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FFA和MPFC的面部选择性反应在婴儿早期出现
面孔是社会信息的丰富来源，可以激活人脑中许多不同地区。这些地区如何发展？根据一个突出的假设，在高阶缔合皮层区域（例如，内侧前额叶皮层（MPFC））中，视觉区域（例如，梭形面部面积（FFA））必须出现面部选择性。为了检验这一假设，我们将功能性磁共振神经成像（fMRI）数据集结合在一起，来自清醒的人（总n = 65名婴儿，年龄在2.6-11.9个月），而他们观看了脸，身体，物体和场景的电影。该组中最年轻，最古老的婴儿在腹侧颞皮层（成人FFA的大致位置）和MPFC中都有面部选择性反应。尽管对视觉刺激的总体响应随着FFA的年龄而增加，但面部选择性并未随着任何一个地区的年龄而显着增加。综上所述，这些结果不支持以下假设：在Amodal区域之前，像FFA这样的视觉区域发展了皮质功能，而是表明面部选择性反应在整个大脑中并行出现。关键字：婴儿，大脑皮层，fMRI，FFA，MPFC，ofa，sts，faces
grin2a功能障碍通过破坏MPFC电路的LC调制
（未通过同行评审认证）是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2025年2月1日发布。 https://doi.org/10.1101/2025.02.01.636062 doi：Biorxiv Preprint
1H核磁共振（NMR）
结果：吗啡引起MPFC和NAC中许多代谢产物的浓度的显着变化。MPFC和NAC中谷氨酰胺 - 谷氨酸-GABA兴奋性抑制周期的谷氨酰胺成分增加。在MPFC上也观察到谷氨酸的显着增加，但在NAC中却没有观察到。在MPFC和NAC中，磷酸化，能量代谢标记和神经元生存力和能量代谢的N-乙酰天冬氨酸标记显着降低。甘油磷胆碱 +磷酸，细胞膜完整性的标志物在吗啡后的NAC和MPFC中显着增加。NAC中的抗氧化神经量代谢物牛磺酸和谷胱甘肽显着增加。然而，牛磺酸减少，吗啡后MPFC中的谷胱甘肽不变。肌醇，一种神经炎症的标志物，在NAC中显着增加。
前额叶皮质分子钟调节小鼠抑郁样表型的发展和快速抗抑郁反应
抑郁症与昼夜节律失调有关，但内在时钟在情绪控制大脑区域中的作用仍不太清楚。我们发现，在抑郁小鼠模型的内侧前额叶皮层 (mPFC) 中，昼夜节律负环路表达增加，正时钟调节器表达减少，随后快速抗抑郁药氯胺酮对时钟进行了反向调节。CaMK2a 兴奋性神经元中的选择性 Bmal1 KO 表明，功能性 mPFC 时钟是抑郁样表型和氯胺酮效应发展的重要因素。mPFC 中的 Per2 沉默产生了抗抑郁样效应，而 REV-ERB 激动增强了抑郁样表型并抑制了氯胺酮作用。时钟正调节剂 ROR 的药理增强引发了抗抑郁样效应，上调了可塑性蛋白 Homer1a、突触 AMPA 受体表达和可塑性相关的慢波活动，特别是在 mPFC 中。我们的数据表明 mPFC 分子钟在调节抑郁样行为方面发挥着关键作用，并且时钟药理学操作在影响谷氨酸依赖性可塑性方面具有治疗潜力。
学习和先天威胁规避的全脑投射和前额叶神经元类别的差异编码
要了解大脑如何产生行为，我们必须阐明神经元连接与功能之间的关系。内侧前额皮质 (mPFC) 对决策和情绪等复杂功能至关重要。mPFC 投射神经元广泛侧支，但 mPFC 神经元活动与全脑连接之间的关系尚不清楚。我们进行了全脑连接映射和光纤光度测定，以更好地了解控制雄性和雌性小鼠威胁回避的 mPFC 回路。使用组织透明化和光片荧光显微镜 (LSFM)，我们绘制了投射到伏隔核 (NAc)、腹侧被盖区 (VTA) 或对侧 mPFC (cmPFC) 的 mPFC 神经元群的全脑轴突侧支。我们提出了 DeepTraCE（基于深度学习的追踪与综合增强）来量化透明组织图像中批量标记的轴突投射，以及 DeepCOUNT（基于深度学习的通过 3D U-net 像素标记进行物体计数）来量化细胞体。使用 DeepTraCE 生成的解剖图与已知的轴突投射模式对齐，并揭示了区域内类别特定的地形投射。使用 TRAP2 小鼠和 DeepCOUNT，我们分析了威胁回避背后的全脑功能连接。PL 是与 PL-cPL、PL-NAc 和 PL-VTA 目标位点子集具有功能连接的最高度连接的节点。使用光纤光度法，我们发现在威胁回避过程中，cmPFC 和 NAc 投射器编码条件刺激，但仅在需要采取行动避免威胁时才会编码。mPFC-VTA 神经元编码学习到的但不编码先天的回避行为。总之，我们的研究结果为定量全脑分析提供了新的和优化的方法，并表明解剖学定义的 mPFC 神经元类别在避免威胁方面具有特殊的作用。
