哈工大生命科学中心王广福课题组揭示视觉系统向大脑空间定位系统传递的非经典环路

哈工大全媒体中心（梁英爽 王广福 文/图）近日，哈工大生命科学中心王广福课题组在脑科学领域取得重要进展，研究成果以《一个非经典的视觉皮层—内嗅皮层环路贡献于空间导航》（A non-canonical visual cortical-entorhinal pathway contributes tospatial navigation）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该研究揭示了视觉系统向大脑空间定位系统传递的非经典神经环路，为识别视觉参与空间导航活动的环路机制提供新视角。

日常生活中，无论是寻找存放的钥匙，还是规划一次旅行，大脑都在进行着复杂的空间认知活动，大脑中名为内侧内嗅皮层（MEC）的区域发挥至关重要的作用。MEC中含有的多种具有特殊空间放电野的空间调节细胞，可让大脑精确地计算空间信息。MEC与具有位置细胞的海马体共同构建了大脑中的“GPS”系统。大脑在定位过程中仅依靠MEC和海马体的内部环路是不够的，视觉输入也起到关键作用，让我们感知周围环境，并提供关于位置、方向和距离等空间信息。然而，大脑视觉皮层向MEC投射环路的结构和功能目前相关研究尚不清楚。

在该研究中，王广福课题组首先从视觉刺激影响MEC活动着手，通过病毒示踪、电生理等技术，详细揭示了次级视觉皮层（V2）直接向MEC深层的第5a层神经元投射的环路结构。以往研究大多认为是MEC浅层的神经元接收感觉信息，课题组研究表明，MEC深层神经元在接收感觉信息中也起着关键作用，且通过研究进一步发现，来自V2的视觉输入通过MEC内部的背腹通路还可传递到海马体和MEC浅层。由于两个区域包含了能编码空间信息的空间调节细胞，因此，这些结果为视觉输入参与空间认知提供了重要环路依据。最终，课题组通过活体钙信号记录、迷宫行为学实验和光遗传学刺激等技术，证明了V2-MEC L5a环路在大脑空间导航活动中不可或缺。研究成果揭示了视觉系统与大脑空间定位系统的连接通路，以及视觉信息在后者内部的传递方式，有助于更深入理解大脑如何整合感觉信息进行空间认知活动。

王广福研究员为论文通讯作者。王广福课题组博士生邵齐明为论文第一作者，硕士生陈利谷为论文第二作者。课题组博士生李小婉、赵鑫然、孙强、闫凯月，课题组博士毕业生石玉莹，硕士毕业生崔慧、李肖月，本科毕业生李淼在校期间参与部分研究工作。

该研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48483-y

V2两个亚区（V2M和V2L）向MEC L5a投射

MEC L5a神经元响应光信号并参与空间导航

MEC中V2M和V2L投射活动参与空间导航

视觉皮层-内侧内嗅皮层-海马环路示意图