為解析社交行為的細(xì)胞搓蚪、分子及神經(jīng)環(huán)路機(jī)制钦听，西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院腦科學(xué)研究中心李燕團(tuán)隊在神經(jīng)科學(xué)Q1區(qū)雜志Neuron在線發(fā)表題為The thalamic reticular nucleus orchestrates social memory的研究成果君账，揭示了后頂葉皮層（PPC）→丘腦網(wǎng)狀核感覺亞區(qū)（sensory thalamic reticular nucleus, sTRN）→丘腦束旁核（PF）通路在社交記憶中的重要作用剪决。百奧智匯為該研究提供了單細(xì)胞測序及數(shù)據(jù)分析服務(wù)。
一、研究背景
社會記憶，即記憶熟悉的同類動物的能力，對于動物維持穩(wěn)定和動態(tài)的社交網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要论巍，包括社會等級、防御风响、合作和交配嘉汰。這種能力幫助塑造個體的行為，使它們能夠適應(yīng)社會環(huán)境状勤。社會記憶是一種情景記憶鞋怀，由多種感覺線索交織而成，包括視覺持搜、嗅覺和聽覺線索密似。丘腦是眾所周知的中繼站，負(fù)責(zé)傳遞前述感覺輸入的信號朵诫，并且也是認(rèn)知的重要樞紐辛友，暗示丘腦可能參與處理同類信息薄扁。盡管已經(jīng)初步確定了一些對社會記憶至關(guān)重要的腦區(qū)剪返，如海馬、前額葉皮層和內(nèi)側(cè)隔核邓梅，但丘腦在社會記憶中的作用及其機(jī)制大多仍然未知脱盲。
丘腦網(wǎng)狀核（TRN），一個殼狀的GABA能核日缨，主要由小清蛋白陽性（PV+）神經(jīng)元組成钱反，作為“守門人”在過濾皮層和廣泛丘腦核之間的信息流中發(fā)揮作用。它主要分為邊緣TRN（lTRN）和感覺TRN（sTRN）匣距，通常與睡眠面哥、喚醒、感覺處理毅待、注意力尚卫、逃避和恐懼消退等有關(guān)。TRN相關(guān)的功能障礙在自閉癥譜系障礙尸红、注意缺陷/多動障礙和精神分裂癥中被發(fā)現(xiàn)吱涉，這些精神疾病在臨床患者和動物模型中常見的社會記憶缺陷刹泄。Semon理論表明，特定的記憶存儲在一組具有持久的物理和化學(xué)變化的稀疏印跡細(xì)胞中怎爵√厥活動依賴的遺傳標(biāo)記揭示了TRN中的一個神經(jīng)元亞群在恐懼記憶中被標(biāo)記，表明TRN是潛在的含有印跡細(xì)胞的腦區(qū)鳖链。然而姆蘸，目前尚不清楚TRN神經(jīng)元是否滿足社會記憶印跡的標(biāo)準(zhǔn)，并涉及個體信息的存儲撒轮。
二乞旦、研究路線
三、研究結(jié)果
1. sTRN中的PV陽性神經(jīng)元對社會記憶至關(guān)重要
研究人員首先探討了社會記憶是否與TRN中PV陽性神經(jīng)元（TRNPvalb）的活動動態(tài)相關(guān)聯(lián)题山，通過光纖鈣成像記錄發(fā)現(xiàn)TRN神經(jīng)元整體鈣活動水平在小鼠探索熟悉同類時明顯升高兰粉，而當(dāng)其在熟悉同類附近時光遺傳學(xué)抑制sTRN腦區(qū)小清蛋白陽性（sTRNPvalb）神經(jīng)元活動，小鼠表現(xiàn)明顯的社交記憶障礙顶瞳【凉茫化學(xué)遺傳學(xué)調(diào)控sTRN雙向調(diào)節(jié)社交記憶，而不影響物體記憶慨菱。
2.?sTRNPvalb→PF及PPCCaMKII→sTRN環(huán)路調(diào)節(jié)社交記憶的編碼及重拾
這種個體信息的傳遞如何經(jīng)由sTRN調(diào)控社交記憶焰络？研究人員利用順、逆向病毒追蹤的方法符喝，分別找到了這群神經(jīng)元的上游（后頂葉皮層闪彼，PPC）和下游（丘腦束旁核，PF）协饲。對sTRNPvalb神經(jīng)元與PF之間的功能連接性的進(jìn)一步評估畏腕，證明了sTRN與PF之間存在GABA能的單突觸連接。為了解決sTRNPvalb到PF通路的激活是否足以調(diào)節(jié)社會記憶的問題茉稠，研究團(tuán)隊在社會記憶任務(wù)的編碼（第二階段描馅，S2）或回憶（第三階段，S3）期間進(jìn)行光遺傳學(xué)調(diào)節(jié)分別調(diào)控PPC→sTRN和sTRN→PF這兩條環(huán)路而线，證明其對社交記憶編碼和回憶的充分性和必要性铭污。
3. 來自PPC的谷氨酸能輸入通過sTRN介導(dǎo)社會記憶
為了研究PPC到sTRN的通路是否在社會記憶中起作用，研究人員抑制了投射到sTRN的PPC神經(jīng)元膀篮，發(fā)現(xiàn)這破壞了小鼠在進(jìn)行三箱社交互動測試（TCT）和社會辨別測試（SDT）時的社會記憶嘹狞，而沒有改變基礎(chǔ)的社交性或物體記憶。這表明PPC到sTRN的神經(jīng)回路對社會記憶的調(diào)節(jié)是必需的誓竿。
