发现与精神分裂症有关的大脑区域之间的通讯联系

前额叶皮层(PFC)在注意力、记忆和决策等认知功能中发挥着重要作用。PFC和其他大脑区域之间的错误连接被认为会导致各种认知障碍。在PFC和另一个叫做丘脑的大脑部分之间，有一个特定的大脑回路被破坏，这与精神分裂症有关，但其机制细节尚不清楚。现在，冷泉港实验室的科学家们已经在老鼠的这些大脑区域之间发现了一种抑制性连接，这种连接可以控制信息流入pfc的时间。这一发现可能有助于解释精神分裂症的问题所在，并为新的治疗方法指明道路。

老鼠大脑的冠状面。李波等人诱导了内侧的PV中间神经元前额叶皮层(mPFC)产生红色荧光标记，照亮任何神经元为他们提供输入。因此，这与图中红色标记的位于背侧丘脑(MD)的神经元有直接联系。李的团队发现了两者之间的抑制回路大脑区域当大脑皮层被破坏时，可能会导致精神分裂症等认知障碍。

“在对人类和动物模型的研究中，PFC和丘脑都与精神分裂症有关，”CSHL副教授李波说，“但这两个区域之间的沟通机制尚不清楚。”

丘脑就像一个门户，大脑其他部分的信息通过它被收集和处理，然后被发送到皮层。这种丘脑皮层回路经常被微调抑制性神经元这抑制了信息传播兴奋性神经元之间的信号传递。李和同事们专注于PFC部分和丘脑之间的联系内侧前额叶皮层(mPFC)和背侧丘脑(MD)。他们观察到一种叫做前馈抑制的过程，在这种机制中，一个神经元会刺激邻近的或“下游”神经元，但也会在一段时间后招募第三个神经元来抑制下游目标。

这一过程打开了一个狭窄的时间窗口，在此期间，目标神经元可以被激活。当丘脑传播从感官收集的信息时，前馈抑制作用过滤掉无关的输入，从而产生高度精确的感觉表征。在目前的研究之前，尚不清楚mPFC和MD之间是否存在类似的神经连接抑制机制。后者是一个与认知功能而不是感觉处理相关的区域。

正如今天发表在神经科学杂志，李和他的同事们使用光遗传刺激技术来激活丘脑中的神经元，在这种技术中，表达光敏蛋白的神经元被光脉冲控制。这些神经元依次激活了前额叶皮层中的两类细胞——抑制性PV中间神经元和兴奋性锥体神经元。它们激活的相对时间提示李的团队，抑制细胞可能正在塑造兴奋性细胞的活动。研究小组现在提出，PV中间神经元可以指示锥体神经元整合来自丘脑神经元的兴奋性输入的时间周期。

“目前治疗精神分裂症的问题是缺乏有效的药物，所以发现这种疾病的机制是令人兴奋的，”李说。“这项工作只是努力确定与精神分裂症有关的神经通路以及该通路中发生的变化的开始。”

在未来的实验中，Li和他的团队将在精神分裂症遗传小鼠模型中评估在MD-mPFC通路中观察到的前馈抑制是否有任何明显的变化。“这项研究可以指导我们开发方法来逆转我们在动物模型中看到的MD-mPFC通路中的任何变化，并可能导致这种疾病的治疗方法的改进，”李说。

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