当前位置: 主页 > 生物技术 > 模式生物与实验动物

上海生科院实现清醒小动物大脑多巴胺调质释放的实时检测

2015-11-25 21:41 上海生科院 神经科学杂志 阅读 0
核心摘要: 中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所利用碳纤维电极电化学记录技术,首次在清醒的幼年斑马鱼脑中实时检测到嗅觉刺激诱发的多巴胺释放,并追溯其上游神经环路。该研究为理解多巴胺能神经调质系统的环路机制提供了新方法,展示了斑马鱼模型在神经科学中的独特优势。

上海生科院实现清醒小动物大脑多巴胺调质释放的实时检测
在幼年斑马鱼的鼻孔处施加食物刺激,用碳纤维电极在其视顶盖纤维区进行记录。顶盖前区的多巴胺能神经元(绿色)被食物刺激激活,释放多巴胺到视顶盖区,使得碳纤维电极记录到多巴胺的氧化电流。

2015年11月18日,《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)报道了中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所的最新科研成果。该研究首次在清醒的小动物(幼年斑马鱼)脑中实时检测到感觉刺激诱发的多巴胺释放,并追溯了其上游神经环路。多巴胺是一种关键的神经调质,参与运动控制、奖赏、学习和情绪等多种功能。过去十余年,调控多巴胺释放的环路机制备受关注。幼年斑马鱼大脑小巧透明,易于进行电生理记录、光遗传学和遗传学操纵,且其多巴胺能系统具有保守的脊椎动物特征,是研究全脑水平多巴胺调控机制的理想模型。然而,幼年斑马鱼脑中多巴胺能神经元数量极少(每个核团仅几十到百余个),分泌的多巴胺分子量微小,对电化学记录的灵敏度和实验设计提出了极高要求。研究团队采用先进的碳纤维电极进行电化学记录,在清醒斑马鱼视顶盖区成功记录到嗅觉刺激诱发的多巴胺分泌。该技术具有毫秒级时间分辨率和微米级空间分辨率,是神经调质研究的经典方法。为确认信号特异性,研究者从电化学、药理学、解剖学和生理学等多方面验证了记录到的信号确为多巴胺能。通过结合表达钙离子指示剂GCaMP6s的转基因斑马鱼,他们观察到顶盖前区多巴胺能神经元投射到视顶盖区的纤维活动,该活动可被嗅觉刺激激活,且刺激模式与电化学实验一致。激光损毁顶盖前区多巴胺能神经元后,嗅觉刺激不再诱发多巴胺释放,证实嗅觉信息经由顶盖前区多巴胺能投射到达视顶盖区。这项研究由杜久林研究员指导,尚春峰博士与北京大学分子医学研究所周专实验室合作完成,获得了中科院战略性先导科技专项、科技部国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金等资助。

    发表评论