Cell子刊同期刊发两篇中国学者成果

　　

生物通报道：在2月9日Neuron杂志上，来自中科院，以及北大的学者分别发表论文，报道了控制光偏好行为的神经环路机制，以及双光子成像的最新研究成果。

中科院神经科学研究所、中科院脑科学与智能技术卓越中心、神经科学国家重点实验室杜久林研究组发现通过视网膜神经节细胞和隆凸丘脑组成的非对称性视觉通路，左边背侧缰核介导了斑马鱼的光偏好行为。这一工作揭示了缰核介导光偏好行为的新功能，并首次在脊椎动物中发现了光偏好行为的神经环路机制。

同期Neuron还配以"Video Abstract＂形式进行重点推荐。光偏好行为是动物界中普遍存在的一种本能行为，对于动物生存至关重要。缰核是脊椎动物中高度保守的核团。哺乳动物研究表明，缰核是情绪控制的中心。通过主要接受来自边缘系统和基底神经节的输入，缰核控制焦虑、恐惧、奖赏、抑郁等相关行为。同时，大量工作表明，缰核还接受各种感觉信息的输入，但目前人们对于缰核这些感觉输入的具体神经环路及其相应功能仍不清楚。

为了探索缰核视觉输入的神经功能，研究人员首先检测了缰核在光偏好行为中的作用。正常的斑马鱼幼鱼具有明显的光偏好行为，损伤或功能沉默左边背侧缰核，而非右边缰核，则严重削弱这种行为。相反，通过光遗传学手段激活左边背侧缰核，则可以在双眼移除没有光偏好的幼鱼中重新诱导出偏好性。表明缰核对于光偏好行为是充分必要的。其次，通过对缰核神经元进行在体钙成像和电生理记录，发现具有视觉反应的神经元更多的分布在左边背侧缰核，同时这些神经元的持续性视觉反应和神经活动强度可以分别编码环境背景光给予的时长和强弱。通过这样两种编码策略，缰核可以实时感受到背景光的时长和强弱从而介导光偏好行为。

研究人员进一步地为了了解视觉信息是如何传递到缰核，结合形态追踪和功能实验等手段，发现左边背侧缰核接受来自隆凸丘脑的兴奋性单突触连接，而隆凸丘脑又接受来自视网膜神经节细胞通过其第四投射脑区的输入。损伤或功能沉默隆凸丘脑可以减弱光偏好行为，说明视网膜神经节细胞-隆凸丘脑-左边背侧缰核通路介绍了光偏好行为。

最后，他们详细检测了这条神经通路的投射特征，发现：涉及的大部分视网膜神经节细胞是ON-型细胞；隆凸丘脑神经元接受来自对侧视网膜神经节细胞的投射，并表现出持续性且左右对称的视觉反应；而两侧隆凸丘脑皆更多的投射到左边背侧缰核，使得左边背侧缰核神经元具有更强的视觉反应，从而导致了该神经通路的左右不对称性。该工作将缰核的功能扩展到光偏好行为，并提示缰核有可能作为一个感觉信息和情绪信息在大脑中相互交流的中介核团。

此外，北京大学生命科学学院的研究人员在在清醒猴认知行为条件下，最终实现了稳定时间超过6个月的双光子成像。

研究人员通过在猴视觉皮层显微注射腺相关病毒（AAV），转入基因编码探针，实现了清醒猴长时期双光子成像。新设计的成像窗口能有效防止颅内感染及硬脑膜增生，保持长达数月的稳定光学质量。AAV介导的基因编码探针，包括钙探针GCaMP5和GCaMP6s ，可以在猴视觉皮层获得长时期高效和稳定的表达。通过改进头部固定装置以及图像移动修正，获得了稳定的图像和高质量的神经活动信号，最终在清醒猴认知行为条件下，实现了稳定时间超过6个月的双光子成像。

这项还首次实现了在清醒猴双光子成像下，同时进行神经元胞内记录及单细胞电转等电生理研究及操作，证明了钙探针信号与神经元活动大范围的线性关系（10Hz - 150Hz），并能实现猴脑皮层神经元稀疏转染和树突成像。

原文标题：

Long-Term Two-Photon Imaging in Awake Macaque Monkey

Left Habenula Mediates Light-Preference Behavior in Zebrafish via an Asymmetrical Visual Pathway