上海生科院973計劃最新Cell子刊文章

　　來自中科院上海生科院神經所的研究人員采用活體共聚焦和雙光子成像等多種技術，發現了靜息態小膠質細胞與神經元之間的雙向功能調節，這首次證明了神經元電活動可以調控靜息態小膠質細胞的運動，并揭示了小膠質細胞對神經元活動的穩態調節，為神經-免疫交叉領域提供了新的研究思路。相關成果公布在 Developmental Cell雜志上。

　　文章的通訊作者是上海生科院神經所杜久林研究員，其早年畢業于中國科學技術大學，之后曾在東京大學，和美國加州大學伯克利分校分子與細胞生物學系進行研究工作。主要研究方向是多信道感覺整合與行為的神經機制，以及神經活動對血液循環系統的調節機制。這項研究得到了科技部973計劃和重大科學研究計劃、中國科學院“百人計劃”、上海市“浦江人才”計劃和基礎研究重大項目等基金資助。

　　小膠質細胞是中樞神經系統中重要的免疫效應細胞。在病理狀態下，小膠質細胞會迅速的激活，變成阿米巴形態，遷移并參與到一系列免疫反應及組織修復過程中。在生理狀態下，小膠質細胞處于“靜息”狀態，在保持胞體位置不變的同時伴隨著許多細胞突起不斷地伸縮以探尋周圍的環境。長期以來，關于靜息態小膠質細胞的作用以及它與環境中神經元發生緊密接觸的功能意義所知甚少。

　　在該項研究中，研究人員以斑馬魚為模式動物，運用活體共聚焦和雙光子成像、谷氨酸解籠鎖技術、活體電生理記錄、熒光能量共振轉移成像等方法，發現了靜息態小膠質細胞與神經元之間的雙向功能調節。

　　他們首先在斑馬魚幼魚中同時對小膠質細胞形態以及神經元電活動進行長時程在體成像觀察，發現神經元電活動升高可以吸引靜息態小膠質細胞的突起朝向電活動高的神經元運動并且促進它們之間形成緊密接觸。在這個過程中，神經元表達的Pannexin-1通道以及小膠質細胞中的Rac蛋白起到至關重要的作用。

　　研究人員還進一步研究發現，這種靜息態小膠質細胞和神經元間的緊密接觸可以反過來下調被接觸神經元的自發性電活動以及視覺反應。這項工作首次證明了神經元電活動可以調控靜息態小膠質細胞的運動，并揭示了小膠質細胞對神經元活動的穩態調節，為神經-免疫交叉領域提供了新的研究思路。

　　上海生科院神經所近期還在PNAS雜志上發表文章，深入剖析了一種復雜的視覺神經過程，指出真實運動能影響大腦皮層對雙穩態視運動作出的應答反應，這將有助于進一步探索視覺神經作用機制。

　　研究人員利用電壓敏感性染料成像(voltage-sensitive dye，VSD)技術，在清醒小鼠中檢測初級視皮層(V1)的時空活動。

　　結果他們發現，一個短暫的真實運動刺激能瞬時影響皮層，對隨后的朝著代表真實運動的時空模式視運動，作出應答。而且研究人員也對麻醉小鼠進行了分析，V1神經元的細胞內記錄也表明，在代表實際運動途徑的神經元中，出現了一個相似的閾下去極化增長。研究人員認為這種早期視覺環路中的短期可塑性，也許有助于雙穩態視覺的啟動效應。

　　作者簡介：

　　杜久林

　　發表于 2006-11-23 23:25:47

　　1988.9-1993.7 中國科學技術大學, 獲學士學位;

　　1993.9-1998.12 中國科學院上海生理研究所，獲博士學位;

　　1998.12-2000.6 中國科學院上海生理研究所，助理研究員;

　　2000.7-2001.6 東京大學，訪問學者;

　　2001.7-2002.6 復旦大學，副教授;

　　2002.7-2005.12 美國加州大學伯克利分校分子與細胞生物學系，博士后。

　　2006.1-- 中國科學院神經科學研究所感覺整合和行為研究組組長、研究員、博士生導師。

　　主要研究方向：多信道感覺整合與行為的神經機制，以及神經活動對血液循環系統的調節機制

　　研究方向

　　腦如何形成復雜而有序的突觸連接，將感覺信息整合從而產生運動指令是神經科學研究的關鍵問題之一。由于具有體外受精、體外發育、胚胎透明等優點，斑馬魚及非洲爪蟾蝌蚪是在體研究腦發育及腦功能的理想模式動物。運用遺傳操作、在體膜片鉗記錄、在體成像以及行為學等方法，我們將研究：1)視覺系統的發育;2)多信道感覺整合與行為;3)神經活動對血管系統的調節。

　　視覺系統的發育

　　神經前體細胞如何發育成熟是發育神經生物學中的研究熱點之一。目前的研究表明神經元早期發育主要取決于遺傳因素，但環境因素在發育晚期發揮的作用以及其信號傳導機制尚待研究。視網膜結構簡單有序，是研究神經發育的理想模型。我們將采用在體記錄及成像技術，研究外在因素(包括視覺經驗、GABA 能輸入、神經元自發電活動、膠質細胞活動以及一些逆向傳遞因子等)在神經節細胞形態和功能發育中的作用及其機制。同時，我們還研究視網膜桿狀突觸傳遞的可塑性。

　　多信道感覺整合與行為

　　動物能夠動態地整合多種感覺信號，快速地對外界環境變化作出適應性的反應，這是動物生存的基礎，但其神經機制還不清楚。斑馬魚的頂蓋神經元接受并整合多種感覺輸入，產生運動前指令，并將其依次傳遞給后腦神經元(如：Mauthner 細胞)和脊髓運動神經元，從而導致動物運動。我們利用在體記錄及成像方法，記錄神經回路上各級神經元的活動，研究多信道感覺整合以及行為的機制，并結合行為學方法探討感覺整合及其可塑性在學習與記憶中的作用。

　　血管系統的神經調節

　　腦代謝與腦血流之間的動態平衡是大腦行使正常功能的前提條件。神經元、膠質細胞和血管細胞組成神經血管功能單元，以保證處于活動狀態下的腦區能夠獲取充足的血液。然而目前對于神經活動如何局部或整體地調節腦微循環還知之甚少。利用斑馬魚頂蓋區的血管易于在體觀察的優點，結合神經元和膠質細胞活動的在體記錄/成像技術，我們將研究感覺信號和神經活動如何調節血管系統的發育及功能。此外，我們還將研究在生理和病理狀態下(例如：神經退行性疾病)，神經活動對血腦屏障功能的調節。