脳周囲の灰色と扁桃体に投影する障害性錐体ニューロンの高度に分化した細胞および回路特性

Infralimbic（IL）皮質は、恐怖と感情の処理に関与する相互接続されたネットワークの重要なノードです。ILニューロンがこの複雑なネットワークの多様なダウンストリームノードに投影する着信信号を受け取り、フィルターし、変調するセルラーおよび回路レベルのメカニズムは、あまり理解されていないままです。マウスをモデルとして使用して、解剖学的標識戦略、脳スライス電気生理学、およびILの投影ニューロンの定量的神経生理学的分析のためにレーザースキャン光刺激（GLU-LSP）を介したケージ化したグルタミン酸の焦点活性化を適用しました。ILのコルチコ-PAG（CP）およびコルチコブラ（CA）ニューロンを特定するために、周囲扁桃灰色（PAG）および基底外側扁桃体（BLA）への逆行性トレーサーの注入を使用しました。CPニューロンはILのレイヤー5（L5）でのみ発見され、CaニューロンはILのレイヤー2、3、および5全体で検出されました。また、PAGとBLAの両方に投影するILニューロンのごく一部を特定しました。L5 CPニューロンは、L5 Caニューロンと比較して、より広範な樹状構造を持っていることがわかりました。急性脳スライスの逆行性標識ニューロンで実行された神経生理学的記録は、ILのCPおよびCaニューロンが2つのグループで広く分類できることを示しました：ニューロンの共振器と非生殖器。レイヤー2 Caニューロンは、独占的に非共鳴する唯一のクラスでした。ILのレイヤー3および5のCP、CA、およびCP/CAニューロンは、投影ターゲットが本質的な生理学の排他的予測因子ではないことを示す共振器と非子会社の不均一な集団で構成されていました。GLU-LSPを使用した回路マッピングは、局所興奮性および抑制性入力の強度と組織が、ILのCaニューロンと比較してCPに対して強いことを明らかにしました。一緒に、我々の結果は、細胞神経生理学を、ILの定義されたニューロンサブクラスの微小回路パラメーターと結びつける組織スキームを確立し、恐怖行動に関与する皮質構造に降順コマンドを送信します。

The infralimbic (IL) cortex is a key node in an inter-connected network involved in fear and emotion processing. The cellular and circuit-level mechanisms whereby IL neurons receive, filter, and modulate incoming signals they project onward to diverse downstream nodes in this complex network remain poorly understood. Using the mouse as our model, we applied anatomical labeling strategies, brain slice electrophysiology, and focal activation of caged glutamate via laser scanning photostimulation (glu-LSPS) for quantitative neurophysiological analysis of projectionally defined neurons in IL. Injection of retrograde tracers into the periaqueductal gray (PAG) and basolateral amygdala (BLA) was used to identify cortico-PAG (CP) and cortico-BLA (CA) neurons in IL. CP neurons were found exclusively in layer 5 (L5) of IL whereas CA neurons were detected throughout layer 2, 3, and 5 of IL. We also identified a small percentage of IL neurons that project to both the PAG and the BLA. We found that L5 CP neurons have a more extensive dendritic structure compared to L5 CA neurons. Neurophysiological recordings performed on retrogradely labeled neurons in acute brain slice showed that CP and CA neurons in IL could be broadly classified in two groups: neuronal resonators and non-resonators. Layer 2 CA neurons were the only class that was exclusively non-resonating. CP, CA, and CP/CA neurons in layers 3 and 5 of IL consisted of heterogeneous populations of resonators and non-resonators showing that projection target is not an exclusive predictor of intrinsic physiology. Circuit mapping using glu-LSPS revealed that the strength and organization of local excitatory and inhibitory inputs were stronger to CP compared to CA neurons in IL. Together, our results establish an organizational scheme linking cellular neurophysiology with microcircuit parameters of defined neuronal subclasses in IL that send descending commands to subcortical structures involved in fear behavior.