A multidimensional coding architecture of the vagal interoceptive system.
A multidimensional coding architecture of the vagal interoceptive system.
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DOI：
10.1038/s41586-022-04515-5
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发表时间：
2022-03
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Chang RB
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhao Q;Yu CD;Wang R;Xu QJ;Dai Pra R;Zhang L;Chang RB
内感受是一种及时准确地感知身体内部变化的能力，对生存至关重要。迷走感觉神经元（VSNs）形成了一个重要的体脑连接，沿着身体的喙尾轴导航内脏器官，并穿过器官的表面管腔轴进入适当的组织层。大脑可以通过虚拟神经网络识别许多身体信号，但其潜在的编码策略仍然知之甚少。在这里，我们展示了vsn在不同的维度上编码内脏器官、组织层和刺激方式——内感受性信号的三个关键特征。利用多路投影条形码对小鼠七个主要器官的vsn进行大规模单细胞分析，揭示了一个由差异表达的基因模块组成的“内脏器官”维度，这些基因模块编码沿身体的喙尾轴的器官。我们发现了另一个“组织层”维度，其基因模块编码了VSN末端沿器官表面-腔轴的位置。利用钙成像引导的空间转录组学，我们发现vsn被组织成功能单元，以感知跨器官和组织层的类似刺激；这构成了第三个“刺激方式”维度。这三个独立的特征编码维度组合在一起指定了许多平行的VSN通路，促进了VSN在脑干的复杂投射。我们的研究强调了哺乳动物迷走神经内感受系统有效信号交流的多维编码结构。来自小鼠七个器官的迷走感觉神经元的单细胞分析和钙成像引导的空间转录组学表明，内感受信号是通过三个不同的维度编码的，允许使用组合策略并行处理多个信号。
Interoception, the ability to timely and precisely sense changes inside the body, is critical for survival. Vagal sensory neurons (VSNs) form an important body-to-brain connection, navigating visceral organs along the rostral–caudal axis of the body and crossing the surface–lumen axis of organs into appropriate tissue layers. The brain can discriminate numerous body signals through VSNs, but the underlying coding strategy remains poorly understood. Here we show that VSNs code visceral organ, tissue layer and stimulus modality—three key features of an interoceptive signal—in different dimensions. Large-scale single-cell profiling of VSNs from seven major organs in mice using multiplexed projection barcodes reveals a ‘visceral organ’ dimension composed of differentially expressed gene modules that code organs along the body’s rostral–caudal axis. We discover another ‘tissue layer’ dimension with gene modules that code the locations of VSN endings along the surface–lumen axis of organs. Using calcium-imaging-guided spatial transcriptomics, we show that VSNs are organized into functional units to sense similar stimuli across organs and tissue layers; this constitutes a third ‘stimulus modality’ dimension. The three independent feature-coding dimensions together specify many parallel VSN pathways in a combinatorial manner and facilitate the complex projection of VSNs in the brainstem. Our study highlights a multidimensional coding architecture of the mammalian vagal interoceptive system for effective signal communication. Single-cell profiling of vagal sensory neurons from seven organs in mice and calcium-imaging-guided spatial transcriptomics reveal that interoceptive signals are coded through three distinct dimensions, allowing efficient processing of multiple signals in parallel using a combinatorial strategy.
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影响因子：
14.9
作者：
Gene Ontology Consortium
通讯作者：
Gene Ontology Consortium
影响因子：
16.6
作者：
Angelidis, Ilias;Simon, Lukas M.;Schiller, Herbert B.
通讯作者：
Schiller, Herbert B.
影响因子：
9.9
作者：
Cutsforth-Gregory, Jeremy K.;Benarroch, Eduardo E.
通讯作者：
Benarroch, Eduardo E.
DOI：
10.1073/pnas.1804938115
发表时间：
2018-08-07
影响因子：
11.1
作者：
Alcaino C;Knutson KR;Treichel AJ;Yildiz G;Strege PR;Linden DR;Li JH;Leiter AB;Szurszewski JH;Farrugia G;Beyder A
通讯作者：
Beyder A
影响因子：
64.5
作者：
Chang RB;Strochlic DE;Williams EK;Umans BD;Liberles SD
通讯作者：
Liberles SD