小鼠脊髓三叉神经尾核的长距离神经回路

摘要

背景

脊三叉神经核尾部（SPVC）是三叉神经回路中的关键中枢中继站，负责处理口面部痛觉和躯体感觉信息。然而，其长距离连接模式仍不明确。

方法

通过病毒追踪和荧光显微光学切片断层扫描（fMOST）技术，我们获得了成年雄性C57BL/6J小鼠SPVC的长距离输入-输出回路的三维数据集。通过向成年雄性C57BL/6J小鼠的胡须垫注射甲醛建立了口面部疼痛模型，随后进行了疼痛行为检测和cfos免疫组化染色。利用成年雄性Fos-CreER小鼠结合病毒追踪和fMOST成像技术，我们绘制了SPVC中疼痛激活神经元的投射模式。

结果

我们系统地绘制了成年雄性小鼠SPVC的长距离连接模式。使用fMOST系统进行的高分辨率三维全脑成像显示，来自支配面部皮肤和犁鼻腺的三叉神经节（TG）神经元向SPVC有大量输入。皮质输入神经元表现出明显的亚区域偏好。全脑和脊髓连续成像进一步表明，SPVC通过两条不同的回路向中枢投射，分别作用于丘脑和副臂核（PB）。丘脑投射进一步分为背侧和腹侧回路，并在丘脑内部表现出明显的亚区域特异性。此外，SPVC通过三条主要投射回路延伸至脊髓，最远可达腰椎段。在整个大脑和脊髓投射回路中，我们在主要目标区域（包括丘脑内侧核（SMT）、丘脑腹后内侧核（VPM）、副臂核（PB）和颈椎C1段）发现了突触连接。进一步追踪SPVC中的疼痛激活神经元发现，它们不会投射到小脑钩叶2（ANcr2）和副小叶（PFL）。

结论

高分辨率3D成像揭示了SPVC在头部、大脑和脊髓中的长距离连接组。这些发现共同构建了一个全面的连接框架，有助于理解口面部疼痛的神经机制，并为基本感觉研究以及疾病预防和治疗提供了基础。