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认知神经科学前沿文献分享
基本信息
Title:Parallel anterior cingulate cortex pathways underlie dissociable social and attentional outputs
发表时间:2026-7-10
发表期刊:Science Advances
影响因子:13.9
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研究背景
社交行为和注意控制在一些神经发育障碍相关表型中会一起受损,但一起出现,不等于背后由同一条脑通路管。前扣带皮层(anterior cingulate cortex, ACC)和社会行为、注意控制以及多种高级调节功能有关,也会把信号送到多个皮层下核团。本文问的是一个更具体的问题:ACC 内部是否有不同的神经元亚群,分别把社交信息和注意信息送往不同下游通路
实验设计与方法逻辑
研究对象是小鼠 ACC 中钙/钙调蛋白依赖蛋白激酶 II 阳性(calcium/calmodulin-dependent protein kinase II, CaMKII)谷氨酸能神经元。作者先用光纤光度记录这些神经元在社交互动测试(social interaction test, SIT)和五选择序列反应时任务(five-choice serial reaction time task, 5-CSRTT)中的活动,再用光遗传抑制测试 ACC 活动是否必要。之后,作者结合活动依赖标记、逆行示踪、电生理、形态重建和单细胞 RNA 测序,区分投向未定带(zona incerta, ZI)与丘脑网状核边缘部(limbic sector of the thalamic reticular nucleus, lTRN)的 ACC 神经元,并在 Shank3b 缺失小鼠中观察激活相应通路后的行为变化
核心发现
发现一:ACC CaMKII 神经元参与社交互动和注意任务表现
小鼠开始社交互动时,ACC CaMKII 神经元的钙信号升高;在 5-CSRTT 的正确试次中,这些神经元也会在等待和线索阶段被激活。光遗传抑制 ACC CaMKII 神经元后,小鼠在三箱社交测试(three-chamber test, TCT)和 SIT 中的社交指标下降;在 5-CSRTT 中,正确反应数和准确率下降,提前反应增加。也就是说,ACC 会影响这两类任务表现,但可能不是唯一的控制中枢![]()
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Fig. 1 和 Fig. 2 中,作者分别展示了 ACC 钙活动与整体抑制后的行为变化;这一结果说明 ACC 活动与社交、注意任务表现均相关,并且对任务表现有必要性发现二:ACC→ZI 与 ACC→lTRN 是相对分离的输出亚群
活动依赖标记显示,社交相关 ACC 神经元更常投向 ZI,注意任务相关 ACC 神经元更常投向 lTRN。逆行示踪显示,两类投射神经元的重叠比例很低。电生理、树突形态和单细胞转录组结果也支持二者可以区分。这里说的“分离”,指的是本文任务和实验条件下的投射亚群差异![]()
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Fig. 3 和 Fig. 4 中,作者展示了投射分布、重叠比例、电生理兴奋性、树突结构和转录差异;这一结果说明 ACC 内存在可区分的下游输出亚群发现三:ACC→ZI 更偏向社交输出,ACC→lTRN 更偏向注意输出
抑制 ACC CaMKII→ZI 轴突末端后,小鼠在 TCT 中对社交杯的嗅探和辨别指数下降,在 SIT 中的互动时间也减少。抑制 ACC→lTRN 没有显著改变这些社交指标。另一边,抑制 ACC CaMKII→lTRN 会让 5-CSRTT 的正确反应数和准确率下降,并增加提前反应;抑制 ACC→ZI 则没有造成同样的注意损害![]()
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Fig. 5 和 Fig. 6 中,作者分别操作两条下游通路并比较社交与注意指标;这一结果把社交和注意输出的差异落到了 ACC 下游通路上发现四:Shank3b 缺失模型中的两类缺陷可被对应通路激活改善
Shank3b−/− 小鼠在社交测试中表现下降,在 5-CSRTT 后段准确率下降且提前反应增加,同时伴随 ACC→ZI 与 ACC→lTRN 相关突触输入、连接强度或脊突成熟异常。激活 ACC CaMKII→ZI 可以改善社交互动指标,激活 ACC CaMKII→lTRN 可以改善正确反应数和准确率![]()
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Fig. 7 和 Fig. 8 中,作者把 Shank3b 缺失小鼠的行为缺陷、环路异常和通路激活结果连接起来;这一结果说明两条 ACC 通路可能分别参与对应表型
省流总结
这篇 Science Advances 论文显示,小鼠 ACC 可通过 ACC→ZI 和 ACC→lTRN 两条相对分离的谷氨酸能通路,分别影响社交与注意表现。Shank3b 缺失模型中的对应缺陷可以通过激活相应通路得到改善,但证据仍限于小鼠基础神经环路研究,不能外推为人类 ASD 临床干预
分享人:天天
审核:PsyBrain 脑心前沿编辑部
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