為什么人吃了咸的薯片后想喝水？
為什么在運動后想喝功能性飲料？
大腦是怎樣感知并作出調(diào)節(jié)的？
美國東部時間10月14日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表了一項來自美國加州理工學(xué)院Yuki?Oka教授研究團隊的最新成果，能夠解釋這一人人都經(jīng)歷過的日常行為背后的細胞與腦環(huán)路基礎(chǔ)。值得關(guān)注的是，該論文的第二作者王童彤是來自南開大學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃——伯苓學(xué)院生物伯苓班的本科生。當(dāng)日，華人科研大爆發(fā)，一天收獲6篇Nature,「高分子科學(xué)前沿」此前有報道，小編也苦于沒能找到Wu Tongtong的中文名字，原來是南開大學(xué)的本科生，太強了。
圖1：調(diào)控兩種渴覺狀態(tài)的細胞基礎(chǔ)的示意圖。高滲透壓口渴激活Rxfp1+神經(jīng)元，動物尋求純水以稀釋血液；低血容量口渴激活Pdyn+神經(jīng)元，動物同時攝入水和鹽（礦物質(zhì)）溶液以維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。
據(jù)介紹，外周感覺系統(tǒng)，例如嗅覺和味覺，可以通過不同的細胞類型檢測多種不同的信號。作為中樞感覺系統(tǒng)的大腦，可以調(diào)控至少兩種類型的渴覺，雖然兩種渴覺都會引起液體攝入的行為，但對溶質(zhì)的偏好卻截然不同，以維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。然而，實現(xiàn)特定行為的神經(jīng)基礎(chǔ)仍不清楚。
圖2b：不同渴覺狀態(tài)下，小鼠對純水（灰色）和NaCl溶液（紅色）的攝入量。
該研究揭示了當(dāng)體液滲透壓升高時，哺乳動物會尋求純凈水以稀釋血液；當(dāng)因為出汗等原因流失體液時，哺乳動物又會同時尋求水和鹽（礦物質(zhì)）溶液以維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。這項工作首次闡明了大腦是如何區(qū)分并調(diào)節(jié)這兩種渴覺狀態(tài)的，并通過優(yōu)化的單細胞轉(zhuǎn)錄組測序方法首次揭示了具有特定調(diào)控功能的神經(jīng)元類群，進一步成功通過光遺傳學(xué)方法復(fù)現(xiàn)了液體攝入表型，驗證了神經(jīng)元類群功能和行為之間的因果關(guān)系。研究結(jié)果表明中樞感覺系統(tǒng)存在，由不同類型細胞介導(dǎo)不同生理狀態(tài)的這一模型。
圖3b和c：SFO（上側(cè)）和OVLT（下側(cè)）興奮性神經(jīng)元Rxfp1、Pdyn基因表達量（藍色），與兩種渴覺狀態(tài)下Fos基因的表達量（紅色）。b為高滲透性口渴狀態(tài)，c為低血容量口渴狀態(tài)?；虮磉_量都經(jīng)log標(biāo)準(zhǔn)化。
王童彤是南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2016級生物伯苓班學(xué)生。本科期間，她對神經(jīng)與腦科學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣，并積極加入生科院實驗室開展科研訓(xùn)練，積累了豐富的神經(jīng)生物學(xué)知識和相關(guān)實驗技能。2019年3月，在伯苓學(xué)院的資助下，王童彤赴美國加州理工學(xué)院從事科研訓(xùn)練。
在美學(xué)習(xí)期間，王童彤與本論文第一作者、加州理工學(xué)院博士后Allan-Hermann Pool共同完成了所有實驗操作、數(shù)據(jù)分析、繪圖、文章的投稿與發(fā)表。Allan-Hermann Pool主導(dǎo)并完成前期單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的優(yōu)化。加州大學(xué)伯克利分校John Ngai教授實驗室，合作構(gòu)建了文章中重要的Rxfp1-Cre轉(zhuǎn)基因鼠系。
今年6月，王童彤圓滿完成學(xué)業(yè)從南開大學(xué)畢業(yè)，并在多個美國名校全額獎學(xué)金博士offer中，選擇了赴美國加州理工學(xué)院進行博士學(xué)習(xí)和深造。
“我非常有幸能夠在生科院伯苓班的資助下赴美從事科研訓(xùn)練，并在一年內(nèi)非常幸運地獲得了一些有價值的成果，感謝南開大學(xué)和加州理工學(xué)院各位老師、同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。這段經(jīng)歷不僅充分鍛煉并提升了我的科研素養(yǎng)，更激勵我在科研道路上繼續(xù)努力奮斗，希望未來能有更多有趣的發(fā)現(xiàn)?！蓖跬f。
2009年，南開大學(xué)首批獲批國家“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗計劃”，并設(shè)立數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)4個專業(yè)伯苓班，2010年設(shè)立伯苓學(xué)院。伯苓班旨在招收并培養(yǎng)對相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科有濃厚興趣的優(yōu)秀學(xué)生，以小班單獨建班，配備一流教師，強化國際化交流，營造一流學(xué)術(shù)氛圍，注重因材施教，加強個性化培養(yǎng)，以造就基礎(chǔ)好、善創(chuàng)新、綜合素質(zhì)高的基礎(chǔ)學(xué)科學(xué)生，使他們成為具有國際競爭力的優(yōu)秀創(chuàng)新人才。伯苓班學(xué)生在學(xué)期間，接受到高水平的科研訓(xùn)練，并參與發(fā)表了一批國際頂尖學(xué)術(shù)期刊論文。2016年起，南開大學(xué)將拔尖計劃（伯苓班）延伸至經(jīng)濟學(xué)、歷史學(xué)等人文社會科學(xué)領(lǐng)域。2020年9月，南開大學(xué)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、經(jīng)濟、歷史6個拔尖學(xué)生培養(yǎng)基地入選教育部首批基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃2.0基地名單，入選數(shù)量并列全國第二。
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