上海生科院连发两篇顶级文章解析神经研究新发现

　　生物通报道：中科院神经所于1999 年 11 月 成立以来，在所长蒲慕明博士的带领下发展迅猛，研究成果屡登国际权威杂志。近期在《Science》杂志和《Nature Cell Biology》又发表了两篇高水平文章，分别解析了神经元极性建立和轴突发育机制和果蝇抉择能力的神经环路机制这两方面新发现。

原文摘要：
Nature Cell Biology - 9, 743 - 754 (2007) 
Published online: 10 June 2007; | doi:10.1038/ncb1603 
Dishevelled promotes axon differentiation by regulating atypical protein kinase C
[Abstract]

Science 29 June 2007:
Vol. 316. no. 5833, pp. 1901 - 1904 DOI: 10.1126/science.1137357
Dopamine-Mushroom Body Circuit Regulates Saliency-Based Decision-Making in Drosophila
[Abstract]

在第一篇文章中，来自中科院上海生命生命科学研究院神经生物学研究所神经生物学重点实验室（Key Laboratory for Neurobiology）的研究人员发现影响早期胚胎发育的Wnt信号可以通过调节进化上保守的极性蛋白复合体：PAR3-PAR6-aPKC刺激神经元轴突的发育，这为神经元极性建立和轴突发育机制提出了新的观点，也有利于神经损伤修复和神经退行性疾病的治疗。

领导这一研究的是中国科学院上海神经科学研究所突触信号研究组组长罗振革博士，其主要的研究领域为突触发育和可塑性研究。参予这一研究的还包括张娴、朱机、杨国英、王庆杰、钱磊等人，这一项目得到了中科院“****”、科技部“973”项目和重大研究计划、自然基金委以及上海市科委的资助。

神经元轴-树突极性的建立以及轴突的发育是形成神经网络的基础，对其分子机制的研究是神经科学的基本问题。在这篇文章中，研究人员发现Wnt信号途径下游的Dishevelled蛋白对轴突的形成是必须的，从而进一步阐明了Dishevelled的作用机制，研究还发现Dishevelled通过结合、稳定并激活非典型蛋白激酶C (atypical protein kinase C, aPKC)促进轴突发育，最后发现Wnt5a (一种非经典的Wnt) 促进神经元极性建立和轴突生长，其作用依赖于Dishevelled和aPKC。 

在第二篇文章中，同样来自中科院上海生命科学研究院神经生物学研究所神经生物学重点实验室的研究人员与生物物理研究院脑与认知科学国家重点实验室（State Key Laboratory of Brain and Cognitive Sciences）的研究人员在之前实验的基础上证明了蕈形体多巴胺神经系统环路是果蝇行为选择中的关键元件，发现了果蝇抉择能力的神经环路新机制，为进一步揭示神经系统行为选择神经环路机制提出了新的思路。 

领导这一研究的是上海生命科学研究院神经生物学研究所的郭爱克教授，参予研究的还有彭岳清和奚望等人，郭爱克教授一直致力于果蝇神经学研究，2005年其题为《果蝇跨模态学习的相互作用》的研究论文也登上了《Science》杂志，在这项研究中首次发现在一定的时间和空间条件下，果蝇在视觉和嗅觉不同模态之间，具有学习与记忆的协同双赢和相互传递的功能。 

黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）生活周期短（约15天），突变性状多，唾腺染色体大且有特定的横纹，加上容易在室内饲养，所以是进行遗传学实验研究的好材料。郭爱克研究小组将果蝇作为研究两难抉择的模式动物，这在国际上属于首次。

研究小组成员利用果蝇从基因－脑－行为的结合上，在分子，细胞和行为等多个层面上，揭示果蝇的学习记忆、模式识别、选择性注意和类似抉择行为的分子／细胞的，以及整合的神经机制。 

在这篇文章中，研究人员进一步发现果蝇基于竞争性视觉线索（competing visual cues）的相对显著性（ salience）可以在可变飞行选择（alternative flight options）中作出合适的判断。这种判断选择行为包括两个阶段：早期阶段和晚期阶段。前者需要多巴胺神经系统（dopaminergic system）和蕈形体（mushroom bodies）激活，而后者则相反，不依赖于这两者的激活，而且免疫组化分析也表明蕈形体受到多巴胺神经轴的支配。因此研究人员认为蕈形体多巴胺神经系统环路是果蝇行为选择中的关键元件。
（生物通：万纹）

附：
罗振革

个人简介 

1988年毕业于南开大学生物系；
1991年和1995年，于北京军事医学科学院获得硕士和博士学位；
于1998年被军事医学科学院聘为副研究员；
从2000年1月至2003年5月，在美国阿拉巴马大学医学院神经生物学系进行博士后访问学者研究。在此期间从事突触形成过程中的细胞信号传导研究；
于2003年6月受聘担任中国科学院上海神经科学研究所研究员，突触信号研究组组长。

