迎接2022，年度超50篇 Neuron精彩汇编！

跨年狂欢夜

我们选择脑科学文献学习！

Neuron 作为Cell 最古老的姊妹刊，是神经科学领域最具影响力和最值得信赖的期刊之一，发表跨学科研究，涵盖生物物理、细胞、发育和分子层面的方法与感觉、运动和高阶认知功能的系统方法。Neuron 最新影响因子为17.173。

Brainnews编辑部跟Cell Press官方合作，一起推动神经科学研究的传播。下面，跟brainnews编辑部来一起回顾2021年发表在Neuron 上的优秀论文吧！

1

挑战神科领域戴尔法则：一种神经元释放一种递质？

2021年1月20日，美国西北大学生理系系主任D. James Surmeier团队在Neuron上发表题为“Locus coeruleus anchors a trisynaptic circuit controlling fear-induced suppression of feeding”的文章。

该文章通过研究压力的一种——恐惧对饮食的影响，揭示了蓝斑核(locus coeruleus,LC)神经元通过神经递质共释放诱导恐惧抑制饮食的神经学机制。该研究首次报道了蓝斑核神经元的去甲肾上腺素和谷氨酸共释放，不仅挑战了神经科学领域的戴尔法则(Dale’s law，即一种神经元释放一种神经递质)，并揭示了神经递质共释放的生理学功能和生物学逻辑。

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2

ApoE对神经元胆固醇代谢的重编程机制

2021年1月26日，中国科学技术大学的刘强团队在Neuron 杂志上发表了题为“Astrocytic ApoE reprograms neuronal cholesterol metabolism and histone-acetylation-mediated memory”的研究论文。

该项研究首次揭示了ApoE在大脑中的全新功能，阐明了胶质细胞来源的ApoE通过调控神经元的脂代谢和表观遗传过程影响学习记忆的新机制，同时也诠释了ApoE4如何作为阿尔茨海默病的高风险因子参与疾病的进程，对深入理解阿尔茨海默病的发病机制有着重要的意义。

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3

突触前膜钾离子通道的新功能和神经递质囊泡回收的新机制

2021年1月28日，美国国立卫生研究院（NIH）研究员巫凌刚团队联合耶鲁大学教授Leonard K. Kaczmarek团队在Neuron杂志上发表了题为“Presynaptic Kv3 channels are required for fast and slow endocytosis of synaptic vesicles”的文章。

该研究首次揭示突触前膜3.3型钾离子通道通过聚合肌动蛋白，进而促进神经递质囊泡回收的调节作用，发现了突触前膜钾离子通道的新功能和神经递质囊泡回收的新机制，为研究SCA13及其晚期出现的听觉定位障碍提供了新的理论依据。

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4

应激通过抑制外侧僵核突触传递进而损坏奖赏介导的认知功能

2021年2月2日，来自瑞士洛桑大学的研究人员在Neuron 上发表了题为“Stress undermines reward-guided cognitive performance through synaptic depression in the lateral habenula” 的研究论文。

该研究利用T迷宫结合食物奖赏建立T迷宫奖赏关联的目的导向行为范式，结合在体钙成像以及离体膜片钳等技术研究发现LHb脑区神经元活性增高（表现为AMPAR介导的兴奋性突触传递增强）有助于小鼠维持正常的认知功能，而急性应激通过降低突触区域GluA1表达，进而减弱AMPAR介导的兴奋性突触传递，最终损伤认知功能。

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5

聚焦介尺度解析学习记忆中脑网络可塑性波动机制

2021年2月6日，神经科学领域顶级期刊Neuron 在线刊登了浙江大学马欢教授团队关于神经细胞与神经网络在学习记忆过程中的介尺度可塑性调控机制研究，题为“Gating of hippocampal rhythms and memory by synaptic plasticity in inhibitory interneurons”。

课题组对CaMKII家族在神经细胞的基因表达进行了筛查，发现gCaMKII正是神经科学领域多年来寻找的调控PV抑制性神经细胞长时程可塑性（LTP）的关键分子。其对于抑制性神经细胞的放电，脑电波可塑性以及长期记忆都是必须的，从而阐明了神经细胞可塑性到神经网络可塑性到学习记忆这一介尺度的分子偶联机制。

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6

探秘下丘脑核团神经元类型多样性的产生机制

2021年2月17日，美国宾夕法尼亚大学宋洪军教授团队在Neuron 期刊上在线发表了题为“Decoding neuronal composition and ontogeny of individual hypothalamic nuclei”的研究工作。

