北京時間2022年9月21日，88858cc永利官网魯友明教授團隊在國際學術期刊Neuron在線發表了題為“Molecularly Defined and Functionally Distinct Cholinergic Subnetworks”（膽堿能亞群神經網絡的分子定義及功能區分）的研究論文。

基底前腦膽堿能神經元調控學習、記憶、注意和覺醒多種高級功能，在單細胞水平探索這些神經細胞的編碼功能是腦科學前沿研究課題。近日，華中科技大學88858cc永利官网魯友明教授團隊應用腦單細胞全基因組測序和編輯技術，發現了兩種不同分子、結構、生理和功能的膽堿能神經細胞。

研究人員首先構建多種重組酶突變小鼠，結合遺傳标記、成像和記錄技術，發現了D28K陽性（D28K⁺）和陰性（D28K⁻）膽堿能神經細胞。D28K⁺膽堿能神經元呈現雙極化形态，具有相對較低的放電頻率和較高的動作電位觸發阈值，而D28K⁻膽堿能神經元呈現多級形态，并伴有較高的放電頻率。研究人員進一步對D28K⁺與D28K⁻膽堿能神經元進行順行跨突觸示蹤，結合光遺傳學及膜片鉗記錄，發現D28K⁺神經元釋放乙酰膽堿和γ-氨基丁酸兩種神經遞質，支配腹側海馬興奮性錐體細胞。D28K⁻神經元僅釋放乙酰膽堿，投射至背側齒狀回顆粒細胞，形成兩個不同結構和功能類型的膽堿能神經環路。

研究人員進一步分離D28K⁺和D28K⁻神經細胞，進行單細胞全基因組測序，結合CRISPR-Cas9單細胞基因編輯，發現kcnh1和cacna1h基因分别編碼D28K⁺和D28K⁻細胞的生理和行為功能。應用功能獲得型和缺失型突變研究，發現兩種不同類型的膽堿能神經環路分别調控焦慮行為和空間記憶。這一研究成果為神經細胞功能分類研究提供了技術手段，為理解膽堿能神經功能調控機制提供了新的理論基礎。

華中科技大學88858cc永利官网李鑫焱副教授，博士研究生餘鴻雁和張冰為共同第一作者。該研究受到了國家自然科學基金“記憶神經環路和分子機制”創新研究群體項目和武漢腦科學中心的支持。