2021年度客户文章汇总-纽顿科技助力中国脑计划蒸蒸日上
2021年，纽顿科技又是丰收的一年。下面，跟着小编来一起回顾纽顿科技助力各高校实验室及机构今年发表的部分论文，更多详细内容，请见各单位的官网。
1
《Nature Communications》发表中国脑智卓越中心关于次级运动皮层到皮层下结构的环路如何影响运动规划的研究成果
2021年5月11日，《Nature Communications》期刊在线发表了题为《A cortico-collicular pathway for motor planning in a memory-dependent perceptual decision task》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室的徐宁龙研究组完成。该研究利用感知决策行为框架，建立了一个参量化的运动规划行为范式，并综合利用环路记录和操控技术，详细研究了次级运动皮层到皮层下上丘的关键神经通路的作用机制。该研究解析了从次级运动皮层到上丘的环路功能，揭示了它在决策相关运动规划中的关键作用及其信息处理机制，系统地研究了一条从次级运动皮层到皮层下结构的环路如何影响运动规划，为人们理解运动规划背后的神经环路机制提供了新的实验证据。
阅读原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22547-9
2
《Sciences Advance》发表新加坡科技研究局关于LHPBN 神经元在疼痛优先中的重要作用的研究成果
2021年5月7号，《Sciences Advance》期刊在线发表了新加坡科技研究局 (A*STAR) 的傅玉团队题为《A distinct parabrachial–to–lateral hypothalamus circuit for motivational suppression of feeding by nociception》的研究论文。该研究通过病毒逆向示踪和在体钙成像实验，证实LHPBN神经元直接接收来自脊髓的输入而且对于多种急性疼痛都有明显的反应。通过一系列的系统神经生物学方法，证明了LHPBN 神经元在疼痛优先中的重要作用，揭示了臂旁核不同神经元之间投射和功能的重要区别，对于理解疼痛带来的多种负面情绪效果有了更好的理解，也对于理解长期慢性疼痛病人的食欲降低和抑郁情绪提出了全新的神经环路基础，对于开发更好地控制和缓解慢性疼痛带来的精神类疾病提出了新的要求和思路。
阅读原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abe4323?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed
3
《Neuroscience Bulletin》发表中国科学院深圳先进技术研究所关于自动红外行为监测（AIBM）系统的研究成果
2021年3月31日，《Neuroscience Bulletin》期刊在线发表了中国科学院深圳先进技术研究所王立平研究组题为《An Infrared Touch System for Automatic Behavior Monitoring》的研究论文。该论文介绍了一个基于红外触摸屏框架的自动红外行为监测（AIBM）系统，AIBM系统是一种简单而精确的轨迹跟踪系统，其数据采集和操作的自动化可以帮助一名实验者同时操作多个系统，从而实现实验数据采集的高吞吐量。此外，该系统还可以避免实验者偏见造成的潜在影响，保持了实验结果高度的客观性。这一系统为实验室高效、公正且低成本地自动监测动物行为提供了新的工具。
阅读原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12264-021-00661-4
4
《Frontiers in Cellular Neuroscience》发表遵义医科大学关于VTA多巴胺能神经元在七氟烷麻醉中的调节作用的研究成果
2021年4月30日，《Frontiers in Cellular Neuroscience 》在线发表了遵义医科大学张益团队题为《Dopaminergic Projections From the Ventral Tegmental Area to the Nucleus Accumbens Modulate Sevoflurane Anesthesia in Mice》的研究论文。该研究利用光纤钙信号记录和光遗传学方法，操纵VTA多巴胺能神经元来阐明VTA多巴胺能神经元在七氟烷麻醉中的调节作用。研究表明VTA多巴胺能神经元活性与全身麻醉密切相关，特异性激活VTA多巴胺能神经元导致七氟烷麻醉的诱导时间延长，苏醒时间缩短。该研究探讨了VTA与NAc两者间的多巴胺投射通路(VTAda-NAc)在自然睡眠与全身麻醉觉醒中的作用,并分析其可能机制。
阅读原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncel.2021.671473/full
5
《eLife》发表加利福尼亚大学关于PMd神经元是调控恐慌行为的重要核团的研究成果