该研究利用不同转录因子的组合鉴别了下丘脑弓状核，腹内侧核和结节核的神经元以及它们的神经元类型；其次，阐述了pArc区域和pVMH区域以马赛克模式产生多种神经元类型的现象，并且发现了pArc区域贡献弓状核神经元，而pVMH区域同时贡献谷氨酸能的腹内侧核神经元和γ-氨基丁酸能的结节核的神经元，从而也解决了结节核神经元胚胎起源的问题；最后，揭示了pArc区域和pVMH区域单个放射状胶质细胞的多潜能性以及这些放射状胶质细胞谱系的多样性。该研究所阐述的现象和发现的基本规律对于研究其它核团的神经元多样性的产生机制和发育形成机制具有重要的借鉴意义。

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7

决策前思考过程背后的神经机制

2021年3月17日，牛津大学Wellcome综合神经影像中心Kentaro Miyamoto等人在Neuron上发表了题为“Identification and disruption of a neural mechanism for accumulating prospective metacognitive information prior to decision-making” 的研究论文。

该研究首次提出alPFC在人们进行预期元认知判断中起到的重要作用。alPFC对内部概率做出预期元认知判断时具有高度专一性，对要做出何种决定起到关键作用，且alPFC能够评估决策的执行情况。alPFC的神经活动能够预测预期元认知判断，以及alPFC神经活动的个体差异还能预测元认知判断的个体行为差异。而破坏alPFC则会改变元认知判断能力，导致受试者会去处理他们可能失败的感知决策。

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8

大脑控制“愤怒”与“攻击”的新开关

2021年3月18日，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在国际知名期刊Neuron 在线发表题为“A Substantia Innominata-midbrain Circuit Controls a General Aggressive Response” 的研究论文。

该研究聚焦于小鼠大脑杏仁核延伸区域——后侧无名质（pSI），发现激活后侧无名质可触发情绪性攻击，从而介导多种类型攻击行为的表达，并揭示了其对多种攻击行为的梯度式编码方式，进一步揭开了“愤怒情绪”的神秘面纱。

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9

疼痛感性别差异的神经环路新机制

2021年3月19日，来自美国北卡罗林纳大学药理学系的Thomas L. Kash教授团队在Neuron 上发表了题为“Periaqueductal gray/dorsal raphe dopamine neurons contribute to sex differences in pain-related behaviors”的研究论文。

利用化学遗传学激活雌雄小鼠的vlPAG/DR^DA+神经元，发现雄鼠对热、机械、炎症性疼痛的敏感性降低，但雌鼠不受影响，且跟雌鼠所处动情周期无关。研究认为这是因为男性和女性对疼痛的反应方式不同。

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10

功能性超声成像解析运动意图，助力脑机接口发展

2021年3月23日，美国加州理工学院的生物与生物工程学系和陈天桥雒芊芊脑机接口中心合作在Neuron 上在线发表了题为“Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging”的研究。

其团队利用功能性超声（functional ultrasound neuroimaging, fUS)开发了一种新微创脑机接口，其可以可视化血容量的局部变化，同时具有出色的分辨率（100微米），灵敏度（~1 mm/s），和大视场（几厘米），可以绘制大脑深处精确区域的活动。研究人员利用它读出与运动计划相对应的大脑活动，实现运动意图的单次解码，显示了其在脑机接口（BMI）领域的巨大潜能。

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11

神经环路的精细化研究思路——聚焦不同亚细胞定位受体介导不同的行为

2021年3月26日，来自法国波尔多大学的Giovanni Marsicano团队在Neuron 上发表了题为“Subcellular specificity of cannabinoid effects in striatonigral circuits” 的研究论文。

该研究精确解析了STR→SNr环路中不同亚细胞定位的CB1R介导了截然不同的行为反应，并精确到了CB1R起作用的分子通路机制：浆膜CB1R通过激活PKA抑制P物质的释放从而起镇痛作用；线粒体CB1R通过抑制sAC和PKA活性来抑制线粒体呼吸，从而起抑制运动的作用。这篇文章在传统环路研究中结合了细胞和分子层面，精细解析了同一环路介导不同行为的机制，为深入研究神经信息处理方式提供了新的思路。

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12

增强子病毒，实现亚细胞类型特异性标记

2021年3月31日，艾伦脑科学研究所的Bosiljka Tasic团队在 Neuron 杂志在线发表了题为“Enhancer viruses for combinatorial cell-subclass-specific labeling”的文章。

Bosiljka Tasic团队将之前大量的scRNA-seq和scATAC-seq数据整合起来，建立了新的增强子病毒工具，实现小鼠和人皮层的特定神经元类群多色标记。虽然目前，这种病毒仍有来自滴度，给药方式，动物年龄等方面的限制，但其展现的潜力为亚细胞类群研究提供了新的可能性。

