长期warm-sensitive脑细胞中确定新的研究

旧金山加州大学的一项新的研究挑战最具影响力的教科书解释哺乳动物大脑如何检测当身体变得太热,以及它如何协调各种反应,动物,包括人类,用来降低温度“自动”等生理过程,满头大汗、气喘吁吁地复杂的行为,如搬到较冷的环境。这些反应是至关重要的健康的代谢过程,使我们的生命已经进化操作在一个狭窄的温度范围。

这些问题追溯到80年前,实验用老鼠和老鼠,一再指出,一个微小的大脑区域被称为下丘脑视前(POA)作为网站检测身体的温暖。但是因为这紧凑的区域控制等功能的睡眠,交配,父母的行为,吃,喝,很难精确地确定哪些细胞和电路用于检测和应对温暖。

“我们知道了很多关于如何调节体温的外围组织,和一些关于监管的关键脑区,但神经元的身份充当主监管机构的体温一直是难以捉摸的,”加州大学旧金山分校的扎卡里·奈特说,博士,助理教授生理学和资深作者在新加州大学旧金山分校的研究,在2016年9月8日出现网络问题细胞。

在新的研究中,研究小组,由博士后陈求偶场Tan博士用一个工具叫phosphoTRAP,骑士的开发实验室在过去的五年中,辨别哪些基因被《行动纲领》中最选择性表达细胞活跃,当老鼠被放置在温暖的环境中。他们发现两种基因,称为PACAP BDNF,特别表现在神经元激活在这种情况下。

集团利用基因工具的地方小细胞荧光标记表达PACAP或BDNF,发现荧光大幅重叠,这意味着一个独特的人口POA神经元表达两个基因在高水平。

研究小组怀疑这些PACAP / BDNF-expressing POA神经元可能是长期warmth-sensing细胞,所以他们利用基因工具,这次工程师这个细胞群,这样他们的活动可以与光纤监控。当老鼠被放置在定制的钱伯斯,允许快速温度变化、光纤录音显示,PACAP /脑源性神经营养因子与温度升高细胞开始活跃。

此外,PACAP /在几秒内脑源性神经营养因子的细胞反应,表明他们从皮肤热传感器接收输入。这个结果形成鲜明对比,流行的模型,提出了POA细胞以某种方式检测细微变化身体的核心温度,而不是直接响应信号从皮肤的感觉受体。

认为PACAP / BDNF细胞接收的输入感官受体细胞被发现时借给进一步支持响应的应用capsaicin-the“热”成分辣椒辣椒以皮肤。辣椒素是已知激活专业蛋白质称为TRPV1受体,也应对“真正的”热。当由热激活或辣椒素,TRPV1受体沿专门的神经纤维向大脑发送信号,和新的研究表明,这些神经通路接触PACAP /细胞BDNF在《行动纲领》。

“快速方式这些神经元控制温度调节,很少与大脑本身的温度变化,违背大多数教科书,”奈特说。

细胞没有表现出对低温反应,导致研究人员得出这样的结论:冷检测可能是通过一个单独的神经指挥中心。

接下来,研究小组将他们的methodology-rather比记录光信号从PACAP /脑源性神经营养因子的细胞,他们使用optogenetic技术,允许研究人员利用光选择性地控制细胞的活性,激活PACAP / BDNF神经元。

当团队激活细胞以这种方式,他们观察到小鼠的体温迅速下降是独立于实际的环境温度。研究人员确定,这个温度下降是由于生理反应通常引起小鼠温暖,包括扩张血管的尾巴,和减少生产的热量在脂肪组织中。

最引人注目的是,该组织发现,光刺激PACAP / BDNF细胞立即和健壮的行为反应造成的。optogenetic这些神经元的刺激后,老鼠立即寻求一个凉爽的地方在一个特别设计的轨道,沿着它的长度不断变化的温度。

总的来说,这些发现表明一个特定群体的小细胞表达PACAP和BDNF都致力于检测温暖的温度,他们这样做的时候通过监测信号从传感器在皮肤上,并提示数组的生理和行为策略返回身体凉爽的温度。

进一步了解PACAP / BDNF细胞驱动这些反应,该组织利用额外的成像技术的第一步映射PACAP / BDNF细胞的输出电路。他们发现这些细胞连接到许多大脑区域管理,分别自动生理反应和许多动机行为的动物进行冷却down-finding阴影,或者,在人类中,去除衣服或打开一个窗口。

”这种映射给我们首次有一组特定的神经元是如何产生这些不同温度反应,”Tan说。