[Nature Neuroscience]痛并赶紧乐，探索阐述的感觉系统软件调节多巴胺脑周围神经元移动的脑周围神经基础框架

各位大朋友小朋友儿童节快乐呀，这里是儿童节也想咕咕的椰球。今天为大家带来的研究是一项功能神经环路研究。论文的标题简洁明了，为疼痛通过脊髓-臂旁核-中脑环路调控多巴胺神经元。本文发表于自然·神经科学，第一作者是目前就职于浙江大学的杨鸿斌博士。

在下面中，创作者监定了条从脊髓动身方法臂旁核（LPB）流向中脑的精神环路，并具体分析了隐痛的信息经过该环路调节管控多巴胺精神元项目的精神制度化。实验方案出现 ，那部分臂旁核精神元得到脊髓下行的损伤感想怎么写性的信息并将其转递给中脑的黑质蜂窝状部（SNR）。而SNR则经过可以和接间三种不同的的制度化调节管控腹侧被盖区(VTA)多巴胺精神元的项目。本实验方案出现 了连结样子装置和多巴胺装置互相的“公路桥梁”，有关心于关心我国深入入解读隐痛对学习成绩和认同活动的调节管控制度化。 文献综述 痛疼是一个种僵化的综上性展示。本质特征的痛疼可能只不过是一个种肢体对危害性激发的察觉反應，但临床护理上痛疼我们通常还偶有动因展示缺位等负面影响的积极情绪，还要导至焦躁神经衰弱等心理学故障 。这表示“痛疼”上述产品概念除了英语察觉地方的展示外，还要偶有的积极情绪和认识程度反應的改善。 处在中脑腹侧被盖区（ventral tegmental area，VTA）的多巴胺（dopamine，DA）精神末梢元在奖赏和和驱动力动作相关的的环路中树立的反响就已经 为我门所遵守了。众多研究分析实证显示信息，如果是慢牲還是慢牲疼痛感感都将以至于VTA中多巴胺精神末梢元的过程 的减退，而进一次带来疼痛感感携带来的舆情的心理状态反响。可是在此种的过程 表里还有一点毛病悬而未决。里面更为关键的的的好几个关键的的科学研究毛病是：

01  外周伤害感受器上行的痛觉信号是通过何种通路被传递给VTA多巴胺神经元的？

02  疼痛调控多巴胺神经元活动的神经机制是怎样的？

为了更好地理解疼痛对认知行为的影响，以上这些问题依然值得深入挖掘。
 

在触觉中枢神经数据信心的进入通道中，臂旁核（lateral parabrachial nucleus，LPB）更好地发挥了核心的枢纽站帮助。探析表面，臂旁核也可以对不一样的损失性热血所产生不起作用，并将推送到的样子信心分配到掌管不一样的生理特点的时候的重中之重脑区，这当中就主要包括了VTA。之所以不会很难提出假说：臂旁核有应该在样子数据信心输送到多巴胺中枢神经元一种的时候中饰演者了“转站站”的人物角色。 下面来，让你他们详细一起来看实验者怎么样去 从臂旁核发团，对一条沟通能力感受到装置的和自我认同装置的两者之间的径路来进行讲解。
结论 不论是解读还是设计功能神经环路类的研究，我们大体上可以按照一个“先示踪，再记录，最后操纵”的思路对感兴趣的科学问题进行分析。具体而言，我们可以首先采用神经示踪技术鉴定目标神经环路的解剖学结构并利用电生理记录手段确定该环路的生理基础；然后使用电生理记录和钙成像等记录手段获取该环路在特定生理或病理过程中的活动规律；最后使用光遗传/化学遗传等手段结合行为学对目标环路的活动进行操纵，从而揭示其与特定生理或病理过程的因果关系。   到这篇文章，小说作品最先对LPB与中脑有差异的机构内的剖析学去链接通过了鉴定结论。值得买特别留意的是，我就们制定运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢示踪实验英文分析有差异脑区内的投映直接关系，越发是有关LPB和VTA这样的话衔接更加较为复杂的的机构时，咱们一定要而且得到 顺向示踪（anterograde）和双向示踪（retrograde）二者示踪详细方法的口供，相互之间体现方能将各脑范围内的剖析学去链接揭示。详细到小编，小说作品最先所选择AAV木马顺向不跨突触示踪结合在一起现阶段更加火爆的荧光显微镜光学玻璃薄片断块成相模式（fMOST）分別制作了LPB的谷氨酸能运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢元和GABA能运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢元向全脑的投映占比（图1a）。结杲屏幕上展示屏幕上展示LPB的谷氨酸能运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢元末梢精神末梢分別投映向了VTA和SNR（黑质蜂窝状部）的里侧（图1b和c），而GABA能运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢元则由于缺乏向中脑的投映。而在双向示踪组成部分，分析者分別所选择了犬腺木马2（CAV-2）和伪狂犬木马（RV）二者有差异的详细方法选择了投资选择VTA、SNR的LPB运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢元的三维空間固定。结杲屏幕上展示屏幕上展示投资选择VTA和SNR的LPB运动精神末梢系统末梢精神末梢末梢精神末梢元在三维空間上类属两方溶合的两群血细胞（图1d和e）。