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13

大脑如何为即将发生的快速运动做准备？一个丘脑-皮层环路模型

2021年3月31日，Neuron 发表了一篇题为“Optimal anticipatory control as a theory of motor preparation: A thalamo-cortical circuit model”的研究论文。

该研究利用数学建模的方法，结合在猴子以及小鼠等动物中获得的实验数据和现象，将控制理论应用到运动准备的过程中，提出了用来理解运动皮层如何实施运动准备的理论框架，认为准备活动会在一个不影响运动输出的子空间里面存在变异，且任何被扰动的活动只有在编码未来运动的子空间会恢复，并提出了丘脑-皮层控制环可能作为关键的最佳反馈控制的环路，为更好地理解相关实验证据提供了帮助。

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14

星形胶质细胞的APOE4影响tau蛋白以及小胶质细胞对突触的吞噬作用

2021年4月8日，圣路易斯华盛顿大学研究中心奈特阿尔茨海默病神经病学希望中心的David M.Holtzman团队在Neuron 发表了题为“Selective removal of astrocytic APOE4 strongly protects against tau-mediated neurodegeneration and decreases synaptic phagocytosis by microglia” 的研究论文。

该研究通过将Aldh1L1-Cre/ERT2 BAC转基因小鼠与P301S Tau/apoE3或apoE4敲除的小鼠杂交，发现他莫西芬(TAM)可降低TAFE4和TAFE3小鼠星胶质细胞APOE的mRNA和蛋白水平。

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探究小鼠和人类镇痛的中枢机制，聚焦明星分子——钠通道Na_V1.7

2021年4月6日，来自英国伦敦大学学院的MacDonald和John N.Wood等人在Neuron 上发表了题为“A central mechanism of analgesia in mice and humans lacking the sodium channel Na_V1.7” 的研究论文。

发现敲除Na_V1.7的小鼠具有基本正常的伤害感受器活性，但是其脊髓背角的突触输入受到阿片依赖机制的破坏；阻断中枢阿片受体可逆转敲除Na_V1.7对小鼠和人类的镇痛作用。该研究的结果为外周靶向Na_V1.7抑制剂未能引起镇痛作用提供了生物学解释，并指出中央末端Na_V1.7和相关阿片样物质信号通路是缓解疼痛的替代性治疗靶点。

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更容易感到无助或者抑郁？这一类神经元出了问题…

2021年4月8日，来自冷泉港实验室的Linda Van Aelst团队在Neuron 上发表了题为“Oligophrenin-1 moderates behavioral responses to stress by regulating parvalbumin interneuron activity in the medial prefrontal cortex”的研究论文。

该研究发现了一种Rho-GTP酶活化蛋白Ophn1缺失能够促进个体在压力应激下的无助/抑郁样行为。在PL-mPFC中PV神经元特异表达的Ophn1缺失后，无法抑制RhoA及其下游效应子Rho激酶的活性，进而导致了PV神经元突触发育异常，使得PV神经元活动性降低，进一步导致PL-mPFC过度兴奋，最终促使个体更易表现出LH。这一研究发现为阐述遗传性智力障碍人群发展与压力相关的行为问题和情绪障碍的机制提供了新的思路以及治疗方向。

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如何在复杂的环境中做出选择？这个脑区发挥关键的作用

2021年4月14日，来自美国弗吉尼亚州阿斯伯恩的霍华德·休斯医学研究所的Alla Y. Karpova团队在Neuron 上发表了题为“The anterior cingulate cortex directs exploration of alternative strategies” 的研究论文。

作者设计了一个行为范式对觅食决策过程中的关键点和ACC，揭示了ACC是调节策略转换的关键脑区，而是否转换策略还是继续寻找替代策略受到不同的ACC亚环路的调节。

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解密在复杂环境中快速有效躲避威胁的神经环路机制

2021年4月16日，UCLA的Avishek Adhikari团队最近在Neuron 杂志上发表了题为“Coordination of escape and spatial navigation circuits orchestrates versatile flight from threats” 的研究论文。

该研究提出了PMd作为一个调控逃跑行为的重要节点，外界威胁刺激和内在恐慌情绪都经过其进行信息加工，是下丘脑唯一能综合协调空间定位与逃跑行动，使动物作出快速有效的逃跑决策的脑区。这让人们对动物求生本能行为的调控机制和下丘脑在机体生存繁衍中精细作用有了更深入的认识。

