好书推荐!《动物行为实验指南》电子版pdf,网盘发货
《动物行为实验指南》共674页,涵盖了常见的实验动物,如小鼠、大鼠和斑马鱼,详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导,帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段,减少了查阅文献和寻找方法的时间,成为各类科研人员的重要参考资料。
《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型,包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下,都详细介绍了多个经典的实验范式,涵盖了超过100种实验方法。
胡霁,上海科技大学生命科学与技术学院研究员。胡霁教授及其团队近期的研究成果涵盖了神经科学领域的多个方面,包括但不限于麻醉与围术期的基础研究、痛觉和痒觉的不同神经机制、以及大脑如何处理不同类型的感觉信息等,同时聚焦于精神疾病比如抑郁症、焦虑症的治疗。近三年科研硕果累累,在研究情感及其相关的精神类疾病的重要科学问题上发表多篇研究论文。
精神病是一种异常的精神状态,可导致患者失去与现实的接触。它是精神分裂症、双相情感障碍、睡眠剥夺及其他精神障碍的常见症状。临床上,抗精神病药物如奥氮平和氯氮平对治疗精神病非常有效。
基于此,2023年2月8日,上海科技大学胡霁、朱晓娜课题组联合北京脑科学与类脑研究中心孙文智课题组在Molecular Psychiatry杂志发表“Atypical antipsychotics antagonize GABAA receptors in the ventral tegmental area GABA neurons to relieve psychotic behaviors”揭示了非典型抗精神病药物缓解精神病样行为的神经机制。为了研究受抗精神病药物影响的神经环路机制并识别更具选择性的治疗靶点,采用了一种策略,即利用这些有效的抗精神病药物来识别抗精神病的神经基质。作者观察到,在腹侧被盖区(VTA)局部注射抗精神病药物可以逆转由MK-801注射在小鼠中引起的感知运动门控缺陷。通过体内光纤记录、电生理技术和化学遗传学方法发现抗精神病药物可以通过阻断GABAA受体激活VTA中的GABA神经元。此外,还发现VTA GABA神经元到伏隔核(NAc)的投射在这些抗精神病效果中起到了关键作用。 Fig1 奥氮平和氯氮平激活VTA DA和GABA神经元作者的研究确定了治疗精神病的一个新的治疗靶点,并强调了从临床到实验室(“床边到实验台”)的方法在识别影响精神病性障碍的神经环路方面的实用性。
https://www.nature.com/articles/s41380-023-01982-8
据报道,滥用丙泊酚可以产生一种休息良好且欣快的状态,但这种愉快效果背后的神经机制尚未明确。基于此,2023年3月13日,胡霁、袁逖飞、许涛研究团队共同合作在Neuron杂志上发表“Propofol exerts anti-anhedonia effects via inhibiting dopamine transporter” 揭示了丙泊酚产生欣快感的神经机制。在此研究中,作者报告了丙泊酚能够积极并直接地结合多巴胺转运体(DAT),而不是血清素转运体(SERT),这有助于快速缓解快感缺乏症状。接着,通过分子对接和对DAT上的关键结合残基进行突变来预测丙泊酚的结合模式。在清醒自由活动的小鼠上进行的光纤记录以及[18F] FP-CIT正电子发射断层扫描进一步证实,丙泊酚给药会导致伏隔核(NAc)中多巴胺迅速且持久的积累。增强的多巴胺能信号驱动了NAc中表达多巴胺受体1的中棘神经元(D1-MSNs)的偏向性激活,并逆转了慢性应激动物中的快感缺乏症状。这项研究报道了丙泊酚通过对多巴胺转运体(DAT)的直接结合对伏隔核中的多巴胺产生的影响。研究发现,丙泊酚能够提升多巴胺水平并激活D1型中棘神经元(D1-MSNs),这对于改善快感缺乏是必需的。研究结果为理解抑郁背后独立的行为表型提供了见解,并提出了通过筛选具有可控成瘾风险的新DAT抑制剂来发现治疗快感缺乏的新方法的可能性。综合来看,这些发现表明了丙泊酚对抗快感缺乏的治疗潜力,值得未来临床研究的进一步探索。
DOI: 10.1016/j.neuron.2023.02.017
