华中科技大学、中科院Nature子刊发表光遗传学研究成果

　　

生物通报道：人类是一种情绪化的生物，情绪状态对我们的行为影响很大。在面对同样的挑战时，不同情绪可能导致截然不同的行为。

 

情绪能够影响我们的学习和记忆能力，但人们对其中的过程一直知之甚少。华中科技大学和中科院的研究团队七月十四日在Nature Communications杂志上发表文章，揭示了情绪影响学习和记忆的神经生物学机制。文章通讯作者是华中科技大学同济医学院的王建枝（Jian-Zhi Wang）教授和中科院深圳先进技术研究院的王立平（Liping Wang）研究员。

 

研究人员建立了习得性无助（LHL）和习得性乐观（LHF）的动物模型，LHL动物受到不可避免的足部电击，而LHF动物进行躲避电击的训练。研究显示，LHF动物的空间记忆得到强化，负责情感的BLP和负责空间记忆的vCA1之间存在兴奋性单突触输入。LHL动物则表现出记忆缺陷，BLP和vCA1之间的联系也比较弱。

 

研究人员发现，用光遗传学技术破坏BLP–vCA1输入会消除LHF的影响，损害突触的可塑性。定向刺激BLP–vCA1能挽救LHL诱导的记忆缺陷，模拟LHF的正面作用。进一步研究表明，BLP–vCA1刺激增强了突触传递和树突可塑性。

 

前不久，王建枝教授领导团队阐明了tau蛋白累积诱导突触损伤和记忆缺陷的分子机制。Tau蛋白在神经元内聚集是散发性阿尔茨海默症（AD）的一大标志。阿尔茨海默氏症患者的认知和记忆功能会不断恶化，极大的影响其日常生活能力。不过，人们还不了解AD患者记忆力减退的具体机制。（更多详细信息参见：华中科技大****发表老年痴呆重要成果）

 

去年四月，王立平研究员的团队在Nature Communications杂志上揭示了视觉刺激引起先天恐惧的大脑通路。在面对威胁生命的刺激时做出正确的反应，是动物生存所必需的能力。视觉是感知威胁的主要感官之一，但人们并不了解视觉刺激引起防御性应答的大脑回路。这项研究通过光遗传学技术分析了小鼠看到捕食者时的先天性防御行为。（更多详细信息参见：中科院Nature子刊发表光遗传学成果）

 

光遗传学是神经学领域的革命性技术，诞生至今已经有十年了。该技术是将光敏通道蛋白添加到想要研究的神经元中，通过光照选择性开启这些通道，激活或者沉默目标神经元。光遗传学最初只是一种不依赖电极的神经元激活方法，现在这一技术迎来了新的飞跃。科学家们在光遗传学的基础上开发了同时操纵和记录神经元活性的全光学（All-Optical）技术，并在神经学协会（SfN）的年会上进行了介绍。（更多详细信息参见：神经学牛人发布进阶版光遗传学技术）

 

作者简介：

 

王建枝教授，教育部****奖励计划特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者、国家教学名师、全国师德标兵、全国优秀科技工作者、华中科技大学伯乐奖、研究生最喜爱导师奖获得者，教育部神经系统重大疾病重点实验室主任，教育部神经系统重大疾病创新团队牵头人，国家重点学科病理学与病理生理学学科负责人。现为华中科技大学教授，博士生导师，兼任同济医学院基础医学院副院长，病理生理学系主任，中国病理生理学会副理事长，湖北省暨武汉市病理生理学会理事长等。1978年同济医学院临床医学专业毕业后留校任生物化学教师，1992年获意大利外交部奖学金在Siena大学作访问学者，1993年-1996年在美国纽约大学基础研究所从事博士后研究，1996年回母校病理生理学系工作至今。

 

王立平 研究员 具有近八年的神经外科和肿瘤外科临床经验，近八年的神经生物工程学科研经历。2002年至2005年获德意志研究联合会（DFG)全额奖学金资助，于德国柏林麦克斯•德尔布吕克（Max Delbruck）分子医学中心(MDC)，攻读博士学位 ( PhD in Medical Neuroscience)，并获最高荣誉(Summa cum laude) ，2005年赴美国斯坦福大学生物工程学系从事博士后研究，2006年任美国斯坦福大学、加利福尼亚州再生医学研究所（CIRM）临床研究员。现任中国科学院深圳先进技术研究院研究员、博士研究生导师，中科院深圳先进技术研究院医工所副所长，神经工程研究中心执行主任。于2009年入选为中国科学院“****”；国家外专局“国际合作创新团队伙伴计划”核心骨干成员；广东省创新团队核心成员；中国科学院健康信息学重点实验室核心成员；深圳市神经精神调控工程重点实验室主任。

 

生物通编辑：叶予

 

生物通推荐原文：Opposite monosynaptic scaling of BLP–vCA1 inputs governs hopefulness- and helplessness-modulated spatial learning and memory