科研动态

中科院武汉物数所脑科学中心在神经科学研究领域取得若干新进展

  •   2017年,中科院武汉物数所脑科学中心 (WIPM-CBS) 在神经科学研究领域取得若干新进展。

      偏好,如长沙人之于臭豆腐、武汉人之于热干面、当今女孩子之于锥子脸,是一个日常发生而又有点儿异常的情感。大脑中哪根筋(学术上称为“神经环路”)搭错了才会这样呢?徐富强课题组的刘青和张志建博士等整合一系列包括电生理、行为学、光遗传学、化学遗传学、环路示踪等技术,确定了从中脑腹侧被盖区的多巴胺投射到到嗅结节的这根筋为气味偏好的形成所必需,即给予气味的同时挑逗这根筋儿,小鼠会喜欢这个气味,即使是臭的;如果静息这根筋儿,气味偏好就无法形成,证明了这根筋儿对气味偏好形成的充分必要性(eLife,接受),结果也为诸如闻到小时候的饭菜香味就有特殊愉悦的现象提供了环路基础。

      日常生活中,当你生气、恐惧或激动时,你的心率、呼吸、血压都会改变;反过来,道教的数息、佛教的打坐、印度教的瑜伽等可以让你平静。那么大脑状态与呼吸的关系是由谁来介导呢?课题组的吴瑞琪博士等结合磁共振成像、电生理记录和生理参数监测,揭示了嗅球可准确编码呼吸相关信息,如呼吸快慢、深浅等,同时规律的呼吸可降低心率、血压和大脑焦虑状态(J Neuroscience,2017, 37:10700-11)。结果为具有悠久历史的冥思、打坐、数息和瑜伽等情绪和状态调控方法提供了神经生物学基础。

      环路示踪工具的研发为徐富强课题组近几年的主攻方向。课题组的贾凡博士等建立了基于SFV的示踪工具(J Neurovirol. 2017, 23:205-15),为将来高亮标记神经元提供了可用工具;何晓斌博士等与病毒所罗敏华研究员的合作建立了神经元类型特异的基于单纯疱疹病毒-I的顺行跨单级突触传播的示踪系统(Mol. Neurodegeration, 2017, 12:38),为揭示特定类型神经元的直接输出网络提供了初步可用的工具。

      课题组所发展的各类技术方法和工具被广泛地应用于回答各类神经科学问题。何晓斌博士等与昆明动物所徐林研究员的合作,揭示了恐惧记忆泛化机理(Nature Communications, in press),为生活中诸如“一次遭蛇咬,十年怕草绳”的现象提供了环路解释;靳森博士等与武汉光电国家实验室李浩洪教授的合作揭示了大脑杏仁核和黑质的神经环路强化厌恶信号(Cell Reports,2017, 21:1770-12);贾凡博士等与浙江大学沈颖教授的合作揭示了废除小脑浦肯野细胞中的TFR1通路可损伤运动协调但没有自闭症行为的现象(J Neuroscience,2017, 37:11335-52);吴瑞琪博士与美国Vanderbilt大学陈丽敏教授的合作揭示了感觉性疼痛和情感性疼痛神经网络间的差异及相互作用(J Neuroscience,2017,37:11192-203),为理解/治疗慢性疼提供了可借鉴的信息/靶点;吴瑞琪博士与上海神经所张旭研究员的合作确定了表达EGF13的背根结神经元及其神经通路特异性地介导热疼,而非其他类的疼痛(Neuron, 2017, 93:806-821),提示哪吒能脚踏风火轮,大概是缺失了这根筋,或国人在分子、细胞、环路和网络水平上懂神经系统要早于欧美数百年(我是认真的,憋着别笑);与暨南大学的任超然教授的合作确定了非成像视觉系统调控上视野快速接近阴影导致的防御性为(Nature Communications,2017, 8:14908),为生活中如兔子看到空中的阴影(而非老鹰本身)就急速逃逸回窝的现象提供了环路基础;刘悦和王杰博士等与同济医大的王建枝教授的合作揭示了通过校正小RNA介导的GABA能神经元的失调可消除Tau蛋白导致的焦虑行为(MolTher.2017, 25:140-152),与同济医大项红兵教授的合作揭示了5-羟色胺类似物、组胺和辣椒素引起的疼痛在脊髓中的代谢产物具有各自的特异性(BBA - Molecular Basis of Disease. 2017, 1863:1222-30)。

      课题组其他工具开发和应用研究的部分成果也分别发表在Talanta(接受)、Biomed Opt Express(2017, 8:3281-8)、BBA-Proteins and Proteomics(2017, 1866:307-315)、Front Neural Circuits(2017, 11:52)、Sci Rep.(2017, 7:41439)、Oncotarget(2017, 8:102020)和ChemometrIntell Lab(2017, 162 142-148)等SCI期刊上。

      2017年课题组独立/合作完成论文的影响因子总和114,获批集成/面上/青年7项基金委基金。上述研究是在科学院(先导专项和青促会)、基金委(重点、集成、国际合作、面上、青年)、科技部(973和863)和研究所(135重点培育)等基金的支持下完成。

     

    责编 :黄巧