图1 臂旁核投射向中脑的功能神经解剖学结果

下面来，小说我便用离体脑片膜片钳记载技木立刻学习方案LPB向中脑的基本功能突触链接。VTA中含盖多个区别分类的脑中枢感觉中枢精神元，这当中投影向伏隔核的多巴胺能脑中枢感觉中枢精神元被看作与奖赏、行为举动行为举动想关塑造增进的感情。可是，与LPB存在着投影的VTA脑中枢感觉中枢精神元真不知道应属哪个分类呢？为着学习方案一个间题，小说我在LPB的谷氨酸能脑中枢感觉中枢精神元中表达方法了光铭感缓冲区ChR2。离体脑片记载的结果彰显，当光多种多样成功激活码LPB险资VTA的脑中枢感觉中枢精神玻璃玻璃纤维时，VTA中成群险资伏隔核的多巴胺脑中枢感觉中枢精神元被记载得到比较明显的开心性突触后电极电位（图1g和h）；而区别的是，在VTA中只能是少量出GABA能脑中枢感觉中枢精神元具体表现出对光多种多样的症状（图1k）。这代表着着LPB随便向VTA的投影开心而并非是抑止了VTA多巴胺脑中枢感觉中枢精神元，与之后学习方案了解的隐痛会抑止VTA多巴胺脑中枢感觉中枢精神元活动组织的假设恰好对立。与此直接，成功激活码LPB险资SNR的玻璃玻璃纤维也会会造成SNR中的GABA能脑中枢感觉中枢精神元行成EPSCs（图1h）。

以上实验结果不得不令人深思，既然LPB向VTA的直接投射对VTA的多巴胺神经元起到的是兴奋作用，那么必然存在另外一条环路痛信号转化为对VTA多巴胺神经元的抑制信号。结合前面的实验结果，这条环路可能就是LPB投向SNR的环路。因此在后续的实验中，作者将目光转移到了这条通路的功能上。

 作者首先检验了投向SNR的LPB神经元（为了简明，我们统一将其记作LPB_→SNR神经元，对于其他环路也采取相同的记录规则）是否接受来自脊髓上行的疼痛信号。结合顺向和逆向示踪手段，研究者发现脊髓背角神经元投向LPB的纤维末梢与LPB_→SNR神经元存在空间上的重叠（图2b）。膜片钳记录进一步发现光刺激激活脊髓背角投向LPB的纤维可以诱发LPB_→SNR神经元产生突触后电位（图2d）。这些结果表明由脊髓背角上行的伤害感受性信号会与投射向SNR的LPB神经元产生连接。

图2 脊髓背角神经元投射向LPB_→SNR神经元

通过以上实验，作者成功鉴定了脊髓-LPB-SNR这一连接通路。接下来，作者检验该通路能否能够传输伤害感受性信号。为了检验这一问题，作者分别采用了光纤钙成像记录以及在体电生理记录结合光标记（Opto-tagging）手段对LPB_→SNR神经元群体和个体的活动进行了记录。结果表明大部分LPB_→SNR神经元可以被机械、电、热等多种伤害性刺激激活（图3）。而大约半数左右接受LPB投射的SNR神经元同样可以被伤害性刺激所激活（图4）。以上发现提示来自脊髓的伤害感受性信号可以通过LPB被传递至SNR。

