11月18日的《神經科學雜志》報道了中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所的最新科研成果。該成果揭示在小巧透明的幼年斑馬魚上，獎賞性嗅覺刺激誘發腦中多巴胺的釋放，所釋放的多巴胺可以用電化學方法實時記錄并能追溯其上游的神經環路。這是首次在清醒的小動物腦中記錄到感覺刺激引起的多巴胺釋放。對其上游環路的追蹤展示了斑馬魚上電化學記錄方法在闡明多巴胺能神經調質系統環路機制中的誘人潛力。
作為一種主要的神經調質，多巴胺參與一系列重要的神經功能調節，過去十余年間調控其釋放的環路機制受到了相當多的關注。幼年斑馬魚大腦小巧透明，易于進行電生理記錄、光生理學和遺傳學操縱等，同時其構造，包括多巴胺能系統，具有保守的脊椎動物特征，因而十分適合作為動物模型，在全腦水平上研究多巴胺能系統的調控機制。這需要在清醒的幼年斑馬魚腦中實時監測其內在多巴胺水平的變化。在現有的分析方法中，電化學記錄具有毫秒級的時間分辨率和接近微米級的空間分辨率，是神經調質研究的經典選擇，已在多巴胺快速釋放的機制研究中發揮了很大作用。然而，幼年斑馬魚腦中的多巴胺能神經元數目很少，每個核團中僅幾十到百余個神經元，遠少于嚙齒類和靈長類對應核團中多巴胺能神經元的數目，故其所分泌的多巴胺分子量微，這就對電化學記錄的靈敏性和實驗設計提出了超乎常規的要求。上海生科院神經所杜久林研究組博士尚春峰采用先進的碳纖維電極進行電化學記錄，在清醒的斑馬魚上成功記錄到嗅覺刺激在視頂蓋區誘發的多巴胺分泌。
為了確認生物系統中記錄到的電化學信號，電化學領域內設立了若干方面的標準。尚春峰等人從電化學、藥理學、解剖學、生理學等方面確認了所記錄到的信號正是多巴胺能的，進而通過結合使用多巴胺能神經元中特異表達鈣離子指示劑GCaMP6s的轉基因斑馬魚，觀察了頂蓋前區多巴胺能神經元到視頂蓋區投射纖維的活動，發現其可以被嗅覺刺激所激活，刺激模式與電化學實驗中的完全一致，反應也表現出類似的時間特性。激光損毀頂蓋前區的多巴胺能神經元后，嗅覺刺激再不能誘發視頂蓋區的多巴胺釋放。因此可以確認，嗅覺刺激信息系經由頂蓋前區的多巴胺能投射到達視頂蓋區。
這項研究工作題為“安培法檢測感覺刺激在清醒的幼年斑馬魚腦中誘發的多巴胺釋放”，是在杜久林指導下，由尚春峰等人與北京大學分子醫學研究所周專實驗室合作完成的，獲得來自中科院戰略性先導科技專項、科技部國家重點基礎研究發展計劃、基金委國家杰出青年科學基金項目和青年科學基金項目、上海市優秀學術帶頭人項目和青年科學基金項目的支持。
在幼年斑馬魚的鼻孔處施加食物刺激，用碳纖維電極在其視頂蓋纖維區進行記錄。頂蓋前區的多巴胺能神經元（綠色）被食物刺激激活，釋放多巴胺到視頂蓋區，使得碳纖維電極記錄到多巴胺的氧化電流。
