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题目: 不同的下行运动皮层通路及其在运动中的作用
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0642-9
Cite: Economo, M.N., Viswanathan, S., Tasic, B. et al. Distinct descending motor cortex pathways and their roles in movement. Nature 563, 79–84 (2018).
Abstract
运动皮层的活动可以预测动作，这些活动在动作开始数秒之前就已经出现。这种准备活动已经在大脑皮层中被观察到，包括在 layer 5 的下行锥体束神经元中。一个关键问题是，如何在不引起运动的情况下维持准备活动，并最终将其转化为运动命令以触发适当的动作。在这里，我们使用单细胞转录组学和轴突重建技术，鉴定了两种类型的锥体束神经元。这两种类型的神经元都投射到基底节和脑干的多个目标区域。一种类型的神经元投射到与运动皮层相连的丘脑区域；这些神经元的群体产生早期的准备活动，并持续到运动开始。第二种类型的神经元投射到延髓的运动中心，并主要产生晚期准备活动和运动命令。这些结果表明，在运动控制中，有两种类型的运动皮层输出神经元具有专门的作用。
Results
Fig1. Taxonomy of motor cortex glutamatergic neurons based on scRNA-seq
a. 基于基因表达的层次聚类 (for details, see Tasic et al.)。由 Slco2a1、Npsr1、Hpgd 基因鉴定的三个 PT 神经元转录组类群。这里排除了 Cajal-Retzius 细胞转录组类群。CT, corticothalamic neurons; IT, intratelencephalic neurons; NP, near-projecting neurons. Ptrf is also known as Cavin1。
b. ALM 中单个神经元序列的转录组数据的 t-SNE (n=4,477 glutamatergic cells)。细胞按 a 中进行颜色编。
Fig2. Two types of PT neuron in the motor cortex
a. 示例重建。两个 PT 神经元投射到丘脑 (thalamus) (top; green hues)，两个投射到髓质 (medulla) (bottom; magenta hues)。
b. 四个 thalamus-projecting 和四个 medulla-projecting 的 PT 神经元在矢状面 (top) 和水平面(bottom)。
c-d. 从 thalamus (green) 和 medulla (magenta) 逆行标记的神经元核位于 L5b 的不同的亚层中（实验重复了3次，得到了相似的结果）。SC, superior colliculus 上丘。
e. PT 神经元的转录组类群和根据逆行注射部位着色的 t-SNE (as in Fig. 1b; n=368 PT neurons)。
f. 每种逆行标记的神经元中转录组类群的组成，按 Slco2a1 和 Npsr1–Hpgd 两群。
Fig3. PT neuron type markers
a. 来自 scRNA-seq (n=9,573 cells) 的差异表达基因，用小提琴图表示。
b. smFISH 验证细胞类型特异性标记物的表达。
c. PTupper 和 PTlower 神经元中，Npnt 和 Slco2a1 的 RNA 斑点数。
Fig4. Cell type-specific extracellular neurophysiology
Fig5. Persistent preparatory activity in PTupper neurons
Fig6. Movement commands in PTlower neurons
