深圳先进院脑科学团队2024年上半年重磅成果一览
by 管理员 | 2024-07-31
中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院团队自2024年初至今，在多个研究领域取得了显著进展，发表了一系列具有重大影响力的科研成果。 这些研究成果不仅涵盖了重大脑疾病的机理研究、脑认知功能的深层机制以及脑科学研究的新技术方法，团队还成功建立了阿尔兹海默病新型猴模型，为深入理解阿尔茨海默病的发生以及发展进程提供了新机遇……
1、针对社交行为研究的小样本学习计算框架模型 Social Behavior Atlas
2024年1月，蔚鹏飞研究员团队在人工智能领域国际顶级期刊Nature Machine Intelligence期刊发表了题为“Multi-animal 3D social pose estimation, identification, and behavior embedding with a few-shot learning framework”的论文，发布了神经环路研究领域一项突破性应用技术：针对社交行为研究的小样本学习计算框架模型Social Behavior Atlas 。 该技术实现了自由社交动物模型的无标签、高精度三维姿态估计、零样本身份识别和精细化社交行为分类，真正解决了精确检测动物社交行为的多个重要难点，有望为社交行为神经环路机制的研究带来研究范式上的变革创新。该工作为科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目“社交障碍的神经环路机制与干预研究”的实施，提供了重要的精细行为数据分析支撑。
2、开发最轻的（0.43g）头戴式荧光显微镜
2024年1月，毕国强教授和周鹏程副教授团队合作在National Science Review 杂志在线发表名为“Multi-region calcium imaging in freely behaving mice with ultra-compact head-mounted fluorescence microscopes”的工作。 该工作直接面向多脑区同步记录的需求，通过系统优化光学、电子学和机械方面的设计，开发了目前世界上最轻的（0.43克）的超紧凑头戴式荧光显微镜——TINIscope，并在自由活动的小鼠上实现了对四个海马亚区神经元钙活动的同步成像。TINIscope为神经科学家提供了一种新的重要研究手段，用于探索动物在感知、认知和行为等方面的神经元级别的跨脑区协调作用。
3、发现小胶质细胞修剪突触影响AD的机制
2024年1月，詹阳研究员团队在Neuron杂志在线发表题为Clearance of β-amyloid and synapses by the optogenetic depolarization of microglia is complement selective 的研究论文。 基于小胶质细胞和神经元之间的紧密关联及其在神经退行性疾病中的作用，研究团队成功建立了一套在体外和体内特异性去极化激活小胶质细胞的方法。通过光遗传方法激活小胶质细胞，发现小胶质细胞去极化可以促进脑实质中Aβ的清除，但同时也会增强神经突触的消除。研究团队进一步寻找了神经突触清除的关键机制，发现补体信号通路C1q可以选择性地防止小胶质细胞去极化诱导的突触损伤，但不影响Aβ清除。该研究给出了一种小胶质细胞靶向调控的有效方法，揭示了小胶质细胞介导的独立吞噬途径，给出了一种针对神经退行性疾病治疗的病理性蛋白清除和神经保护的协同策略。
4、发现大脑处理高级空间信息的细胞机制
2024年2月，王成研究员团队和南方科技大学陈小菁助理教授团队联合在Neuron杂志发表题为“Egocentric processing of items in spines, dendrites, and somas in the retrosplenial cortex” 的研究论文。 研究团队发现在大脑的压后皮层脑区含有自我中心神经元。它们不仅在神经元的突触层次的信息传递过程中呈现功能聚类，还能够在不同的场景中募集独立的神经元群体，在大脑处理高级空间信息的过程中发挥重要作用。该研究对理解生物体如何编码处理空间信息，构建抽象的空间感知有重要启发，有望为人工智能领域类脑智能算法的设计和研究带来新思路。
5、发现精神障碍下风险决策行为异常的细胞机制
2024年4月，屠洁研究员团队在Neuron杂志上发表了题为“Astrocyte-mediated regulation of BLAWFS1 neurons alleviates risk-assessment deficits in DISC1-N mice”的研究论文。 该研究历时七年，首次验证BLA中的特定神经元需要通过与星形胶质细胞的相互作用来执行正常的风险评估，而神经元的单独活动不足以执行相关的风险评估功能。本研究揭示了星形胶质细胞与神经元通讯障碍作为风险评估缺陷的关键机制，为理解星形胶质细胞在行为调控中的关键作用提供了新的证据，并为治疗精神疾病中的风险评估功能障碍提供了新的治疗靶点。
6、发现毒品成瘾特异的奖赏机制
2024年7月，朱英杰研究员团队在Neuron期刊上发表了题为“Cellular and circuit architecture of the lateral septum for reward processing”的研究论文。 论文详细描述了外侧隔核脑区（Lateral septum, LS）的单细胞转录图谱及其主要神经元类型的空间分布，并发现集中在腹侧亚区的雌激素1型受体阳性神经元（LSEsr1）通过激活腹侧被盖区（VTA）多巴胺神经元促进奖赏效应且在甲基苯丙胺成瘾中发挥重要作用。考虑到调控LSEsr1神经元不影响自然奖赏，靶向该群神经元和HCN1通道的治疗策略有可能是解决毒品成瘾的重要方向之一。
7、构建PSEN1基因突变阿尔茨海默症猕猴模型
2024年7月，陈宇/路中华/叶涛团队在Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association期刊在线发表题为“Early blood immune molecular alterations in cynomolgus monkeys with a PSEN1 mutation causing familial Alzheimer’s disease”的研究论文。 该研究通过基因编辑技术建立首个精准模拟家族性AD基因突变的猕猴模型（PSEN1突变食蟹猴），并在幼年AD突变猴中发现AD相关早期病理蛋白的改变以及外周炎症和免疫信号分子的异常，为深入理解阿尔茨海默病的发生以及发展进程提供了新的机遇。