2021年9月1日，《eLife》期刊在线发表了加利福尼亚大学Avishek Adhikari课题组题为《Dorsal premammillary projection to periaqueductal gray controls escape vigor from innate and conditioned threats》的研究论文。该研究利用化学遗传学技术，确立背侧乳头体前核（dorsal premammillary nucleus, PMd）是调控恐慌行为的重要核团。利用在体微型显微镜（miniaturized microscope）技术，揭示胆囊收缩素(cholecystokinin, CCK)神经元以不同方式编码包括恐慌行为在内的逃生行为。利用双位点光纤记录和光遗传学抑制方法揭示了部分PMd神经元投射至背侧中脑导水管周围灰质（dorsal periaqueductal gray, dPAG）形成环路调控CO2诱导的小鼠恐慌行为。研究组首次报道了一个调控复杂环境下逃生行为的神经环路，以及确定了PMd神经元是恐慌发作新的潜在治疗靶标。
阅读原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8457830/
6
《eLife》发表复旦大学关于PVH是调控觉醒起始和维持的关键核团的研究成果
2021年11月17日，《eLife》期刊在线发表了复旦大学黄志力课题组题为《Dysfunctions of the paraventricular hypothalamic nucleus induce hypersomnia in mice》的研究论文。研究团队采用转基因小鼠，结合在体光纤钙信号记录和高度自动化睡眠觉醒解析系统等方法，发现小鼠从睡眠向觉醒转换时，下丘脑室旁核（paraventricular hypothalamic nucleus，PVH）谷氨酸能神经元的兴奋性突然增高，且觉醒期间持续维持高水平活动。同时研究团队利用光遗传学等技术，进一步发现PVH的谷氨酸能神经元与臂旁核（parabrachial nucleus, PB）和外侧隔核（ventral lateral septum, LSv）存在功能性连接，激活PVH→PB/LSv通路能诱导睡眠向觉醒的转换。研究表明PVH是调控觉醒起始和维持的关键核团，PVH功能紊乱会导致严重嗜睡，该结果为探究临床嗜睡症患者的病理生理机制提供了新方向。
阅读原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8631797/
7
《Cell Reports》发表牛津大学等关于内嗅皮层神经元活动的频率调制可驱动全脑动力学的不同频率依赖状态的研究成果
2021年11月2日，《Cell Reports》期刊在线发表了题为《Frequency modulation of entorhinal cortex neuronal activity drives distinct frequency-dependent states of brain-wide dynamics》的研究论文，该研究由牛津大学Piergiorgio Salvan课题组和耶鲁大学医学院、拉德堡德医学中心JoanesGrandjean研究组合作完成。该研究将光遗传学与功能磁共振成像相结合，操纵细胞特异性活动来了解大脑功能的大规模动态。通过测试具有不同θ频率的兴奋性神经元的调制导致不同的动态大脑状态出现，并以频率依赖的方式作出反应。通过将功能磁共振成像与隐马尔可夫模型相结合，并通过建立单区域活动频率变化与频率依赖性动态状态之间的因果关系，这些状态与不同的解剖回路有关，并在与内嗅皮质功能障碍直接相关的认知疾病转基因模型中以频率依赖的方式被破坏。这些发现为跨尺度深入了解可能支撑全脑动力学灵活性的基本神经元机制提供了依据。
阅读原文链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)01431-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124721014315%3Fshowall%3Dtrue
8
《Frontiers in Neuroscience》发表复旦大学关于臂旁内侧核在大鼠清醒控制中的作用的研究成果
2021年3月25日，《Frontiers in Neuroscience》期刊在线发表了复旦大学黄志力和曲卫敏课题组题为《Medial Parabrachial Nucleus Is Essential in Controlling Wakefulness in Rats》的研究论文。该研究采用化学遗传学和光遗传学，发现激活脑干臂旁核（parabrachial nucleus，PB）的内侧部分（MPB），可诱导连续觉醒10小时，而对PB神经元的化学遗传抑制可使清醒时间减少10小时。这些发现表明，MPB神经元在控制大鼠清醒方面至关重要。
阅读原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2021.645877/full
9
《Cell Metabolism》发表西班牙生物医学研究所（IDIBAPS）关于POMC神经元中的OPA1蛋白与线粒体嵴、Ca2+稳态和WAT脂解与能量平衡调节的研究成果
2021年9月7号，《Cell Metabolism》在线发表了西班牙August Pi i Sunyer生物医学研究所（IDIBAPS）Marc Claret和Alicia G. Gómez-Valadés研究组的题为《Mitochondrial cristae-remodeling protein OPA1 in POMC neurons couples Ca2+ homeostasis with adipose tissue lipolysis》的研究论文。该研究发现在前阿黑皮素（POMC）神经元中，线粒体嵴重塑蛋白（OPA1）将Ca2+稳态与脂肪分解相偶联。研究人员发现在POMC神经元特异性OPA1缺失导致嵴拓扑结构、线粒体Ca2+传递、靶区域α-黑色素细胞刺激素(α-MSH)减少、食欲亢进和白色脂肪组织(WAT)脂肪分解减弱从而引起肥胖。利用药物阻断线粒体Ca2+内流可恢复α-MSH和脂肪分解基序，同时改善突变小鼠的代谢缺陷。同时对POMC神经元进行的化学遗传操作证实了其在脂肪分解调控中的作用。该研究结果揭示了一个新的信号传递通路，将POMC神经元中的OPA1蛋白与线粒体嵴、Ca2+稳态和WAT脂解与能量平衡调节相结合。
