探索下丘脑回路，一次一个神经元

康涅狄格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)的神经元多样性，LHA是大脑基本行为的关键协调器。使用先进的单细胞测序方法，康涅狄格大学的亚历山大·杰克逊和JAX的保罗·罗布森在迄今为止最全面的LHA细胞类型普查中，领导了识别已知和以前未识别的神经元种群的努力。该结果为理解LHA神经回路和有针对性的神经精神治疗的潜在发展提供了重要线索。

下丘脑虽然在物理上只是大脑的一小部分，但却控制着我们一些最基本的生活功能。我们生存所需的许多核心生理和行为功能都在这里协调。这些包括新陈代谢的调节(即能量消耗和进食)，体温调节，清醒-睡眠周期，应激反应等等。在人类中，这些行为的中断是许多神经精神、睡眠和代谢障碍的共同特征，包括成瘾、情绪障碍、焦虑和肥胖。

下丘脑的神经回路是高度保守的，这意味着它在不同物种之间非常相似，包括小鼠和人类。我们也知道，下丘脑及其亚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，究竟存在哪些细胞类型，以及它们在分子水平上仍然定义不清。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。

在一篇发表于自然神经科学，“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在分子上的不同群体神经元由康涅狄格大学生理学和神经生物学助理教授亚历山大·杰克逊(Alexander Jackson)领导的团队，包括杰克逊实验室(JAX)副教授保罗·罗布森(Paul Robson)，在研究中对分子不同的细胞类型进行了全面的普查下丘脑外侧区(LHA)是神经系统内行为的关键协调者下丘脑．康涅狄格大学博士生Laura Mickelsen和JAX计算生物学家Mohan Bolisetty应用基于液滴的单细胞rna测序(scRNA-seq)策略，不仅在小鼠的LHA中发现了新的神经元种群，而且他们还在已知的神经元中发现了意想不到的多样性。这项研究合作是jax -康涅狄格大学单细胞协议的产物，该协议结合了两所机构的专业知识和资源，用于创新单细胞研究项目。

“神经元亚型的复杂性令人印象深刻，”罗布森说，他是JAX单细胞生物实验室的主任。“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。”

结果是迄今为止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，普查定义了15个不同的谷氨酸能(兴奋性)神经元和15个gaba能(抑制性)神经元。这种多样性可以解释由LHA的非选择性激活在动物中引起的各种行为效应，包括奖励相关行为、进食行为、掠食行为和运动行为。

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之间的多样性。”“这也为未来LHA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，研究人员还对以前未知的功能进行了描述人口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，它们的电特性，以及它们在大脑中的投射位置。此外，他们还证明了选择性激活这些细胞在小鼠中导致了强大的行为激活，包括在正常不活跃的时期显著增加运动活动。生长抑素阳性神经元群体与激活行为之间的关系机制为未来的研究提供了基础。

Jackson说:“对LHA中不同神经元群体的深入描述揭示了功能性分子标记，如受体和离子通道，这可能使我们能够选择性地调整LHA神经回路来调节行为。”“未来，这些信息可能有助于指导神经精神疾病、睡眠和代谢障碍的新治疗策略的开发。”

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