2022年终盘点 | 中国神经科学重大进展

01

序列记忆的大脑表征性几何结构

2022年2月11日，Science 期刊以长文形式发表了题为《序列工作记忆在猕猴前额叶表征的几何结构》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、中国科学院灵长类神经生物学重点实验室王立平研究组、上海脑科学与类脑研究中心闵斌副研究员和北京大学生命科学学院唐世明课题组合作完成。

在该研究中，科学家训练猕猴记忆由多个空间位置组成的序列，并利用在体双光子钙成像技术记录猕猴大脑前额叶皮层的神经元活动。

研究人员发现神经元以群体编码的形式表征了序列中的每一个空间位置，并在这些表征中发现了类似的环状几何结构。该研究推翻了经典序列工作记忆模型的关键假设，为神经网络如何进行符号表征这一难题提供了新的见解。

02

基于单胺理论开发快速起效抗抑郁新一代药物靶点

抑郁症是一种常见神经精神系统疾病，以长期反复出现的心境低落痛苦绝望、缺乏正常快乐体验、丧失以往兴趣爱好、悲观厌世自卑自责、甚至具有自杀倾向等为主要症状，伴随着睡眠障碍、食欲下降、内分泌紊乱等一系列的神经官能症。抑郁症发病率近年来发病率逐年增高，受到广泛的重视。

2022年10月28日，Science在线发表了南京医科大学生殖医学国家重点实验室、药学院周其冈教授、朱东亚教授、厉廷有教授联合团队的研究：Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN，该研究对抑郁症经典假说“单胺理论”具有革新意义。

《Science》期刊把该研究列为Highlight，国际同行和媒体也对该研究高度评价，认为这是“单胺假说”提出近60年来，氟西汀上市50年来，抗抑郁药物研究取得的重大理论突破。

03

大脑启动“恶心--呕吐”病理反应的神经机制

人体摄入有毒食物后，大脑会启动恶心、呕吐等一系列的防御反应。但我们对大脑是如何检测摄入毒素并协调不同的防御反应仍然知之甚少。

北京生命科学研究所曹鹏研究团队于2022年11月1日在CELL发表题为：The gut-to-brain axis for toxin-induced defensive responses的文章，该研究建立了“恶心-呕吐”反应的小鼠动物模型，并确定了一组分子定义的脑肠轴，它们共同介导了毒素诱导的防御反应。

研究发现肠嗜铬细胞周围分布着表达五羟色胺3型受体基因（Htr3a+）的迷走神经感觉末梢，它通过响应五羟色胺来接收病原入侵的信号。并将这一信号由迷走神经传入脑干孤束核Tac1+的神经元。这些Tac1+ 神经元分为两群，一群激活脑桥中的厌恶中枢，产生与“恶心”相关的厌恶性情绪，诱导条件性味觉回避；另一群激活延髓的呼吸中枢，可能通过调节其中负责膈肌和腹肌同时收缩引发干呕行为。

04

声音镇痛的神经机制

音乐自古以来被用作表达、唤起及传递情感的媒介。Science 期刊早在1960年并报道声音（音乐、噪音）不仅调节情绪，还能产生镇痛效果。随后越来越多的研究发现，不同类型的音乐，甚至自然声和噪音等，均有缓解疼痛的效果，如牙科手术中的电钻声音。然而，半个世纪以来，声音镇痛的关键因素及神经机制尚不清楚。

2022年7月，中国科学技术大学生命科学与医学部张智团队与美国国立卫生研究院刘元渊团队及安徽医科大学陶文娟团队合作，在Science期刊发表题为“Sound induces analgesia through corticothalamic circuits”的研究成果，论文综合采用在体电生理记录、深部钙成像、病毒示踪以及神经调控等手段，深入揭示了声音镇痛的神经机制。

05

早期光感知促进小鼠幼年大脑突触发育并增强成年后学习能力的神经机制

哺乳动物的视觉感知起始于视网膜。哺乳动物视网膜中主要存在三类感光细胞：视杆细胞（rods）、视锥细胞（cones）和视网膜自感光神经节细胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, ipRGCs）。不同于介导视觉图像编码的经典成像视觉感光细胞（视杆细胞和视锥细胞），ipRGCs通过其基因Opn4编码的感光蛋白视黑素（melanopsin）特异性感知蓝光波段的光，并主要介导非成像视觉功能，如昼夜节律光调节、瞳孔光反射和光调控情绪等。在发育过程中，ipRGCs是最早具有感光功能的视网膜感光细胞，这暗示ipRGCs可能是介导光促进幼年大脑发育最关键的感光细胞。

2022年8月8日，中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授、鲍进特任研究员团队在Cell在线发表题为Melanopsin retinal ganglion cells mediate light-promoted brain development的研究成果，工作综合使用离体电生理记录、神经元形态标记、质谱、脑和视网膜神经调控和示踪、Go/No-go行为学等方法，深入揭示了光感知促进哺乳动物幼年多脑区协同发育的神经机制及对成年后学习能力的影响。

06

小鼠前额叶单神经元投射图谱

2022年3月31日23:00，《Nature Neuroscience》期刊以封面文章的形式在线发表了题为《小鼠前额叶单神经元投射图谱》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心严军研究组、徐宁龙研究组与华中科技大学苏州脑空间信息研究院、武汉光电国家研究中心龚辉团队合作完成。

该研究在国际介观图谱领域率先重构了小鼠前额叶皮层6357个单神经元全脑投射图谱，建立了国际上最大的小鼠全脑介观神经联接图谱数据库；首次发现小鼠前额叶皮层中存在64类神经元投射亚型，揭示了其空间分布规律，阐明了前额叶内部模块化的连接网络和等级结构、神经元转录组亚型与投射亚型的对应关系，从而揭示了前额叶皮层内部连接和外部投射的规律，并提出了前额叶皮层可能的工作模型。该研究不仅为深入研究高级认知功能的神经机制奠定了结构基础，也为研究全脑介观神经联接图谱提供了重要的技术支撑。 

小鼠图谱共享网站： 

https://mouse.braindatacenter.cn/