罗振革研究员于2003年获得中科院“****”人才称号，随后获得优先资助。
另外，罗振革博士还承担“上海市基础研究重点课题”和“国家自然科学基金重大研究项目”等多项课题。

研究方向 
神经细胞发育和突触形成的分子机理

研究工作 
罗振革博士主要从事突触发育和可塑性研究。突触是神经传递的基本单元，其形成，发育及可塑性的研究是神经科学的核心问题之一。神经肌肉接头（ＮＭＪ）是由运动神经元和肌纤维之间形成的突触，由于其结构的简单性和可及性，ＮＭＪ成为经典的突触研究模型。突触后神经递质受体的聚集（Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）对于保证突触形成及有效的信息传递致关重要。乙酰胆碱受体（ＡＣｈＲ）在ＮＭＪ的聚集是由Ａｇｒｉｎ／ＭｕＳＫ信号系统介导的，运动神经元产生的Ａｇｒｉｎ通过激活肌肉细胞表面的受体酪氨酸激酶ＭｕＳＫ导致ＡＣｈＲ的聚集， 细胞内AChR受体关联蛋白Rapsyn对NMJ形成也不可或缺，但其作用机理有待阐明。罗振革研究员的前期研究发现，MｕSK不仅起信号分子的作用，而且可以作为脚手架蛋白（Scaffold Protein），形成一个以MｕSK为中心的蛋白复合物，其中包含DVL1和GGT，从而保证下游信号分子Rac1，Cdc42及PAK在NMJ突触后有效激活，进而导致细胞骨架重排及ACｈR的Clustering。以此为基础，罗振革研究员现在的研究集中于以下两方面：1）Rapsyn的作用机理；2）Wnt信号系统对突触形成的调节作用。另外，还在开展神经细胞的极性形成机理，神经递质受体转运和定位的分子事件的研究工作。 

郭爱克简介

中国科学院生物物理研究所所长。

1960-1965，就读于前苏联莫斯科大学生物物理学专业，
1979年获得慕尼黑大学自然科学博士，
1982。11--1984。6作为访问学者在西德马普生物控制论所工作。

获奖成果有：
1、1966-1968,参加中国核试验远后期生物效应研究，该项目获1988年中国科学院科学技术进步一等奖（一般参加者）
2、授奖项目1993年获中国科学院自然科学二等奖《复眼光感受的神经生物学机制及视觉运动感知的神经计算原理》（第一获奖者）。

目前主要研究内容：

由于果蝇可以实现梦幻般的遗传操作，果蝇的脑具有适中的复杂性，以及果蝇较为复杂的学习行为，所以目前主要以果蝇为实验模型，拟从基因－脑－行为的结合上，在分子，细胞和行为等多个层面上，揭示果蝇的学习记忆、模式识别、选择性注意和类似抉择行为的分子／细胞的，以及整合的神经机制。

主要的研究手段为：采用果蝇各类学习记忆突变体和转基因果蝇，以及基因敲除果蝇，多种学习范式（操作式条件化和经典联想式学习范式和抉择范式），片膜箝电生理记录，Ca2+成像，生物化学及计算神经科学建模等，目标是将从基因的、分子的、细胞的、生物化学的、解剖的与行为的数据结合为一体，从神经整合的角度理解脑与智力的关系。

本项研究主要是基础科学．在20世纪生命科学发展的历史长河中，果蝇扮演了十分重要的角色，是十分活跃的模型生物。遗传学的研究；发育的基因调控的研究；对于各类神经疾病的研究，如神经纤维瘤，巴金森氏病，老年痴呆症，药物成瘾和酒精中毒；衰老与长寿；日节律和类睡眠；学习记忆等都有果蝇的供献．新近的研究表明，果蝇可以作为研究脑的泛化／注意／抉择等整合功能的模型．由于脑功能的分子或细胞机制在进化上可能是保守的，所以对果蝇的上述研究的科学意义将超过果蝇自身。

从事科研项目介绍：
视觉运动和模式信息的神经计算研究，中科院75重点课题 
视知觉拓扑检测理论、模型及脑机制。国家基金87-89课题 
神经网络的理论模型及电路模拟，院重点课题，1987-1990 
视觉计算神经网络的自组织，国家模式识别重点实验室课题，1988-1989 
视觉运动感知的神经回路网络研究，中科院视觉信息加工开放实验室课题，1992 
国家基金委重大项目《神经网络理论模型及应用方法研究》，（1990-1993），项目两主持人之一。 

目前承担课题：
国家攀登计划《脑功能及其细胞分子基础》的课题《视觉感知的神经计算和自组织原理》。 
国家自然科学基金委信息科学部重点项目《主动视觉及其计算神经科学基础》（项目负责人主持人，三个子课题之一，“视觉运动神经网络”课题负责人）。 
国家基金委生命科学部面上项目：视觉选择性注意和记忆的模块式神经计算模型。