与滚轴刺激反应相比，斑马鱼幼体对俯仰轴前庭刺激的神经元反应存在方向性偏倚

摘要

前庭器官在维持姿势平衡和处理运动信号方面起着关键作用，这凸显了它在研究某些神经系统疾病中的重要性。在这里，我们介绍了一种旋转光片显微镜，该显微镜能够在头部固定的斑马鱼幼体中，沿着俯仰轴和滚转轴进行动态前庭刺激时，实现全脑范围的功能记录。该系统采用了双振镜镜配置，适合3D打印，并提高了扫描效率。利用这一设备，我们成功地对斑马鱼大脑对动态俯仰-倾斜前庭刺激的反应进行了首次全面映射。通过傅里叶分析和回归分析，我们发现在小脑、眼动核、后脑尾部和前庭核等关键区域，当头部朝上和朝下倾斜时，神经元激活存在不对称性，这表明大脑对向下运动有生理适应。我们确定了特定的大脑区域（尤其是小脑和内侧-前部菱脑）会对滚转倾斜前庭刺激作出反应，而对俯仰倾斜前庭刺激则没有反应。此外，我们还发现了一个转基因品系，其反应与我们的功能映射结果高度一致，并且对前庭刺激表现出显著的反应。阐明参与前庭处理的全脑神经元回路为后续关于姿势控制和运动感知的分子及遗传机制的详细研究奠定了基础。