實(shí)驗(yàn)名稱：CPLX1基因和PV+抑制性神經(jīng)元在超聲感知中的作用

　　研究方向：對(duì)于一些哺乳動(dòng)物物種來(lái)說(shuō)，超聲波感知在日常生活中是必不可少的。例如，回聲定位微型蝙蝠和齒鯨使用超聲波進(jìn)行導(dǎo)航和定位獵物，而老鼠和大鼠則使用超聲波進(jìn)行社交交流。然而，目前尚不清楚大腦如何感知超聲。蝙蝠有1,400多種物種和最寬的聽(tīng)覺(jué)靈敏度頻率范圍（從8kHz到200kHz以上），是研究哺乳動(dòng)物超聲感知的理想物種。根據(jù)形態(tài)，蝙蝠可分為微型蝙蝠和巨型蝙蝠。微型蝙蝠使用超聲波回聲定位在太空中導(dǎo)航和覓食，而巨型蝙蝠主要在日常生活中使用它們發(fā)達(dá)的視覺(jué)和對(duì)人類可聽(tīng)聲音的感知。因此，物種和聽(tīng)覺(jué)頻率范圍的多樣性使蝙蝠成為研究超聲感知分子機(jī)制的獨(dú)特模型。

　　超聲感知對(duì)于許多哺乳動(dòng)物至關(guān)重要，例如具有回聲定位能力的小蝙蝠和齒鯨利用超聲進(jìn)行導(dǎo)航和定位獵物，而小鼠和大鼠則利用超聲進(jìn)行社交活動(dòng)。聽(tīng)覺(jué)皮層作為從聽(tīng)覺(jué)場(chǎng)景到感知表征的轉(zhuǎn)換場(chǎng)所，對(duì)于產(chǎn)生更高級(jí)的認(rèn)知信息至關(guān)重要。然而，關(guān)于聽(tīng)覺(jué)皮層中超聲感知的研究相對(duì)較少。因此，本研究旨在通過(guò)構(gòu)建蝙蝠的高質(zhì)量參考基因組和聽(tīng)覺(jué)皮層的單細(xì)胞圖譜，鑒定與超聲感知相關(guān)的細(xì)胞類群和標(biāo)志基因，揭示超聲感知的分子機(jī)制。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>通過(guò)深入探索CPLX1基因和PV+抑制性神經(jīng)元在超聲感知中的作用，揭示哺乳動(dòng)物超聲感知的分子機(jī)制，為改善衰老相關(guān)聽(tīng)力損失提供線索，同時(shí)也為利用單細(xì)胞組學(xué)研究特質(zhì)動(dòng)物的獨(dú)特形狀提供范例。

　　測(cè)試設(shè)備：ATA-3090B功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、揚(yáng)聲器、示波器

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：本實(shí)驗(yàn)采用XR-XC404調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)注射立體定向AAV3周后的成年雄性小鼠進(jìn)行。將每只小鼠置于個(gè)位于隔音隔間的操作箱中，允許其自由探索2分鐘。播放三種音調(diào)(70-90dBSPL，16或63khz，持續(xù)30秒，并以0.4mA，2s的電擊間隔1分鐘。在波形發(fā)生器中產(chǎn)生純音，再由功率放大器ATA-3090B功率放大器供電，并在放置在地板上方15厘米的超聲波揚(yáng)聲器中播放。24小時(shí)后，小鼠進(jìn)行兩次連續(xù)測(cè)試:改變語(yǔ)境測(cè)試和音調(diào)測(cè)試。具體來(lái)說(shuō)，改變意味著老鼠被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)環(huán)境中，以限制環(huán)境的影響。將小鼠轉(zhuǎn)移到改變的盒子中4分鐘，以測(cè)量?jī)鼋Y(jié)行為，之后播放純音(70-90dBSPL，16或63kHz)1分鐘以測(cè)試聲音期間的凍結(jié)程度。為了改造改造后的盒子，將金屬網(wǎng)格地板替換為塑料板，在白色塑料墻上涂上紅色條紋，并用3%醋酸代替20%乙醇的背景氣味。

　　圖1-1：CPLX1基因和PV+抑制性神經(jīng)元在超聲感知中的作用實(shí)驗(yàn)框圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過(guò)跨物種比較發(fā)現(xiàn)，Parvalbumin（PV）+抑制性神經(jīng)元在小蝙蝠和大蝙蝠之間存在顯著差異。光纖鈣成像實(shí)驗(yàn)表明，PV+抑制性神經(jīng)元對(duì)63kHz超聲信號(hào)表現(xiàn)出明顯的鈣信號(hào)反應(yīng)。在小鼠行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中，沉默PV+抑制性神經(jīng)元會(huì)導(dǎo)致小鼠無(wú)法感知超聲信號(hào)，這表明聽(tīng)覺(jué)皮層中的PV+抑制性神經(jīng)元與超聲感知有關(guān)。在聽(tīng)覺(jué)皮層PV+抑制性神經(jīng)元中，小蝙蝠的CPLX1基因（編碼complexin-1蛋白）表達(dá)水平顯著高于大蝙蝠。對(duì)小鼠Cplx1進(jìn)行擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了其超聲感知能力。研究還發(fā)現(xiàn)，CPLX1在小蝙蝠的整個(gè)聽(tīng)覺(jué)環(huán)路中發(fā)揮作用，但在大蝙蝠中則不然。

　　圖1-2暴露于16kHz至63kHz，代表性個(gè)體小鼠GCaMP信號(hào)的熱圖。熱圖按ΔF/F(%)排序。色階表示AF/F(%)。

　　產(chǎn)品推薦：ATA-3090C功率放大器

　　圖：ATA-3090C功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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