阅读原文链接：https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(21)00324-7?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1550413121003247%3Fshowall%3Dtrue
10
《Nature Communications》发表上海交通大学关于NG2胶质细胞衍生的GABA促进焦虑行为的研究成果
2021年9月30日，《Nature Communications》期刊在线发表了上海交通大学医学院童小萍研究团队题为《NG2 glia-derived GABA release tunes inhibitory synapses and contributes to stress-induced anxiety》的最新研究成果。该研究发现海马区NG2胶质细胞在焦虑小鼠中的活动频率明显提高，表现为钙活动明显增强。当主动激活海马区NG2胶质细胞时，可以通过增强对中间神经元的抑制性突触调控机制最终引起局部神经微环路的兴奋-抑制性失衡，诱发小鼠产生焦虑样行为，提示了NG2胶质细胞与焦虑相关疾病的发生和发展有着密切联系。作者率先揭示了NG2胶质细胞突触调控的新机制，该项研究从分子、细胞、神经微环路及在体行为学分析等多维度揭示了NG2胶质细胞与神经元间交互作用的神经机制以及对维持神经网络正常功能的重要性，为临床上治疗焦虑相关疾病提供了新的思路和理论依据。
阅读原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25956-y
11
《Nature Communications》发表国家纳米科学技术中心等关于一种病毒载体递送光电二极管（VVD-optrode）系统的研究成果
2021年10月7号，《Nature Communications》期刊在线发表了国家纳米科学技术中心、中国科学院大学方英课题组题为《Self-assembled multifunctional neural probes for precise integration of optogenetics and electrophysiology》的研究论文。该研究报告了一种病毒载体递送光电二极管（VVD-optrode）系统，用于精确整合大脑中的光遗传学和电生理学信息。该系统由柔性微电极丝和光纤组成，同时自组装在一个以纳升为单位的病毒载体聚合物载体中。在微电极-组织界面高度定位的视蛋白基因传递和神经元表达确保了光遗传操作和电记录神经元群体之间的高度空间一致性。实验证明这种多功能系统能够在三个月内对空间定义的神经元群体进行光遗传操作和电记录，从而能够对神经回路功能进行精确和长期的研究。
阅读原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-26168-0
12
《Journal of Biological Chemistry》发表中国科学技术大学等关于中央杏仁核中δ阿片受体亚型的转换与疼痛焦虑状态关系的研究成果
2021年1-6月《Journal of Biological Chemistry》期刊在线发表了中国科学技术大学张智团队和安徽医科大学陶文娟团队题为《Switching of delta opioid receptor subtypes in central amygdala microcircuits is associated with anxiety states in pain》的研究论文。该研究结合电生理学、光遗传学和药理学，发现中央杏仁核（CeA）中δ阿片受体1（DOR1）的激活抑制了基底外侧杏仁核（BLA）的抗焦虑兴奋性输入和臂旁核（PBN）的抗焦虑兴奋性输入。相反，δ阿片受体2（DOR2）的激活不影响正常和4-h CFA小鼠的CeA兴奋性突触传递。此外，在注射CFA后第21天，DOR1和DOR2的功能均被下调至在小鼠CeA中检测不到的程度。该研究表明诱导DOR2及其选择性激动剂的膜转运将是治疗焦虑症的一种有效的策略。
阅读原文链接：
https://www.jbc.org/article/S0021-9258(21)00045-4/fulltext
13
《Frontiers in Cell and Developmental Biology》发表华中科技大学等关于靶向性减少Tauopathy减轻癫痫小鼠模型中的癫痫发作和空间记忆损伤的研究成果
