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【Nature】What!性取向是后天塑造的?科学家揭示动物性取向相关的腹侧下丘脑具有可塑性

发布时间: 2018/05/18浏览次数: 811

文章摘要

由生物学教授David Anderson带领,加州理工学院Tianqiao and Chrissy Chen神经科学研究所的Ryan、斯坦福大学詹姆斯克拉克生物医学工程与科学中心研究员、加州理工学院霍华德休斯医学研究所共同于2017年10月份在NATURE杂志上发表题为《Social behaviour shapes hypothalamic neural ensemble representations of conspecific sex》,证明了动物是后天形成明确的性取向。这篇论文所使用的成像技术为美国INSCOPIX公司(www.inscopix.com)的神经显微成像系统。


所有的动物都有一种天生的(或本能的)行为,这种行为可以在没有训练的情况下进行。这些行为是否被解剖学上或基因层面的不同神经通路所调节,仍然是未知的。


在这项研究中,科研人员发现老鼠下丘脑中的神经表征是由社会经验决定的,它是先天社会行为的基础。雌性激素受体1-表达(Esr1+)在腹内侧下丘脑(VMHvl)的腹侧侧部的神经系统控制着啮齿动物的交配和战斗。使用nVista神经显微成像系统来观察雄性老鼠的VMHvl,在这些社会行为中表现出的Esr1+神经元活动。具有性经验和丰富社会经验的成年雄性,在见到不同性别的动物时,其下丘脑脑区的不同神经元组合会分别被激活。然而,没有经验的成年雄性动物,在见到雄性和雌性的动物时其神经元群会重叠激活。随着老鼠获得社会经验和性经验,性别特定的神经元组合逐渐分离。


而且,30分钟的性经验足以促进动物区分雄性和雌性神经细胞组合,并在24小时后形成一定的攻击反应。这些观察揭示了一个意想不到的社会经验依赖的组成部分——控制先天社会行为的下丘脑神经系统。也就是说,这揭示了一种先天的深层皮层结构的可塑性和动态编码,即:动物是后天形成明确的性取向。


文章摘图


(a)   nVista神经显微成像系统对VMHvl区域成像是意图。摘自艾伦鼠脑图谱,第1版(2008)。

(b)   成像平面

(c)   成像截图



(d)   实验设计


(e, f)行为实验截图,试验中,研究人员将一名社会经验丰富的“居民”小鼠放在笼子里,并对其大脑进行成像,然后随机引入小鼠(无论是雄性还是雌性)。



试验结果表明,当“居民”小鼠遇到“入侵者”小鼠时,腹内下丘脑两个不同组的神经元中有一组会被激活:当遇见的小鼠是雄性,一边会被激活;当遇见的小鼠是雌性,则另一边被激活。从形成的图像来看,虽然两组神经元在空间上是混合在一起的,但是它们之间却不重叠。


对三天的成像数据进行重叠标记。左侧,三天的数据。右侧,将左侧的三个图像通过RGB颜色过滤之后重叠,如图示标注出了三天连续跟中的相同的20个样本细胞。(此分析软件为INSCOPIX公司为了给用户更好、更直观、更便捷的数据分析而特别开发的Mosaic数据分析软件。


科研人员通过使用nVista神经显微成像系统可以更便捷地开展实验计划,INSCOPIX为了更好地帮助科研人员进行清醒自由行为动物的长时间大量细胞的单细胞研究,不断地优化神经显微成像系统,真正做到即插即用,更易上手,最大限度地节约您宝贵的科研时间!

 


参考文献:

[1] 加州理工学院Tianqiao and Chrissy Chen神经科学研究所、斯坦福大学詹姆斯克拉克生物医学工程与科学中心、加州理工学院霍华德休斯医学研究所

 


拓展了解





       近年来,在体萤光显微钙成像研究越来越广泛,美国INSCOPIX公司拥有着完全成熟的nVista技术团队与Inscopix数据分析软件,并且lens的长度已能达到深部脑区,最新研发的nVoke更是在nVista的基础上增加了光遗传功能,能够帮助您更深入全面地解码大脑,完全满足您对于在体钙成像的脑神经测量。美国INSCOPIX公司作为miniscope技术的发明者和引领者,将竭诚助力您伟大的实验计划。


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Inscopix nVista已发表论文(部分)

Identification of a motor-to-auditory pathway important for vocal learning

Todd F Roberts, Erin Hisey, Masashi Tanaka, Matthew G Kearney, Gaurav Chattree, Cindy F Yang, Nirao M Shah & Richard Mooney;Nature Neuroscience 20, 978–986 (2017)


In vivo imaging of neural activity

Weijian Yang& Rafael Yuste;Nature Methods 14,349–359(2017)


Delay activity of specific prefrontal interneuron subtypes modulates memory-guided behavior

Tsukasa Kamigaki & Yang Dan;Nature Neuroscience 20, 854–863 (2017)


Active dentate granule cells encode experience to promote the addition of adult-born hippocampal neurons

Gregory W. Kirschen, Jia Shen, Mu Tian, Bryce Schroeder, Jia Wang, Guoming Man, Song Wu and Shaoyu Ge;Journal of Neuroscience 3 April 2017, 3417-16


Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory

Takashi Kitamura, Sachie K. Ogawa, Dheeraj S. Roy, Teruhiro Okuyama, Mark D. Morrissey, Lillian M. Smith, Roger L. Redondo, Susumu Tonegawa;Science  07 Apr 2017


Neural ensemble dynamics underlying a long-term associative memory

Benjamin F. Grewe ,Jan Gründemann ,Lacey J. Kitch ,Jerome A. Lecoq, Jones G. Parker,Jesse D. Marshall ,Margaret C. Larkin ,Pablo E. Jercog ,Francois Grenier ,Jin Zhong Li,Andreas Lüthi ,Mark J. Schnitzer;Nature 543, 670–675 (30 March 2017)


(论文持续发表中,全球的科学家通过使用Inscopix nVista已发表了几十篇论文!)


格罗贝尔生物科技公司依托强大的学术资源和第一手的国际科研信息,致力于引进国外先进的科学仪器设备,服务于中国科研用户。目前公司经营的产品涉及:神经元超微成像,电生理,眼动追踪,动物行为学设备等,产品出自世界各地著名的生物仪器制造商,其中,由我们代理的国外知名厂家包括:美国Inscopix, 美国NeuroNexus Technologies, 加拿大VPixx Technologies, 美国Stoelting - ANY-maze, 美国TDT,以色列Optical Imaging,加拿大Rogue Research,英国Scientifica,美国 ISCAN, 以色列NAN INSTRUMENTS等。


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