新闻网讯 9月21日，基础医学院鲁友明教授团队在国际学术期刊Neuron在线发表了题为“Molecularly Defined and Functionally Distinct Cholinergic Subnetworks”（胆碱能亚群神经网络的分子定义及功能区分）的研究论文。

基底前脑胆碱能神经元调控学习、记忆、注意和觉醒多种高级功能，在单细胞水平探索这些神经细胞的编码功能是脑科学前沿研究课题。近日，基础医学院鲁友明教授团队应用脑单细胞全基因组测序和编辑技术，发现了两种不同分子、结构、生理和功能的胆碱能神经细胞。

研究人员首先构建多种重组酶突变小鼠，结合遗传标记、成像和记录技术，发现了D28K阳性（D28K⁺）和阴性（D28K⁻）胆碱能神经细胞。D28K⁺胆碱能神经元呈现双极化形态，具有相对较低的放电频率和较高的动作电位触发阈值，而D28K⁻胆碱能神经元呈现多级形态，并伴有较高的放电频率。研究人员进一步对D28K⁺与D28K⁻胆碱能神经元进行顺行跨突触示踪，结合光遗传学及膜片钳记录，发现D28K⁺神经元释放乙酰胆碱和γ-氨基丁酸两种神经递质，支配腹侧海马兴奋性锥体细胞。D28K⁻神经元仅释放乙酰胆碱，投射至背侧齿状回颗粒细胞，形成两个不同结构和功能类型的胆碱能神经环路。

研究人员进一步分离D28K⁺和D28K⁻神经细胞，进行单细胞全基因组测序，结合CRISPR-Cas9单细胞基因编辑，发现kcnh1和cacna1h基因分别编码D28K⁺和D28K⁻细胞的生理和行为功能。应用功能获得型和缺失型突变研究，发现两种不同类型的胆碱能神经环路分别调控焦虑行为和空间记忆。这一研究成果为神经细胞功能分类研究提供了技术手段，为理解胆碱能神经功能调控机制提供了新的理论基础。

基础医学院李鑫焱副教授，博士研究生余鸿雁和张冰为共同第一作者。该研究受到了国家自然科学基金“记忆神经环路和分子机制”创新研究群体项目和武汉脑科学中心的支持。