北理工課題組解析大腦認知功能的神經調控機制研究進展
發(fā)布日期：2023-09-21 供稿：生命學院 攝影：生命學院
編輯：肖雯 審核：周連景 閱讀次數：
大腦結構復雜，組織精密，負責各種高級認知功能。大腦功能異常會引起多種認知障礙類疾病。因此，探究大腦的工作機制、 解決認知障礙類疾病對人類造成的困擾、開發(fā)大腦認知功能，是腦科學面臨的重大挑戰(zhàn)。2023年，北京理工大學生命學院分子醫(yī)學與生物治療重點實驗室慶宏和全貞貞課題組連續(xù)在國際期刊Translational Psychiatry和Current Biology 上發(fā)表學術研究論文解析大腦認知功能的神經環(huán)路調控機制。
在自然界，動物應對危險環(huán)境時，需要將不同感官刺激（圖像，氣味，聲音等）與危險信號關聯(lián)起來并進行區(qū)分，以便于快速作出反應和更好的適應自然。如果個體無法將感官刺激與危險信號關聯(lián)所形成的記憶進行區(qū)分，或者是區(qū)分出現混淆，會導致對危險信號的過度泛化，進而出現創(chuàng)傷后應激障礙。聽覺是主要的感官刺激之一，但聽覺恐懼記憶區(qū)分的神經回路尚未清楚。2023年03月，該課題組在 Translational Psychiatry (一區(qū)top)雜志上發(fā)表題為“ACx-projecting cholinergic neurons in the NB influence the BLA ensembles to modulate the discrimination of auditory fear memory”的研究論文。這項工作揭示了NBACh-ACx-BLA神經環(huán)路在DAFM的調節(jié)中起著關鍵作用：NB-ACx的膽堿能信號投射通過N型乙酰膽堿受體調節(jié)ACx對不同聲音響應的神經元群的活動性，進而影響B(tài)LA神經元的再激活而調控聽覺恐懼記憶的區(qū)分。實驗還發(fā)現nAChR激動劑尼古丁可以恢復因抑制NBACh-ACx投射而下降的區(qū)分能力。因此，在特定的軸突末端對尼古丁膽堿能信號的操縱可能為治療與某些神經生物學疾病相關的區(qū)分性恐懼記憶缺陷提供新的治療思路。
在自然界，人和哺乳類動物具有親社會行為表現，這是一種符合社會希望并對行為者本身無明顯好處，而行為者卻自覺自愿給行為的受體帶來利益的一類行為。社會性行為損傷會引起多種精神疾病包括社交焦慮癥、自閉癥譜系障礙、抑郁癥和精神分裂癥等等。而親社會行為作為一種積極的社會行為，其發(fā)生機制尤其欠缺。2023年09月，該課題組在 Current Biology (一區(qū)top)雜志上發(fā)表題為“Mediodorsal thalamus-projecting anterior cingulate cortex neurons modulate harm avoidance to others in mice”的研究論文。這個工作中，他們設計了一個偏好壓桿切換任務并發(fā)現小鼠通過轉換壓桿來減少同類受傷的行為，這種傷害回避行為受到先前經歷和社會接觸等因素的調控，但不受性別和熟悉程度的影響。通過單細胞記錄和神經軌跡/解碼分析，他們證明了小鼠前扣帶皮層(ACC)神經元的動態(tài)變化與傷害回避行為同步。此外，通過光遺傳學技術發(fā)現，ACC到丘腦中背側(MDL)這一神經投射調節(jié)傷害回避行為。這一研究揭示了ACC-MDL神經投射調節(jié)親社會行為以避免對同類的傷害，并可能為親社會行為功能障礙的神經精神疾病的治療提供線索。
項目受到科技部科技創(chuàng)新2030-“-腦科學與類腦研究”重大計劃的青年科學家項目（編號：STI2030-Major Projects 2022ZD02068000）、國家自然科學基金委面上項目（編號：92049102, 32070954）、北京市科技創(chuàng)新計劃項目（編號：20220484083）及北京市自然科學基金委面上項目（編號：7222113）等的資助。
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