내후각층 6b 뉴런에서 해마로의 직접적인 흥분성 투영은 공간 코딩 및 기억에 기여합니다.

Nature Communications 13권, 기사 번호: 4826(2022) 이 기사 인용

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포유류의 해마 형성(HF)은 공간 코딩, 학습 및 기억과 같은 여러 가지 고등 뇌 기능에서 중요한 역할을 합니다. 간단한 회로 구조는 종종 내후각 피질(EC)의 표층에서 발생하는 입력을 처리하고 더 깊은 층으로 보내는 삼시냅스 루프로 간주됩니다. 여기서 우리는 마우스 EC의 6b층에 있는 흥분성 뉴런이 HF를 구성하는 모든 하위 영역에 투영되고 CA1, 시상 및 claustrum으로부터 입력을 받는다는 것을 보여줍니다. 더욱이, 이들의 출력은 시냅스 후 표적에서 고원과 같은 전위를 유도할 수 있는 독특하고 천천히 감쇠하는 흥분성 시냅스 후 전류가 특징입니다. EC-6b 경로의 광유전학적 억제는 CA1 피라미드 뉴런의 공간 코딩에 영향을 미치는 반면, 세포 절제는 새로운 공간 기억의 획득뿐만 아니라 이전에 획득한 기억의 저하도 손상시킵니다. 우리의 결과는 성인 뇌의 피질층 6b 뉴런의 기능적 역할에 대한 증거를 제공합니다.

해마는 기억 과정과 공간 관련 행동에 필요한 포유류 뇌의 피질 영역입니다1. 고전적인 형태학적 연구에 기초하여, 해마 형성(HF)의 회로는 종종 내후각 피질(EC)의 두 표면층 2와 3에서 시작하여 전달된 후 더 깊은 층에서 끝나는 루프로 간주됩니다2,3 주요 해마 하위 영역(DG), CA3 및 CA1을 단방향 방식으로 통과합니다4,5. 이 회로 아키텍처에 비추어 볼 때 EC 표면층에 대한 다양한 조작으로 인해 해마 주요 뉴런 활동 및 역학6,7,8,9,10,11에 약간의 변화만 발생한다는 것은 놀라운 일입니다. 따라서 대체 시냅스 경로의 존재를 고려해야 합니다.

우리는 최근 기존 기술을 향상시키는 안정적이고 효율적인 광견병 기반 시냅스 역행 라벨링 기술을 개발했습니다. 이 기술을 사용하여 우리는 해마가 EC의 레이어 2와 3뿐만 아니라 깊은 레이어, 특히 레이어 612에서도 표준 입력을 받는다는 것을 발견했습니다. 레이어 6은 EC의 주요 부분을 구성하고 큰 정보를 포함합니다. 흥분성 뉴런의 비율이 높기 때문에 이 뇌 영역은 해마 네트워크의 활동에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 현재까지 이 층의 뉴런은 특징적인 다형성 수지상 형태에 의해서만 분류되었습니다2,3,15,16. 이 층은 격자 세포 활동을 연상시키는 공간적으로 선택적인 발사 패턴을 가진 세포를 수용하는 것으로 나타났지만 이 세포 집단에 대한 자세한 분자적, 해부학적, 생리학적 또는 기능적 특성 분석은 수행되지 않았습니다.

레이어 6의 기능을 분석하는 데 있어 가장 큰 어려움은 복잡한 구성입니다. 피질층 6은 종종 하나의 균일한 층으로 간주되지만, 6b층의 뉴런(때때로 718층이라고도 함)은 발달, 유전적, 형태학적으로 6a층의 뉴런과 다릅니다19,20. 6b층의 뉴런은 6a층의 뉴런보다 훨씬 일찍 분화되며 Complexin 3(Cplx3), Neurexophilin 4(Nxph4) 및 결합 조직 성장 인자(Ctgf)를 포함하여 서브플레이트 뉴런(SPN)에 특정한 여러 마커를 발현합니다. 23. 일반적으로 SPN은 일시적인 집단이라고 생각되지만24,25 SPN의 지속적인 부분이 존재한다는 것이 입증되었습니다22,26. 특히, 내후각층 6은 층 6a28보다는 피질층 6b27에 더 유사하며 종종 하위판의 나머지 부분을 나타내는 것으로 생각되는 얇은 세포층과 연속적인 것처럼 보입니다18,24,26. 이러한 결과는 피질 발달의 기능을 넘어서 6b층 뉴런이 성인 해마의 회로 기능을 조절할 수 있다는 가능성을 높입니다. 그러나 이 가설은 직접적으로 검증되지 않았습니다.