运动序列的编码对行为的产生是非常重要的,可促进行为的有效性和灵活性。在记忆或决策过程中,海马和运动皮层的神经元活动序列已被证实。然而,编码本能行为比如捕食的运动序列的神经机制仍不清楚。捕食是一种公认的本能行为,具有特定的连续行为动作,包括猎物搜索、追逐、攻击和消化,在实验室环境中很容易诱发。捕食行为既灵活,又刻板,非常适合解决神经机制如何驱动行为的问题。外侧导水管周围灰质（the lateral periaqueductal gray,LPAG）位于神经网络的下游,主要接收来自前脑的投射,少部分接收来自脑干的投射,广泛投射到下游脑区,起到承上启下的作用。在捕食过程中,LPAG细胞内的c-Fos表达增多,细胞活性增加,提示LPAG脑区参与了捕食行为。然而,LPAG脑区是如何编码捕食的运动序列及具体的神经元类型和捕食的机制,目前尚不明确。此外,LPAG脑区广泛接受来自中央杏仁核（the central amygdala,Ce A）、外侧下丘脑（the lateral hypothalamus,LH）和未定带（the zona incerta,ZI）与捕食有关上游脑区的γ-氨基丁酸能神经纤维的输入,然而,这些上游信息输入是如何影响LPAG脑区编码的捕食序列尚不清楚。本文运用转基因小鼠来标记特定类型的神经元,通过在体多通道胞外记录、光电极记录、光纤钙信号记录、光遗传学、免疫组化、全细胞记录和细胞凋亡等多项技术,结合腺相关病毒的特异性标记,探究LPAG脑区在捕食过程中不同阶段的神经元活性变化和捕食的机制,明确特异性神经元及其不同的输入环路在捕食不同阶段中的调节作用。本文的主要研究内容如下:（1）探究了LPAG脑区在捕食过程中神经元活性的变化:通过在体多通道记录和捕食视频的同步记录,本文证明LPAG脑区在捕食过程中,形成特异的神经元活性序列链,并且锁定在捕食过程的不同阶段。（2）明确了LPAG脑区两大类不同神经元在捕食过程中的动力学变化和功能:通过光电极记录、光纤钙信号记录和光遗传学技术,本文探究LPAG脑区γ-氨基丁酸能神经元（vesicular GABA transporter,Vgat）和谷氨酸能神经元（vesicular glutamate transporter 2,Vglut2）在捕食过程中的动力学变化和调控作用,结果证实γ-氨基丁酸能神经元调控捕食的追逐和攻击阶段,谷氨酸能神经元调控捕食的攻击阶段。（3）阐明了LPAG脑区捕食的机制:通过光电极记录、咬肌肌电记录和光遗传学方法,明确LPAG脑区的谷氨酸能神经元编码咬肌的活性和调控了精细运动而引起捕食的攻击。通过光电极记录发现,LPAG脑区γ-氨基丁酸能神经元参与奖赏的寻求;光遗传学操纵LPAG脑区的γ-氨基丁酸能神经元,证实该类神经元正性强化和调节动机性驱动的充分性和必要性,从而证明LPAG脑区的γ-氨基丁酸能神经元编码了动机性行为而引起捕食。（4）揭示了LPAG脑区对不同上游的γ-氨基丁酸能神经纤维的输入信息的整合作用:首先先用膜片钳记录证实Ce A/LH/ZI-LPAG的环路联系;用遗传学方法分别阻断Ce A、LH和ZI的γ-氨基丁酸能神经纤维的输入可以抑制捕食;然后再用在体多通道记录,发现分别阻断不同上游脑区的输入损伤了LPAG脑区参与捕食的不同神经元亚群,影响了神经元活动模式动力学的形成,从而证实完整的序列活动模式是有效捕食行为的必要条件。总之,中枢神经系统提供了刻板但灵活的功能神经元集合来编码本能行为。当一种本能行为发生时,一系列的神经元群体被依次激活,将各种行为动作串联成一个行为序列链。行为动作是刻板的,一个神经元集合被激活可能只会产生一种固定类型的运动输出。相反,行为序列是灵活的,集合的顺序可以通过早期经验（自上而下的运动计划）和感觉刺激（近距离互动,自下而上的）进行调整。在这种情况下,行为序列可能是分层组织的,并受到内部状态或感觉刺激的影响。通过这种方式,本能行为可以较低的成本稳健地执行,并可以保持灵活性。因此,本文提供了一个捕食过程中神经元集合序列的框架,为研究其他本能行为提供了依据。