研究进展

新闻类别:研究进展
2020-03-27

李浩洪教授团队揭示调控焦虑的特异类型神经元及其长程输入与输出环路图谱

2020年3月21日,华中科技大学武汉光电国家研究中心李浩洪教授团队在《科学通报》(Science Bulletin)学术期刊上发表了题为“Anxiety-related cell-type-specific neural circuits in the anterior-dorsal bed nucleus of the stria terminalis”的文章,该研究结果揭示了前部背侧终纹床核(adBNST)存在两种特异类型神经元可在调控焦虑样行为中发挥不同功能,并系统解析了其局部和长程的神经环路连接特点。

终纹床核(BNST)是大脑中处理压力应激和奖赏的边缘前脑区域,具有高度异质性。BNST通过与多个脑区的功能连接,将外界的刺激信息和反馈的行为输出进行联系,以此参与生物体相关情绪(例如焦虑)的表达及调节。近年来,焦虑症作为一种常见的情绪障碍类精神疾病,对人类的身心健康已造成严重损害。啮齿类动物研究表明,毁损前部背侧终纹床核(adBNST)能够有效缓解啮齿类动物的焦虑水平。以往神经解剖学研究显示,adBNST脑区存在多种神经递质和多肽类物质表达的神经元类群,如表达促肾上腺皮质激素释放激素(CRH+)和表达蛋白激酶C-δ(PKC-δ+)的神经元。其中CRH+神经元与焦虑的调节密切相关,但其潜在的神经环路机制仍不清楚。

为阐明adBNST脑区在调控焦虑样行为中的作用,李浩洪教授团队首先通过免疫荧光染色技术明确adBNST脑区中存在两类特异性分布的细胞亚群(CRH+与PKC-δ+),并结合电生理记录得出这两类神经元的突触联系强度存在一定的差别;其次利用狂犬病毒跨单突触追踪系统以及Cre依赖的腺相关病毒顺向示踪手段,发现CRH+与PKC-δ+神经元在全脑具有相似的输入模式,同时其输出神经纤维在部分下游脑区的密度存在显著性差异;最后通过观测CRH+与PKC-δ+神经元在尾击刺激诱发焦虑状态下的电活动变化以及在正常和病理状态下操纵这两类神经元后小鼠的行为学表现,结果表明,二者在尾击刺激下均能够被激活,并且激活CRH+和PKC-δ+神经元后可以分别引起小鼠产生致焦虑和抗焦虑效果。

     

论文主要研究结果示意图

综上所述,李浩洪教授团队利用转基因小鼠,综合运用神经环路示踪、离体电生理、在体神经元钙离子成像,以及化学遗传学等技术,通过对adBNST脑区中CRH+与PKC-δ+两类特定类型神经元的结构以及功能的研究,明确了其在调控焦虑样行为中发挥的不同功能,这将为临床焦虑症的研究和治疗提供必要的神经环路理论基础。

该研究得到国家自然科学基金(31671105),创新研究群体科学基金(61721092),“973项目”(2015CB755603)项目和武汉光电国家研究中心主任基金的资助。李浩洪教授为论文通讯作者,其博士生王鑫鑫和曾绍群教授团队的硕士生张勇升为共同第一作者,博士生王旭、化瑞芳、硕士生代家起以及曾绍群教授为共同作者参与相关工作。