小鼠双侧体感反馈投射的组织发育及其与上行通路的动态互作机制

本研究揭示了小鼠桶状皮层向脑干的双侧体感反馈投射发育规律。研究人员通过全脑成像和病毒示踪技术，发现皮层向三叉神经复合体(PrV/SpV)的反馈投射具有双侧性特征，且对侧偏好在出生后第7天(P7)开始形成。该偏好的形成不受诱发活动影响，但受上行传导通路(trigeminothalamic-thalamocortical)偏侧性调控。这一发现为理解感觉系统中上下行通路的协同发育提供了新视角，对神经环路可塑性研究具有重要意义。

　　

感觉系统就像一座精密的通信网络，信息从外周传递到大脑皮层的过程需要经过多级"中继站"的传递。传统观点认为，这种信息流动是单向的"自下而上"过程，但科学家们逐渐发现，大脑皮层还会通过"反馈投射"对初级感觉中枢进行调控。在体感系统中，来自胡须的触觉信息通过三叉神经复合体(Trigeminal complex)传递到对侧皮层，而皮层又通过所谓的"皮质延髓反馈系统"(corticobulbar projection)对脑干的这些初级感觉中枢进行调控。然而，关于这种反馈投射的发育规律和偏侧性机制，特别是是否存在双侧投射这一关键问题，长期以来存在争议。

巴黎大脑研究所的Nicolas Renier团队在《iScience》发表的研究，利用前沿的全脑成像技术结合病毒示踪策略，系统揭示了小鼠体感皮层向脑干的双侧反馈投射的发育规律。研究人员采用iDISCO+全脑透明化技术和光片显微镜实现三维成像，结合AAV病毒示踪和单轴突重建技术，在CaMKIIa-cre和CART-cre转基因小鼠模型中追踪投射神经元的发育轨迹。为探究上行通路的影响，团队还使用了Krox20-cre; Robo3^lox/lox
条件敲除小鼠模型，该模型的丘脑皮层投射存在部分非交叉现象。

研究首先通过病毒示踪揭示了成年小鼠桶状皮层向脑干的三叉神经复合体存在双侧投射，但对侧占优势（图1）。单轴突重建证实存在三种投射模式：仅对侧、仅同侧和双侧投射神经元（图2）。发育时序分析显示，新生小鼠的投射最初是无偏好的，P7开始出现对侧偏好（图3）。令人惊讶的是，通过早期（P2）切断眶下神经(ION)的实验证明，这种偏侧性的形成不依赖感觉输入诱发的神经活动（图4）。但在Robo3突变体中，当上行通路出现双侧投射时，皮层反馈投射的同侧成分显著增加（图5），且这种改变在P7就已显现（图6）。

这些发现描绘了一个动态的发育图景（图7）：第一阶段（出生后第一周），脑干侧支向两侧生长但避开面神经核；第二阶段（第二周），受上行通路影响形成对侧偏好；第三阶段通过活动依赖机制进行精细调整。研究首次证明皮层向脑干的反馈投射具有显著的双侧成分，且其偏侧性受上行通路支配，但不受感觉活动调控。这一发现打破了传统认为感觉反馈系统严格遵循"交叉支配"的观点，揭示了神经环路发育中一种新型的"活动非依赖"的轴突导向机制。

该研究的创新性在于：1）修正了传统认为体感反馈投射完全交叉的观点；2）揭示了发育过程中存在从双侧无偏到对侧优势的转变窗口期；3）发现了一种不依赖神经活动但受上行通路调控的轴突导向机制。这些发现不仅为理解感觉系统的双侧整合提供了新视角，也为研究神经损伤后的环路重组机制提供了重要线索。特别是保留的少量同侧投射，可能在神经损伤后的功能代偿中发挥重要作用，这一发现为开发新的神经康复策略提供了理论依据。