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基于任务结构知识实现感知类别灵活决策的大脑运算机制

2021年5月6日，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在Neuron 期刊在线发表了题为“A cortical circuit mechanism for structural knowledge-based flexible sensorimotor decision-making”的研究论文。

该研究系统而完整的揭示了一个明确定义的神经环路如何编码和计算基于结构知识的任务状态推测，从而介导灵活决策的智能行为。该成果对于从神经环路机制水平理解智能行为和认知功能起到了重要推动作用。

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20

加速推进疼痛研究和临床转化

2021年5月6日，来自美国哈佛医学院、得克萨斯大学以及威斯康星州密尔沃基学院等17所医疗机构的疼痛科学家和医生共同在神经科学顶级杂志Neuron 发表观点文章“ Human cells and networks of pain: Transforming pain target identification and therapeutic develop- ment”。

该研究提议成立人类疼痛细胞和网络(Human Cells and Networks of Pain，HCNP)联盟，该联盟将由三类合作中心组成，其任务是获取高质量和多样的人类样本用于分子和生理分析，并立即公开发布数据。

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21

光遗传学工具再升级！

2021年5月12日，来自于以色列魏兹曼科学研究所神经生物学系的Ofer Yizhar研究员及其博士后学生Mathias Mahn在Neuron 上发表了题为“A photoswitchable GPCR-based opsin for presynaptic inhibition”的研究论文。

该研究筛选开发了新的光遗传学工具，即是脊椎动物脑视蛋白的靶向增强型蚊源同源蛋白（eOPN3），这一蛋白能够通过Gi/o信号通路来减少突触前末端神经递质的释放进而有效抑制突触传递。

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22

影响青少年大脑决策的关键因素——决策敏锐度

2021年5月20日，来自英国伦敦大学学院的研究人员在Neuron 上发表了题为“Decision making ability, psychopathology, and brain connectivity” 的研究论文。

该研究描述了一种新的认知结构——“决策敏锐度”，它捕捉了多个领域的全球决策能力。独立于智商之外，决策敏锐度能反映额盖皮层、后扣带皮层、体感和运动区域的相关活动模式，这些区域与决策相关。

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23

突触后受体聚集和神经肌肉接头形成的新机制：Rapsn液-液相分离

2021年5月24日，美国凯斯西储大学邢广林博士等在Neuron 杂志发表题为“Membraneless condensates by Rapsn phase separation as a platform for neuromuscular junction formation”的研究文章。

该研究提示Rapsn液-液相分离可能是突触后乙酰胆碱受体聚集和神经肌肉接头形成的新的机制。凯斯西储大学邢广林博士为该论文的第一作者，梅林教授、熊文诚教授是该论文的共同通讯作者。

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24

药物成瘾诱发奖赏环路变化新机制

2021年5月28日，来自美国加州大学的Byungkook Lim团队在Neuron 上发表了题为“Ventral pallidum DRD3 potentiates a pallido-habenular circuit driving accumbal dopamine release and cocaine seeking”的研究论文。

这篇研究从分子和环路水平角度，发现重复的可卡因使用会导致VP中细胞亚群活性的改变，从而影响NAc中DA的释放和可卡因渴求的复发。

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髓鞘更新在AD中的重要作用

2021年6月8日，陆军军医大学（第三军医大学）基础医学院梅峰教授团队在神经科学期刊Neuron 在线发表了题为“Enhancing myelin reverses cognitive dysfunction in a murine model of Alzheimer’s disease”的研究论文。

已有研究表明，成年小鼠的髓鞘形成与空间学习记忆能力密切相关，髓鞘形成减少是老化相关记忆功能下降的重要原因之一。该团队在前期研究工作的基础上揭示了AD相关的髓鞘动态变化，提出促进髓鞘形成缓解AD相关的认知功能障碍的治疗策略。

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C9orf72缺失促进小胶质细胞介导的衰老和淀粉样蛋白积累过程中的突触丧失

2021年6月16日，加州大学和西达赛奈医疗中心的研究人员在 Neuron 上发表了题为“C9orf72 deficiency promotes microglial-mediated synaptic loss in aging and amyloid accumulation”的研究论文。

该研究发现，C9orf72缺失促进了小胶质细胞内稳态特征的改变，并向炎症状态的转变，其特征是I型干扰素（IFN）特征增强。研究数据表明，在AD小鼠模型中，C9orf72^−/−小胶质细胞功能状态的改变抑制了细胞外淀粉样斑块生长的能力，同时也增强了突触丧失、记忆缺陷和神经元损伤。

