小鼠外侧缰核全脑直接投射的性别差异
Sexual Dimorphism of Inputs to the Lateral Habenula in Mice
刘雪1,2 • 黄宏任1,2 • 王枫1
1深圳市脑疾病转化研究重点实验室，广东省脑连接图谱与行为重点实验室，脑认知与脑疾病研究所，深港脑科学创新研究院，深圳先进技术研究院，中国科学院，深圳518055，中国
2中国科学院大学，北京100049，中国
第一作者：刘雪、黄宏任
通讯作者：王枫
深入理解大脑中的性别差异是如何从分子到环路水平协同形成行为的性别差异性特征，是神经科学的主要挑战之一。动物在进化中形成了一系列本能行为，许多行为都表现出显著的性别二态性。除了性激素的原因，上述性别二态性行为在很大程度上归因于两性在基因、突触可塑性与神经环路中的差异，这些差异有助于两性在面对不同的内在状态和外界环境时更好的生存与繁衍。因此，深入解析两性在神经环路中的性别差异性特征显得尤为重要。
外侧缰核（habenula, LHb）是皮层下一个压力敏感的的脑区，在进化上高度保守，几乎存在于所有的脊椎动物中，并广泛参与调控多种行为，如动机行为、本能行为、认知、奖赏和厌恶行为以及神经精神疾病，如重度抑郁症等。既往基于雄鼠的研究发现，LHb接收来自边缘前脑和基底神经节的神经输入调控。然而，两性小鼠LHb全脑范围的直接投射未被完全阐明。
越来越多的证据表明，细胞类型特异性的LHb输入/输出环路构成了LHb不同的生理功能。激活外侧下丘脑向LHb的兴奋性神经投射能够诱发负性行为。此外，外侧视前区向LHb发出的谷氨酸能和γ-氨基丁酸能神经元均可以被厌恶刺激信号激活，分别产生厌恶和奖赏行为。此外，内侧苍白球向LHb投射的神经元能够释放GABA与谷氨酸，但其功能尚未完全阐明。大鼠室旁核与视上核均向LHb发出加压素阳性神经投射，且投射强度雄鼠高于雌鼠。尽管上述研究已经报导了大量关于LHb细胞类型特异性神经环路的研究进展，但是对雌雄小鼠LHb全脑水平细胞类型特异性输入的研究仍需系统开展。
在本研究中，研究人员使用逆行病毒示踪结合原位杂交靶向谷氨酸转运体1、谷氨酸转运体2、囊泡型氨基丁酸转运体和谷氨酸脱羧酶2来绘制两性小鼠LHb的全脑谷氨酸能和γ-氨基丁酸能神经元的直接输入图谱。我们发现，在与注射位点相对应的同侧和对侧的大脑区域中，有超过30个区域投射到LHb，其中，相比雄鼠，雌鼠的LHb接收侧隔核、前侧下丘脑、背内侧下丘脑和腹内侧下丘脑神经元的直接投射更多；并且，雄鼠的内侧隔核至LHb的GABA能投射比雌鼠更强。该研究结果揭示了两性间LHb的谷氨酸能和GABA能的全脑直接投射图谱，这可能有助于我们更好地理解LHb的功能相关的脑功能与脑疾病的性别二态性。
关键词：谷氨酸转运体2；谷氨酸脱羧酶2；单突触输入；外侧缰核；性别差异；狂犬病毒逆行示踪
图1 全脑示踪LHb同侧以及对侧单突触输入。 A 病毒注射策略示意图。B LHb起始细胞（黄色，白色箭头展示）典型图，展示共表达了RV病毒的糖蛋白、TVA受体、GFP以及红色狂犬病毒荧光信号。比例尺为200 μm。C 同侧前部下丘脑（AH）、契形核（CnF）以及脑桥核（PnO）向LHb的单突触输入神经元典型图。D 全脑向同侧或对侧LHb单突触输入神经元的典型图（来自1只雄鼠的数据）。比例尺为250 μm。E 统计全脑向同侧或对侧LHb单突触输入强度。双因素方差分析结果显示了雌雄小鼠（n = 6/组）对侧全脑向LHb单突触输入强度对比。双因素方差分析结果显示了雌雄小鼠（n = 6/组）同侧全脑向LHb的单突触输入强度对比。*P＜0.05; **P＜0.01，缩略语列表见表1。
图2 性别二态性细胞特异性全脑LHb单突触输入。A 同侧全脑向LHb单突触强度不同：（Ⅰ）向LHb投射最强（＞100%）的脑区为SC（~150%）；（Ⅱ）向LHb投射较强（50%~100%）的脑区为ZI (~60%), PH (~50%), PAG (~60%)与vLGN-IGL (~50%)；向LHb投射中等强度（25%~50%）的脑区为mPFC (~40%), AH (~30%), LH (~30%), VMH (~25%), DMH (~25%), PnO (~30%), mRt (~25%), raphe (~25%), IC (~25%), 和Lat (~25%)。（Ⅲ）向LHb投射低等强度(5%~25%) 的脑区包括MS (~6%), LS (~6%), VP (~6%), BNST (~7%), DBN (~5%), mPOA (~12%), LPOA (~12%), VTA (~8%), CnF (~20%), LDTg (~18%), RIP (~10%), 和RtTg (~10%), 以及（Ⅳ）向LHb投射极低强度 (0.1%~5%) 包括 NAc (~2%), CEA (~1.5%), GP (~2%), SCN (~5%), PVN (~4%), 和ARC (~2.5%)。B 雌鼠中，LS、AH、DMH和VMH向LHb的投射神经元多于雄鼠。C 在两性中，LHb的主要GABAergic神经输入来源于MS, LS, DBN、AH, ZI, LGN、mRT、PnO和LDTg。而LHb的主要glutamatergic神经输入来源是mPFC、IC、RIP和Lat。D MS向LHb的GABAergic输入表现出性别差异，雄性高于雌雄。缩略语列表见表1。
