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研究人员为探究内侧内嗅皮层 L3P 的输入，利用狂犬病病毒示踪技术，发现新输入途径，为相关研究提供新方向。
在大脑这个神秘的 “宇宙” 里，记忆和空间导航就像两颗璀璨的 “星辰”，它们对于我们的生活至关重要。而内侧内嗅皮层（medial entorhinal cortex，MEC），则是掌管这两颗 “星辰” 的神秘 “星球”，在记忆和空间导航中扮演着关键角色。长久以来，科学家们都对 MEC 的连接性充满好奇，花费了大量精力去研究它。在过去的一个世纪里，研究人员主要使用一系列顺行和逆行解剖示踪剂来探索 MEC 的连接，但这些方法就像戴着模糊的眼镜看东西，分辨率有限，无法精准识别特定细胞类型的输入。
随着科技的进步，虽然有了新的研究手段，如对 MEC 细胞进行膜片钳记录和电子显微镜观察，它们开始揭示 MEC 细胞类型之间的一些局部连接，也有研究探索了一些特定 MEC 细胞类型的非局部输入，但对于 MEC 中的大多数细胞类型，科学家们仍然没有获得它们接收的全脑输入的清晰图景。尤其是对于 MEC 的第 3 层（L3）锥体细胞（L3 pyramidal cells，L3Ps），它能为海马体区域 CA1 提供直接输入，对时间联想记忆和其他与记忆相关的功能至关重要，但人们对其除了邻近的前下托和旁下托之外的非局部输入知之甚少。
为了填补这些知识空白，来自德国 Charité - Universit?tsmedizin Berlin、German Center for Neurodegenerative Diseases（DZNE）Berlin 等研究机构的研究人员 Ze Chen、Dietmar Schmitz、John J. Tukker 等开展了一项研究，相关成果发表在《Neuroscience Bulletin》杂志上。
研究人员使用了单突触狂犬病示踪技术（monosynaptic rabies tracing），并结合全脑连续双光子断层扫描（serial two - photon tomography，STPT）来标记全脑输入到 L3Ps 的神经元。他们选用 Oxr1（oxidation resistance 1） - Cre 小鼠，这种小鼠之前被证明会在 MEC L3Ps 中表达 Cre。研究人员先向小鼠的 MEC 注射一种依赖 Cre 的 “辅助” 病毒（AAV1 - Syn - FLEXnGToG - WPRE3），大约 3 周后再注射一种经过修饰的狂犬病病毒。又过了 8 - 11 天，研究人员取出小鼠大脑，利用 STPT 技术在多个脑区揭示被狂犬病病毒标记的细胞。
研究结果发现：
- 新的输入途径：研究人员不仅在已知会向浅层内嗅皮层提供输入的前下托、旁下托和内侧隔核中观察到了被标记的细胞，还在海马体区域 CA1、下托和丘脑的前背核（anterodorsal nucleus，AD）中发现了被标记的突触前细胞。这表明存在从这些区域到 MEC L3Ps 的新的直接单突触输入途径。
- 输入比例量化：通过将成像的 3D 脑体积注册到艾伦小鼠脑图谱并手动计数细胞，研究人员对结果进行了量化。前下托是 MEC L3Ps 的主要输入来源，提供了大约一半被计数的狂犬病标记细胞。旁下托提供的输入较少，约占总数的 10%。内侧隔核也提供了少量但稳定的输入。在新发现的输入区域中，CA1 的细胞形成的比例最大，其次是 AD 和下托。
- 细胞分布特征：利用一系列 Brainglobe 软件工具和手动整理，研究人员绘制了标记细胞的空间分布。总体而言，标记细胞在不同大脑中的分布令人惊讶地均匀，尤其是沿前后轴。在 CA1 区域，细胞分布存在明显偏向，更倾向于海马体的前部和背侧部分。沿海马体的径向轴，绝大多数神经元位于锥体细胞层，且通过免疫组化反应发现这些标记细胞大多是谷氨酸能锥体细胞，而非 GABA 能中间神经元。此外，研究人员还在 WT 小鼠的 CA1 中注射 AAV，证实了从 CA1 到 MEC L3Ps 的投射。
在研究结论与讨论部分，研究人员指出，他们的研究揭示了 MEC L3Ps 有限但令人惊讶的输入集合，挑战了传统的神经连接框架。这些新发现的连接对于理解记忆和导航相关的神经回路具有重要意义。例如，AD 输入可能对 MEC 中的空间编码和记忆功能产生重要影响，因为 AD 是内侧间脑 - 皮层记忆流的核心部分，且包含大量头部方向细胞。来自 CA1 和下托的输入也可能影响空间编码和记忆功能。未来的研究可以使用毒性更低的新型狂犬病病毒株，驱动突触前细胞中 Ca2 +指示剂或通道视紫红质的表达，以进一步探究这些新输入的功能作用及其相互作用。
这项研究为神经科学领域关于记忆和空间导航的研究开辟了新的方向，为后续深入研究相关神经回路和疾病机制奠定了基础。
