李毓龙研究组的多巴胺探针助力“小鸟学唱歌”相关神经环路的研究

　　2018年10月18日，学术期刊《Nature》在线发表题为A mesocortical dopamine circuit enables the cultural transmission of vocal behaviour”的研究论文，阐述了与小斑马雀（juvenile zebra finches）向身边的“鸟老师”学习唱歌相关的神经环路机制。杜克大学的Richard Moony教授为本文的通讯作者。该研究的合作者、来自北京大学生命科学学院的李毓龙研究组开发的可基因编码的多巴胺荧光探针GRAB_DA1h被应用于检测在“小鸟学唱歌”的过程中，多巴胺神经元投射的HVC脑区中多巴胺信号的动态变化，再次证明该探针在研究多巴胺相关神经环路中的重要作用。

　　如同婴儿模仿父母说话，小斑马雀也会模仿身边成年斑马雀的叫声。然而，如果将身边的成年斑马雀替换为播放鸟叫声的播放器，小斑马雀就无法模仿出叫声。指导这一行为的神经环路机制是什么呢？杜克大学的Richard Moony研究组将电生理记录、光学成像与行为学实验相结合，阐明PAG-HVC神经通路（即中脑PAG脑区的多巴胺神经元向感觉运动皮层HVC脑区的投射）与此行为相关。成年斑马雀作为一个必要的视觉信号激活了小斑马雀PAG脑区的多巴胺神经元（播放器无法激活该神经元），该多巴胺神经元的神经纤维在HVC脑区释放多巴胺，多巴胺调节了视觉信号（成年斑马雀）与听觉信号（成年斑马雀的叫声）的整合，指导小斑马雀模仿出叫声。

　　值得一提的是，不久前发表的新型多巴胺探针GRAB_DA1h灵敏地检测到在“小鸟学唱歌”这个行为模式下HVC脑区的多巴胺释放，如图1所示。这对阐释多巴胺在PAG-HVC神经通路中的作用具有重要的意义。我们有理由相信，未来，这种新型基因编码的多巴胺探针会被应用于更多的模式生物中研究多巴胺的生理及病理功能。

图1. HVC脑区的多巴胺成像

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