如何編輯睡眠節(jié)律？線粒體是焦慮的元兇？諾獎得主Michael Rosbash會上分享最新研究

大腦承載著無盡奧秘和無限潛能。它是人體最復雜、神秘的部分，一直以來都是科學家們探索的焦點。這個精妙的器官，不僅控制著我們的行為，還深深影響著我們的情感、思維和記憶。然而，我們對大腦的了解迄今還只是冰山一角。

北京時間5月13至14日，天橋腦科學研究院（TCCI）與巴黎薩克雷神經(jīng)科學研究所（NeuroPSI）舉辦了一場關于“Brain, Behavior & Beyond”的國際會議。

大會首日，5位腦科學領域知名科學家進行了一場關于腦發(fā)育與感覺認知的學術盛會。會議次日，包括諾貝爾獎得主Michael Rosbash教授在內(nèi)的4位知名學者熱情洋溢地分享了節(jié)律、情感與腦卒中等領域的最新研究進展。

TCCI旗下科學家社區(qū)蘇格拉底實驗室（Socratic Lab）進行了會議轉(zhuǎn)播，讓更多學者能夠近距離感受這場科學盛宴的魅力。

標記節(jié)****律神經(jīng)元，讓睡眠可以被編輯？

夏日將至，我們偶爾會在忘了及時吃掉的水果上看到幾只擾人的果蠅。這種米粒大小的生物，卻是科學研究中的寵兒。果蠅作為一種模式生物，被廣泛應用于生物節(jié)律的研究。

來自美國布蘭迪斯大學Michael Rosbash教授曾利用果蠅研究晝夜節(jié)律，這一開創(chuàng)性的工作也使他于2017年獲得諾貝爾獎。本次會議上，Rosbash教授講述了如何結合新技術進行果蠅生物節(jié)律研究。

BuTT-Seq是一個可用來評估RNA轉(zhuǎn)錄早期POI-Ⅱ活動的新方法，它能記錄RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，相比已有的Nascet-Seq和NET-Seq，BuTT-Seq更加快速高效，這為觀測活性維持時間短的果蠅核心生物鐘基因mRNA提供了時間窗口。此外，BuTT-Seq識別出的eRNA是一種尚未被定義的、被推測僅在生物鐘神經(jīng)元中存在的增強子。

果蠅大腦擁有1至3萬個細胞類型，眾多的細胞類型為節(jié)律、睡眠、學習記憶、打斗、動機、交配和求偶、成癮等行為提供了細胞生物學基礎。果蠅節(jié)律行為受多種神經(jīng)元亞型的調(diào)控，調(diào)控基因、神經(jīng)連接分子相關基因是細胞亞型分群最豐富的分子標記。同時，單細胞測序（scRNA-seq）可以將節(jié)律神經(jīng)元進一步分型，進而發(fā)現(xiàn)標記基因表達的相關性。

會中，Rosbash教授指出，在成年個體生物鐘系統(tǒng)中有非常顯著的細胞表面分子，這些分子特異性相互作用，調(diào)節(jié)發(fā)育過程中神經(jīng)元的特異性放電。細胞表面分子的表達具有神經(jīng)元特異性，例如G蛋白偶聯(lián)受體可以對神經(jīng)元分型做出很好的標記，這對于神經(jīng)環(huán)路的維持及神經(jīng)可塑性具有重要意義。

最后，Rosbash教授總結到，科學的進步依賴新技術、新方法、新思想，而新技術的出現(xiàn)為新方法與新思想的誕生開拓了道路。

“無望與無助，線粒體是元兇？

生活在快節(jié)奏的今天，你是否也經(jīng)歷過因答辯deadline臨近而倍感焦慮，因社會壓力太大而拒絕掙扎，選擇躺平？那么，負性的情感是如何被大腦編碼的呢？來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的Carmen Sandi教授從腦環(huán)路的視角講述了線粒體參與調(diào)控焦慮和動機背后的機制。

Sandi教授選取大鼠作為實驗對象，通過社會競爭實驗讓大鼠產(chǎn)生焦慮情緒，運用分子生物學技術及電生理記錄揭示低焦慮組與高焦慮組大鼠NAc神經(jīng)元活性差異，進一步地，運用挽救、過表達、抑制實驗論證了NAc腦區(qū)MSN-D1與MSN-D2神經(jīng)元中線粒體融合蛋白-2（mitofusin-2，MFN-2）是不同焦慮組MSN神經(jīng)元結構與功能改變的必要條件。

最后，Sandi教授分享了尚未發(fā)表的研究內(nèi)容。研究團隊運用轉(zhuǎn)基因技術比較了MFN-2在MSN-D1、MSN-D2神經(jīng)元中功能差異，進一步驗證邊緣系統(tǒng)調(diào)控焦慮對動機的影響，壓力與焦慮對血腦屏障的改變等。

基于上述研究發(fā)現(xiàn)，Sandi教授提出壓力應對/動機行為的線粒體和代謝的神經(jīng)編碼假說，即線粒體MFN-2水平改變——特定神經(jīng)元結構功能異?！袨楦淖?/strong>，這一假說得到了人體實驗及大鼠海馬腦區(qū)實驗的驗證。