聽(tīng)覺(jué)-運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通路的功能調(diào)節(jié)”的研究論文，論文報(bào)道了多巴胺能神經(jīng)調(diào)質(zhì)系統(tǒng)參予多感覺(jué)信息的調(diào)制。該工作由博士生穆宇、李小泉在杜久林研究員的指導(dǎo)下完成。
大腦感覺(jué)信息加工中一個(gè)重要的過(guò)程是將來(lái)自多個(gè)感覺(jué)通道的信息有機(jī)地整合在一起，使動(dòng)物由感覺(jué)刺激引發(fā)的行為更加優(yōu)化、合理，并獲得更高的生存概率。這種整合既可以通過(guò)直接將多種感覺(jué)通道的信息整合為一種總的感知（多感覺(jué)整合），也可以通過(guò)一種感覺(jué)信息調(diào)節(jié)另一種感覺(jué)信息的加工（跨模態(tài)調(diào)節(jié)）來(lái)實(shí)現(xiàn)。在過(guò)去幾十年中，在認(rèn)知、行為學(xué)層面，跨模態(tài)調(diào)節(jié)被廣泛地報(bào)道。然而，由于介導(dǎo)跨模態(tài)調(diào)節(jié)功能的神經(jīng)環(huán)路過(guò)于復(fù)雜，其背后的神經(jīng)機(jī)制卻一直不為人所知。
在這項(xiàng)研究中，作者以斑馬魚(yú)為模式動(dòng)物，運(yùn)用活體電生理記錄、行為學(xué)檢測(cè)、藥理學(xué)處理、基因操作、雙光子激光損毀以及熒光追蹤的方法，揭示了跨感覺(jué)模態(tài)調(diào)節(jié)的神經(jīng)機(jī)制。他們首先建立了可以穩(wěn)定觀測(cè)到跨模態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)生的行為學(xué)范式，即一個(gè)預(yù)先的視覺(jué)刺激，可以提高聲音引起逃跑行為發(fā)生的概率；然后通過(guò)活體電生理記錄的方法，發(fā)現(xiàn)閃光引起逃跑發(fā)生概率的提高是通過(guò)在聽(tīng)覺(jué)-運(yùn)動(dòng)神經(jīng)環(huán)路中，提高聽(tīng)神經(jīng)上神經(jīng)信號(hào)的信噪比以及增強(qiáng)下游突觸的傳遞效能來(lái)實(shí)現(xiàn)的；該協(xié)作性的神經(jīng)機(jī)制是由位于下丘腦的一個(gè)可以被閃光刺激激活的多巴胺核團(tuán)所介導(dǎo)；熒光追蹤以及藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，該下丘腦多巴胺核團(tuán)將軸突投射到聽(tīng)覺(jué)通路，并且激活了聽(tīng)覺(jué)通路上的I型多巴胺受體從而提高神經(jīng)信號(hào)信噪比與突觸傳遞效能。
該工作首次闡釋了一種介導(dǎo)多感覺(jué)整合的神經(jīng)機(jī)制，將有助于我們理解多感覺(jué)整合如何通過(guò)在神經(jīng)環(huán)路層面的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)行為學(xué)層面的功能現(xiàn)象。同時(shí)，由于包括多巴胺能系統(tǒng)在內(nèi)的神經(jīng)調(diào)質(zhì)系統(tǒng)廣泛地投射到所有的感覺(jué)神經(jīng)通路，而信噪比及突觸效能是所有神經(jīng)通路中共有的可調(diào)節(jié)要素，因此該研究也提示可能存在這樣一類(lèi)實(shí)現(xiàn)跨感覺(jué)模態(tài)調(diào)節(jié)的基本神經(jīng)機(jī)制，在未來(lái)研究中供更多的科學(xué)家去探索。
視覺(jué)刺激激活下丘腦多巴胺能神經(jīng)元，通過(guò)多巴胺I型受體，提高聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)的信噪比、以及聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)-命令神經(jīng)元的突觸效能，從而提高聽(tīng)覺(jué)刺激誘發(fā)的逃跑行為的發(fā)生概率。
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