小鼠内侧杏仁核转录组学揭示其背侧亚区为屏状核来源而腹侧亚区为皮质来源的新二分模型

《Brain Structure and Function》:Transcriptomics reveals pallial and subpallial subdivisions of the mouse medial amygdala

【字体: 时间:2026年02月03日 来源:Brain Structure and Function 2.7

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  本研究针对传统上被整体归为屏状核来源的内侧杏仁核(MeA),通过单细胞核RNA测序和发育基因标记分析,首次提出其腹侧部分(MeV)在转录组特征、谷氨酸能神经元主导性以及放射状胶质细胞联系上更接近皮质来源的杏仁核前放射单元,而背侧部分(MePD)则保持典型的GABA能屏状核特征。这一发现革新了对杏仁核胚胎起源和功能分化的认识,为社交行为神经环路研究提供了新框架。

在大脑深处,有一个被称为“社交中枢”的区域——内侧杏仁核(MeA),它长期以来被神经科学家们划归为屏状核(即大脑中富含GABA能神经元的部分)的属地。传统观点认为,整个MeA作为嗅觉信息整合的关键节点,统一管理着动物的性行为、亲代照料和攻击行为。但细心的研究者发现,这个“铁板一块”的区域其实暗藏玄机:其腹侧部分(MeV)竟然含有高达70%的谷氨酸能神经元,这与典型的屏状核特征格格不入,反而更像来自皮质(大脑中谷氨酸能神经元的大本营)的结构。这种细胞组成的“南北差异”让科学家们开始怀疑:我们是否一直误解了MeA的出身?
为了解开这个胚胎发育的谜题,研究团队对小鼠MeA展开了高精度的转录组学测绘。他们采用单细胞核RNA测序(snRNA-seq)技术,像“细胞普查”般对杏仁核区域的6979个高质量细胞核进行分子身份鉴定。结果发现,MeA的细胞确实分成两大“阵营”:一边是分子特征与杏仁核前放射单元(包括经典的前内侧基底核BMA和前皮质核ACo)高度相似的腹侧群体,另一边则是保持典型GABA能特征的背侧群体。这种分化在发育早期就已注定:通过追踪放射状胶质细胞的“生长轨迹”,研究人员看到MeV的细胞沿着胶质纤维从某个Dlx5阴性的皮质生发区迁移而来,而MePD的细胞则来自Dlx5阳性的屏状核区域。
为了验证这一发现,团队祭出多种技术组合拳:他们检测了发育不同阶段的标志基因,如皮质标志Slc17a6(谷氨酸能)和屏状核标志Dlx5(GABA能),发现MeV富集皮质基因而MePD富集屏状核基因。通过荧光原位杂交,他们直观看到Baiap3等标志物在MeV和杏仁核前放射单元的共表达现象。最有趣的是,当用DiI标记胚胎期放射状胶质细胞时,MeV的胶质纤维束巧妙地绕过MePD区域,直连皮质生发区——这就像发现了两条完全独立的“细胞迁徙路线”,证明MeV和MePD从起源上就分属不同“家族”。
研究还揭示了MeA内部的“混居”现象:除了本地产生的细胞,还有来自下丘脑的Otp阳性细胞、来自视前区的Shh阳性细胞,甚至来自杏仁核前放射单元的Lhx9阳性细胞迁徙至此。这种复杂的“移民史”解释了为何MeA细胞类型如此多样。特别值得注意的是,研究人员在MeV内部发现了床核副嗅束(BAOT)结构,其皮质属性进一步佐证了MeV的皮质起源。
关键技术方法包括:单细胞核RNA测序分析杏仁核区域细胞类型(样本来自4只成年小鼠);RNAscope多重荧光原位杂交检测Baiap3Gad2等基因的空间表达;胚胎期放射状胶质细胞DiI追踪技术揭示细胞迁移路径;以及基于艾伦小鼠脑图谱的基因表达数据比对。
主要研究结果
转录组学揭示内侧杏仁核在整体杏仁核背景下的细胞组成
通过聚类分析发现10个分子特征鲜明的细胞群,其中Cluster 1同时包含MeV和杏仁核前放射单元细胞,Cluster 2主要为屏状核来源的中央杏仁核(CeA)细胞。谷氨酸能标志物Slc17a6在MeV和前放射单元共表达,而GABA能标志物在MePD富集。
纹状体相关簇的特征
Cluster 2表达Pde7bDrd2等纹状体标志基因,对应中央杏仁核(CeA)区域。Cluster 5特征性表达Drd1FoxP2,被鉴定为杏仁核内插核(IcA),其尾侧部分(IcA-p)与MePD相邻。
苍白球相关簇的鉴定
Clusters 3、4、6、7表达Nxph1Kcnn2等苍白球标志物。Cluster 8为表达Chat/Lhx8的迁移中间神经元。
内侧杏仁核特异性簇的深入解析
对Cluster 1(MeA/前放射单元)的亚聚类显示,其可进一步分为GABA能主导的亚群(对应MePD)和谷氨酸能主导的亚群(对应MeV和前放射单元)。标志基因Lhx6特异性表达于MePD区域。
基因表达谱支持腹侧内侧杏仁核的皮质属性
发育基因表达分析显示,胚胎期E12.5时MeV原基缺乏屏状核标志Dlx5,而皮质标志Slc17a6在E13.5即开始表达。至E16.5,Dlx5在MePD强阳性而在MeV仅见零星迁移细胞。
腹侧内侧杏仁核的放射状胶质细胞标记实验
DiI追踪实验证实,MeV的放射状胶质纤维束起源于Dlx5阴性皮质生发区,与MePD的胶质纤维系统无交集,从解剖学上证明两者的发育起源分离。
研究最终得出结论:传统意义上的内侧杏仁核实为由发育起源、神经递质性质和分子特征迥异的两个部分拼接而成。其腹侧部分(MeV)是皮质性质的“飞地”,而背侧部分(MePD)才是真正的屏状核衍生结构。这一发现不仅修正了延续半个世纪的经典理论,更对理解社交行为神经环路的组织原则带来重要启示——由于MeV和MePD可能分别处理谷氨酸能兴奋性和GABA能抑制性信息,它们很可能在社交信息加工中扮演互补而非相同的角色。未来研究需在此基础上重新审视MeA在恐惧、交配、育儿等行为中的具体贡献,以及其细胞起源异常是否与自闭症、社交焦虑等疾病相关。论文发表于《Brain Structure and Function》,为杏仁核发育进化研究树立了新标杆。

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