Cell发布重大项目成果：特殊大脑状态的神经元基础

　　生物通报道：美国国家卫生研究院拨款1亿6900万美元实施了名为“BRAIN Initiative（应用先进革新神经技术推进大脑研究倡议，简称BRAIN计划）”的项目，今年这一项目加大了力度，重点开发了解神经回路功能、捕捉大脑动态活动的新工具和新技术。

来自哥伦比亚大学，NIH国家心理健康研究所（NIMH）主任Joshua Gordon博士领导的一个研究组利用一种未来也许能在多个领域应用的新分子技术，发现了帮助我们人体大脑维持警觉性或警惕性的这种大脑状态的神经元基础。其中引人注目的是，在斑马鱼和小鼠中，也有同样的细胞类型和神经环路用于维持警觉活跃状态，这些物种在数百万年前开始了分支进化，这表明人类大脑的这种类似状态对于生存至关重要。

这一研究成果公布在Cell杂志上。

Joshua Gordon博士解释说：“警惕性出现问题，会造成比如躁狂症和创伤后应激障碍，抑郁症状等疾病的出现。利用这一新技术，未来有一天也许能针对这些脑功能失调为特征的疾病进行临床干预。”

Karl Deisseroth博士，Matthew Lovett-Barron博士和斯坦福大学的同事报告了这一使用神经活动筛选技术的发现，他们将这个技术称为Multi-MAP（分子和活性表型多重分析）。研究人员指出Multi-MAP是首次能在特定的大脑状态下，查看哪些神经元在行为动物中被激活了的技术，研究人员之后就可以分析这些神经元，从而确定所涉及的亚型和神经环路。

在这篇文章中，研究人员就利用这一技术筛选基因工程幼虫斑马鱼透明头部可见的神经元活动。他们通过检测动物为了回应威胁刺激而甩尾的时间来衡量警觉性。

研究结果表明存在六个由不同神经元群体组成的神经环路，这些神经元调节神经元活动，其中只有一个之前曾被发现与警觉性有关联。

研究人员接下来利用光遗传学技术将范围缩小到三个环路，这些都是能明确提高小鼠的警觉性的神经环路。

除此之外，Gordon博士研究组近期还揭示了丘脑的作用在于维持个体对事物分类的能力以及形成思维的能力。

此前人们认为丘脑主要起着中继器的作用，这是因为它与大脑负责信息传递的部分相连接，但丘脑同时还与其它大脑结构具有联系，其中的功能仍没有被揭示。研究人员对分析了中/上丘脑以及前叶皮层区域（PFC，负责思考与作出决定）连接的部分进行了研究。大脑扫描结果表明患有精神分裂症以及工作记忆形成障碍的患者大脑的这一区域连接程度明显较低。

研究人员发现了PCF中两类功能完全不同的神经元。一类负责对空间位置的记忆，这部分神经元需要来自海马区的信号激活，而另外一类则负责维持已有的记忆，这部分神经元需要来自丘脑的信号激活，这些发现具有一定的临床意义，尤其对于精神分裂症来说十分重要。在未来的研究中，应当搞清楚在患者的脑部该神经回路是如何发生了紊乱，以及应该如何治疗来缓解患者的症状。

（生物通：万纹）

原文检索：

Lovett-Barron M, Andalman AS, Allen WE, Vesuna S, Kauvar I, Burns VM, Deisseroth K. Ancestral Circuits for the Coordinated Modulation of Brain State. 2017, Cell 171, 1-13 December 14, 2017 https:/​/​doi.​org/​10.​1016/​j.​cell.​2017.​10.​021