小胶质细胞的脑衍生的神经营养因子调节内侧前额叶皮层的神经元发育及其相关的社会行为
小胶质细胞和脑衍生的神经营养因子（BDNF）对于表征关键发育时期的神经塑性至关重要。与内侧前额叶皮层（MPFC）相关的社会行为的经验依赖性发展 - 在小鼠的少年时期具有关键时期。但是，小胶质细胞和BDNF是否影响社会发展尚不清楚。在此，我们旨在阐明小胶质细胞衍生的BDNF对社会行为和MPFC发展的影响。在P21 - p35期间进行社会隔离的小鼠在小胶质细胞中增加了BDNF，并伴随着成年后的社交性降低。此外，过表达小胶质细胞BDNF的转基因小鼠在不同时间点使用多西环素进行调节 - 进行了行为，电生理和基因表达分析。在这些小鼠中，小胶质细胞BDNF的长期过表达受损的社交性和MPFC过度抑制性神经元电路活性。然而，尽管MPFC中的p21归一化社交性和电生理功能将强力霉素归一化，而尽管有提高的社交性，MPFC的后年龄（p45 - p50）的BDNF归一化（p45 - p50）并未归一化。为了评估BDNF在人类社交性中的可能作用，我们分析了人类巨噬细胞中不良的儿童经历与BDNF表达之间的关系，这是小胶质细胞的代理。结果表明，不良的童年经历与M2中的BDNF表达呈正相关，而不是M1巨噬细胞。总而言之，我们的研究证明了小胶质细胞对小鼠经验依赖性社会行为发展的影响，强调了其对MPFC功能成熟的特定影响，尤其是在青少年时期。此外，我们的结果提出了翻译的含义，这表明了巨噬细胞中的BDNF分泌与人类的童年经历之间的潜在联系。
社会隔离之后改变了奖励 -
早期发育的特征是大脑成熟的动态转变，这可能会受到环境因素的影响。在这里，我们试图确定断奶后和青春期社会隔离对雄性大鼠奖励行为和多巴胺能信号的影响。受试者是社会孤立的，或者在产后第21天被安置。三周后，在喂养回合期间检查了内侧前额叶皮层（MPFC）和伏隔壳核的细胞外多巴胺浓度。令人惊讶的是，发现相反的作用，其中在所在的组中，但没有孤立的大鼠观察到MPFC多巴胺浓度的增加。在鲜明的对比中，在孤立的（但未容纳的组）大鼠的NAC中发现了多巴胺水平升高。此外，随后的组外壳无法逆转隔离大鼠的MPFC的影响，这表明对多巴胺信号动力学的长期影响显着。当提供高度可口的食物时，孤立的受试者在巧克力是新颖时会显示出MPFC多巴胺水平的急剧增加，但长期消耗慢性巧克力后没有影响。相比之下，该小组饲养的受试者仅在慢性巧克力消耗中显示出多巴胺水平的显着升高。多巴胺的变化与行为度量的差异相关。重要的是，通过将多巴胺或可卡因显微注射到MPFC中，可以逆转与奖励相关行为的不足。在一起，这些数据提供了证据表明，与大脑区域特异性的方式相比，社会隔离与青春期的社会隔离会改变奖励引起的多巴胺水平，这对与奖励相关的行为具有重要的功能性IM元素。
甲基苯丙胺的自我给药会引起大鼠内侧前额叶皮层的神经元功能障碍，在性别特异性和戒断时间依赖的人体中
甲基苯丙胺（甲基苯丙胺）是全球使用的最广泛使用的非法药物之一，发挥了有效的心理刺激作用，可增强其高度上瘾的性质。慢性甲基苯丙胺的使用与严重的认知障碍有关，尤其是在执行功能，决策和工作记忆中，即使在停止使用甲基甲基苯丙胺后也持续了很长时间。这些认知统计与内侧前额叶皮层（MPFC）中谷氨酸能锥体神经元功能障碍有关，该神经元调节成瘾和认知。人类和动物研究都强调了甲基苯丙胺诱导的MPFC功能障碍，这有助于强迫行为和复发。新兴的证据还强调了甲基甲基苯丙胺障碍（MUD）的性别差异显着差异。先前的研究表明，男性和女性的甲基诱导的行为和神经元功能障碍是不同的，但是细胞和分子机制尚未完全了解。使用行为和电生理方法（全细胞弥补），这项研究确定了自我管理的METH（METH-SA）的MPFC中神经元功能障碍的某些性别差异，然后是短（2-5 d）或长期（≥30d）的短（2-5 d）或退出。我们发现，男性和雌性大鼠都以相似的模式自我施用甲基苯丙胺。然而，性别之间的MPFC神经元中产生的不良，多动症和钙失调不同。这种特异性神经元功能障碍分别与短期或长期戒断有关。通过理解不同的性别行为/神经元差异后，我们的新颖发现表明了性别作为生物学变量在甲基化和复发中的作用，并揭示了药物使用环境对MPFC神经元功能障碍的影响，在戒断过程中，在戒断过程中提供了洞察力治疗，从而提供了性别 - 适用策略。
microRNA-451A是候选生物标志物和治疗...
