Nature Neuroscience| 绘制大脑图谱，揭示记忆奥秘

撰文丨王 肖

阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease, AD）是一种老年神经退行性病变，为老年致死的第六大病因。根据美国国立衰老研究所调查，全世界每年大约有93,500老年人因阿尔茨海默症而死亡，并且发病率和死亡率随年龄增长而升高。阿尔茨海默症首先累及的组织是大脑中的海马体。

海马体（Hippocampus）是一种位于大脑内侧颞叶高度特化的皮层结构，因其形状像海马，故称“海马体”。海马体负责空间导航、记忆存储、辅助情感调整等。其退行性病变会导致阿尔茨海默症、癫痫等神经性疾病。在解剖结构上，海马体主要可以分为DG, CA3, CA1和SUB四个区域，各区域之间并没有明显的解剖分界线。目前已经知道四个区域在结构和功能上是不同的，但是同一区域之内是否存在不同仍是未知。

近日，美国南加州大学Houri Hintiryan和Hong-Wei Dong团队在Nature Neuroscience上发表了题为Integration of gene expression and brain-wide connectivity reveals the multiscale organization of mouse hippocampal networks的论文。该论文利用大规模mRNA原位杂交和RNAseq技术，首次构建了小鼠海马基因表达精细图谱（Hippocampus Gene Expression Atlas, HGEA），发现了小鼠海马体四个区域不同亚区域的分子异质性，进一步完善了海马体的经典轮廓，为进一步治疗包括阿尔茨海默症在内的神经性疾病奠定基础。

根据海马基因表达精细图谱，研究者将海马体四个区域细化为了20个不同的分子区域：DGd, DGi, DGv, DGpod, DGpov, CA3dd, CA3d, CA3i,CA3v, CA3W, CA2, CA1d, CA1i, CA1v, CA1w, SUBdd, SUBdv, ProSUB, SUBv, SUBvv，每一个区域里都有自己独特的细胞（下图）。

随后，研究者利用基因表达图谱构建了复杂的海马体20个分子区域内部与外部（大脑皮层、尾状核、丘脑、下丘脑和杏仁核）连接网络，阐明了大脑中的连接模式（下图）。

总的来说，该研究的亮点在于首次发现海马可以分为多个亚区，具有独特的组合基因表达模式和连接，多个海马亚区与周围组织可以连接为一个多尺度的层次网络，负责空间导航、记忆、社交、稳态等。

该论文第一作者Michael S.Bienkowski表示：“我们构建了目前为止最为详细的海马体图谱，通过该图谱，我们可以看到海马各个区域是如何工作的，同时也有利于我们理解海马体的退化是如何引起疾病的。”通讯作者Hong-Wei Dong表示：“我们可以利用构建好的海马体图谱，研发靶向特定基因的药物，从而可以有针对性的治疗神经元，同时也可以极大地减少副反应。”

参考文献

1. Michael S. Bienkowski, Ian Bowman, Monica Y. Song, Lin Gou, Tyler Ard, Kaelan Cotter, Muye Zhu, Nora L. Benavidez, Seita Yamashita, Jaspar Abu-Jaber, Sana Azam, Darrick Lo, Nicholas N. Foster, Houri Hintiryan & Hong-Wei Dong (2018). Integration of gene expression and brain-wide connectivity reveals the multiscale organization of mouse hippocampal networks. Nature Neuroscience.

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