再取新突破 | 2篇Cell，1篇Nature，1篇Science，美国科学院院士骆利群在神经领域取得新进展

iNature

生理需求产生动机驱动，如口渴和饥饿，调节生存所必需的行为。 下丘脑神经元感知这些需求，并且必须协调相关的全脑神经元活动以产生适当的行为。饥饿动物的神经记录发现了对食物预测刺激的反应“g”，因此与动物饥饿时相比，对这些刺激的反应大大减少。 这种调节发现于各种脑区，包括hypothal-amus。 然而，调节这种感觉调制的机制仍然不清楚。 

2019年4月4日，斯坦福大学骆利群与Karl Deisseroth共同通讯在Science 发表题为“Thirst regulates motivated behavior through modulation of brainwide neural population dynamics”的研究论文，该研究开发了一种方法，可以在细胞和毫秒级分辨率下访问全脑神经元实现动机状态。研究人员应用这种方法来研究大脑的口渴状态，包括这种大脑状态如何影响感觉处理转化为行为输出。在这项工作中，研究人员观察了生存驱动行为的全脑细胞动力学的初步探索，在口渴的小鼠的大脑中观察到广泛的感觉和行为相关的神经活动动态，执行简单的嗅觉Go / No-Go任务。因此，动机状态指定初始条件，确定全脑动力系统如何将感觉输入转换为行为输出。

另外，2019年3月28日，斯坦福大学骆利群，Schnitzer及Wagner共同通讯在Cell 在线发表题为“Shared Cortex-Cerebellum Dynamics in the Execution and Learning of a Motor Task”的研究论文，该研究通过使用双位点双光子Ca2 +成像在前肢运动任务期间，发现L5和GrC动力学高度相似。 L5细胞和GrCs共享一组任务编码活动模式，具有相似的响应多样性，并且表现出与L5细胞之间的局部相关性的高相关性。慢性成像显示这些动力学在皮质和小脑中共同出现在学习上：随着行为表现的改善，最初不同的L5细胞和GrCs融合到共享的，低维度，任务编码的一组神经活动模式上。因此，皮质 - 小脑通信的关键功能是在学习过程中出现的共享动态的传播。总体而言，该研究结果表明，研究皮质和小脑作为一个联合动力系统，以充分了解每个对行为学习和表现的贡献是至关重要的（点击阅读）；

2018年8月23日，斯坦福大学骆利群研究组在Cell 发表题为“Anatomically Defined and Functionally Distinct Dorsal Raphe Serotonin Sub-systems”的研究论文，该论文揭示了皮质下和皮层突出的5-羟色胺神经元在DR内具有不同的细胞 - 体分布，并差异地共表达囊泡谷氨酸转运蛋白，同时从解剖学定义和功能不同的背侧中缝5-羟色胺子系统（点击阅读）；

2018年2月17日，斯坦福大学骆利群研究组在Nature发表题为“Teneurin-3（Ten3） controls topographic circuit assembly in the hippocampus”的研究论文，该论文首次发现Teneurin-3在海马体中拓扑环路中的新作用，并揭示了Ten3在哺乳动物神经发育过程中的作用机制（点击阅读）；

动机驱动是内部状态，可以解释为什么动物适应性地改变其行为以响应相同的外部刺激。 生理需求（例如，用于食物和水）被认为产生特定的驱动事件，其参与特定的目标导向行为。 这些驱动是通过感知生理变量的下丘脑神经元群体的活动建立的，并将这些信息传递给大脑的其他部分。

这些内部状态的性质已经争论了几十年。  饥饿动物的神经记录发现了对食物预测刺激的反应“g”，因此与动物饥饿时相比，对这些刺激的反应大大减少。 这种调节发现于各种脑区，包括hypothal-amus。 然而，调节这种感觉调制的机制仍然不清楚。 

骆利群

骆利群等团队在口渴的背景下研究了这些问题，这是一种对生存至关重要的动机驱动，在快速时间范围内调整，并通过充分表征的神经回路实现。 穹窿下器官（SFO）和血管末端的血管器官（VOLT）中的渗透压敏感和血管紧张素敏感神经元投射到中位视前核（MnPO），其整合这些生理信号并将该信息传递给多个下游细胞核。 该循环中的活动是厌恶的，水消耗通过激活局部MnPO神经元来减少SFO和MnPO活性，实现类似于类别“驱动减少”的机制。

在口渴的动机行为期间全脑神经元记录

对于该研究，研究人员研究了34个大脑区域~24,000个神经元的动力学，这些动物来自于口渴动机的选择行为，因为老鼠消耗了水并且变得满足。有趣的是，研究人员开发了一种方法，可以在细胞和毫秒级分辨率下访问全脑神经元实现动机状态。研究人员应用这种方法来研究大脑的口渴状态，包括这种大脑状态如何影响感觉处理转化为行为输出。

光遗传性口渴诱导恢复特定区域的群体活动动态和解码

在这项工作中，研究人员观察了生存驱动行为的全脑细胞动力学的初步探索，在口渴的小鼠的大脑中观察到广泛的感觉和行为相关的神经活动动态，执行简单的嗅觉Go / No-Go任务。这些结果与秀丽隐杆线虫和幼虫斑马鱼中的行为期间全脑细胞活动的低维度和普遍性相符。因此，动机状态指定初始条件，确定全脑动力系统如何将感觉输入转换为行为输出。

参考信息：

http://science.sciencemag.org/content/early/2019/04/03/science.aav3932

—END—

内容为【iNature】公众号原创，欢迎转载

白名单回复后台「转载」

微信加群

iNature汇集了2万名生命科学的研究人员及医生。我们组建了40个综合群（8个PI群及32个博士群），同时更具专业专门组建了相关专业群（植物，免疫，细胞，微生物，基因编辑，神经，化学，物理，心血管，肿瘤等群）。温馨提示：进群请备注一下（格式如学校+专业+姓名，如果是PI/教授，请注明是PI/教授，否则就直接默认为在读博士，谢谢）。可以先加小编微信号（love_iNature），或者是长按二维码，添加小编，之后再进相关的群，非诚勿扰。

▼点击查看相关文章

iNature，专注前沿科学动态，传递科普信息。关注请长按上方二维码。投稿、合作、转载授权事宜请联系微信ID：18800248052 或邮箱：[e-mail]

温馨提示：日前，iNature正式推出姊妹微信公众号“iNews”。“iNature”协助“iNews”的成长及运行,iNews时刻关注学术领域的热点，新闻及动态，长按下面的二维码直接关注。

觉得本文好看，请点这里↓