华中科技大学武汉光电国家实验室李浩洪教授实验室主要综合运用膜片钳电生理技术，在体多通道活体动物记录技术，动物基因操纵以及光遗传学和成像技术，对情感记忆及相关疾病如抑郁症，焦虑症和冲动控制障碍等，在细胞水平，神经环路水平进行多学科的综合研究，以期能阐明正常生理状态下，情感记忆形成的神经环路机制，以及其在相关疾病形成中的作用。近2年科研成果颇丰，在Nature Neurosci，Neuron, Cell Reports，Current Biology等知名期刊发表了研究论文，brainnews编辑部对其进行了简单的整理。
初级视觉皮层(primary visual cortex, V1)的神经振荡是处理视觉刺激所携带的时空信息的基础。神经元的内在特性和神经回路的相互作用都有助于神经环路中的节律性活动。V1皮层中不同亚型的γ-氨基丁酸（GABA）能神经元参与调节不同频率神经元振荡，其表现出多种解剖、形态、分子和电生理以及连接特性，但是其详细调节机制并不清楚。2020年11月25日，华中科技大学李浩洪教授团队在Cell Reports发表题为Somatostatin Neurons Govern Theta Oscillations Induced by Salient Visual Signals的研究论文，该研究采用在体局部场电位记录、光电极记录以及光遗传操纵等技术阐明了视觉刺激诱发V1脑区θ振荡的具体神经机制。该团队发现视觉刺激增强V1脑区θ振荡；视觉刺激增强生长激素抑制素阳性(SOM)神经元和小清蛋白阳性(PV)神经元发放θ波相位锁定，刺激可以激活SOM神经元，但抑制PV神经元；失活SOM神经元削弱视觉刺激诱发的θ振荡；节律性激活SOM神经元增强θ振荡。（神经元相位锁定：神经元动作电位发放特异性地位于某种神经振荡的某个相位。）该论文阐明了视觉刺激诱发V1脑区θ振荡的局部神经环路机制，有助于理解V1脑区不同频率神经振荡的产生机制，以及视觉信息处理和行为认知神经基础。华中科技大学李浩洪教授为本文的通讯作者，博士研究生黄鹏程和向心宽为本文的共同第一作者，博士陈昕枫为参与作者。本研究获得国家自然科学基金项目、国家创新研究群体科学基金项目以及武汉光电国家研究中心主任基金项目的资助。参考文献：https://www.cell.com/cell-reports/pdfExtended/S2211-1247(20)31404-22020年11月10日，国际神经科学顶级期刊《神经元》（Neuron）在线发表了暨南大学任超然课题组、华中科技大学李浩洪课题组及暨南大学苏国辉课题组合作题为A Visual Circuit Related to the Nucleus Reuniens for the Spatial-Memory-Promoting Effects of Light Treatment的研究论文，深入阐释了光疗增强空间记忆的神经环路机制。
该研究发现了一条新的记忆相关光信息传导通路，作者证明了光疗信息可经由retina-vLGN/IGL-Re通路的介导来增强空间记忆能力。值得注意的是，任超然课题组2019年的工作发现retina-vLGN/IGL-外侧缰核（LHb）通路可介导光疗的抗抑郁作用【1】：视网膜内部分表达SMI-32的对光反应型RGCs可直接投射至vLGN/IGL内部分GABA神经元，后者又可抑制LHb的活动。鉴于LHb和Re相关光信息传导通路中的RGCs具有相似的形态及对光反应特征（均表达SMI-32，同为对光反应细胞），这提示视网膜内表达SMI-32的对光反应型RGCs所传导的光信息，一方面可经由vLGN/IGL内部分GABA神经元的介导去抑制LHb，发挥抗抑郁作用；另一方面还可经由vLGN/IGL内部分CaMKIIα神经元的介导去激活Re，发挥空间记忆增强作用。上述两条光信息传导通路的发现，对于理解机体非成像光信息传导系统的结构及功能内涵、回答光为何能够同时调节情绪及记忆这一关键科学问题具有重要意义。暨南大学博后黄晓丹博士，华中科技大学李浩洪课题组黄鹏程博士及暨南大学黄鲁研究员为该论文的共同第一作者。暨南大学任超然研究员为首要通讯作者（Lead contact），华中科技大学李浩洪教授、暨南大学苏国辉教授为论文的共同通讯作者。