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大脑如何处理信息?——浙大龚薇/斯科团队在Molecular Psychiatry发文揭示基底外侧杏仁核神经环路连接模式
杏仁核是大脑中的重要结构,形如“杏仁”,为大脑的信息处理中心。然而受限于示踪工具,人们很难探究杏仁核神经环路的组织方式。为了解析杏仁核复杂的输入输出环路的连接,我们需要更为特异的探索技术。
2021年8月16日,浙江大学脑科学与脑医学学院龚薇研究员与斯科教授团队在Nature 子刊Molecular Psychiatry上发表题为“Organizational principles of amygdalar input-output neuronal circuits”的研究论文。该论文解析了基底外侧杏仁核(BLA)神经环路连接模式,揭示了其“输入同源,输出独立”的信息处理机制,说明了杏仁核具有整合复杂的输入信号,并独立传递至下游各脑区的特性。
该团队采用了一种细胞类型特异、投射位点特异的逆行跨单突触追踪新方法,此方法在病毒工具的帮助下成功“点亮”感兴趣脑区中特定类群神经元的上游连接,具有良好的追踪特异性且操作简单,可用于探索众多神秘且重要的神经环路连接。
跨单突触追踪原理
基底外侧杏仁核-终纹床核的全脑输入分布
该研究结果揭示了BLA神经环路处理信息的模式: BLA将具有不同输入权重的感觉信息、整合信息、情境信息、神经调节信息和其他信息理想地相整合,不依赖于输出靶点地将信息传递到下游脑区。这种“输入同源、输出独立”的信息处理模式形成了多维处理路径,平行地介导生存相关行为的起始、获取、评估和决策。
自1995年首次利用虚拟现实治疗恐高症,虚拟现实暴露法已经成为治疗创伤后应激障碍、社交障碍等焦虑症的重要临床工具。该研究结果表明情境信息在BLA的信息整合中占主导地位,虚拟现实疗法可以有效地编辑BLA的恐惧-防御系统,这解释了为什么虚拟现实暴露疗法能够有效治疗焦虑症。同时该研究精准量化了BLA不同类型信息的输入权重,这有助于指导设计出最佳的虚拟现实治疗方法。
该研究得到了国家自然科学基金重点项目、浙江省自然科学杰出青年基金、浙江省重点研发计划、浙江省领军型创新创业团队等项目资助。浙江大学脑科学与脑医学学院博士生黄理蒙为第一作者,龚薇研究员和斯科教授为本文的共同通讯作者。本研究获得了段树民院士的悉心指导,同时获得了Julius Zhu教授、李晓明教授、徐富强教授、汪浩教授、虞燕琴教授等的大力支持。全文链接:https://doi.org/10.1038/s41380-021-01262-3
目前斯科/龚薇课题组正在大力招收博士后,采取以临床问题为导向、先进技术为驱动、医工信交叉为手段的复合培养模式,为每位新入站的博士后提供充足的科研经费用于课题的自由探索。优秀博士后出站后可优先留校或进入合作研究中心/企业任职,在站期间工资在25~30万,另有年终奖(根据绩效)。主要研究方向包括神经环路解析和调控、脑信息读取和脑功能调控新技术、脑机接口、AI数据处理等,以解决老年痴呆症等神经退行性疾病、抑郁症、失眠、焦虑等重大精神性疾病。我们热烈欢迎具备以下相关专长的前来应聘:神经生物学、肿瘤学、分子生物学、遗传学或医学、光学工程、电子、计算机等“某一方向”的坚实科研背景。联系方式:kesi@zju.edu.cn;课题组网址:https://person.zju.edu.cn/kesi。
参考文献Huang, L., Chen, Y., Jin, S. et al. Organizational principles of amygdalar input-output neuronal circuits. Mol Psychiatry (2021). https://doi.org/10.1038/s41380-021-01262-3
来源:浙江大学脑科学与脑医学学院
供稿:斯科/龚薇课题组
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