内嗅皮层GABA能神经元活动在精神分裂症样认知及感觉运动门控等功能障碍中的作用和机制

The entorhinal cortex is situated in the medial temporal lobe of the mammalian brain. Its essential role is to support normal hippocampal-dependent functions. However, the functions of the GABAergic neurons in entorhinal cortex in the cognition, prepulse inhibition of acoustic startle and latent inhibition models of schizophrenia remain unclear. It is the aim of the proposed project to investigate the functional significance of the entorhinal cortical activity, including the medial entorhinal cortex area (MEA) and the lateral entorhinal cortex area (LEA), on these animal behavioural models of schizophrenia. By using reversible inhibition of the entorhinal cortex with local micro-infusion of the GABAA receptor agonist muscimol /or stimulation by antagonist picrotoxin, or optogenetic activation with laser application (wavelength of 473nm), the importance of entorhinal cortical GABAergic neuron activity involved in cognition, prepulse inhibition and the different experimental stages of latent inhibition will be issued. Meanwhile, we will specifically compare the effects of the two methods of reversible inhibition and permanent lesions of the entorhinal cortex on prepulse inhibition and latent inhibition. By postmortem measurements and in vivo microdialysis measurements in freely moving rats, we will observe the direct neurochemical evidence for an interaction between the entorhinal cortical GABAergic neuron activity and the neural transmission. This project will contribute in the current enigma surrounding the role of the entorhinal cortex and by implication, its involvement in neuropsychiatric diseases, such as schizophrenia.

边缘系统(内侧前额叶、海马、内嗅皮层、伏隔核等)功能异常是精神分裂症的主要病理生理学机制之一。我们前期工作表明海马内神经元活动参与认知和感觉运动门控中。内嗅皮层处于海马系统突触回路第一站，在海马依赖性的功能活动中起支持作用。然其GABA能神经元活动在研究精神分裂症样认知障碍及感觉运动门控中的作用尚不清楚。本项目拟深入分析内嗅皮层(内、外侧区)GABA能神经元功能活动在认知、潜伏抑制和前脉冲抑制中的作用。通过微注射GABAA受体激动剂/拮抗剂使内嗅皮层神经元活动受到可逆性暂时抑制/激活，观察内嗅皮层GABA能神经元活动在精神分裂症样动物行为中的作用。采用离体神经化学和在体脑区内微透析，观察内嗅皮层微注射对脑区多巴胺等神经递质以及相关蛋白的影响。在此基础上，利用光遗传学技术，激活该位点抑制性神经元，以期阐明定位、快速、直接的内嗅皮层“神经元活动——行为学功能”之间的因果联系。

1. 对内嗅皮层神经元功能活动对大鼠感觉运动门控及学习记忆的影响进行了探讨。成年雄性大鼠双侧脑区内微注射GABAA受体激动剂蝇蕈醇(Muscimol)： 内嗅皮层内侧组(medial entorhimal cortex，MEC)大鼠的前脉冲抑制显著降低，感觉运动门控受损；自发活动增强，出现抗焦虑样行为，主动回避学习记忆获得及再现发生障碍，空间学习记忆能力受损。而内嗅皮层外侧组(lateral entorhinal cortex, LEC)表现出一定的抗焦虑行为，主动回避及空间探索学习能力受损；.2. 脑区内微注射GABA受体抑制剂picrotoxin： MEC组感觉门控增强，自发活动增加，MEC组和LEC组均出现抗焦虑样行为，空间探索学习能力下降，但主动回避学习记忆增强。.3. 离体实验中，MEC组及LEC组微注射muscimol或picrotoxin后，均表现出c-Fos在不同脑区的分布表达差异，提示MEC及LEC脑区GABA能神经元功能活动与精神分裂症样行为相关。.4. 通过霍乱毒素B亚单位逆向示踪标记内嗅皮层、腹侧下托(vSub)和伏隔核(NAC)之间的神经环路，并免疫染色检测分析神经元属性。揭示LEC存在向vSub、NAC外壳和NAC核心的直接兴奋性谷氨酸能投射；MEC仅存在向vSub和NAC外壳的直接兴奋性谷氨酸能投射。.5. 通过脑立体定位注射携带光敏基因的病毒，并埋置光纤构建光遗传学刺激调控模型以特异性激活单一神经环路。对“光刺激神经环路---行为学功能”进行检测：前脉冲抑制实验中，蓝光激活LEC向vSub的兴奋性投射时，前脉冲抑制率出现显著下降。旷场实验中，蓝光激活MEC向vSub的兴奋性投射时，大鼠自发活动显著增加。.6. MK-801急性腹腔注射可诱导动物产生精神分裂症样行为。MK-801诱导产生感觉运动门控受损时，LEC向vSub的兴奋性投射神经元的c-Fos表达量显著增加，而腹侧下托微注射muscimol抑制vSub神经元活动后，该受损的前脉冲抑制可得到显著改善，即抑制vSub活动有助于改善受损的感觉运动门控功能。.该项目对于了解内嗅皮层神经环路功能在精神分裂症神经机制中的作用、光遗传学干预/治疗的可能性等具有重要意义