Curr Biol：浙大王菁教授团队解析灵长类视皮层的“柱状结构微网络”

    2022年5月27日，浙江大学医学院系统神经与认知科学研究所、浙江大学双脑中心Anna Wang Roe（王菁）教授团队在国际知名期刊《Current Biology》在线发表题为”Functionally specific and sparse domain-based micro-networks in monkey V1 and V2” 研究论文。

    猕猴大脑皮层由约10的9次方个神经元组成，这些神经元构成了约10的5次方个功能柱结构，每个功能柱结构中包含了约10的4次方个神经元。先前的解剖学证据表明，某一个功能柱内的神经元（这些神经元具有相似的功能特异性，例如偏好某一颜色、朝向、运动方向、深度信息等）倾向于与其他具有相同功能特性的功能柱产生连接。研究团队提出假设，认为这些相互连接的功能柱组成了大脑中的“柱状结构微网络”，而这些微网络可被视为视皮层中连接的基本单元。

    为了验证这一假设，研究团队采用了一种能够在体研究功能柱尺度下功能连接的方法。具体而言，研究团队开发了一种局部电刺激方法。利用该方法激活单个功能柱，并通过内源信号光学成像，找寻到皮层中与刺激位点存在连接的其他功能柱。当刺激猕猴视皮层V2区时，研究团队发现在皮层中确实普遍存在一种“柱状结构微环路”，这些环路可以整合局部区域内（如V2内部）以及区域间（V2和V1之间）信息。它们普遍存在于处理颜色和朝向信息的网络中。此外，研究团队发现，移动电极位置，连续刺激皮层中的不同位点，会导致激活的微环路随着刺激位点的变化而改变（如图1所示）。

    基于这些数据，研究团队提出了这样一种观点，即大脑中存在一些基本的微网络单元（它们在不同的视觉感知功能中是共通的），而大脑的主要框架则是建立在这些基本的微网络单元之上。这些发现增进了我们对灵长类大脑中网络结构的认识。

    浙江大学医学院Anna Wang Roe（王菁）教授为本文的通信作者，特聘研究员胡嘉明为本文的第一作者。该研究受到了国家重点研发项目，国家自然科学基金，浙江省重点研发项目，中央高校基础研究项目以及中国博士后基金等资助。

原文链接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S0960-9822(22)00734-5

图1 基于电刺激结合内源信号光学成像得到的皮层内功能拓扑连接。依次刺激皮层上相邻的位点（A），对应的连接位点也会随着刺激位点的移动而发生位移(B-D)。

图2  常见的柱状结构微网络。刺激（黄色闪电）猕猴V2的单个功能柱（黑点）激活的微网络。颜色功能柱相关网络：红色箭头。朝向功能柱相关网络：蓝色箭头。插图：猕猴大脑。

来源： 浙大系统神经与认知科学研究所公众号