2021年2月18日，《Frontiers in Cell and Developmental Biology》期刊在线发表了华中科技大学、南通大学王建枝团队题为《Targeted Reducing of Tauopathy Alleviates Epileptic Seizures and Spatial Memory Impairment in an Optogenetically Inducible Mouse Model of Epilepsy》的研究论文。在癫痫患者的大脑中已经报道了高磷酸化tau的细胞内沉积，但其对癫痫发作的作用以及与空间认知功能的关系尚不清楚。在这里，我们 该研究发现重复光遗传刺激海马腹侧CA1亚群的兴奋性神经元可以诱发小鼠的可控性癫痫发作。同时，小鼠表现出空间学习和记忆缺陷，大脑中的总tau和磷酸tau水平显著升高。重要的是，利用一种新设计的蛋白水解靶向嵌合物C4选择性促进tau降解可以有效改善癫痫发作，显著恢复神经元放电活动，改善空间学习和记忆功能。该研究证实了异常的tau积累在癫痫发作和癫痫相关的空间记忆损伤中起着关键作用，为治疗癫痫提供了新的分子靶点。
阅读原文链接：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2020.633725/full
14
《Neuron》发表浙江大学关于后侧无名质对多种攻击行为的梯度式编码方式的研究成果
2021年3月19日，《Neuron》在线发表了浙江大学脑科学与脑医学学院段树民院士与虞燕琴教授团队题为《A Substantia Innominata-midbrain Circuit Controls a General Aggressive Response》的研究论文。该研究发现选择性刺激小鼠大脑杏仁核延伸区域——后侧无名质（posterior Substantia Innominata，pSI），可触发多种类型的情绪性攻击，揭示了后侧无名质对多种攻击行为的梯度式编码方式。激活后侧无名质触发了情绪性攻击，类似于调用“大脑中的武装力量”，使机体处于一种高度攻击状态，从而介导多种类型攻击行为的表达。这一新发现有助于揭示暴力行为的发生机制，为揭开“愤怒情绪”的神秘面纱，提供了可能的神经生物学基础。
阅读原文链接：
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(21)00150-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627321001501%3Fshowall%3Dtrue
15
《Cell Reports》发表中山大学关于眶额皮质到中脑的投射能够调节周围神经损伤后超敏反应的研究成果
2021年4月27日，《Cell Reports》期刊在线发表了中山大学黄俊庭课题组和卡尔加里大学Gerald Zamponi课题组合作完成的题为《An orbitofrontal cortex to midbrain projection modulates hypersensitivity after peripheral nerve injury》的研究论文。该研究通过结合神经示踪、光遗传学、化学遗传学、电生理记录和行为评估等多种技术证实，腹外侧眶额叶皮层(vlOFC)中第5层锥体神经元的激活可以减轻坐骨神经分支选择损伤模型(spared nerve injury，SNI)引起的机械痛、热敏性过敏和异常冷痛。该研究揭示了vlOFC及其投射到vlPAG的回路对高敏感痛觉的调节作用，为理解眶额叶皮层（orbitofrontal cortex，OFC）是否以及如何调节疼痛反应提供了一个新的方向。
阅读原文链接：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00347-8?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124721003478%3Fshowall%3Dtrue
16
《Journal of Neuroscience Research》发表复旦大学上海医学院关于雄性小鼠下丘脑外侧谷氨酸能神经元对觉醒的控制的研究成果
2021年3月13号，《Journal of Neuroscience Research》期刊在线发表了复旦大学上海医学院黄志力和曲卫敏团队题为《Control of wakefulness by lateral hypothalamic glutamatergic neurons in male mice》的研究论文。该研究在雄性小鼠中使用纤维光度法证明了外侧下丘脑（LH）谷氨酸能神经元在清醒和快速眼动睡眠期间都表现出高活性。此外，我们发现，LH蓝斑/臂旁核和LH基底前脑投射介导了LH谷氨酸能神经元的唤醒促进效应。该研究数据表明LH谷氨酸能神经元对觉醒的诱导和维持是必不可少的，该结果可能有助于我们理解LH在觉醒控制中的作用。
阅读原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jnr.24828
17
《Nature Neuroscience》发表中国科学技术大学等关于不同的丘脑皮质回路是由组织损伤和抑郁样状态引起的痛觉超敏的基础的研究成果
2021年3月8日，《Nature Neuroscience》期刊在线发表了中国科学技术大学张智课题组与中国科大附属第一医院麻醉科李娟团队合作的题为《Distinct thalamocortical circuits underlie allodynia induced by tissue injury and by depression-like states》的研究论文。该研究综合运用病毒示踪、在体多通道/光纤记录和双光子钙成像等手段，发现丘脑后核（PO）投射至初级感觉皮层（S1）的神经环路（POGlu→S1Glu）参与组织损伤产生的痛敏。此外，慢性应激产生抑郁样行为的小鼠也表现出痛敏，而且调控POGlu→S1Glu神经环路活性并不能影响痛敏行为，但却发现丘脑束旁核（PF）投射至前扣带回皮层（ACC）神经环路（PFGlu→ACCGABA→Glu）参与抑郁情绪产生的痛敏。该研究发现了抑郁情绪产生的躯体疼痛与组织损伤产生的疼痛存在不一样的丘脑-皮层神经环路基础，不仅为不同病因产生的躯体疼痛发病机理提出了深入的和新的理论见解，也可能为临床上利用rTMS等精准靶向特定神经环路开展物理干预治疗提供新策略。
