探索下丘脑电路，一次一个神经元

来自康州大学斯托尔斯分校和杰克逊基因组医学实验室的一个合作团队研究了下丘脑外侧区(LHA)神经元的多样性，LHA是大脑中基本行为的重要协调者。使用先进的单细胞测序方法，康乃狄格大学的Alexander Jackson和JAX的Paul Robson领导了迄今为止最全面的LHA细胞类型普查中识别已知和以前未识别的神经元种群的工作。该结果为理解LHA神经回路和靶向神经精神治疗的潜在发展提供了重要线索。

下丘脑，而在身体上是大脑的一小部分，尽管如此，我们仍然控制了一些最基本的生活功能。这里需要在这里进行生存所需的许多核心生理和行为功能。这些包括调节代谢（即能量支出和饲料），热调节，睡眠循环，应力反应等。在人类中，这些行为中断是许多神经精神，睡眠和代谢障碍的共同标志，包括成瘾，情绪障碍，焦虑和肥胖症。

下丘脑的神经回路是高度保守的，这意味着它在物种间非常相似，包括老鼠和人类。众所周知，下丘脑及其子结构由不同的神经元组成细胞类型它们具有许多不同的重要功能。尽管如此，究竟是哪种细胞类型以及它们在分子水平定义仍然不佳。然而，随着单细胞RNA测序方法的进步，现在有可能对下丘脑神经元种群有更详细的了解。

发表在自然神经科学，“下丘脑外侧区的单细胞转录组分析揭示了抑制性和兴奋性分子的不同群体神经元，由康涅德大学生理学和神经生物学助理教授Alexander Jackson和Jackson实验室(JAX)副教授Paul Robson领导的一个团队，提出了一项全面的分子不同细胞类型的普查下丘脑外侧区(LHA)，一个重要的行为协调者下丘脑。康涅狄格州大学的博士生Laura Mickelsen和JAX计算生物学家Mohan Bolisetty采用基于液滴的单细胞rna测序(scRNA-seq)策略，不仅在小鼠LHA中发现了新的神经元种群，而且在已知的神经元种群中也发现了意想不到的多样性。这项研究合作是JAX-UConn单细胞协议的产物，该协议结合了这两个机构的专业知识和资源，用于创新的单细胞研究项目。

“神经元亚型的复杂性令人印象深刻，”JAX的单细胞生物学实验室主任罗布森说。“在将单细胞转录组学应用于其他非神经元组织时，我们通常看不到这种复杂程度。”

这是迄今为止对LHA细胞类型最详细的分子描述，神经元聚类主要基于神经肽、转录因子和突触蛋白相关基因的差异表达。有趣的是，该调查定义了15个谷氨酸能(兴奋性)神经元种群和15个GABAergic(抑制性)神经元种群。这种多样性可以解释动物中LHA的非选择性激活所引起的行为效应的多样性，包括奖赏行为、进食行为、捕食行为和运动行为。

杰克逊说:“这项研究证明了以前被认为是相对同质的细胞群的多样性。”“它也为LHA未来的调查提供了路线图。神经回路利用基因工具。”

除了发展人口普查之外，研究人员还从功能上描述了一个以前未知的特征人口LHA神经元表达生长抑素，一种调节其他激素分泌的肽激素。研究小组分析了这些神经元的解剖分布、电特性以及它们在大脑中的投射位置。此外，他们还证明了这些基因的选择性激活细胞在小鼠中导致稳健的行为激活，包括在通常无活性期间显着增加的运动量活性。生长抑素阳性神经元种群与激活行为之间关系的机制提供了未来调查的领域。

“LHA中不同神经元群的深入表征揭示了功能分子标记，例如受体和离子通道，这可能允许我们选择性地调节LHA神经电路来调节行为，”杰克逊说。“在路上，这些信息可能有助于指导神经精神，睡眠和代谢障碍的新治疗策略的发展。”

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