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海马结构属于大脑边缘系统,是大脑重要的组成部分,主要参与学习、记忆和空间定位等神经活动。海马结构包括齿状回、海马、下托和内嗅皮层等部分,而且各部分的功能各不相同。其中,海马是海马结构的核心区域,而下托是海马对外信息输出的主要结构。下托又分为背侧和腹侧,下托背侧主要参与学习记忆和空间定位等活动,下托腹侧主要参与情绪调节和动机行为等。因为下托腹侧参与的神经功能使其与抑郁症和药物依赖等神经功能紊乱有着密切的关系,所以对于下托腹侧的研究也越来越深入。神经连接是神经行使功能的生理学基础,因此托腹侧神经连接的研究对于揭示其神经功能有着重要的指导意义。随着研究神经连接的技术手段的进步,近些年嗜神经病毒已经成为方便有效的神经环路示踪技术。经过遗传改造的嗜神经病毒可以特异的标记注射区的神经元,并且不同的嗜神经病毒可以特异的在神经中延轴突或树突方向进行跨突触传递,实现对神经环路顺向或者逆向的示踪标记,还可以实现对特定类型神经元的标记,或者控制其跨突触能力,限定其感染标记范围。嗜神经病毒内一般还会被插入荧光蛋白基因,在被感染的神经元中表达荧光蛋白,使被标记神经环路的观察更加便捷。另外,由于嗜神经病毒能够在神经元内进行自我复制,所以在跨突触后不会出现信号衰减。嗜神经病毒的这些优势使其得到越来越广泛的应用。 本研究构建了一个新型的顺向示踪病毒H129,该病毒可以无条件的延轴突跨突触传递,特异的顺向感染下游神经元,实现对注射区域顺向神经环路的示踪,并且该病毒还携带有红色荧光蛋白基因,能够在被感染神经元中表达红色荧光蛋白,使被标记的神经环路能够被方便的观察到。将该病毒注射到下托腹侧后,分别在6个不同的时间点取脑组织进行切片观察,发现病毒标记到了下托腹侧顺向的三级投射。下托腹侧顺向第一级投射到达了内嗅皮层内侧、杏仁核海马过渡区、上乳头核、下丘脑内侧、前丘脑核背侧、内隔区和中缝核与脚间核结合处等脑区。下托腹侧顺向第二级投射扩大至内嗅皮层外侧、旁下托、整个杏仁核区域、乳头核区域、多个下丘脑内侧核团、丘脑前背侧和围脑室区域、整个隔区、内侧伏核、前额叶腹侧、大脑脚皮质背侧等脑区,在中脑和脑干区域的外后侧被盖核和蓝斑等区域也出现了神经投射。下托腹侧顺向第三级投射与第二级投射相比,投射到的脑区并没有明显的扩大,但是这些脑区接受到投射的神经元更加密集。这一结果与前人应用传统顺向示踪剂进行的研究有所不同,这可能是由于传统顺向示踪剂标记显示的是神经元轴突分布位置,而H129标记显示的是神经元胞体所在位置。因此该研究可以更加准确的显示下托腹侧的顺向投射区域。我们认为下托腹侧直接投射的脑区在其神经功能中具有更加重要的作用,而且从接受投射的脑区所参与的功能来看,下托腹侧除了参与情绪调节和动机行为外,可能还参与了空间定位相关的某些功能。综上所述,本研究清晰地标记了海马下托腹侧向全脑的顺向投射,并将投射结果明确的区分为直接投射和间接投射,此结果为相关的神经功能研究提供了非常重要的指导作用。