摘要：捕食行为是动物在自然界中生存必备的一种本能行为，而且这种本能行为的神经调控机制在物种进化过程中高度保守。在捕食的过程中，猎物引起捕食者的触觉信息对捕食是非常重要的，捕食者基于感觉信息引起捕食猎物行为。目前，对于触觉依赖的捕食行为及其神经环路机制仍缺乏系统而深入
捕食行为是动物在自然界中生存必备的一种本能行为，而且这种本能行为的神经调控机制在物种进化过程中高度保守。在捕食的过程中，猎物引起捕食者的触觉信息对捕食是非常重要的，捕食者基于感觉信息引起捕食猎物行为。目前，对于触觉依赖的捕食行为及其神经环路机制仍缺乏系统而深入的认识。解码捕食行为有助于探索动物对特征提取和动机编码的关键神经机制。
近日，河北医科大学神经与血管教育部重点实验室张凡教授联合北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院曹鹏团队在Nature communication上在线发表了题为
Cholecystokinin neurons in the spinal trigeminal nucleus interpolaris regulatemechanically evoked predatory hunting in male mice的研究论文，该研究发现三叉神经节（TG）中的机械感觉神经元参与调控触觉依赖的捕食行为，并进一步将触觉信息传递到三叉神经复合体中间核（Sp5I）。Sp5I中的一群向上丘（SC）投射的胆囊收缩素（Cck）阳性神经元对捕食行为至关重要。为了建立触觉依赖的捕食行为范式，作者将小鼠放入不同大小的箱体中分别进行光照和黑暗条件下的捕食。结果显示，当小鼠较小的箱体中（1212 cm和2525 cm）进行捕食时，光照和黑暗条件下的捕食时间没有显著差异。因此，作者将小鼠放入2525 cm的箱体中进行捕食，可以排除视觉刺激对捕食行为的影响。
在此基础上，作者采用破伤风毒素（TeNT）失活三叉神经节（TG）中不同类型的感觉神经元（Advilin+神经元、响应低阈值机械刺激的Mrgprb4+神经元以及响应高阈值机械刺激的MrgprD+神经元）后，能够显著抑制小鼠捕食效率。
TG将触觉信息进一步传递到大脑中位于脑干的三叉神经复合体。因此，作者利用化学遗传学的方法分别抑制了三叉神经复合体的不同亚区（Pr5、Sp5O、Sp5I和Sp5C），发现只有抑制Sp5I脑区时能够显著降低小鼠的捕食效率。在此基础上，为了探索Sp5I脑区参与调控捕食行为的关键神经元类型，作者将AAV-DIO-hM4i-mCherry分别注射到Cck-IRES-Cre、Pvalb- IRES-Cre以及Cbln2-IERS-Cre动物的Sp5I脑区，通过腹腔注射CNO抑制Sp5I 脑区的Cck+、Pvalb+和Cbln2+神经元。结果表明，抑制Sp5I Cck+神经元能够显著降低小鼠的捕食效率。
同时，作者对Cck-Cre小鼠的Sp5I脑区注射AAV-DIO-GCaMP并包埋光纤，利用光纤记录手段,研究人员发现小鼠同侧的胡须刺激与GCaMP信号存在偶联且Airpuff和猎物刺激能大幅度引起Cck+ Sp5I神经元GCaMP信号上升。
为了进一步确定Cck+ Sp5I神经元对小鼠面部的胡须刺激是否存在感受野，作者分别对同侧的单根胡须进行偏转，发现，Cck+ Sp5I神经元对位于A1-A5的胡须响应依次减弱。
为了探究Cck+ Sp5I神经元的下游通路，作者对Cck-Cre小鼠Sp5I脑区注射AAV-DIO-EYFP,发现EGFP+的末梢主要出现在上丘（SC）的外侧及（VPM）。为确定Cck+ Sp5I-SC 和Cck+ Sp5I-VPM 在触觉依赖的捕食行为中的作用，作者在Cck-Cre小鼠Sp5I脑区注射AAV-DIO-mScarlet，并在SC或VPM包埋光纤，然后进行光遗传学抑制实验。结果发现Cck+ Sp5I-SC的光抑制能有效降低小鼠捕食效率。此外，作者在Cck-Cre小鼠Sp5I脑区注射AAV-fDIO-mCherry-2A-TeNT，并在SC脑区注射AAV2/retro-DIO-Flp，失活Sp5C-SC，结果发现失活Cck+ Sp5I-SC也能有效降低小鼠捕食效率。以上结果表明Cck+ Sp5I-SC环路功能对触觉依赖的捕食行为中是至关重要的。
综上所述，本研究利用触觉依赖的捕食行为范式，揭示了一条脊髓三叉神经核参与调控胡须触觉刺激触发捕食行为的神经环路，为后续捕食行为的深层神经机制研究奠定重要基础。
河北医科大学神经与血管教育部重点实验室张凡教授，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院曹鹏高级研究员为本文通讯作者。河北医科大学博士生耿丹丹，李亚宁，杨卜为本文共同第一作者，北京生命科学研究所博士后张丽为第二作者。
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来源：邓秀欢