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題目: 不同的下行運(yùn)動皮層通路及其在運(yùn)動中的作用
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0642-9
Cite: Economo, M.N., Viswanathan, S., Tasic, B. et al. Distinct descending motor cortex pathways and their roles in movement. Nature 563, 79–84 (2018).

Abstract

運(yùn)動皮層的活動可以預(yù)測動作，這些活動在動作開始數(shù)秒之前就已經(jīng)出現(xiàn)对湃。這種準(zhǔn)備活動已經(jīng)在大腦皮層中被觀察到掖蛤，包括在 layer 5 的下行錐體束神經(jīng)元中润努。一個關(guān)鍵問題是疑苔，如何在不引起運(yùn)動的情況下維持準(zhǔn)備活動敞恋，并最終將其轉(zhuǎn)化為運(yùn)動命令以觸發(fā)適當(dāng)?shù)膭幼骰恪Ｔ谶@里梁肿，我們使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)和軸突重建技術(shù)，鑒定了兩種類型的錐體束神經(jīng)元确虱。這兩種類型的神經(jīng)元都投射到基底節(jié)和腦干的多個目標(biāo)區(qū)域含友。一種類型的神經(jīng)元投射到與運(yùn)動皮層相連的丘腦區(qū)域；這些神經(jīng)元的群體產(chǎn)生早期的準(zhǔn)備活動，并持續(xù)到運(yùn)動開始唱较。第二種類型的神經(jīng)元投射到延髓的運(yùn)動中心扎唾，并主要產(chǎn)生晚期準(zhǔn)備活動和運(yùn)動命令。這些結(jié)果表明南缓，在運(yùn)動控制中，有兩種類型的運(yùn)動皮層輸出神經(jīng)元具有專門的作用荧呐。

Results

Fig1. Taxonomy of motor cortex glutamatergic neurons based on scRNA-seq

Fig1. 基于 scRNA-seq 的運(yùn)動皮層谷氨酸能神經(jīng)元的分類

a. 基于基因表達(dá)的層次聚類 (for details, see Tasic et al.)汉形。由 Slco2a1、Npsr1倍阐、Hpgd 基因鑒定的三個 PT 神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄組類群概疆。這里排除了 Cajal-Retzius 細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組類群。CT, corticothalamic neurons; IT, intratelencephalic neurons; NP, near-projecting neurons. Ptrf is also known as Cavin1峰搪。
b. ALM 中單個神經(jīng)元序列的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的 t-SNE (n=4,477 glutamatergic cells)岔冀。細(xì)胞按 a 中進(jìn)行顏色編。

Fig2. Two types of PT neuron in the motor cortex

Fig2. 運(yùn)動皮層中的兩種 PT 神經(jīng)元

a. 示例重建概耻。兩個 PT 神經(jīng)元投射到丘腦 (thalamus) (top; green hues)使套，兩個投射到髓質(zhì) (medulla) (bottom; magenta hues)。
b. 四個 thalamus-projecting 和四個 medulla-projecting 的 PT 神經(jīng)元在矢狀面 (top) 和水平面(bottom)鞠柄。
c-d. 從 thalamus (green) 和 medulla (magenta) 逆行標(biāo)記的神經(jīng)元核位于 L5b 的不同的亞層中（實(shí)驗(yàn)重復(fù)了3次侦高，得到了相似的結(jié)果）。SC, superior colliculus 上丘厌杜。
e. PT 神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄組類群和根據(jù)逆行注射部位著色的 t-SNE (as in Fig. 1b; n=368 PT neurons)奉呛。
f. 每種逆行標(biāo)記的神經(jīng)元中轉(zhuǎn)錄組類群的組成，按 Slco2a1 和 Npsr1–Hpgd 兩群夯尽。

Fig3. PT neuron type markers

Fig3. PT 神經(jīng)元類型標(biāo)記物

a. 來自 scRNA-seq (n=9,573 cells) 的差異表達(dá)基因瞧壮，用小提琴圖表示。
b. smFISH 驗(yàn)證細(xì)胞類型特異性標(biāo)記物的表達(dá)匙握。
c. PTupper 和 PTlower 神經(jīng)元中咆槽，Npnt 和 Slco2a1 的 RNA 斑點(diǎn)數(shù)。

Fig4. Cell type-specific extracellular neurophysiology

Fig4. 細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞外神經(jīng)生理學(xué)

Fig5. Persistent preparatory activity in PTupper neurons

Fig5. 在 PTupper 神經(jīng)元中的持續(xù)準(zhǔn)備活動

Fig6. Movement commands in PTlower neurons

Fig6. PTlower 神經(jīng)元中的運(yùn)動命令