Npas4调控新生小鼠斑块/条纹体区域中的突触发育以及早期的情感性发声行为

《Molecular Brain》：Npas4 regulates synaptic development in the patch/striosome compartment and early affective vocalization in neonatal mice

　　

摘要

早期声音交流，例如新生啮齿动物在隔离状态下产生的超声发声（USV），对婴儿的生存至关重要，同时也是早期情感状态的主要体现。纹状体中的“patch/striosome”结构区域被认为是一个连接边缘系统与运动系统的接口，负责整合情绪和动机。在发育过程中，这一区域会早期成熟，此时依赖活动的转录因子可能促使边缘系统-纹状体回路的功能性组装，从而调节婴儿的声音运动行为。Npas4是一种依赖活动的早期响应转录因子，它控制着兴奋性和抑制性突触活动的平衡。在本研究中，我们探讨了表达Npas4的“patch/striosome”结构区域如何影响早期突触发育和新生动物的发声行为。我们发现，在出生后第4天（P4）和第8天（P8），Npas4的转录本在“patch/striosome”区域暂时富集，到第14天（P14）时则在整个纹状体中均匀分布。为了研究其生物学功能，我们构建了特异性敲除“patch/striosome”区域中Npas4的转基因小鼠模型。解剖学分析显示，Npas4的缺失破坏了“patch/striosome”区域的突触平衡，表现为兴奋性（Vglut1）突触前末端显著减少，而抑制性（Vgat）突触前末端显著增加。行为学研究通过声学分析和马尔可夫链语法分析发现，在P8天时，这些小鼠表现出过度发声的表型，表现为总发声次数显著增加，以及发声片段和序列在时间上的聚集性增强。此外，声学分析还显示发声类型趋向于更复杂。尽管整体突触网络的结构保持不变，但Npas4敲除小鼠的发声序列熵率升高，表明其结构在各个时间点上的变异性更大。我们的研究表明，Npas4通过调控边缘系统-纹状体回路的发展，实现了对新生动物早期情感性发声行为的自上而下的调控。