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降低脑内ApoE表达，改善tau病理和神经退行性变的新机制

2021年6月21日，华盛顿大学神经科学部在Neuron 上发表了一篇题为“Overexpressing low-density lipoprotein receptor reduces tau-associated neurodegeneration in relation to apoE-linked mechanisms”的研究文章。

研究发现，在P301S tau蛋白病小鼠中，过表达ApoE代谢受体LDLR低密度脂蛋白受体，可以显著降低脑内ApoE表达，从而改善tau病理和神经退行性变，揭示了小胶质细胞中过表达LDLR会细胞自主性的下调小胶质细胞中的ApoE，并与缺失ApoE的小胶质细胞的激活抑制相关。

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目标导向行为的调控作用机制

2021年6月25日，来自英国剑桥大学心理学系的研究人员在Neuron 杂志在线发表了题为“Controlling one’s world: identification of sub-regions of primate PFC underlying goal-directed behavior”的文章。

研究发现膝旁前扣带皮层（A24）以及其下游脑区内侧尾状核对于调控目标导向行为具有重要作用，抑制其活动可以使动物降低对关联性削弱的敏感程度。与A24脑区相对的是抑制前眶额皮层（A11）可以增强动物对关联性削弱的敏感程度而激活该脑区则起到相反作用。该研究结果通过药理学的方法，从功能上在灵长类动物大脑中进一步精细定位了前额叶皮层（PFC）以及尾状核（caudate）中负责调控目标导向性行为的核团位置，对于我们今后更深入的解析强迫症，精神分裂症等精神疾病的致病神经机制做出了贡献。

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29

人源NMDA受体的门控机制和全新小分子结合位点

2021年6月28日，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竺淑佳研究组在Neuron 上发表了题为“Gating mechanism and a modulatory niche of human GluN1-GluN2A NMDA receptors”的研究论文。

该研究解析了一系列人源NMDA（N-methyl-D-aspartic acid，即N-甲基-D-天冬氨酸）受体GluN1-GluN2A亚型与不同小分子化合物结合的高分辨率冷冻电镜的结构，并探究了受体在不同小分子结合下的门控机制，同时也发现了一个全新的小分子结合位点。该研究丰富了NMDA受体的神经药理学特性，为深入理解NMDA受体结构和功能之间的联系提供了新的分子机制。

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30

尼古丁促进焦虑的神经环路机制

2021年6月30日，法国巴黎UMR8249脑可塑性实验室在Neuron 上发表的一篇题为“Nicotine inhibits the VTA-to-amygdala dopamine pathway to promote anxiety”的研究论文。

该研究发现(1)注射尼古丁后，VTA-DA神经元的激活和抑制同时出现；(2)VTA-Amg和VTA-NAc-DA通路对应于两个解剖上和功能上截然不同的回路，它们介导了不同的行为效应，存在功能性分离:抑制Amg投射的VTA-DA神经元是焦虑性的，而激活NAcLSh投射的VTA-DA神经元是有益的。

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丘脑前核同时参与了自闭症和精神分裂症的致病机制

2021年6月30日，美国麻省理工学院冯国平教授团队在Neuron 上发表题为“Anterior Thalamic Dysfunction Underlies Cognitive Deficits in a Subset of Neuropsychiatric Disease Models”的文章。

该研究首次详尽地研究了丘脑前核在认知中的作用，并且揭示了该核团同时参与了自闭症和精神分裂症的致病。揭示了调节认知障碍的新的环路机制，同时提示在以后的新的治疗方法的研发中，可以将患者通过生物学发病机制，而非不同的疾病进行分组治疗。

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赛洛西宾的抗抑郁作用机制----首次发现结构可塑性改变的奥秘

2021年7月5日，Alex Kwan团队（博士后邵玲小为第一作者）在Neuron上发表了题为“Psilocybin induces rapid and persistent growth of dendritic spines in frontal cortex in vivo”的研究论文。

研究采用长时间活体双光子成像技术，监测同一树突上的树突棘在psilocybin单剂量给药前后的动态变化，首次发现psilocybin诱导的结构可塑性，揭示了synaptic rewiring的time scale。该研究为揭示psilocybin快速且长效的抗抑郁作用机制提供了重要的在体数据支持。

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早期炎症诱发青春期抑郁情绪研究

2021年7月7日，张智/晋艳课题组与中国科学院徐林团队联合在Neuron 上发表了题为“Early-life inflammation promotes depressive symptoms in adolescence via microglial engulfment of dendritic spines”的研究论文。

