斑马鱼肠道和血管内感受底层神经元动态的全脑全光学探测

《Nature Communications》：Whole-brain, all-optical interrogation of neuronal dynamics underlying gut and vascular interoception in zebrafish

　　

摘要

为了根据环境和需求选择适当的行为，动物会将关于外部环境的信息与关于身体状态的信息整合起来，这些信息源于对内部信号的感知和处理（内感受）。然而，内感受背后的全脑电路活动及其与感觉运动处理的整合机制仍不清楚，部分原因是由于在生理扰动期间难以在细胞水平上获取全脑活动的技术障碍。我们开发了一种全光学系统，用于在处于行为状态的斑马鱼幼虫期间进行全脑神经元成像，同时针对靶向肠道或血流的营养物质进行光解笼锁释放以及视运动刺激。全脑范围内的广泛神经活动编码了营养物质的输送，在多个外周和中枢区域以多种时间尺度展开。诱发的活动取决于输送位置，并对氨基酸和 D-葡萄糖做出反应，但不响应 L-葡萄糖。许多对肠道有响应的神经元也对游泳和视觉刺激做出反应，其中脑干区域主要整合肠道和运动信号，而中脑区域则共同整合肠道、视觉和运动信号。该平台将身体 - 大脑通信研究与清醒、活动的脊椎动物的全脑神经计算联系起来。