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人和动物通过多种外周感觉器官获得感觉信息,大脑能够整合这些信息,从而准确快速地对环境变化做出反应。我们前期的研究发现,小鼠的前额叶皮层(prefrontal cortex,PFC)富含听-视多感觉神经元,并且这些神经元具有多感觉整合的特性。然而,前额叶皮层锥体神经元(pyramidal neurons,PN)和PV中间神经元(parvalbumin-expressing interneurons,PVIN)整合多感觉信息的方式有什么区别?目前还未见相关的研究。因此,本论文的第一部分以PV-cre转基因小鼠为模型,结合光遗传和电生理在体记录的方法,利用多通道光电极和激光刺激,实现对小鼠前额叶皮层PV中间神经元的准确分类。在动物清醒的状态下,记录前额叶皮层神经元对听觉、视觉以及听-视多感觉刺激的反应,研究前额叶皮层PV中间神经元和锥体神经元整合多感觉信息的共性和区别。我们在15只小鼠上记录到的852个对感觉刺激起反应的神经元中,PV中间神经元占8.8%(75/852),锥体神经元占65.1%(555/852)。高比例的PV中间神经元(53.3%)和锥体神经元(46.1%)表现出了多感觉增强的特性。进一步的分析发现,在单模态反应较弱时,锥体神经元较PV中间神经元整合能力更强,而当单模态反应较强时,锥体神经元和PV中间神经元整合能力没有差别。这个结果提示我们,当单模态反应较弱时,锥体神经元较强的整合能力将帮助大脑完成相应的整合多感觉信息的任务。在现实生活中,纯粹的被动感知的情况很少,绝大多数的感知都是与行为任务相关。因此,本论文的第二部分建立了听觉决策任务,研究动物在完成感知决策任务时,前额叶皮层PV中间神经元和锥体神经元的放电活动异同。结果发现,在小鼠习得任务并完成任务时,无论是PV中间神经元还是锥体神经元均对3KHz和12KHz声音刺激表现出极强的选择性,并且两类神经元的选择性没有明显的差别。而在小鼠学习任务前被动接受声音刺激时,这两类神经元对3KHz和12KHz声音刺激的放电反应相似,没有明显的差别。进一步的实验发现,在小鼠学习决策任务的过程中,当行为正确率达到60%和70%时,两类神经元的选择性表现出明显的差异,锥体神经元的选择性强于PV中间神经元。这个结果提示我们,在听觉决策任务学习的过程中,虽然PV中间神经元和锥体神经元对两个声音的选择性都逐渐增强,但是锥体神经元增强的更快。本论文的研究结果发现,相对于中间神经元,锥体神经元整合多感觉信息的能力更强、学习感知决策的任务规则更快。这些结果都提示我们在感知和认知过程中,锥体神经元和中间神经元可能起了不同的作用。