1. Huang et al., A Visual Circuit Related to the Nucleus Reuniens for the Spatial-Memory-Promoting Effects of Light Treatment, Neuron (2020)2019年5月24日，上海科技大学生命学院沈伟研究组与华中科技大学武汉光电国家研究中心李浩洪研究组合作，在Nature Neuroscience杂志上长文发表了题为Zona incerta GABAergic neurons integrate prey-related sensory signals and induce an appetitive drive to promote hunting的文章，揭示了大脑未定带（Zona Incerta，ZI）神经元在捕食与进食之中所起的关键作用。进食与捕食行为是生物进化的主要驱动力之一，一直是神经科学研究的热门话题。这些行为与感觉特征提取、奖赏和动机息息相关。解码这些行为不仅是理解神经系统如何调控行为的重要窗口，也为理解临床肥胖症和厌食症的发生提供契机。两个研究团队利用光遗传学、在体电生理记录和钙信号光纤光度法等神经环路手段，发现ZI神经元介导了猎物的“感觉特征”提取、捕食的动机、捕食与进食的相互关联等内容。ZI是大脑中的功能“未定”的区域，位于大脑神经轴中央位置，与多个脑区有丰富的神经连接，然而其功能仍然不够清晰（Mitrofanis J. Neuroscience, 2005.）。双方的团队发现ZI不仅对于小鼠提取猎物特征信息很关键，还编码奖赏性动机，促进捕食行为；另外ZI还促进奖赏性进食，且通过不同的下游环路来调控进食和捕食行为。同时，研究团队发现，光遗传学激活ZI的GABA（gamma-aminobutyric acid）γ-氨基丁酸神经元会引起小鼠的暴食性行为和啃咬食盘与垫料，说明这些神经元除了参与进食外，还可能参与捕食行为。研究人员通过神经环路研究发现ZI投射至导水管周围灰质（PAG）脑区，引发捕食和奖赏；ZI投射至丘脑室旁核（PVT），引发进食与奖赏（图，Zhang X, van den Pol A N. Science, 2017.）。综上，SC-ZI的神经环路负责提取猎物的特征信息，并促进捕食行为；ZI-PAG的神经环路负责编码奖赏性动机，促进捕食行为；ZI-PVT介导奖赏性进食行为。这些发现有助于理解动物对特征提取和动机编码的关键神经机制，或可解释临床上刺激ZI附近所诱发的暴食性行为和奖赏性动机改变，并为肥胖和厌食症的控制提供新的切入点。图.ZI对捕食和进食的调节作用。ZI区域整合猎物的感觉信息，编码食欲动机，进而通过不同的神经通路调控动物的捕食和进食行为。S1/S2：初级/次级触觉皮层；AU2：次级听觉皮层；VC：视觉皮层；SC：视上丘；PVT：丘脑室旁核；PAG：中央导水管灰质。在本论文中，赵政东（上科大生命学院和免疫化学研究所联合博士后）、陈宗明（上科大生命学院，2015级硕博连读生）、向心宽（华中科大）、胡孟娜（上科大生命学院，2015级硕博连读生）为共同第一作者；生命学院沈伟教授和华中科技大学武汉光电国家研究中心李浩洪教授为本文的共同通讯作者。2018年12月6日，《当代生物学》在线发表了武汉光电国家研究中心李浩洪教授团队关于揭示促进觉醒和调控饥饿诱发觉醒状态中的神经机制的研究成果。该成果首次揭示了丘脑室旁核（PVT）中存在一类重要的神经元可对饥饿产生响应，同时在协调睡眠和觅食冲突中发挥关键作用。饥饿能够引起睡眠觉醒状态的改变，人会从睡梦中被饿醒，就是钙视网膜蛋白阳性神经元在起作用。这一过程可能与能量平衡稳态、摄食行为、觉醒系统、情绪调节、奖赏系统等多个功能系统密切相关。PVT是重要的丘脑核团，参与了睡眠觉醒、摄食和奖赏等日常行为的调节。该论文第一作者、研究中心博士化瑞芳表示，以往电生理研究发现PVT 神经元电活动存在昼夜差异。PVT 与视交叉上核的双向联系也提示其在生物节律调节中的作用。由此可推测PVT脑区可能在协调睡眠和摄食行为中起着重要的整合作用。为阐明PVT脑区在上述行为调节中的具体神经机制，李浩洪教授团队采用在体多通道和多导睡眠记录技术，结合光遗传学，在小鼠身上实施测验。通过观察PVT 脑区神经元在饥饿状态下电活动变化。实验发现，饥饿能够提高小鼠觉醒水平，并激活PVT 脑区中钙视网膜蛋白阳性神经元（CR+）神经元，并且能够驱动其下游关联脑区抑制小鼠睡眠。资料来源：粤港澳中枢神经再生研究院、华中科技大学武汉光电国家实验室、BioArt等
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