跨模式神经可塑性动物模型在改善认知障碍中的机理和应用

神经可塑性使得大脑有效地应对环境变化，有助于神经损伤的修复。跨模式神经可塑性（Cross-modal neural plasticity）代偿认知过程的缺陷，例如，视觉损伤患者的听/触觉功能增强，听觉损伤者有较高的视觉敏感性。为了阐明跨模式神经可塑性的机理及其应用，我们新建了一种动物模型，即嗅觉损伤的小鼠有胡须触觉的敏感化。在大脑胡须触觉投射的桶状皮层内，抑制性神经元突起数目增多和功能上调。我们的科学问题和研究重点是：1）信息输入缺失的脑区和功能代偿脑区间如何交换信息来启动跨模式可塑性。2）功能代偿脑区的不同类型神经元和胶质细胞如何协调地完成跨模式神经可塑性。3）与神经发育可塑性相关的分子如何调控代偿脑区神经细胞可塑性。4）跨模式神经可塑性如何有效地改善认知功能障碍。我们将用显微细胞成像、电生理和分子遗传学等技术，研究跨模式神经可塑性的细胞分子机理，为跨模式改善认知功能障碍提供理论依据。

“跨模式神经可塑性模型在改善认知障碍中的机理和应用(81171033)”项目的研究内容如下：跨模式神经可塑性动物模型的完善，不同类型神经元及其相互作用在跨模式可塑性中的作用，跨模式可塑性与学习记忆的机理相关性，跨模式联合学习与奖赏性情感记忆的机理，跨模式联合学习与情感记忆障碍。研究成果包括：1)在完善跨模式可塑性动物模型的基础上，发现局部神经网络中谷氨酸能神经元和γ-氨基丁酸能神经元发生结构和功能的协调可塑性。2)跨模式联合式学习诱导大脑皮层联合记忆细胞的形成(包括谷氨酸能神经元，γ-氨基丁酸能神经元和星形胶质细胞)，记忆细胞的形成是基于新的轴突投射和突触形成，与轴突生长和突触形成相关基因表达增加。3)跨模式联合学习影响情感记忆，奖赏性记忆改善负性情绪，应激性学习导致亲情记忆能力减退。研究成果分别发表在SCI收录的国际期刊，Molecular Brain, Frontiers in Neuroscience, Hippocampus等。