上海生科院973计划最新Cell子刊文章

　　来自中科院上海生科院神经所的研究人员采用活体共聚焦和双光子成像等多种技术，发现了静息态小胶质细胞与神经元之间的双向功能调节，这首次证明了神经元电活动可以调控静息态小胶质细胞的运动，并揭示了小胶质细胞对神经元活动的稳态调节，为神经-免疫交叉领域提供了新的研究思路。相关成果公布在 Developmental Cell杂志上。

　　文章的通讯作者是上海生科院神经所杜久林研究员，其早年毕业于中国科学技术大学，之后曾在东京大学，和美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系进行研究工作。主要研究方向是多信道感觉整合与行为的神经机制，以及神经活动对血液循环系统的调节机制。这项研究得到了科技部973计划和重大科学研究计划、中国科学院“百人计划”、上海市“浦江人才”计划和基础研究重大项目等基金资助。

　　小胶质细胞是中枢神经系统中重要的免疫效应细胞。在病理状态下，小胶质细胞会迅速的激活，变成阿米巴形态，迁移并参与到一系列免疫反应及组织修复过程中。在生理状态下，小胶质细胞处于“静息”状态，在保持胞体位置不变的同时伴随着许多细胞突起不断地伸缩以探寻周围的环境。长期以来，关于静息态小胶质细胞的作用以及它与环境中神经元发生紧密接触的功能意义所知甚少。

　　在该项研究中，研究人员以斑马鱼为模式动物，运用活体共聚焦和双光子成像、谷氨酸解笼锁技术、活体电生理记录、荧光能量共振转移成像等方法，发现了静息态小胶质细胞与神经元之间的双向功能调节。

　　他们首先在斑马鱼幼鱼中同时对小胶质细胞形态以及神经元电活动进行长时程在体成像观察，发现神经元电活动升高可以吸引静息态小胶质细胞的突起朝向电活动高的神经元运动并且促进它们之间形成紧密接触。在这个过程中，神经元表达的Pannexin-1通道以及小胶质细胞中的Rac蛋白起到至关重要的作用。

　　研究人员还进一步研究发现，这种静息态小胶质细胞和神经元间的紧密接触可以反过来下调被接触神经元的自发性电活动以及视觉反应。这项工作首次证明了神经元电活动可以调控静息态小胶质细胞的运动，并揭示了小胶质细胞对神经元活动的稳态调节，为神经-免疫交叉领域提供了新的研究思路。

　　上海生科院神经所近期还在PNAS杂志上发表文章，深入剖析了一种复杂的视觉神经过程，指出真实运动能影响大脑皮层对双稳态视运动作出的应答反应，这将有助于进一步探索视觉神经作用机制。

　　研究人员利用电压敏感性染料成像(voltage-sensitive dye，VSD)技术，在清醒小鼠中检测初级视皮层(V1)的时空活动。

　　结果他们发现，一个短暂的真实运动刺激能瞬时影响皮层，对随后的朝着代表真实运动的时空模式视运动，作出应答。而且研究人员也对麻醉小鼠进行了分析，V1神经元的细胞内记录也表明，在代表实际运动途径的神经元中，出现了一个相似的阈下去极化增长。研究人员认为这种早期视觉环路中的短期可塑性，也许有助于双稳态视觉的启动效应。

　　作者简介：

　　杜久林

　　发表于 2006-11-23 23:25:47

　　1988.9-1993.7 中国科学技术大学, 获学士学位;

　　1993.9-1998.12 中国科学院上海生理研究所，获博士学位;

　　1998.12-2000.6 中国科学院上海生理研究所，助理研究员;

　　2000.7-2001.6 东京大学，访问学者;

　　2001.7-2002.6 复旦大学，副教授;

　　2002.7-2005.12 美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系，博士后。

　　2006.1-- 中国科学院神经科学研究所感觉整合和行为研究组组长、研究员、博士生导师。

　　主要研究方向：多信道感觉整合与行为的神经机制，以及神经活动对血液循环系统的调节机制

　　研究方向

　　脑如何形成复杂而有序的突触连接，将感觉信息整合从而产生运动指令是神经科学研究的关键问题之一。由于具有体外受精、体外发育、胚胎透明等优点，斑马鱼及非洲爪蟾蝌蚪是在体研究脑发育及脑功能的理想模式动物。运用遗传操作、在体膜片钳记录、在体成像以及行为学等方法，我们将研究：1)视觉系统的发育;2)多信道感觉整合与行为;3)神经活动对血管系统的调节。

　　视觉系统的发育

　　神经前体细胞如何发育成熟是发育神经生物学中的研究热点之一。目前的研究表明神经元早期发育主要取决于遗传因素，但环境因素在发育晚期发挥的作用以及其信号传导机制尚待研究。视网膜结构简单有序，是研究神经发育的理想模型。我们将采用在体记录及成像技术，研究外在因素(包括视觉经验、GABA 能输入、神经元自发电活动、胶质细胞活动以及一些逆向传递因子等)在神经节细胞形态和功能发育中的作用及其机制。同时，我们还研究视网膜杆状突触传递的可塑性。

　　多信道感觉整合与行为

　　动物能够动态地整合多种感觉信号，快速地对外界环境变化作出适应性的反应，这是动物生存的基础，但其神经机制还不清楚。斑马鱼的顶盖神经元接受并整合多种感觉输入，产生运动前指令，并将其依次传递给后脑神经元(如：Mauthner 细胞)和脊髓运动神经元，从而导致动物运动。我们利用在体记录及成像方法，记录神经回路上各级神经元的活动，研究多信道感觉整合以及行为的机制，并结合行为学方法探讨感觉整合及其可塑性在学习与记忆中的作用。

　　血管系统的神经调节

　　脑代谢与脑血流之间的动态平衡是大脑行使正常功能的前提条件。神经元、胶质细胞和血管细胞组成神经血管功能单元，以保证处于活动状态下的脑区能够获取充足的血液。然而目前对于神经活动如何局部或整体地调节脑微循环还知之甚少。利用斑马鱼顶盖区的血管易于在体观察的优点，结合神经元和胶质细胞活动的在体记录/成像技术，我们将研究感觉信号和神经活动如何调节血管系统的发育及功能。此外，我们还将研究在生理和病理状态下(例如：神经退行性疾病)，神经活动对血脑屏障功能的调节。