2018年5月24日清华大学医学院生物医学工程系及清华-IDG/麦戈文脑科学研究院和类脑计算研究中心苑克鑫课题组在皮层研究领域顶级期刊《大脑皮层》(Cerebral Cortex)上在线发表最新研究成果“Distinct Anatomical Connectivity Patterns Differentiate Subdivisions of the Nonlemniscal Auditory Thalamus in Mice”。该研究利用跨单突触狂犬病毒逆向示踪和轴突纤维腺相关病毒顺向追踪,首次在全脑范围内解析了非丘系听觉丘脑不同亚区的输入输出。

        丘脑被认为是信息集线器,在多种感觉和运动功能的实现中不可缺少,拥有非常复杂的连接和功能。它既将信息从外周传递到皮层,又接受大量来自于皮层的反馈投射,同时还和大脑内与行为相关的其他信息处理系统紧密相连,比如奖赏、决策等。已有研究表明,听觉丘脑的非丘系核团可能参与完成多种听觉信息相关的高级认知功能。非丘系听觉丘脑具有多个亚区,不同亚区在细胞结构、电生理反应特性等方面都表现出明显的差异。然而,不同亚区在功能上的分工差异还不清楚。不同亚区全脑连接模式的解析有助于对其功能分区的理解和探索。

        该研究通过对比、量化、相关和聚类等分析方法,揭示了非丘系丘脑中不同亚区之间截然不同的连接模式。非丘系听觉丘脑的背侧区MGBd/SG主要与多种模态感觉信息处理相关的脑区相连,而腹侧区PIN/PP则同时与负责感觉信息和情绪、动机等动物行为状态相关信息的脑区形成紧密连接。该结果提示非丘系听觉丘脑不同亚区可能具有特异性的信息处理分工,为今后整个领域对非丘系丘脑的功能性研究奠定了解剖学基础,具有重要意义。清华大学生物医学工程系博士生蔡冬琴和博士生岳崟为该论文的共同第一作者,苑克鑫博士为本文的通讯作者,参与部分实验工作的作者还包括苑克鑫课题组其他博士生以及清华大学自动化系陈锋课题组及其课题组博士苏鑫和邓飞。此外,本研究得到北京生命科学研究所罗敏敏老师及其实验室学生的大力支持。

        

        左:非丘系听觉丘脑的上游输入核团对MGBd/SG和PIN/PP的投射偏好性。核团颜色代表偏好性强弱;
        右:非丘系听觉丘脑三个亚区MGBd/SG、MGBm和PIN/PP的全脑下游输出模式。

        苑克鑫课题组致力于中枢听觉系统研究,结合转基因动物,病毒工具,解剖学,电生理学,光学,行为学和计算等多种技术手段,从神经环路角度研究听觉皮层和丘脑如何在声音信息处理和动物情绪行为中发挥重要作用。该项研究得到了国家自然科学基金委,清华大学医学院生物医学工程系,清华大学类脑计算研究中心和清华-IDG/麦戈文脑科学研究院的资助。


        原文链接:
https://academic.oup.com/cercor/advance-article/doi/10.1093/cercor/bhy115/5002126?guestAccessKey=7f1afe3f-8898-4644-ac8f-b8c0f9f84700