丘脑传入纤维向小鼠桶状皮层的生长

我们研究了出生后小鼠触须桶状区形成过程中丘脑皮层传入纤维（TCA）向体感皮层的生长。通过两种方法对来自丘脑腹基底核（VB）的向内生长纤维进行了选择性标记。在直视下，在包含丘脑来源核团及其皮层靶区的脑切片中，使用 HRP 进行体外标记，或在固定组织中使用 Dil（1,1'-dioctodecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate）对单个轴突及轴突群体进行标记。许多简单的丘脑皮层传入纤维在出生后第 1 天（PND1）时就已经进入上层皮层板。最初，来自丘脑各点的 TCA 在皮层中呈二维“高斯分布”，并在侧向重叠以构成均匀的投射模式。这种投射具有拓扑构型，因为 VB 内相邻的局灶性注射会标记相邻的皮层位点。随后桶状簇（barreloids，触须的丘脑表征）的发育将 TCA 投射分割为一组与触须相关的高斯分布，集中在皮层靶区上，其整体拓扑结构反映了来源模式的拓扑结构。在 barreloids 于大约 PND3 形成之后、但在细胞构筑中桶状结构于大约 PND5 出现之前，重叠的 TCA 在第 IV 层分选形成致密的终末簇，桶状结构随后围绕这些簇成熟。使用显微描绘器追踪的单个纤维的时间序列解释了这种在群体水平上如此显著的转变。早在 PND1，单个 TCA 在其穿过白质的水平走行以及向皮层上层的斜向生长过程中就会发出多个上升侧支。随后，在 PND4 之前并至少持续至 PND7，选定的合适侧支终末分支加速，而其他不合适的侧支则被修剪。这种选择机制似乎源于组内核内强化事件，该事件对于朝向每个触须相关高斯分布中心的侧支更为强烈。