腹側(cè)海馬CA1 錐體神經(jīng)元編碼傷害性信息

海馬作為邊緣系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)，在疼痛感知和疼痛慢性化中起關(guān)鍵作用。既往研究表明，腹側(cè)海馬CA1 (ventral hippocampal CA1, vCA1) 與焦慮、壓力和恐懼等負(fù)面情緒密切相關(guān)，但vCA1 神經(jīng)元如何編碼傷害性信息尚不清楚。該研究者結(jié)合在體多通道電生理記錄以及光遺傳學(xué)和化學(xué)遺傳學(xué)等方法，探討vCA1 神經(jīng)元在急性疼痛和慢性疼痛中如何編碼傷害性信息。主要結(jié)果：（1）在正常大鼠，2.0 g VFH 纖維絲以及毛刷幾乎不引起縮足反應(yīng)，為非傷害性刺激(innocuous stimuli)。針扎和激光熱刺激引起縮足反應(yīng)，為傷害性刺激 (noxious stimuli)。在vCA1 中記錄到126 個(gè)錐體神經(jīng)元。根據(jù)對足底刺激的反應(yīng)，分為3 類：抑制性反應(yīng)神經(jīng)元、興奮性反應(yīng)神經(jīng)元和中性反應(yīng)神經(jīng)元。與非傷害性刺激相比，更大比例的vCA1 錐體神經(jīng)元對傷害性刺激表現(xiàn)為抑制性反應(yīng)，并且抑制幅度更明顯。盡管表現(xiàn)為興奮性反應(yīng)的神經(jīng)元數(shù)量較少，與非傷害性刺激相比，更多的vCA1 錐體神經(jīng)元對傷害性刺激表現(xiàn)為興奮性反應(yīng)，但幅度變化無明顯差異。（2）通過解碼正常大鼠vCA1 錐體神經(jīng)元對不同刺激的反應(yīng)，研究者發(fā)現(xiàn)，刺激后vCA1 錐體神經(jīng)元的抑制反應(yīng)和興奮性反應(yīng)對編碼感覺模態(tài)都是必要的。（3）vCA1 的錐體神經(jīng)元如何參與神經(jīng)病理痛大鼠的傷害性信息編碼？研究者在部分坐骨神經(jīng)分支選擇性損傷模型 (spared nerve injury, SNI) 上進(jìn)行解析。神經(jīng)病理性疼痛的一個(gè)標(biāo)志是觸誘發(fā)痛 (allodynia)，例如非傷害性刺激（2.0 g VFH 纖維絲）引起傷害性縮足反應(yīng)，其反應(yīng)幾乎等同于傷害性針扎反應(yīng)。vCA1 的錐體神經(jīng)元的自發(fā)活動(dòng)在sham 組和SNI 組之間無明顯差異。然而，SNI 組對2.0 g VFH 刺激有抑制反應(yīng)的錐體神經(jīng)元的比例明顯大于sham 組。在SNI 組，針對2.0 g VFH 刺激和針扎刺激有抑制反應(yīng)的錐體神經(jīng)元的比例無明顯差異。在sham 組和SNI 組，對針扎刺激有興奮性反應(yīng)的錐體神經(jīng)元的比例均明顯高于對2.0 g VFH 刺激。此結(jié)果表明，vCA1 錐體神經(jīng)元亞群，對足底刺激表現(xiàn)出抑制性或興奮性反應(yīng)，并與大鼠的編碼刺激模式有關(guān)。功能異質(zhì)性vCA1 錐體神經(jīng)元進(jìn)一步識(shí)別神經(jīng)病理性疼痛：抑制反應(yīng)神經(jīng)元的比例和幅度與傷害性反應(yīng)密切相關(guān)，導(dǎo)致混淆編碼非傷害性和傷害性刺激；而興奮反應(yīng)神經(jīng)元仍然幫助編碼刺激屬性。（4）通過解碼SNI 大鼠vCA1 錐體神經(jīng)元對不同刺激的反應(yīng)，研究者發(fā)現(xiàn)，SNI 組vCA1 錐體神經(jīng)元的抑制性反應(yīng)不能區(qū)分編碼非傷害性和傷害性刺激，導(dǎo)致觸誘發(fā)痛。vCA1 錐體神經(jīng)元的興奮性反應(yīng)，對編碼感覺模態(tài)還是必要的。（5）局部場電位促進(jìn)腦區(qū)神經(jīng)活動(dòng)的協(xié)調(diào)。靜息狀態(tài)下vCA1的功率譜密度分析顯示，SNI 組 Delta 和Theta 頻段的能量明顯高于sham 組。在sham 組，針扎刺激比2.0 g VFH 誘發(fā)更高的Theta 增強(qiáng)，而兩種刺激在SNI 組均誘發(fā)了強(qiáng)大的Theta 激活。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)的vCA1 神經(jīng)元活動(dòng)的Theta 調(diào)節(jié)增強(qiáng)與痛覺有關(guān)。（6）光遺傳抑制vCA1 錐體神經(jīng)元，誘導(dǎo)正常動(dòng)物出現(xiàn)觸誘發(fā)痛行為?；瘜W(xué)遺傳學(xué)激活vCA1 錐體神經(jīng)元，緩解神經(jīng)病理性疼痛大鼠的觸誘發(fā)痛。結(jié)論：腹側(cè)海馬CA1 錐體神經(jīng)元編碼傷害性信息。痛覺抑制和興奮神經(jīng)元的功能異質(zhì)性是神經(jīng)系統(tǒng)編碼感覺信息的新范式。（Wang Y, Liu N, Ma L,et al. Ventral hippocampal CA1 pyramidal neurons encode nociceptive information. Neurosci Bull, 2023.doi:10.1007/s12264-023-01086-x. 北京大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所，劉風(fēng)雨 譯）