文獻速遞：頂刊CNS神經領域研究新進展8月（中）

• 通過操縱性別決定基因實現跨物種先天求偶行為的重建
• 前視下丘腦EP3R神經元構成發(fā)熱和蟄伏代謝的雙向開關
• 靈長類背外側前額葉46區(qū)功能障礙影響動機與焦慮
• 生物神經網絡中的無監(jiān)督預訓練機制
• 延長掃描時長可提升全腦關聯(lián)研究的預測效能并降低成本
• 動態(tài)基底節(jié)輸出信號對前肢運動的許可與抑制機制
• 生命早期高果糖攝入損害小膠質細胞吞噬功能與神經發(fā)育

2025年8月14日，日本學者在Science期刊上發(fā)表了題名為“Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene”的研究論文，此研究通過果蠅行為比較與神經遺傳學操作，揭示了雄性特異性求偶饋贈行為的神經機制。

研究發(fā)現，僅存在于D. subobscura中的求偶行為（雄性向雌性反哺食物）依賴于雄性決定因子FruM在胰島素樣肽分泌細胞（IPCs）及其下游運動神經元中的表達。實驗表明，敲除D. subobscura雄性IPCs中的FruM會抑制神經突生長并取消饋贈行為；而在本不具該行為的D. melanogaster中異位表達FruM，可誘導IPC神經突過度生長并形成功能突觸，顯著增加反哺行為。這表明FruM在IPC中的獲得性表達是祖先種演化出求偶饋贈行為的關鍵基礎。

DOI：10.1126/science.adp5831

2、前視下丘腦EP3R神經元構成身體發(fā)熱和低溫代謝的雙向開關

2025年5月28日，美國、巴西以及意大利學者聯(lián)合在Nature期刊上發(fā)表了題名為“Preoptic EP3R neurons constitute a two-way switch for fever and torpor”的研究論文，研究揭示了前視下丘腦正中核（MnPO）中表達前列腺素EP3受體（EP3R）的神經元群體在體溫調節(jié)中的核心作用。

這些神經元構成一個雙向調控開關：抑制MnPO-EP3R神經元會引發(fā)持續(xù)發(fā)熱，而激活它們（通過化學遺傳或光遺傳手段）即使僅短暫刺激，也可導致長時間的低溫反應（類似蟄伏狀態(tài)）。其機制可能與細胞內cAMP和鈣離子濃度長時間（數分鐘至數小時）維持升高有關。該群體同時參與蟄伏代謝（torpor）和發(fā)熱反應，是機體在寒冷和食物短缺環(huán)境中維持生存的關鍵神經基礎。

DOI：10.1038/s41586-025-09056-1

3、靈長類背外側前額葉46區(qū)功能障礙影響動機與焦慮

2025年8月21日，英國學者在Science期刊上發(fā)表了題名為“Dysfunction in primate dorsolateral prefrontal area 46 affects motivation and anxiety”的研究論文，研究揭示了獼猴背外側前額葉皮層（dlPFC）區(qū)域46在情緒調節(jié)中的因果作用及神經機制。

研究發(fā)現，僅左側dlPFC區(qū)域46的失活會降低食欲動機并增強威脅反應，該效應通過其對前膝下扣帶回區(qū)域32（area 32）的投射介導。抗抑郁藥氯胺酮能夠通過作用于胼胝體下扣帶回區(qū)域25（area 25），阻斷上述缺陷。這些結果揭示了一個由dlPFC區(qū)域46主導的前額葉整合網絡，該網絡通過不同下游靶區(qū)分別調控正負情緒，為理解難治性抑郁和焦慮的癥狀機制及非侵入性神經調控治療提供了關鍵理論基礎。

DOI：10.1126/science.adx4142

4、生物神經網絡中的無監(jiān)督預訓練機制

2025年6月18日，美國學者在Nature期刊上發(fā)表了題名為“Unsupervised preraining in biological neural networks”的研究論文，研究通過同時記錄小鼠初級視覺皮層（V1）和高級視覺區(qū)（HVAs）大量神經元活動，探究感知學習背后的神經機制。

研究發(fā)現，在執(zhí)行視覺任務的小鼠中，神經可塑性變化與其行為學習表現相關；然而，這些神經變化在僅接受無獎勵刺激暴露的小鼠中同樣出現，表明該過程主要由無監(jiān)督學習驅動。此類可塑性遵循視覺（而非空間）學習規(guī)則，且在內側HVAs中最顯著。僅在任務學習組中，HVAs前部出現獎勵預測信號，可能參與監(jiān)督學習。神經數據預測無監(jiān)督學習可加速后續(xù)任務學習，該預測得到行為實驗驗證。