研究发现，生命早期炎症导致个体在青春期发育过程中前扣带皮层（ACC）的小胶质细胞对生活中的随机应激事件易感，继而过度吞噬神经元树突棘，使得ACC谷氨酸神经元（ACC^Glu）对抗应激的能力减弱，从而产生青春期的抑郁情绪。

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揭秘第一人称视角在空间定位和记忆中作用的神经编码机制

2021年7月15日，美国哥伦比亚大学的Joshua Jacobs团队和德国弗莱堡大学的Andreas Schulze-Bonhage团队在Neuron上发表了题为“A neural code for egocentric spatial maps in the human medial temporal lobe”的研究论文。

研究人员在人脑内侧颞叶中发现了一种以自我为中心的空间定位的神经编码模式。而EBC构成了这一编码的关键环节，通过以自我为中心的方式，EBC编码了在空间环境中局部参考点与主体之间的方向。因此，EBC可以为主体提供一个以自我为中心的对周围环境的呈现，使得人类在空间行为中可使用以自我为中心的定位策略。EBC可能还有助于空间和情景记忆过程，通过处理与记忆相关的空间信息，从而有助于获得对过去经历的更加生动的回忆。

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使用动物研究脑科学已有50余年的历史，未来之路如何走？

2021年8月5日，Neuron 发表了题为“The continued need for animals to advance brain research”的研究论文。

动物实验有一个绕不开的问题：动物可能会遭受痛苦。国际上已经达成实验动物使用的共识：3R原则——即replacement（最好不用）/reduction（用也要少用）和refinement（尽可能减少动物痛苦）。为了更好的保障动物福利，最大化发挥它们对脑科学的贡献，造福于人类。作者们联名呼吁政策制定者应该多听一听实际工作者的声音，共同建立合理的制度体系（如图A）。公众和研究者之间应该多交流互信，破除猜测。研究者们则继续严格遵守3R原则，积极保护动物福利，并为攻克大脑疾病奠定基础。共同为人类战胜大脑疾病奠定可靠的科学基础。

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利用新的突触标记技术研究恐惧记忆相关的突触连接

2021年8月7日，来自韩国首尔大学生命科学学院的研究人员在Neuron 上发表了题为“Synaptic correlates of associative fear memory in the lateral amygdala”的研究论文。

研究结果表明，联想恐惧记忆扩大了AC-LA回路中激活神经元之间突触的棘突形态，然后随着记忆消退而减少，随后通过再调节而恢复。因此作者认为，突触前和突触后E细胞或突触E细胞之间的连接代表了一种不同的恐惧记忆状态。

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神经内分泌细胞膜内吞新机制

2021年8月18日，美国国家卫生研究院巫凌刚教授团队在Neuron 杂志上发表最新文章，题为“ Preformed Ω-profile closure and kiss-and-run mediate endocytosis and diverse endocytic modes in neuroendocrine chromaffin cells”。

该研究首次揭示了神经内分泌细胞内吞作用、多种内吞模式和胞吞胞吐偶联的主要膜转化新机制——钙/动力蛋白依赖的pre-Ω及融合孔闭合，两者在刺激时都不需要经历扁平到Ω的质膜转化，介导了多种内吞模式和胞吞胞吐偶联。推翻了半个世纪以来由扁平到圆形质膜转化介导刺激后内吞的概念。

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树突棘的妙用--增强运动学习能力

2021年8月26日，斯坦福大学的研究人员在Neuron 上发表了题为“Enhancing motor learning by increasing the stability of newly formed dendritic spines in the motor cortex”的研究论文。

作者发现阻断PirB提高了健康大脑中运动学习的极限，这表明这种受体的阻断也可能抵消甚至防止在各种神经和精神疾病中观察到的棘突不稳定和加速消除的表型。

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短时记忆形成的新环路机制

2021年8月31日，清华大学医学院、清华－北大生命科学联合中心、IDG/麦戈文脑科学研究院郭增才课题组在Neuron 在线发表研究论文——“A Cortico-basal ganglia-thalamo-cortical Channel Underlying Short-term Memory” 。

研究结果表明皮层-基底节-丘脑-皮层环路共同调控工作记忆信息的产生，基底节系统的功能失调不仅导致帕金森和亨廷顿舞蹈症等运动疾病，还对工作记忆功能产生重要影响。

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什么让我们成为人类？

2021年9月2日，美国哈佛大学和艾伦脑科学研究所的研究人员在Neuron 上发表了题为“Girskis et al. Rewiringof human neurodevelopmental gene regulatory programs by Human Accelerated Regions”的研究论文。

