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江苏省麻醉学重点实验室在Current Biology发表最新研究成果

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发布时间:2021年02月05日 16:10

2月4日,Cell子刊Current Biology (生物学1区,生化与分子生物学1区, Top期刊,自然指数期刊)在线发表了江苏省麻醉学重点实验室/江苏省麻醉与镇痛应用技术重点实验室的最新研究成果 “Medial septum glutamatergic neurons control wakefulness through a septo-hypothalamic circuit”。

动物/人类的日常行为(如外界环境探索、运动、觅食、学习记忆等)高度依赖觉醒状态,正常生理情况下相对于觉醒状态就是睡眠。良好的睡眠对于保持高质量的觉醒状态和维持身心健康都至关重要。机体是怎样调节睡眠-觉醒状态,一直是一个重要的科学问题。

该研究利用多通道原位杂交和光电极记录技术, 发现内侧隔核的谷氨酸能神经元在觉醒状态时发放频率显著高于睡眠时。运用光、化学遗传学技术兴奋这些谷氨酸能神经元能促进和维持小鼠的觉醒状态。相反,抑制这些神经元则促使小鼠睡眠。研究者进一步利用逆向跨单突触追踪,腺相关病毒顺行追踪和双通道荧光原位杂交等技术, 发现内侧隔核的谷氨酸能神经元直接投射到外侧下丘脑(控制觉醒的关键脑区)的谷氨酸能神经元,并且外侧下丘脑谷氨酸能神经元与其他已知的外侧下丘脑觉醒神经元 (如食欲素神经元)相似,同样可以调控觉醒。该研究不仅首次证明内侧隔核谷氨酸能神经元为觉醒神经元,而且揭示了其调控睡眠觉醒的神经环路基础。

已有的研究表明,内侧隔核是海马θ节律的发生器,而海马θ节律在介导外界探索、空间学习等日常活动行为中发挥重要作用。该研究还发现,激活内侧隔核谷氨酸能神经元增强θ节律,不仅促进觉醒,还促进了其他运动行为的发生,但诱发觉醒的时间早于诱发运动的发生。这些结果表明,内侧隔核中谷氨酸能神经元兴奋,首先激活了内侧隔核-外侧下丘脑通路,使小鼠处于觉醒状态;继而激活内侧隔核-海马通路,增强小鼠运动行为。这两条通路的协作使得动物在日常行为活动中保持高水平的觉醒,对动物趋利避害具有重要意义。

该研究由江苏省麻醉学重点实验室安述明博士与徐州医科大学第一临床学院儿科学教研室孙海艳博士共同完成, 江苏省麻醉学重点实验室曹君利教授和丁海雷教授为共同通讯作者。研究得到国家自然基金面上和国际合作重点项目、江苏省基础医学优势学科项目,江苏省自然科学基金、徐州医科大学以及附属医院优秀人才科研启动基金等项目支持。

研究结论模式图:内侧隔核中的谷氨酸能神经元直接投射到外侧下丘脑和海马。内侧隔核中谷氨酸能神经元兴奋,首先激活内侧隔核-外侧下丘脑通路,促进觉醒状态,继而激活内侧隔核-海马通路,增强其它基本活动,二者共同维持高质量的觉醒状态。



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