骆利群院士本月Cell、Nature连发研究成果

  骆利群（Liqun Luo）教授是世界著名的一位华人科学家，这位从中国科技大学少年班里走出来的科学家30岁成为美国顶尖名校博士导师，领导斯坦福大学生物系规模最大实验室，获得了一个又一个重要的科研成果，现任斯坦福大学生物系教授，霍德华休斯医学院研究员。2012年其当选为美国科学院院士。
  本月，骆利群教授领导研究小组报告称，他们采用先进的技术方法揭示出了一些重要的神经回路结构。两篇研究论文接连发布在世界顶级期刊《细胞》（Cell）和《自然》（Nature）杂志上。
  在7月30日的Cell杂志上，骆利群教授课题组与斯坦福大学医学院Robert C. Malenka教授合作， 结合轴突引发病毒转导及狂犬病毒介导的跨突触追踪，及基于Cre的细胞类型特异性寻靶技术，系统地映射出了中脑腹侧被盖区多巴胺神经元（VTA-DA neuron）的输入-输出信号关系。
  DA神经元功能障碍与包括成瘾、忧郁症、精神分裂症和帕金森氏病在内的许多脑疾病有关联。由于当前尚未充分认识DA神经元参与的复杂脑回路，阻碍了建立更复杂的神经性假说及改善这些疾病的治疗。
  在哺乳动物大脑中，大多数的DA神经元都聚集在两个靠近的中脑区域：腹侧被盖区（VTA）和黑质致密部（SNc）。VTA-DA神经元可通过各种神经元投射整合复杂的输入信号，编码多个信号来影响动机性行为。DA神经元的突触输入和/或输出信号解剖定位有可能是其内在特性及行为作用的一个关键决定因子。因此获得VTA-DA神经元输入与输出信号连接的详细综合图谱对于推导出中脑神经回路功能原理具有极大的价值。
  在这篇文章中，研究人员利用了基于狂犬病毒和细胞类型特异性的单突触追踪技术，结合允许在整个大脑映射出遗传确定的神经元细胞群输入-输出信号关系的一种病毒-遗传策略。通过这些方法，他们生成了VTA-DA神经元输入与输出信号连接的广泛高分辨率图谱，由此揭示出了从前未知的一些连接，包括前皮质→VTA-DA神经元→伏隔核(NAc)回路。利用光遗传学、电生理学和体内药理学方法，他们通过证实这一神经回路在正强化（positive reinforcement）中起作用验证了它的功能关联性。
  新研究数据表明了VTA-DA神经元亚群输入-输出信号关系非常复杂然而却可以辨别。他们为建立更复杂和可测试的假说，来解释介导VTA，尤其是它的DA神经元在适应性和病理行为中各种行为功能的神经回路提供了一张至关重要的线路图。
  此外，在本月1日的Nature杂志上骆利群教授课题组还报告称，他们也利用一套病毒-遗传工具剖析了小鼠的LC-NE神经元回路。基于狂犬病毒的输入映射图表明， LC-NE神经元接受了来自从前鉴别出的、将轴突发送至蓝斑核的许多区域，以及来自新鉴别的突触前伙伴细胞包括小脑浦肯野细胞的汇集突触输入信号。 研究人员发现向各种输出区域发出投射的LC-NE神经元接收了大致相似的输入信号。基于投射的病毒标记方法揭示出向一个输出区域发出投射的LC-NE神经元，也向他们检测的所有大脑区域发出了投射。因此，LC-NE神经回路整体整合了来自许多脑区域的信号，并将信息输出到了许多脑区域，这与其调控脑状态这一主要作用相一致。同时，研究人员还揭示出了某些LC-NE子回路中几个层次的特异性。 研究人员表示，在他们的研究中采用的这些新工具广泛适用于神经回路和生物体中绘制输出结构图及输入-输出关系。由此为基于细胞类型和投射模式来针对性研究神经元集群提供了一个有效的方法。