雌性和雄性大鼠脊髓全 mounts 中内脏和躯体盆腔运动神经元的 3D 图谱

《Journal of Comparative Neurology》：A 3D Atlas of Visceral and Somatic Pelvic Motor Neurons in Whole Mounts of Female and Male Rat Spinal Cords

3D显微重建显示雄性大鼠腰骶段脊髓中盆腔内脏运动神经元（IML）和躯体运动神经元（SMN）的树突场体积及神经元数量显著高于雌性，且神经投射路径存在性别特异性差异，为尿生殖系统调控机制研究提供三维解剖学依据。

　　研究团队通过对成年雌雄大鼠尾部脊髓的全组织免疫染色和先进的三维显微成像技术，构建了一个详细的三维图谱，揭示了控制泌尿生殖器官和骨盆特化肌肉活动的脊髓运动神经元（MN）子系统。该系统包括控制内脏活动的自主前神经节（VMN）和控制体表肌肉的体表运动神经元（SMN）。VMN主要通过副交感神经元调节内脏器官，而SMN则负责控制骨盆内的肌肉活动，如尿道括约肌和肛门括约肌。研究还利用逆行神经追踪技术，追踪了主要骨盆神经节到脊髓的神经通路，从而确定了调节骨盆器官功能所需的前神经节神经元。

在脊髓中，VMN和SMN的分布具有显著的性别差异。例如，副交感神经节前神经元主要集中在L6–S1节段的中间外侧核（IML）中，而交感神经节前神经元则主要位于L1–L2节段的中线背侧连合核（DCN）中。这些神经元在脊髓中的分布不仅影响其功能，还可能对控制排尿、排便、生殖和性活动等行为起到关键作用。研究团队发现，男性大鼠的某些SMN群，如尿道括约肌和耻骨海绵体的神经元，其形态和位置与女性存在显著差异。这种性别特异性可能与性激素（如雄激素）的作用有关，因为这些神经元表现出对雄激素的敏感性。

研究中还发现，VMN的树突场在性别之间存在差异。男性大鼠的副交感神经节前神经元树突场体积明显大于女性，这表明这些神经元在整合脊髓和高位中枢输入方面可能具有不同的能力。此外，树突束的分布和密度也受到性别影响，男性的大脑皮层与这些树突束之间的联系可能更复杂。这种三维结构可能有助于协调内脏和体表肌肉的活动，从而支持复杂的生理行为。

在三维数据的可视化方面，研究团队采用了先进的技术，如全组织免疫荧光成像和光片显微镜。这些技术能够提供比传统二维图像更全面的神经元结构信息，从而帮助研究人员更准确地理解神经元之间的连接和功能。研究团队还开发了一种基于Python的算法，用于估算神经元的树突场体积，这为后续的神经网络分析提供了重要工具。

研究还比较了不同方法在神经元分布和功能上的差异。传统的二维图谱通常只选取一个代表性的切片来展示每个节段的神经元结构，这可能导致对某些神经元分布的误解。相比之下，三维图谱能够更精确地反映神经元在脊髓中的位置和连接，从而揭示内脏和体表运动神经元之间的潜在互动。例如，研究发现，某些内脏神经元的树突束与体表神经元的树突束在三维空间中存在重叠，这可能表明它们在协调泌尿活动方面具有共同的功能。

此外，研究团队还利用多种神经元标记技术，如ChAT和NeuN，来区分运动神经元和中间神经元。这些标记技术帮助研究人员更准确地识别不同类型的神经元，并评估它们在不同行为中的作用。研究结果表明，性别差异不仅体现在神经元的数量和位置上，还体现在其形态和功能上。例如，男性大鼠的某些SMN群具有更复杂的形态特征，而女性大鼠的某些VMN则表现出不同的分布模式。

研究还指出，由于实验样本数量有限，无法完全评估雌性大鼠在不同性周期阶段的神经元变化。然而，对于雄性大鼠，研究发现性激素（如睾酮转化为雌激素）对某些SMN的树突形态具有调节作用，而某些VMN的结构变化可能与激素水平波动有关。这些发现对于理解脊髓运动神经元的发育和功能具有重要意义。

最后，研究团队强调了三维数据资源的重要性，并将这些数据作为开放科学平台上的共享资源，以支持进一步的神经科学研究。这些数据不仅为研究脊髓运动神经元的组织结构提供了新的视角，还为探索神经网络在生理行为中的作用提供了重要的基础。研究结果表明，通过三维成像技术，可以更准确地识别和分析脊髓运动神经元的分布、形态和功能，从而加深对脊髓控制泌尿生殖系统和骨盆肌肉活动的机制的理解。