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内侧前额叶皮层属于高级功能皮层,具有调控情感、记忆、社交行为及决策等重要作用,主要由谷氨酸能投射神经元和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)能抑制性神经元等组成。其中GABA能神经元广泛地接收其他皮层和皮层下核团输入,维持皮层兴奋-抑制的平衡。按照其表达的生物标志物,前额叶皮层的GABA能神经元主要分为:小清蛋白(parvabumin,PV)、生长激素抑制素(somatostatin,SST)和血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)阳性神经元。已有解剖和电生理研究较为详尽地解析了其局部输入环路的结构,然而其长程输入环路的结构与功能尚不清楚。本研究利用改造的逆行跨一级狂犬病毒作为神经示踪剂,在转基因小鼠中靶标特定类型中间神经元上游环路,结合课题组自主研发的荧光显微光学断层成像系统(fluorescence micro-optical sectioning tomography,f MOST),获取了小鼠内侧前额叶皮层GABA能神经元的长程输入神经元全脑数据集,构建了前额叶不同亚区PV、SST、VIP三种主要GABA能神经元的长程输入图谱,并解析了部分环路的功能。通过获取小鼠内侧前额叶皮层两个亚区(prelimbic area,PL和infralimbic area,ILA)内三种GABA能神经元的上游输入环路的全脑数据集,本研究定量分析了上游神经元的分布规律,对比了不同亚型GABA能神经元的输入模式。研究表明这三种亚型神经元的上游输入来自相同脑区,但有定量的差异。这些差异表明内侧前额叶三种GABA能神经元接收上游脑区不同强度的输入调控,参与不同的功能。利用免疫组化和电生理技术,本研究分析了长程输入神经元的生化特性。结果显示这些神经元存在多种神经递质,包括基底前脑的PV阳性投射神经元和胆碱能神经元,中缝核的五羟色胺神经元,中脑腹侧被盖区的多巴胺神经元等。特别地,通过膜片钳记录,证明了基底前脑的胆碱能神经元和中缝核的五羟色胺神经元能够释放谷氨酸,激活内侧前额叶的GABA能神经元。利用fMOST系统获得的高分辨率(0.32μm×0.32μm×1μm)全脑数据集,本研究重建了86个皮层上游输入神经元和33个海马上游输入神经元的单细胞完整形态,发现内侧前额叶GABA能神经元与其上游输入神经元之间构成了新环路,并在皮层和海马发现存在调控内侧前额叶GABA能神经元的新型上游神经元。最后,本文所建立的输入图谱揭示了三种GABA能神经元均接收海马锥体神经元的长程输入。结合光纤记录和光遗传等技术,进一步研究了海马锥体神经元和内侧前额叶不同GABA能神经元所组成环路的功能,分析了腹侧海马锥体神经元与内侧前额叶三种GABA能神经元之间构成的神经环路对小鼠社交行为的影响。结果显示腹侧海马传递社会记忆信息和运动信息到内侧前额叶,抑制腹侧海马神经元的活动会导致社会记忆和运动障碍。此时激活内侧前额叶的PV阳性神经元而非SST阳性神经元,能够部分恢复社会记忆和运动的障碍,而激活内侧前额叶的VIP阳性神经元则进一步恶化小鼠的运动障碍。通过在体的光纤记录,发现抑制腹侧海马神经元的活动会干扰内侧前额叶PV阳性神经元的活动。综上所述,本文建立了小鼠内侧前额叶PV阳性,SST阳性和VIP阳性GABA能神经元的全脑长程输入图谱,研究了腹侧海马神经元与前额叶皮层GABA能神经元之间构成的神经环路之功能。本研究对于理解内侧前额叶不同类型GABA能神经元的环路和功能,治疗内侧前额叶损伤相关的疾病,具有重要的指导意义。