研究人員進(jìn)一步探討了PPC到sTRN的谷氨酸能輸入是否參與社會記憶的特定階段磅网，通過選擇性激活PPCCaMKII到sTRN的神經(jīng)回路，實(shí)驗小鼠在編碼階段或回憶階段表現(xiàn)出對社會新奇?zhèn)€體（NM）的增加嗅探持續(xù)時間以及在10分鐘間隔的社會記憶任務(wù)中對熟悉個體（FM）和NM之間更大的辨別能力烤黍。此外知市，無論是在編碼階段還是回憶階段激活PPCCaMKII到sTRN的神經(jīng)通路傻盟，都能至少維持2小時的社會記憶，而在這個時間窗口中嫂丙，對照組小鼠的社會記憶會減弱娘赴。
4.?PPCCaMKII→sTRNPvalb→PF神經(jīng)回路介導(dǎo)社會記憶
研究人員還發(fā)現(xiàn)sTRNPvalb神經(jīng)元向PF發(fā)送的抑制性軸突末梢在社會探索期間引起了GABA的釋放，并且這一過程受到PPC→sTRN回路的控制跟啤。使用遺傳編碼的GABA傳感器監(jiān)測PF中GABA的動態(tài)變化诽表，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)PPC到sTRN的投射神經(jīng)元凋亡時，PF中的GABA濃度降低隅肥。這表明PPCCaMKII→sTRNPvalb→PF神經(jīng)回路的激活竿奏，通過在PF中誘導(dǎo)GABA釋放，對社會記憶的編碼和檢索起著關(guān)鍵作用腥放。物體識別記憶在各組之間沒有變化泛啸，表明這一神經(jīng)回路特異地影響社會記憶。
5.?sTRN中的sTRNPvalb印跡細(xì)胞儲存社會記憶信息
接下來研究sTRN中社會記憶的單細(xì)胞機(jī)制秃症。Semon的印跡概念表明候址，信息儲存在特定群體的稀疏神經(jīng)元中，這代表了記憶的神經(jīng)基質(zhì)种柑。因此岗仑，研究人員利用使用TRAP2;Ai14小鼠來識別sTRN中的印跡細(xì)胞（SMECs）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚请，sTRN中存在SMECs荠雕，這些被重新激活的細(xì)胞主要位于sTRN的視覺和體感區(qū)域。然而在小鼠社交記憶沉默后驶赏，人工激活該類細(xì)胞炸卑，記憶可被重拾。以上結(jié)果表明母市，表明sTRN作為一個交叉節(jié)點(diǎn)矾兜，協(xié)調(diào)了社會記憶背后的回路和細(xì)胞機(jī)制损趋。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)患久，這類細(xì)胞與既往報道的其他腦區(qū)記憶痕跡細(xì)胞類似：神經(jīng)元興奮性更高，形態(tài)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜浑槽，蛋白合成相關(guān)通路上調(diào)蒋失。
6.?sTRNSMECs轉(zhuǎn)錄特征
接下來，研究人員又分析了sTRNSMECs和sTRNnon-SMECs之間的電生理差異特征和形態(tài)學(xué)特征桐玻。結(jié)果顯示篙挽，sTRNSMECs表現(xiàn)出高度的興奮性和復(fù)雜的樹突分支結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步識別依賴印跡的社會記憶的生化基礎(chǔ)并對sTRNSMECs和sTRNnon-SMECs的轉(zhuǎn)錄特征進(jìn)行比較镊靴，研究人員利用膜片鉗和Smart-seq2技術(shù)铣卡，比較了sTRN中tdTomato+標(biāo)記的神經(jīng)元與它們鄰近的tdTomato-神經(jīng)元之間的轉(zhuǎn)錄模式链韭，結(jié)果表明：上調(diào)途徑中一半以上與核糖體的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)，其余涉及酰胺和肽的合成以及蛋白質(zhì)翻譯煮落，暗示了SMECs中蛋白質(zhì)生物合成的激活敞峭。這些結(jié)果揭示了sTRNSMECs的獨(dú)特分子特征，表明了記憶儲存和磷酸化的具體生化基礎(chǔ)蝉仇。
四旋讹、研究意義
本研究從環(huán)路層面和細(xì)胞亞群水平提出以丘腦網(wǎng)狀核為中心的社交記憶新機(jī)制，對于理解社交記憶如何在大腦中形成至關(guān)重要轿衔，為自閉癥沉迹、注意缺陷多動障礙和精神分裂癥等精神疾病相關(guān)社交記憶障礙的治療提供了新的方向。
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DOI: 10.1016/j.neuron.2024.04.013
供稿人：中國科服技術(shù)支持部
