Nature | 李毓龙研究组与合作者发表多巴胺探针应用进展

如同婴儿模仿父母说话，小斑马雀也会模仿身边成年斑马雀的叫声。然而，如果将身边的成年斑马雀替换为播放鸟叫声的播放器，小斑马雀就无法模仿出叫声。指导这一行为的神经环路机制是什么呢？杜克大学的Richard Moony研究组将电生理记录、光学成像与行为学实验相结合，阐明PAG-HVC神经通路（即中脑PAG脑区的多巴胺神经元向感觉运动皮层HVC脑区的投射）与此行为相关。成年斑马雀作为一个必要的视觉信号激活了小斑马雀PAG脑区的多巴胺神经元（播放器无法激活该神经元），该多巴胺神经元的神经纤维在HVC脑区释放多巴胺，多巴胺调节了视觉信号（成年斑马雀）与听觉信号（成年斑马雀的叫声）的整合，指导小斑马雀模仿出叫声。

值得一提的是，不久前发表的新型多巴胺探针GRABDA1h灵敏地检测到在“小鸟学唱歌”这个行为模式下HVC脑区的多巴胺释放，如图1所示。这对阐释多巴胺在PAG-HVC神经通路中的作用具有重要的意义。我们有理由相信，未来，这种新型基因编码的多巴胺探针会被应用于更多的模式生物中研究多巴胺的生理及病理功能。

图1. HVC脑区的多巴胺成像

李毓龙：

北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心，麦戈文脑研究所研究员

实验室研究领域:

人的大脑由数十亿的神经元组成，后者又通过数万亿的突触组成复杂的神经网络。不同种类的神经元经过或远或近的投射，通过突触与其他神经元进行信息交流，实现感知觉、决策和运动等高级神经功能。

研究大脑的最大挑战在于脑的高度复杂性。我们实验室集中在神经元通讯的基本结构突触上，从两个层面上开展研究：一是开发前沿的工具，即开发新型成像探针，用于在时间和空间尺度上解析神经系统的复杂功能；二是借助先进的工具探究突触传递的调节机制，特别是在生理及病理条件下对神经递质释放的调节。

具体而言，对于工具开发，我们集中于：

1-结合光遗传学和荧光成像，无损伤性的研究神经元之间的电突触连接。电突触的异常可导致耳聋、癫痫、脑部肿瘤和心脏功能异常等疾病。

2-开发可遗传编码的检测神经递质/调质的荧光探针。神经递质/调质是神经元化学突触传递的关键介导分子，与感知、学习和记忆以及情绪密切相关。

利用上述荧光探针，我们的功能性和生理性的研究集中于：

1-结合生物信息学、分析化学、生物化学、生理学和成像学方法，系统地探索和鉴定潜在的新型小分子神经递质。

2-研究神经元中重要的分泌性囊泡“高密度核心囊泡”的蛋白质组学，分析囊泡内的神经肽组成。这些神经肽对于调节食物摄取、侵犯性行为和生物节律有重要的调节作用。

3-寻找上述新型化学递质/调质小分子的对应受体，即寻找“孤儿”受体的配体。

4-结合双光子成像和可遗传编码的荧光探针，使用果蝇和小鼠作为模式生物，研究嗅觉传导或睡眠过程中脑的工作机制。

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