痛觉和痒觉是两种密切相关但本质上不同的感觉,它们引发的行为反应也不同。然而,大脑是如何编码痛觉和痒觉信息以产生不同的感知仍然不清楚。基于此,2023年5月23日,上海科技大学生命科学与技术学院胡霁课题组和上海交通大学基础医学院徐天乐课题组合作在Neuron上发表“Representation and control of pain and itch by distinct prefrontal neural ensembles”揭示了内侧前额叶皮层不同的神经元集群对痛觉和痒觉信息的独立表征,并提出这两个神经元集群通过优先投射到特定的下游区域以调节疼痛或瘙痒相关的感觉和情绪行为。作者报道了在小鼠内侧前额叶皮层(mPFC)的PL中,伤害性信号和致痒性信号是由不同的神经元群分别表示和处理的。研究发现,对痛觉和痒觉有响应的皮质神经元群在电生理特性、输入-输出连接性谱型以及对伤害性或致痒性刺激的活动模式上有显著差异。此外,这两组皮质神经元群通过对特定下游区域如中背侧丘脑(MD)和基底外侧杏仁核(BLA)的不同偏好投射,相反地调节与痛觉或痒觉相关的感官和情绪行为。 这些发现揭示了由不同的前额叶神经元群分别表示的痛觉和痒觉,并为理解大脑中的体感信息处理提供了一个新的框架。简而言之,这项研究指出了在大脑中存在专门处理痛觉和痒觉的神经元群,它们不仅在基础属性上有所区别,而且通过特定的神经通路影响相关的感觉和情感反应。这一成果对于深入了解痛觉和痒觉的神经生物学机制具有重要意义。
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00342-2
催产素长期以来被认为在社交行为如社会依恋和养育行为中发挥重要作用。然而,催产素神经元如何响应社交和非社交刺激,在很大程度上仍是未知的,尤其是在高时间分辨率下。 基于此,2023年12月15日,上海科技大学生命科学与技术学院胡霁教授团队与中山大学肿瘤防治中心谢敬敦主任医师团队、北京脑科学与类脑研究所行为分析中心高子龙主任团队在Current Biology上发表了“Oxytocin neurons mediate stress-induced social memory impairment”揭示了催产素神经元介导由压力引起的社交记忆损伤。在此研究中,作者记录了自由活动小鼠下丘脑室旁核(PVN)中催产素神经元的体内实时反应。研究结果显示,相比社交刺激,压力源更能显著激活催产素神经元。催产素神经元的激活与压力期间的挣扎行为精确相关。此外,发现催产素介导了由压力引起的社交记忆损伤。研究结果揭示了PVN催产素神经元在压力引发的社交遗忘症中的重要作用。该研究指出在面对压力时,PVN中的催产素神经元会被明显激活,并且这种激活与个体在压力情境下的挣扎行为密切相关。更重要的是,这些神经元的活动还参与了压力导致的社交记忆障碍,揭示了催产素系统在应对压力和维持正常社交功能方面的重要性。这一发现有助于作者更好地理解压力如何影响社交行为和记忆,并为开发相关的治疗方法提供了新的视角。
https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.11.037
Piezo1一触即发,炎症连锁反应加剧心梗后心室变形
心力衰竭与高死亡率和发病率相关,而室壁重构总是先于心力衰竭发生。室壁重构从根本上是由神经系统和免疫系统共同调控的机械转导驱动的。然而,目前尚不清楚在室壁重构过程中,哪些关键分子因素控制着神经/免疫/心脏轴上的机械转导。基于此,2024年1月18日,上海科技大学胡霁与安徽医科大学第二附属医院麻醉与围术期医学科张野、何淑芳团队合作在Circulation发表了“Piezo1-Mediated Neurogenic Inflammatory Cascade Exacerbates Ventricular Remodeling After Myocardial Infarction”揭示了Piezo1通道及其介导的神经源性炎症在心肌梗死后室壁重构过程中的重要作用。通过结扎大鼠左冠状动脉建立慢性心肌梗死(MI)的体内模型,使用慢病毒介导的胸背根神经节(TDRG)特异性Piezo1敲低大鼠和腺相关病毒-PHP.S介导的TDRG神经元特异性Piezo1敲除小鼠来研究TDRG中的Piezo1是否在室壁重构过程中发挥功能作用。随后,使用中和抗体介导的TDRG IL-6(白细胞介素-6)抑制大鼠和腺相关病毒-PHP.S介导的TDRG神经元特异性IL-6敲低小鼠来确定神经源性炎症的机制。使用初级TDRG神经元体外评估Piezo1的功能。MI后4周,在TDRG神经元中Piezo1和IL-6的表达增加,并且这些因子被功能性激活。无论是TDRG特异性Piezo1的敲低还是TDRG神经元特异性Piezo1的缺失都减轻了MI后4周时室壁重构的严重程度,并降低了TDRG或心脏中的IL-6水平。