研究发现所谓的人类加速区域（HARs）有近一半在人类大脑发育重塑过程中发挥了重要作用。该团队开发了一个易于搜索的在线资源库（HARHub），包含了本次研究的新数据和之前发表的常见和罕见人类HARs序列变异数据集。数据表明，人类大脑的进化涉及基因组中几十个甚至上百个位点的变化，而不仅仅是一个关键基因。

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大脑如何编码时间知觉？

2021年9月11日，意大利国际高级研究学院触觉感知和学习实验室的Mathew E. Diamond的团队在Neuron上发表研究论文“Time coding in rat dorsolateral striatum”。

该研究采用了震动刺激时长-延迟比较任务，揭示了DLS通过ramping neurons的序列放电活动的时间动态变化，实现客观时间编码，但并不编码主观感知的刺激时长。解析编码震动刺激时长的主观时间知觉的脑区和机制将是下一个值得探究的课题。

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小脑调控运动的新发现

2021年9月16日，Neuron 上发表题为“Action-based organization of a cerebellar module specialized for predictive control of multiple body parts”的文章。

该研究在rAIN区域，发现一组功能独特的神经元，为p-Synergy提供潜在的神经基质:这些神经元可与其他邻近的神经元区分。又因为在p-Synergy过程中，身体部位的皮肤受到刺激后，便会被抑制，且其活动受到强烈的调节。另外，与复合p-Synergy运动的活力在逐次试验的基础上密切相关。

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前额叶皮质在感觉运动适应中作用的新神经机制

2021年9月16日，麻省理工学院Meirhaeghe等在Neuron 发表了题为“A precise and adaptive neural mechanism for predictive temporal processing in the frontal cortex”的文章。

该研究发现，在猴子DMFC中从不同的分布中测量神经反应的时间间隔；额叶皮层的活动与中间叶的时间一致；时间尺度允许时间相对于平均值进行预测性编码；上述发现在适应新的平均区间中得到了证实。该研究为理解预测加工在感觉运动适应中的作用提供了基础。

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人工神经网络模拟大脑识别气味

2021年10月6日，麻省理工学院麦戈文研究所副研究员、脑与认知科学系、电气工程与计算机科学系助理教授杨光宇团队在Neuron 上发表题为“Evolving the olfactory system with machine learning” 的研究论文。

该研究利用深度学习开发出了人工神经网络，该网络在学习辨识气味后，可进化出与脑嗅觉回路高度相似的结构。这项工作不仅可以帮助研究人员更好地理解脑嗅觉回路，还有助于体现人工神经网络与神经科学间的联系。人们在看到人工神经网络可以精确地匹配大脑架构时，会更坚信神经网络在脑建模中将大有可为。

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灵长类动物躯体感觉网络的行为双向变化

2021年10月21日，日本国家量子和放射科学与技术研究所脑功能影像部的研究者在Neuron 上发表了题为“Chemogenetic sensory fMRI reveals behaviorally relevant bidirectional changes in primate somatosensory network”的研究论文。

作者证明了fMRI引导的局灶化学遗传学沉默双向改变了猕猴的感觉诱发网络信号，并伴随相应行为的损伤。与传统的干扰相比，化学遗传沉默的伤害性小，且不会对操作目标组织造成物理损伤。这些优势也将允许在fMRI中进行可重复的沉默，并在远程沉默位点进行后续电生理学研究，以阐明其在同一动物中的神经元基础。这种方法将对非人类灵长类动物各种高级大脑功能背后的因果网络带来多尺度理解，为在健康和疾病中相应的人类大脑功能提供更深的见解。

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嗅觉地标与路径信息共同形成认知空间地图

2021年10月26日，哥伦比亚大学和斯坦福大学的研究人员在Neuron 上发表了题为“Olfactory landmarks and path integration converge to form a cognitive spatial map”的研究论文。

他们将CA1细胞群的记录与理论建模相结合，为气味线索作为地标信号的过程提供了证据，使海马的认知空间地图能够迭代扩展。海马体中路径整合和嗅觉地标的收敛，使小鼠能够构建空间地图，支持远比单路径整合更距离的导航。

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神经损伤后的自发性疼痛产生的新机制

2021年11月8日，约翰霍普金斯大学董欣中团队和辛辛那提大学张俊明团队在Neuron 合作发表了题为“Synchronized cluster firing, a distinct form of sensory neuron activation, drives spontaneous pain”的研究论文。

该研究不仅首次发现了神经损伤引起的初级感觉神经元同步聚集放电现象是自发性疼痛的病理基础，而且提供了直接且坚实的证据，表明交感神经-肾上腺素受体通路介导同步聚集放电的产生，为临床上靶向这一通路治疗神经损伤引起的自发性疼痛提供了理论支持和研发方向。