抽象背景增加的证据支持microRNA（miRNA）在主要抑郁症（MDD）中的作用，但病理生理机制仍然难以捉摸。旨在探索MicroRNA-451A（miR-451a）在抑郁症的病理和行为中的机制。方法异常的miRNA，例如先前在MDD患者血清中报道的miR-451a，然后在慢性约束应激（CRS）引起的小鼠抑郁模型中进行了筛查，然后证实。八周大的雄性C57BL/6小鼠通过腺相关病毒血清型9向量编码PRI-MMU-MIR-451A-GFP融合蛋白，在内侧前额叶皮层（MPFC）中具有miR-451a过表达。最后，进行了分子生物学实验，以研究miR-451a针对抑郁的潜在机制。结果，MDD患者的miRNA-451a的血清水平显着降低，与汉密尔顿抑郁量量表分数负相关。此外，在CRS小鼠中观察到了血清miR-451a与行为绝望或狂欢的负相关。值得注意的是，miR-451a表达在CRS易感小鼠的MPFC中显着下调。MPFC中的miR-451a过表达的miR-451a逆转了树突状刺的损失和CRS小鼠的抑郁型表型。从机械上讲，miR-451a可以通过靶向转录因子2抑制CRS诱导的皮质激素释放因子受体1的表达，随后保护树突状脊柱可塑性。结论在一起，这些结果强调了miR-451a作为MDD的候选生物标志物和治疗靶标。
脑科学与人工智能的深刻整合
神经活动中意识和生物行为的出现代表了神经科学中最深刻，最具挑战性的问题之一（Bullmore和Sporns，2009； Latora等，2017）。作为理解大脑功能的基石，它还具有推进精神障碍诊断和治疗以及开发受脑启发的人工通用智力的变革潜力。大脑由具有多种形态和功能的非凡神经元组成，形成了复杂的结构和功能连接的迷宫（Yuan等，2019）。对基础认知功能的神经回路原则解密，仍然是一项巨大的科学挑战。到目前为止，广泛的效果已致力于揭示神经活动如何策划意识的出现和控制行为，以及大脑的结构结构如何支持其非凡的复杂性 - 从大脑区域到单个神经元和突触的范围。内侧前额叶皮层（MPFC）在涉及工作记忆（例如计划和决策）的行为中起着至关重要的作用，但是其神经过程的复杂性仍然很困难，无法通过当前的实验设计来捕获。使用啮齿动物和灵长类动物模型，尤其是在T迷宫任务中的研究，强调了现有方法的统计局限性，包括无法完全利用神经元尖峰序列和局部领域电位（LFP）（LFP），以理解神经同步及其行为相关性。与进化的较旧的视觉皮层不同，这是由于空间组织和健壮的电信号所带来的好处，MPFC缺乏这种空间规律性，导致信号较弱，并且需要具有限制在规模上的侵入性和高度敏感的电生理技术。最近的进步，例如使用动态时间扭曲，捕获神经同步的潜力，这是MPFC功能的关键特征，但受到当前数据集和工具的不足的约束。未来的进步将需要更大的高分辨率数据集，创新的实验方法以及计算建模的跨学科整合，以应对这些挑战并促进我们对MPFC如何支持复杂的认知和行为过程的理解。