科學(xué)家揭示腦干存在一類協(xié)調(diào)發(fā)聲和呼吸神經(jīng)元群詳解

瀏覽次數(shù)：1060　發(fā)布日期：2024-3-13　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

2024年3月8日麻省理工學(xué)院Fan Wang團(tuán)隊在Science雜志上發(fā)表文章揭示了腦干RAm存在一類協(xié)調(diào)發(fā)聲和呼吸的神經(jīng)元群。

01、Ram核團(tuán)輸入到喉部肌肉主要是興奮性神經(jīng)元

在小鼠喉部肌肉注射逆行示蹤病毒，在腦干Kölliker-Fuse(KF)核、旁巨細(xì)胞網(wǎng)狀核、中間網(wǎng)狀核（IRt）、preBötC、孤束核（NTS）、Ram等核團(tuán)發(fā)現(xiàn)逆行投射纖維。雄性小鼠在與雌性小鼠接觸后迅速進(jìn)行超聲波發(fā)聲，免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)在發(fā)聲行為過程中Ram核團(tuán)神經(jīng)元激活最為顯著。進(jìn)一步通過CANE技術(shù)標(biāo)記發(fā)聲行為激活的Ram核團(tuán)神經(jīng)元（Ram-voc），該類神經(jīng)元群并不表達(dá)膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（一種運動神經(jīng)元的標(biāo)志物），廣泛表達(dá)囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運體Vglut2,表明Ram核團(tuán)輸入到喉部肌肉主要是興奮性神經(jīng)元。

在不影響正常呼吸的情況下，通過病毒抑制RAm-VOC神經(jīng)元突觸的輸入后雄性小鼠在遇見雌性小鼠后并不能發(fā)聲。在夾尾和足底電擊小鼠后均能引起吱吱的聲音，在抑制RAm-VOC神經(jīng)元活性后可阻斷上述負(fù)性刺激的發(fā)聲行為。通過病毒抑制PAG投射到RAm神經(jīng)元后也可阻斷小鼠的發(fā)聲行為。

圖1：Ram核團(tuán)輸入到喉部肌肉主要是興奮性神經(jīng)元

02、RAm-VOC神經(jīng)元調(diào)控發(fā)聲和呼吸的協(xié)同反應(yīng)

除了主動呼氣外，發(fā)聲主要依賴于聲帶內(nèi)收。與吸氣和呼氣相一致，聲帶自然地有節(jié)奏地擴(kuò)大和縮小。研究人員通過光激活RAm-VOC神經(jīng)元群可迅速關(guān)閉聲帶，并引起喉部內(nèi)收。盡管和自然狀態(tài)下超聲波的聲學(xué)特征存在差異，但光激活RAm-VOC神經(jīng)元群可人為誘發(fā)小鼠的發(fā)聲行為。

已有研究表明發(fā)聲行為和呼吸密切相關(guān)。研究人員進(jìn)一步通過不同時間(50, 100,和200 ms)光激活RAm-VOC神經(jīng)元群發(fā)現(xiàn)更長時間的刺激可引起更久的呼氣，持續(xù)2秒的刺激可產(chǎn)生多個超聲波音節(jié)同時伴隨相應(yīng)的呼氣變化，這種伴隨變化可被生理性吸氣所打斷，表明RAm-VOC神經(jīng)元可調(diào)控發(fā)聲和呼氣的協(xié)同反應(yīng)。

圖2、RAm-VOC神經(jīng)元調(diào)控發(fā)聲和呼吸的協(xié)同反應(yīng)

03、RAm-VOC神經(jīng)元抑制性輸入調(diào)控吸氣抑制發(fā)聲

RAm-VOC神經(jīng)元是否介導(dǎo)吸氣引起的周期性的抑制發(fā)聲？逆行病毒示蹤結(jié)果顯示臂旁核、PAG、KF等腦區(qū)是RAm-VOC神經(jīng)元主要興奮性輸入，呼吸中樞preBötC是主要的抑制性輸入。研究人員認(rèn)為可能PAG—RAm-VOC興奮性輸入誘導(dǎo)聲帶內(nèi)收，而這種誘導(dǎo)作用可被preBötC-RAm-VOC抑制性輸入進(jìn)行節(jié)律性抑制調(diào)控。通過病毒策略特異性去抑制RAm-VOC興奮性神經(jīng)元后吸氣引起的發(fā)聲中斷行為嚴(yán)重受損，即表明RAm-VOC抑制性輸入調(diào)控吸氣引起的抑制發(fā)聲行為。