DOI：10.1038/s41586-025-09180-y

5、延長掃描時長可提升全腦關聯(lián)研究的預測效能并降低成本

2025年7月16日，多個國家包括新加坡、英國、美國、中國、德國、加拿大以及澳大利亞的學者聯(lián)合在Nature期刊上發(fā)表了題名為“Longer scans boost prediction and cut costs in brain-wide association studies”的研究論文，研究通過理論建模和九大靜息/任務態(tài)fMRI數據集（涵蓋76種表型）的系統(tǒng)分析，揭示了全腦關聯(lián)研究（BWAS）中掃描時長與樣本量對表型預測精度的聯(lián)合影響。

研究發(fā)現，預測精度隨總掃描時長（樣本量×每人掃描時間）增加而提升。當單次掃描≤20分鐘時，精度與總時長對數呈線性關系，此時樣本量與掃描時長可相互替代；但樣本量更為重要�？紤]每位被試的額外成本（如招募）后，延長掃描時間比擴大樣本量更具成本效益：10分鐘掃描效率低下，最優(yōu)掃描時間至少為20分鐘，30分鐘掃描平均可節(jié)省22%成本，且掃描時間不足比過量更不利。任務態(tài)fMRI的最優(yōu)掃描時間短于靜息態(tài)，而皮層下至全腦分析則需更長。研究建議采用至少30分鐘掃描，并通過在線計算器（https://thomasyeolab.github.io/OptimalScanTimeCalculator/index.html）為未來研究設計提供實證參考。

DOI：10.1038/s41586-025-09250-1

6、動態(tài)基底節(jié)輸出信號對前肢運動的許可與抑制機制

2025年5月28日，瑞士以及美國的學者聯(lián)合在Nature期刊上發(fā)表了題名為“Dynamic basal ganglia output signals license and suppress forelimb movements”的研究論文，研究通過對小鼠黑質網狀部（SNr）基底節(jié)輸出神經元的研究，揭示了其在精細前肢運動控制中的動態(tài)編碼機制。

研究發(fā)現，單個SNr神經元表現出高度特異且雙向的放電變化：特定運動伴隨放電暫停，而其他運動則伴隨放電增加，在群體水平上覆蓋了整個行為過程。結合光遺傳學與下游腦干神經元同步記錄，研究證實：SNr神經元的暫停和增加放電分別功能性地介導下游運動的釋放與抑制。這些結果挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認為基底節(jié)僅通過暫停放電釋放運動的觀點，表明其輸出信號具有高度特異性、時序精確性和雙向性。研究者提出新模型：基底節(jié)輸出神經元通過動態(tài)放電模式，向下游環(huán)路提供顆粒化、雙向的運動特異性信號，以實現對運動程序的精確釋放和抑制。

DOI：10.1038/s41586-025-09066-z

7、生命早期高果糖攝入損害小膠質細胞吞噬功能與神經發(fā)育

2025年6月11日，美國以及英國的學者聯(lián)合在Nature期刊上發(fā)表了題名為“Early life high fructose impairs microglial phagocytosis and neurodevelopment”的研究論文，研究揭示了生命早期高果糖攝入通過影響小膠質細胞功能進而損害神經發(fā)育的機制。

研究發(fā)現，母鼠或新生鼠暴露于高果糖環(huán)境后，其小膠質細胞的吞噬活性顯著降低。特異性敲除小膠質細胞上的高親和力果糖轉運蛋白GLUT5（SLC2A5）可完全逆轉此吞噬功能障礙，表明果糖通過GLUT5直接作用于小膠質細胞。機制上，高果糖促進GLUT5依賴性果糖攝取和代謝，生成果糖-6-磷酸，誘導線粒體定位的己糖激酶2增多，導致小膠質細胞代謝重編程并進入低吞噬狀態(tài)。行為上，新生期高果糖暴露引發(fā)青春期焦慮樣行為，而這一效應在GLUT5缺陷小鼠中被消除。該研究為早期高果糖攝入與青春期焦慮障礙風險增加之間的流行病學關聯(lián)提供了機制性解釋。

DOI：10.1038/s41586-025-09098-5