Adv Sci|浙江大学李晓明/陈家东团队揭示杏仁核复合体调控颞叶癫痫的具体核团及神经环路机制

学术   2024-11-18 00:02   上海  

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撰文孙艳辉

责编︱王思珍


杏仁核(又称杏仁核复合体amygdaloid complex)是位于脑部颞叶内侧的杏仁形结构,最早由19世纪初的Burdach发现,Burdach最初描述的一群细胞构成了现在被称为基底外侧杏仁核复合体的结构。随后,在许多物种中识别出围绕基底外侧杏仁核复合体的大量结构,一起构成了现在的杏仁核复合体。杏仁核复合体(amygdala)包含了位于颞叶的多个核团,这些核团可通过细胞构成和连接基础区分。在过去的70年里,杏仁核最为人熟知的功能是在情绪行为中的中心作用,同时在颞叶癫痫发生发展中也起着关键作用。杏仁核是介导恐惧神经环路中的一个基本组成部分,与恐惧相关信息的处理障碍可能是人类某些焦虑症的潜在原因,癫痫病灶波及杏仁核的颞叶癫痫患者常伴有恐惧和焦虑等情绪障碍。


近日,浙江大学医学院李晓明教授/陈家东研究员团队在Wiley出版社旗下Advanced Science杂志发表了题为“Posterior Basolateral Amygdala is a Critical Amygdaloid Area for Temporal Lobe Epilepsy”的研究论文,该研究揭示了后段基底外侧杏仁核(posterior basolateral amygdalapBLA是杏仁核复合体中调控颞叶癫痫发作的关键核团,并揭示了后段基底外侧杏仁核调控癫痫发作上下游神经环路。(拓展阅读:李晓明课题组往期进展,详见“逻辑神经科学”报道(点击阅读):Nat Commun︱浙江大学李晓明团队揭示食物消耗调控恐惧行为的神经环路机制Biol Psychiatry︱你被什么样的恐惧支配?浙江大学李晓明团队揭示大脑不同的应对策略



研究揭示了在杏仁核复合体中后段基底外侧杏仁核核团(pBLA)在控制颞叶癫痫发作中的关键作用及神经环路机制。激活pBLA谷氨酸能神经元能引发即时癫痫放电、癫痫行为甚至癫痫发作导致的死亡(图1


1.光遗传学激活pBLA谷氨酸能神经元引起癫痫发作,甚至死亡


pBLA谷氨酸能神经元以侧枝投射的方式支配多个下游脑区,包括包括岛叶(insular cortexIC)、终纹床核(bed nucleus of the stria terminalisBNST)、中央杏仁核(central amygdalaCeA)等。其中,岛叶(IC)是pBLA 谷氨酸能神经元驱动癫痫发作的重要下游脑区,凋亡IC脑区神经元能够减轻激活pBLA谷氨酸能神经元引起的癫痫发作。而BNSTCeA脑区由GABA能神经元构成,其接收来自pBLA谷氨酸能神经元的兴奋性输入,并对pBLA谷氨酸能神经元提供反馈抑制(feedback inhibition)。BNSTCeA脑区GABA能神经元缺失减弱了对pBLA谷氨酸能神经元的反馈抑制,而导致偶发性癫痫发作(sporadic seizures)。pBLA 谷氨酸能神经元接受腹侧海马CA1ventral hippocampal CA1vCA1)的兴奋性突触输入,激活vCA1→BLA兴奋性投射能够诱导癫痫发作。以上研究揭示了腹侧海马(vCA1后段基底外侧杏仁核核团(pBLA岛叶(IC)兴奋性三级环路在癫痫发生和传播过程中的重要作用。


通过进一步建立小鼠海马注射海人藻酸(kainic acidKA)诱导的急性癫痫和慢性颞叶癫痫(TLE)模型,研究发现选择性凋亡pBLA谷氨酸能神经元能够显著缓解海马注射海人藻酸诱导的急性和慢性癫痫模型中的癫痫发作

2. pBLA 谷氨酸能神经元调控颞叶癫痫发作的模式图


文章结论与讨论,启发与展望

总之,这些结果提供了TLE中癫痫发作的重要神经环路机制,有望为精准地干预神经环路调控 TLE 提供理论基础。


文章审稿人评论“Sun and colleagues' research significantly contributes to our understanding of the neurobiology of temporal lobe epilepsy (TLE). ...... Their findings shed light on the complex neural circuitry involved in seizure generation and offer potential targets for therapeutic interventions.认为本研究揭示了pBLA谷氨酸能神经元调控颞叶癫痫发作的重要神经环路机制,有望为精准地靶向神经环路干预 TLE 提供理论基础(图2

原文链接:DOI:10.1002/advs.202407525

浙江大学李晓明教授/陈家东研究员为该研究成果的通讯作者,浙江大学医学院博士生孙艳辉为论文的第一作者。浙江大学医学院曹淑霞、连虹、王浩、俞彬老师及浙江中医药大学王勤老师为该研究提供了宝贵建议;浙江大学医学院博士生胡伯午、谭立恒、林琳等也为该研究做出了重要贡献;浙江大学陈家东研究员团队的博士后朱梦月、博士汪蜜为该研究脑电记录方面提供了大力帮助。该研究受到国家科技创新2030-“脑科学与类脑研究重大项目、国家自然科学基金等资助。


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