未定带脑区GABA能长投射神经元在皮层局部癫痫中的作用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81870898
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0901.神经系统发育与代谢异常
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Since first described in 1877 as a “zone of uncertain function”, the zona incerta (ZI) and its role in the brain remains incompletely understood. Our recent work demonstrated the direct evidence that ZI GABAergic neurons project widely to cortical layer 1 and establish depolarizing GABAergic synapses onto pyramidal neurons in multiple layers of the developing neocortex, thus forming one of the earliest cortical circuits. Blocking ZI GABAergic synaptic activity resulted in reduced apical, but not basal, dendritic branching and reduced synaptic activity of cortical pyramidal neurons; The ZI GABAergic projection becomes inhibitory with maturation and can block epileptiform activity in the adult brain. In this proposed study, we will examine the diversity and function of ZI GABAergic projection neurons in cortical development and disease. We will combine state-of-art technologies including single-cell transcriptomics, optogenetic-based circuit manipulation, in vivo optical and electrical recordings, and behavioral assays to decipher the neural circuits that are defective in brain disorders. The potential results will lead to new insights in understanding the cell types and neural circuits that are targeted by human disease mutations. These results hold the potential to enable the development of circuit-based neural therapies targeting brain diseases.
自从1877年首次被发现并被描述为“功能不明的脑区”,未定带脑区(Zona Incerta)在大脑中的功能尚未完全阐明,申请人的近期工作揭示:腹侧丘脑的未定带脑区有一类特殊的GABA能神经元,其轴突能够远距离投射至大脑皮层,而被称为GABA能长投射神经元。未定带脑区GABA能长投射神经元能够与皮层谷氨酸能神经元建立突触联系,并在发育早期调节皮层神经元顶树突和突触发育;而在成年大脑能够抑制皮层癫痫状放电,提示未定带可能是治疗癫痫等神经发育疾病的重要潜在靶点。本项目拟针对未定带脑区GABA能长投射神经元的分子亚类及对脑功能的调控,结合单细胞测序、神经环路示踪、在体光遗传、多道电极记录和动物行为学,研究未定带脑区GABA能长投射神经元多样性和发育起源,以及如何实时调控大脑功能。预期成果将揭示神经发育和精神类疾病如癫痫和自闭症相关的环路机制,并为发展以神经环路为依据的疾病诊疗寻找新靶点。

结项摘要

丘脑下核团未定带脑区的神经元异质性高且与全脑形成广泛的投射连接。此前的研究表明未定带脑区神经元能够参与多种行为学及生理功能的调节,本研究对未定带脑区的神经元进行了神经元亚类的分型并对其功能进行了探究。运用单细胞核RNA测序技术检测了成年小鼠未定带脑区的神经元分子亚类,本研究发现了在未定带脑区区域特异性高表达的神经元标志物,并鉴定了未定带脑区不同区域神经元亚类特异的基因标志物。在脑组织水平通过荧光组织原位杂交(RNAscope)检测了神经元基因标志物的区域分布特征:发现在未定带脑区前端神经元高表达Ecel1及Cdh23,在未定带脑区的中段神经元高表达Pde11a、Ptprk、Nos1及Pax6。我们进一步针对未定带脑区区域特异性表达基因,构建了新的未定带脑区前端和中段神经元特异标记的转基因小鼠、结合在体光遗传学研究未定带脑区不同GABA能神经元亚类的行为学功能。研究结果揭示了未定带脑区GABA能神经元具有复杂的基因表达和功能抑制性,且基因表达和神经元的脑区投射特征共同决定了神经元亚类的功能。研究成果阐明了未定带脑区前端SST神经元至丘脑连接核(nucleus reuniens,Re)投射调控先天恐惧防御行为,未定带脑区前端Ecel1神经元至导水管周围灰质(periaqueductal gray,PAG)GABA能投射调控理毛行为,及未定带脑区中段Pde11a神经元至脑桥网状结构区(pontine reticular formation,PnO)GABA能投射调控睡眠觉醒的神经环路机制,拓展了未定带脑区神经元亚型的功能图谱。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multimodal Single-Cell Analysis Reveals Physiological Maturation in the Developing Human Neocortex.
多模式单细胞分析揭示发育中的人类新皮质的生理成熟
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2019.01.027
  • 发表时间:
    2019-04-03
  • 期刊:
    Neuron
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Mayer S;Chen J;Velmeshev D;Mayer A;Eze UC;Bhaduri A;Cunha CE;Jung D;Arjun A;Li E;Alvarado B;Wang S;Lovegren N;Gonzales ML;Szpankowski L;Leyrat A;West JAA;Panagiotakos G;Alvarez-Buylla A;Paredes MF;Nowakowski TJ;Pollen AA;Kriegstein AR
  • 通讯作者:
    Kriegstein AR
Pathological Networks Involving Dysmorphic Neurons in Type II Focal Cortical Dysplasia
II 型局灶性皮质发育不良涉及畸形神经元的病理网络
  • DOI:
    10.1007/s12264-022-00828-7
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Neuroscience Bulletin
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yijie Shao;Qianqian Ge;Jiachao Yang;Mi Wang;Yu Zhou;Jin-Xin Guo;Mengyue Zhu;Jiachen Shi;Yiqi Hu;Li Shen;Zhong Chen;Xiao-Ming Li;Jun-Ming Zhu;Jianmin Zhang;Shumin Duan;Jiadong Chen
  • 通讯作者:
    Jiadong Chen
Somatostatin-Positive Neurons in the Rostral Zona Incerta Modulate Innate Fear-Induced Defensive Response in Mice.
头端不确定区的生长抑素阳性神经元调节小鼠先天恐惧引起的防御反应
  • DOI:
    10.1007/s12264-022-00958-y
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
    NEUROSCIENCE BULLETIN
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Lin, Shan;Zhu, Meng-Yue;Tang, Meng-Yu;Wang, Mi;Yu, Xiao-Dan;Zhu, Yi;Xie, Shi-Ze;Yang, Dan;Chen, Jiadong;Li, Xiao-Ming
  • 通讯作者:
    Li, Xiao-Ming

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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