您当前浏览器版本过低,为了不影响您的使用,建议您使用最新的谷歌浏览器、火狐浏览器、 360浏览器,更换浏览器后使用更流畅!(注意!双核浏览器请切换为极速模式)
400-607-9388

科学家研究哺乳动物昼夜节律神经机制获突破

2020-02-19
1391

昼夜节律在生物体中广泛存在,对调节人们一天之中的运动、睡眠、代谢等诸多生理过程起着重要的作用。在人类社会中,如果这个生物钟紊乱会导致包括睡眠障碍在内的各种疾病,那么,它在神经系统中是如何产生、维持以及发挥作用的?


中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室严军研究团队日前获得了最新研究成果,通过单细胞测序等技术对小鼠昼夜节律中枢—视交叉上核进行了系统性的细胞分型,发现了新的神经元亚型,揭示了这些细胞亚型的基因表达在昼夜节律过程中和光照刺激下的差异,同时在单细胞水平完整重构了各亚型细胞的三维空间分布,为研究哺乳动物昼夜节律的神经机制奠定了重要的基础。相关研究2月18日在线发表于《自然-神经科学》。


哺乳动物的昼夜节律是由位于大脑中的视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus, SCN)控制的。SCN能够接收视网膜传递而来的外界光暗信号,自持地产生昼夜节律振荡,并将节律信号传递到全身。在分子水平,昼夜节律是由一系列核心节律基因构成的转录翻译反馈环路所产生。


以往的研究表明核心节律基因的表达在SCN的神经元中呈现出同步的振荡,并且处于不同空间位置的细胞有不同的振荡相位。但对SCN全面的细胞分型、不同细胞类型在SCN中的空间分布、以及这些细胞类型在昼夜节律中如何发挥作用尚不明确。


“SCN作为生物节律核心起搏器,像棱镜一样把光信号转换为节律信号,并且不同的神经元产生不同相位的振荡,折射到中国古老的日晷上的不同时辰。“严军用这样生动的比喻来介绍这个成果。

 

研究人员利用液滴单细胞测序(Drop-seq)、单分子荧光原位杂交(smFISH)和激光显微切割测序(LCM-seq)等技术对不同昼夜时间点取样的小鼠SCN进行分析,通过转录组对SCN进行系统性细胞分型的同时获得了不同细胞类型中基因的节律表达情况,并且重构了这些细胞类型在SCN中的三维空间位置信息。


研究人员首先发现SCN中包括室管膜细胞、胶质细胞等在内的各种非神经元细胞和神经元一样都存在广泛的节律基因表达。在严军团队看来“这一现象暗示了SCN中的各类细胞都有细胞特异性的节律功能。”


此外,另一有趣的现象吸引了研究人员的关注:所有非神经元细胞中的核心节律基因振荡相位都明显晚于神经元中的振荡相位。在神经元中,SCN的神经元相对于非SCN神经元有明显更高的核心基因表达。研究组进一步将SCN中的神经元分为了五种亚型,通过光刺激实验,研究发现SCN不同神经元亚型对光照反应有明显差别。严军研究团队认为“这体现了SCN神经元亚型在节律振荡产生与光敏感性上存在功能区分。”


研究人员还通过组织透明化成像完整重构了SCN神经元亚型在SCN中的三维空间分布,并通过激光显微切割结合RNA测序技术,揭示了SCN内部存在三维空间的基因表达梯度,为SCN细胞亚型的划分以及功能上的空间各向异性进一步提供了证据。

 

专家认为,此项研究采用先进的单细胞技术,首次对昼夜节律中枢SCN进行了全面的细胞分型、重构和分析,得到的SCN不同细胞类型以及神经元亚型的时空基因表达以及细胞构筑等信息,为研究哺乳动物昼夜节律的神经机制提供了重要的线索。


作者:何静

版权申明:本文来源中国科学报,版权归原作者所有。

文章转摘只为学术传播,如涉及侵权问题,请联系我们,我们将及时修改或删除。

已收藏 0
点赞 0

学术会议

第九届智能计算与信号处理国际学术会议(ICSP 2024)将在西安举行, 会期是2024年4月19-21日, 为期三天。
2024-04-19
第五届地质、测绘与遥感国际学术会议(ICGMRS 2024)由中国地质大学主办,将于2023年4月12-14日在武汉召开。会议征集地理/地质/测绘/测量/遥感/海洋/监测/摄影/图像处理/无人机等论文
2024-04-12
第五届计算机视觉、图像与深度学习国际学术会议(CVIDL 2024)定于2024年4月19-21日在中国珠海隆重举行。会议旨在为从事计算机视觉、图像与深度学习研究的专家学者、工程技术人员、技术
2024-04-19
第六届信息科学、电气与自动化工程国际学术会议(ISEAE 2024)定于2024年4月19-21日在中国武汉召开。ISEAE 2024主要围绕“信息技术”、“电子工程与自动化”等研究领域展开讨论。
2024-04-19
第五届计算机工程与应用国际学术会议(ICCEA 2024)将于2024年4月12-14日于中国杭州举行。ICCEA 2024旨在为从事计算机工程与应用的专家学者、工程技术人员、技术研发人员提供一个共享
2024-04-12
第五届教育、知识和信息管理国际学术会议(ICEKIM2024)定于4月19至21日在中国成都隆重举行。ICEKIM 2023将围绕“教育”与"知识”、“信息管理”等研究领域提供一个讨论、分享的平台。
2024-04-19
相关资讯

艾思科蓝完成A轮数千万元融资,科研服务数字化平台发展提速

近日,艾思科蓝已顺利完成数千万元级别的A轮融资,资金主要用于科研服务数字化平台研发。

55193

32

2023-03-31

国际影响力持续上升,艾思科蓝亮相ACSE会刊

近日,《艾思科蓝——科研领域的连接者》一文于亚洲科学编辑委员会会刊《学术出版趋势》2022年第一期正式见刊。该论文由艾思科蓝执行总裁吕铭方博士为第一作者,重点介绍了艾思科蓝平台的市场背景、产品特点以及在国际学术交流、学术成果转化方面所带来的积极影响。

54130

37

2023-03-22

用心专业,聚力发展|科奥信息2023年度工作总结大会圆满落幕

2024年2月3日,广州科奥信息技术股份有限公司2023年度工作总结大会在广州隆重召开。

46284

21

2024-02-04

2023(第一届)大湾区计算机创新技术大会暨ACM中国珠海分会成立大会隆重召开, 刘国兴董事长任分会副主席

2023年12月23日-24日,2023(第一届)大湾区计算机创新技术大会暨ACM中国珠海分会成立大会在珠海市香洲区隆重召开。

2083

0

2023-12-27