此外,抑制TDRG IL-6或敲低TDRG神经元特异性IL-6也改善了室壁重构并抑制了心脏中的IL-6级联反应,但不影响TDRG中的Piezo1水平。另外,增强的Piezo1功能(如由Yoda1,一种Piezo1的选择性激动剂诱导的大量钙内流所反映)导致MI后4周小鼠TDRG神经元中IL-6的释放增加。 研究强调了Piezo1在这种病理状态下的重要性以及发现了神经源性炎症在机械转导中的新角色。这为理解心肌梗死后心脏重构机制提供了新的视角,并可能为开发新的治疗策略提供理论基础。Piezo1作为一种机械敏感离子通道,在感知和响应机械应力变化中扮演重要角色,其在心脏修复和重构中的具体功能及其与神经免疫信号的关系得到了进一步阐明。
DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.123.065390
解离现象,以意识和感知改变为特征,是多种精神障碍的基础,但其中涉及的特定神经元亚型仍不明确。 基于此,2024年12月19日,上海科技大学胡霁教授与复旦大学附属华山医院王英伟教授团队在Cell Reports杂志发表了“Dissociation-related behaviors in mice emerge from the inhibition of retrosplenial cortex parvalbumin interneurons”揭示了在小鼠中,当压后皮质的PV中间神经元被抑制时,会出现与分离状态相关的行为。在小鼠实验中,作者发现,能诱发解离的氯胺酮剂量会显著抑制压后皮质中的PV中间神经元(PV-INs),增强 δ 振荡(1-3 赫兹)和 δ-γ 相位-振幅耦合(δ-γ PAC),并诱导出类似解离的行为。在无氯胺酮的情况下,光遗传学手段抑制RSC的PV-INs会引发δ振荡、δ-γ PAC以及一些类似解离的行为。此外,激活 RSC的PV-INs,或敲低RSC的PV-INs 中的NMDA受体亚基NR1和超极化激活环核苷酸门控通道 1(HCN1),会减弱氯胺酮诱导的 δ 振荡、δ-γ PAC以及某些类似解离的行为。这些研究结果表明,PV-INs可调节δ振荡和δ-γ PAC,并确定了NR1和HCN1是PV-INs中氯胺酮的作用靶点,它们可能协同影响解离现象,这或许为解离症状提供了潜在的治疗靶点。 分离是一种意识的改变状态,以与思想和情感的脱离为特征。通过操控 RSC中的PV-INs以及它们的NR1和HCN1通道,调节d-GABAAR并调控与分离相关的行为,提示了潜在的治疗靶点。通过调节这些神经元和通道,可能找到治疗涉及分离症状的精神障碍的新方法。
在生物医学领域内,科学家们致力于开发能够在活体内有效并精准地传递DNA的技术和方法的长期努力。 基于此,2025年1月10日,上海科技大学的胡霁团队与北京脑科学与类脑研究所的孙文智团队在 Molecular Therapy 杂志上发表了“Efficient Gene Delivery Admitted by Small Metabolites Specifically Targeting Astrocytes in the Mouse Brain”揭示了利用小代谢物实现对小鼠脑内星形胶质细胞特异性的高效基因递送。这项研究介绍了一种名为小代谢物介导的基因传递方法(gDAM)的新技术,用于在成年小鼠大脑的星形胶质细胞中高效且靶向地递送裸DNA。gDAM利用了DNA与包括甘氨酸、L-脯氨酸、L-丝氨酸、L-组氨酸、D-丙氨酸、Gly-Gly和Gly-Gly-Gly在内的小代谢物的简单组合,实现了对星形胶质细胞特异性的裸DNA递送,从而在这些细胞中产生了瞬时而强大的基因表达。通过使用gDAM技术,研究人员成功地将PiggyBac转座子和CRISPR-Cas9系统共递送到星形胶质细胞中,诱导癌基因EGFRvIII的长期过表达以及肿瘤抑制基因Nf1、Pten和Trp53的敲除,导致在免疫功能正常的鼠类中形成了源自星形胶质细胞的胶质瘤。此外,gDAM还促进了裸DNA向周围胶质瘤星形胶质细胞的递送。在这些周围胶质瘤星形胶质细胞中过度表达干扰素-β和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子显著延长了携带73C胶质瘤细胞的小鼠的整体生存期。 这种方法为开发专门针对星形胶质细胞的基因传递系统提供了新视角,以满足研究和基因治疗的不同需求。gDAM背后的创新策略有望为其他组织(如骨骼肌和皮肤)中的DNA递送提供新的灵感。这一技术的发展对于基础科学研究以及潜在的临床应用都具有重要意义。
DOI: 10.1016/j.ymthe.2025.01.006