网站地图 联系我们搜索内部网English | 中国科学院
首页 所况简介 机构设置 科研队伍 科学研究平台 院地合作 党群园地 国际交流 博士后 研究生教育 科学传播 信息公开
科研进展
成果报道
最新重要论文(影响因子PNAS及以上)
发表论文数据库
所级学术报告
科学成果
发表论文
专著
专利
获奖
专题
所史丛书
所庆专辑
建所50周年画册
现在位置:首页 > 科研进展 > 成果报道
徐涛院士团队在《Nature Communications》发表论文揭示刺激信号强度编码新机制
2018-10-18 | 【     】【打印】【关闭

  2018年10月17日,Nature系列子刊《Nature Communications》在线发表了徐涛院士团队题为“Decoding the intensity of sensory input by two glutamate receptors in one C. elegans interneuron”的研究论文。该研究通过光遗传学、膜片钳电生理、胞内钙成像和行为学检测等技术,发现两种谷氨酸受体(GLR-1和GLR-5)通过触发不同的胞内信号通路,对环境化学信号的强度进行识别和解码,并指导不同行为的输出。这一发现将有助于理解感觉系统如何解码刺激信号强度,以及神经环路如何根据刺激强度编码相应的行为,对于揭示感觉神经系统功能的生理机制、指导人工智能和脑机融合中环境信号采集和处理功能的实现,具有重要的科学意义。

  解码环境刺激强度是感觉神经系统最基本的功能之一。生物体利用这些信息来调整他们的行为以应对不同的环境条件。例如,适度的花香清新淡雅、沁人心脾,可以消除疲劳、舒缓心情。但是当花香过于浓烈时,则可能干扰嗅觉和食欲,甚至引起胸闷、头痛、恶心和精神萎靡等症状。这引出了神经科学领域的重要问题:刺激强度是如何在神经信息处理的不同阶段编码,以及这些信息是如何转化成复杂的行为输出以指导生物体趋利避害?

  徐涛院士团队联合浙江大学康利军教授团队,利用模式生物秀丽隐杆线虫(C.elegans),发现在不同浓度的奎宁刺激下,中间神经元AIB可以同时调节两种类型的行为:回避响应和进食抑制。低浓度奎宁在AIB中被低阈值、快适应性的谷氨酸受体GLR-1解码,并通过神经递质谷氨酸作用于下游神经元转化为后退回避行为;而高浓度奎宁在AIB中被高阈值、慢适应性的谷氨酸受体GLR-5解码。GLR-5激活后,引起Ca2+从胞内ER钙库中大强度、持续性地释放,触发神经肽分泌,进而激活下游的RIM神经元,从而抑制进食。这项研究揭示了单个神经元通过两种不同性质的谷氨酸受体就可以解码环境化学刺激的强度,进而通过不同的胞内信号编码不同的行为输出,表明了信息传播的功能映射在单神经元水平上的重要性。

  模式图:Quinine刺激强度编码与处理的神经环路机制

  中国科学院生物物理研究所、中国科学院大学徐涛院士、中国科学院生物物理研究所纪伟正研级高级工程师、浙江大学医学院康利军教授为本文的共同通讯作者。中国科学院生物物理研究所付家俊和张海宁博士、浙江大学基础医学院邹文娟博士为共同第一作者。本工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助。

  文章链接: https://www.nature.com/articles/s41467-018-06819-5

评 论
·生物物理所感染与免疫海外团队揭密人类信号素(Semaphorin)免疫调节新机制
·王晓群课题组与北京大学和首都医科大学合作共同绘制人脑前额叶发育的单细胞图谱
·王晓群课题组发现Cajal-Retzius细胞在reeler小鼠皮层中早期的发育和功能变化
·纳米酶标准化
·生物物理所合作揭示调节灵长类动物发育速度的表观遗传开关
·饶子和/王祥喜研究团队合作解析单纯疱疹病毒2型成熟核衣壳高分辨率三维结构,揭示疱疹病毒的组装和稳定性机制
·王江云组和孙金鹏、刘爱民组合作在 Nature Chemical Biology发表系列论文,阐明基因编码的二氟代酪氨酸在膜蛋白、酶催化机理方面的应用
·纳米酶催化治疗肿瘤
·中国科学院生物大分子卓越创新中心核心骨干成员增选通知
·秦燕与杨福愉课题组合作揭示线粒体翻译因子调控肿瘤细胞能量代谢的新机制
·2018年表观遗传学国际研讨会在中国科学院生物物理研究所圆满结束
·“核糖核酸与生命调控及健康”香山会议召开
·共青团中国科学院生物物理研究所第十届委员会换届选举圆满完成
·生物物理所朱平研究员荣获“新时代科技报国”优秀共产党员称号
·卜鹏程课题组和杜克大学合作者发现靶向果糖代谢能有效抑制结直肠癌肝转移
·2018年(第四届)生物分子互作技术高级研修班成功举办
·“基因、环境和EB病毒在鼻咽癌发病中的交互作用”学术研讨会在我所圆满召开
·苗龙组赵艳梅副研究员合作研究揭示精子成熟的调控机理
·章新政课题组发展新算法突破冷冻电镜单颗粒重构的埃瓦尔德球极限
·生物物理研究所召开党委纪委选举结果宣布大会
·美国加州大学洛杉矶分校孙仁教授访问生物物理所并做“贝时璋讲座”报告
·中国科学院生物物理研究所六十周年所庆展览设计方案招标公告
·祝贺我所陈润生院士喜获2008年度何梁何利基金奖
·张宏课题组揭示相变调节自噬降解的机制
·科学圣殿,光辉历程
·北京生命科学论坛——2009年度研究生论坛成功举办
·周政课题组揭示TIRR抑制53BP1识别H4K20me2的分子机制
·生物物理所党委中心组专题学习《胡锦涛文选》
·关于中国科学院生物物理研究所放射性同位素实验室改扩建工程项目环境保护验收公示
·生物大分子卓越创新中心理事会顺利召开
·铁蛋白:穿越血脑屏障药物载体
·德国Osnabrück大学的Christian Ungermann教授访问生物物理所并做贝时璋讲座
                 
版权所有:中国科学院生物物理研究所     京ICP备05002792号 京公网安备 110402500011 号
地址:北京市朝阳区大屯路15号(100101) 电话:010-64889872
意见反馈联系人:侯文茹 电子邮件:houwenru@ibp.ac.cn