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基础医学院黄志力课题组发现小鼠
黑暗暴露诱发觉醒的神经生物学机制

发布时间:2019-02-01

复旦大学基础医学院黄志力课题组研究发现,上丘γ-氨基丁酸能神经元联合腹侧被盖区多巴胺能神经元介导了小鼠急性黑暗暴露诱发觉醒效应的神经生物学机制,为临床治疗异常光照引起睡眠紊乱相关疾病提供新思路。该研究成果于2019年1月31日,以《上丘γ-氨基丁酸能神经元在小鼠黑暗暴露诱发觉醒的效应中起到关键作用》(“Superior Colliculus GABAergic Neurons Are Essential for Acute Dark-Induction of Wakefulness in Mice”) 为题,在线发表于国际权威期刊《当代生物学》(Current Biology) 。

随着国际交流的增加,工业、娱乐业的飞速发展,现代人跨时区旅行、倒班和加班的情况已经十分普遍。由此造成的生物节律紊乱和睡眠障碍等相关疾病的发病率逐年攀升,进而严重影响了人们的工作效率和生活质量。光照环境的异常是造成生物节律紊乱以及睡眠障碍的重要因素,但是,哪些大脑核团参与异常光照环境引起的节律紊乱和睡眠觉醒行为异常尚不清楚。

黄志力教授团队利用转基因小鼠、光遗传和化学遗传学操纵神经元活性、选择性神经元损毁以及多导睡眠图记录等研究手段,发现特异性损毁上丘γ-氨基丁酸能神经元或腹侧被盖区多巴胺能神经元后,急性黑暗介导的动物促觉醒效应完全消失,揭示这两种神经元在急性黑暗介导的促觉醒效应中扮演着不可或缺的角色。通过病毒示踪、离体电生理并结合光遗传学方法研究神经环路发现,视网膜神经节细胞能够直接调控上丘γ-氨基丁酸能神经元的活性并与其形成单突触连接, 上丘γ-氨基丁酸能神经元也通过单突触连接对腹侧被盖区多巴胺能神经元进行直接的功能性支配。

研究结果首次揭示,视网膜神经节细胞—上丘γ-氨基丁酸能神经元—腹侧被盖区多巴胺能神经元通路在小鼠急性黑暗的促觉醒效应中的关键作用。该神经环路机制的阐明可能为治疗光照环境异常导致的生物节律紊乱和睡眠障碍等疾病提供新靶点。

医学神经生物学国家重点实验室、脑科学研究院博士生张泽、刘雯樱为该论文第一作者,黄志力、曲卫敏教授为论文的通讯作者。该项目受到了国家自然科学基金委重点项目的资助。

 

小鼠急性黑暗暴露诱发觉醒的神经环路机制

急性黑暗暴露使视网膜对上丘γ-氨基丁酸能神经元的兴奋作用消失,导致上丘γ-氨基丁酸能神经元对腹侧被盖区多巴胺能神经元的抑制作用去除,进而引起腹侧被盖区多巴胺能神经元的兴奋,产生觉醒效应。

视网膜神经节细胞, retinal ganglion cell, RGC; 上丘, superior colliculus, SC; 腹侧被盖区, ventral tegmental area, VTA

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