图3 LPB_→SNR神经元可以对多种疼痛刺激做出反应

 

图4 接受LPB投射的SNR神经元可以被伤害性刺激激活

之上研究方案提升LPB→SNR环路与剧痛着来源于一些性，那就倘若我国特情人减弱LPB向SNR映射信号通道的游戏活动能不能都可以转变动植物的剧痛着表型呢？为了能够查证这一项数学猜想，小编在对侧LPB表达方式减弱性的光血清NpHR，并将电信光纤埋置在SNR。在二种經典的剧痛着模式（福尔马林测验是主要的重伤感触性剧痛着模式；坐骨脑神经系统侧枝会保护性软组织损伤SNL是主要的脑神经系统病理性化剧痛着模式）中，减弱LPB映射向SNR的信号通道均可以大部分避免动植物的剧痛着化学反应（图5a-j）。而应用场景喜爱试验报告则彰显出光热血减弱LPB险资SNR的信号通道能让动植物构成了剧痛着缓解放松的背诵（图5k-m）。笔者认为，光基因遗传规律操控构建动作学试验报告证明，LPB→SNR信号通道在改善剧痛着感触方便办演了极为重要的阵营。

图5 抑制LPB→SNR通路可以减少动物对疼痛的行为反应

在决定LPB→SNR环路与剧痛着会出现紧密链接链接后，现在来原诗人又将眼光险资了该环路是怎样控制VTA多巴胺感觉精神系统元的活跃此话题上，这也是文章偏重要的话题之四。是为了探索世界该话题，原诗人之后回家后“组成-记下-操作”此不断循环上。关键来看，第一方面合理利用感觉精神系统示踪和离体膜片钳记下水平原诗人发现了SNR和VTA彼此会出现随时和外源性两个其他的对接环路。其中的随时环路从SNR开随时险资VTA，此环路的成功激活就还可以随时阻止VTA的活跃（图6a-c）。而外源性环路则从SNR投回LPB，而这群接纳SNR投映的LPB感觉精神系统元也一并投映向VTA多巴胺感觉精神系统元（图6e）。SNR的活跃就还可以阻止这群险资VTA的LPB感觉精神系统元的活跃，以此解绑后面对VTA多巴胺感觉精神系统元的开心效用。两个环路组成其他，但有均表面出对VTA多巴胺感觉精神系统元活跃的阻止效用。

图6 接受LPB投射的SNR神经元通过直接和间接两条通路支配VTA多巴胺神经元

在解读节构完后，小说小说家再继续具体分析SNR对VTA多巴胺感觉脑感觉神经元的几条映射通道在隐痛中的用途。小说小说家1巧用伪狂犬病原体双向跨突触映射的性能指标在随时转向VTA的SNR感觉脑感觉神经元中特女性朋友把你想表达出来ChR2（图6j）。在福尔马林分析的隐痛绘图中，激活开通随时通道感觉脑感觉神经元可以有效促进小各种动物的隐痛感言表型（图6k和i），系统提示随时通道可以增加小各种动物对隐痛的现象攻击行为。   的同时，综合光遗传的条件刺激并在体网络光纤钙影像见证，小编察觉到启用SNR向LPB的投映能否降低VTA向伏隔核的多巴胺产生（图7d），一项察觉到提示信息间接性通道的工作对VTA多巴胺感觉神经元的工作不一样能否有监测用途。

图7 SNR→LPB活动可以影响VTA多巴胺释放

至此，通过两轮“结构-记录-操纵”的循环，作者有力地证明了LPB→SNR环路接受来自脊髓的疼痛信号并参与疼痛感受行为的调控。同时，该通路还通过直接和间接两条途径将伤害感受性信号传递至VTA的多巴胺神经元，从而达到调控后者活动的目的。在惊叹于本文工作量的同时，本文严谨的逻辑顺序和极为丰富的实验手段的应用也为我们设计功能神经环路研究提供了良好的参考作用。银河集团官网 生物推出了福尔马林测试、SNI或CCI等疼痛模型动物构建及Von Frey痛阈检测等服务助力疼痛领域研究，年中促销更是免费赠送假损伤对照动物，欢迎前来咨询。