Science丨既要吸气又要说话?不行的,大脑出牌管着呢——脑干控制发声及其与呼吸的协调

世界生命科学大会 2024-08-22 15:04:50

懒人快速了解

RAmVOC神经元激活,声带闭合发声。

PreBotC神经元控制吸气同时抑制RAmVOC神经元,声带舒张,顺利吸气。

PreBotC神经元向RAmVOC神经元的投射抑制,造成吸气时声带不舒张,有哮喘样声音。

背景知识

1、前面已经知道了,PAG刺激可以诱导发声,该作用能够被RAm的损伤所抑制。

Zhang SP, Bandler R, Davis PJ. Brain stem integration of vocalization: role of the nucleus retroambigualis. J Neurophysiol. 1995

Smith JC, Ellenberger HH, Ballanyi K, Richter DW, Feldman JL. Pre-Bötzinger complex: a brainstem region that may generate respiratory rhythm in mammals. Science. 1991

还不知道的是RAm中的哪些群体是发声特异性喉部运动前神经元,它们是否是驱动发声的必要和充分条件,如果是,它们如何与呼吸回路相互作用。

2、小鼠可以发出超声域的声音进行交流,监控可听阈和超声阈的声音可以用作小鼠发声的指标。

Holy TE, Guo Z. Ultrasonic songs of male mice. PLoS Biol. 2005 Dec;3(12):e386. doi: 10.1371/journal.pbio.0030386. Epub 2005 Nov 1. PMID: 16248680; PMCID: PMC1275525.

要点汇总

1、作者应用了三步单突触狂犬病病毒追踪技术发现调控声带内收的喉运动神经元主要受RAm的支配。在使用CANE在RAmVOC神经元中表达GFP后,重新诱导USV和Fos表达,并证实标记的RAmVOC确实是Fos+。

2、RAmVOC-TeLC小鼠在TeLC表达后无法对雌性小鼠发声,沉默 RAmVOC 神经元可消除超声波和可听见的声音。

3、RAmVOC 诱发的 USV 持续时间与平喘持续时间高度相关。RAmVOC 激活取决于当前正在进行的呼吸阶段,发声事件总是发生在呼气阶段。

4、preB 抑制输入至 RAmVOC 神经元是关键。GFE3 小鼠,吸气时发声中断严重受损并在吸气期间发出类似哮喘的声音。

要点回顾

发声音节是由喉部运动神经元的 RAmVOC 刺激产生的,这些刺激会定期被前 Bötzinger 复合体介导的节律抑制所中断。

参考文献

[1] Jaehong Park et al. ,Brainstem control of vocalization and its coordination with respiration. Science383,eadi8081(2024). DOI:10.1126/science.adi8081

END

文案 | Joshua

排版 | 姜笑南

审核 | 姜笑南

发布|姜笑南

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