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内侧前额叶皮层微环路在社会竞争行为中的调控机制

2021年11月18日，浙江大学医学院脑科学与脑医学学院/教育部脑与脑机融合前沿科学中心的胡海岚教授团队在国际知名期刊Neuron 在线发表题为“Dynamics of a disinhibitory prefrontal microcircuit in controlling social competition”的研究论文。

揭开背内侧前额叶皮层(dorsomedial prefrontal cortex, dmPFC)不同抑制性神经元和作为皮层信号主要输出的锥体神经元（pyramidal neuron, PYR）之间的连接与调控关系，及其在小鼠社会竞争行为中的不同功能。发现由VIP-PV-PYR 组成的微环路通过抑制与去抑制的功能性连接，在社交情境下精细地协作调控dmPFC锥体神经元的活动，从而影响小鼠在面对社会竞争时的行为表现。

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基于LARAT的Opto-vTrap有望在未来开发出新的通用和灵活的光遗传工具

2021年11月25日，Neuron上发表了题为“Opto-vTrap, an optogenetic trap for reversible inhibition of vesicular release, synaptic transmission, and behavior”的文章。

新开发的Opto-vTrap可用于光诱导的囊泡释放、突触传递、胶质传递和行为的可逆抑制，并在如今成为抑制光基因探针的首选。此外，Opto-vTrap的优点是它的快速恢复时间和它的设计基于LARIAT，利用CIBN和CRY2相互作用进行照明。所以，基于LARAT的Opto-vTrap有望在未来开发出新的通用和灵活的光遗传工具。

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验证胶质细胞转分化的基本原则

2021年12月6日，来自复旦大学脑科学转化研究院彭勃课题组、复旦大学附属华山医院毛颖课题组和上海市精神卫生中心袁逖飞课题组的研究人员在Neuron 上发表了标题为“NeuroD1 induces microglial apoptosis and cannot induce microglia-to-neuron cross-lineage reprogramming”的研究论文。

该研究利用活细胞成像、严谨谱系追踪和药理学等多个手段对NeuroD1介导的小胶质细胞-神经元重编程现象进行了系统性探索，发现NeuroD1不仅不能诱导小胶质细胞重编程，而会诱导小胶质细胞的凋亡。研究结果确认了前人所观察到的“小胶质细胞-神经元重编程”并非真实情况，而是来自于病毒非特异性泄漏所产生的实验假象

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海马CA1神经环路调控的奥秘

2021年12月10日，来自纽约大学的研究团队在Neuron 上发表了题为“ Extrinsic control and intrinsic computation in the hippocampal CA1 circuit”的研究论文。

研究发现海马网络的瞬时功能阻滞对阈下神经元集体活动（LFP）和单个神经元的放电模式产生了不同的影响。mEC是海马θ振荡的主要电流源，输入（双侧CA3和双侧mEC）和局部（CA1）扰动导致CA1种群的重新映射。这些发现表明，CA1网络产生更多的自组织动力学和表达程序集的能力基本保持不变。

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调控呼吸、疼痛和焦虑的环路机制

2021年12月18日，Salk生物研究所的Sung Han团队在Neuron 发表了题为“Divergent brainstem opioidergic pathways that coordinate breathing with pain and emotions”的研究论文。

该研究结合呼吸监测方法、细胞类型特异性和投射特异性的环路研究工具，揭示了存在形成特异性核-壳解剖结构、分别投射到边缘系统和呼吸中枢、但形成相互兴奋网络的两群PBL^Oprm1神经元参与协调呼吸、疼痛和焦虑。

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重复刻板行为的闭环神经机制，为强迫症提供新理解

2021年12月21日，北京生命科学研究所的曹鹏实验室在神经科学著名刊物Neuron 上在线发表了题为“A brain-to-spinal sensorimotor loop for repetitive self-grooming”的研究论文。

该研究发现，在三叉神经脊髓核的尾侧部（caudal part of the spinal trigeminal nucleus，Sp5C），表达小脑素-2 (Cerebellin-2, Cbln2)的神经元形成一条向脊髓投射的下行神经通路，在维持自我梳理的重复刻板行为中扮演了重要的角色。作者最后提出了一个有趣的闭环神经机制模型：每次自我梳理将再次激活小鼠的Cbln2+ Sp5C神经元，并进一步促进下一个周期的自我梳理行为，形成了一个反馈式的闭环神经机制来维持重复刻板行为的发生。

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文章来源：brainnews2021年度发布

编辑：brainnews编辑部

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