阅读原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41593-021-00811-x
18
《The Preprint Server for Biology》发表中国科学院深圳先进技术研究所关于多巴胺通过D2受体调节上丘的视觉威胁的研究成果
2021年2月12日，《The Preprint Server for Biology》在线发表了中国科学院深圳先进技术研究所、中国科学院大学的王立平课题组题为《Dopamine modulates visual threat processing in the superior colliculus via D2 receptors》的研究论文。该研究利用病毒追踪研究、光遗传学等方法，证实D2多巴胺受体（Drd2）受体在调节先天性防御行为中的重要作用，而且上丘（SC）Drd2神经元激活能够在没有威胁性刺激的情况下诱导强烈的防御行为，以及长期效应如恐惧记忆和抑郁样行为。该研究表明多巴胺-Drd2受体系统在调节本能防御行为中起着重要而复杂作用，了解防御行为如何从最早的感知阶段开始调节，有助于找到新的精神疾病治疗方案，如创伤后疾病。
阅读原文链接：
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.02.12.430615v1
19
《Biochemical and Biophysical Research Communications》发表上海科技大学等关于恢复VTA DA神经元兴奋性可加速麻醉下焦虑状态发生的研究成果
2021年8月6日，《Biochemical and Biophysical Research Communications》期刊在线发表了上海科技大学胡霁课题组和同济大学医学院附属东方医院王清秀课题组合作完成的题为《Restoring VTA DA neurons excitability accelerates emergence from sevoflurane general anesthesia of anxiety state》的研究论文。该研究通过纤维光度法和光遗传学方法，证实了VTA-DA神经元可能参与了由焦虑引起的全身麻醉苏醒延迟，同时进一步支持了视基因激活是一种有效的措施，可以防止焦虑导致的麻醉恢复延迟。该研究的结果可能解释了焦虑状态引起的全身麻醉苏醒延迟。
阅读原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006291X21008640?via%3Dihub
20
《Current Biology》发表复旦大学关于睡眠-觉醒环路机制的研究成果
2021年9月13日，《Current Biology》期刊在线发表了同济大学医学院张玲教授课题组与安徽医科大学王烈成教授课题组合作的题为《The NAergic locus coeruleus-ventrolateral preoptic area neural circuit mediates rapid arousal from sleep》的研究论文。该研究利用病毒追踪技术、皮层脑电记录、光遗传学、化学遗传学揭示了脑干的蓝斑核（LC）到下丘脑腹外侧视前区（VLPO）的去甲肾上腺素能（NAergic）神经环路的促进觉醒机制。该研究以期为临床治疗睡眠障碍相关疾病和新药研发提供理论基础，也对将来完善睡眠-觉醒神经网络工作机制提供支撑证据。
阅读原文链接：
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)00826-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982221008265%3Fshowall%3Dtrue
21
《Neuron》发表浙江大学等关于内侧前额叶皮层微环路在社会竞争行为中的调控机制的研究成果
2021年11月17日，《Neuron》期刊在线发表了浙江大学胡海岚课题组题为《Dynamics of a disinhibitory prefrontal microcircuit in controlling social competition》的研究论文。该研究通过光纤记录发现在小鼠推挤行为中，VIP神经元先被激活，紧接着是PYR和PV神经元。通过微型双光子钙成像和在体电生理记录技术，进一步证实VIP神经元兴奋会先抑制PV神经元，随后引起PYR神经元兴奋。该研究勾勒了一个多元的、动态的微环路模型，发现VIP-PV-PYR这条通路对社会竞争行为的调控机制，加深了对内侧前额叶皮层如何处理社交信息的理解，可为解决因社会竞争造成的社交异常提供更多的参考。
阅读原文链接：
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(21)00864-3?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627321008643%3Fshowall%3Dtrue