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基底前脑胆碱能神经元调控学习、记忆、注意和觉醒多种高级功能，在单细胞水平探索这些神经细胞的编码功能是脑科学前沿研究课题。

2022年9月20日，华中科技大学同济基础医学院鲁友明教授团队在Neuron上发表了文章Molecularly defined and functionally distinct cholinergic subnetworks，应用脑单细胞全基因组测序和编辑技术，发现了两种不同分子、结构、生理和功能的胆碱能神经细胞。

研究人员首先构建多种重组酶突变小鼠，结合遗传标记、成像和记录技术，发现了D28K阳性(D28K⁺)和阴性(D28K^-)胆碱能神经细胞。

D28K⁺胆碱能神经元呈现双极化形态，具有相对较低的放电频率和较高的动作电位触发阈值，而D28K^-胆碱能神经元呈现多级形态，并伴有较高的放电频率。

研究人员进一步对D28K⁺与D28K^-胆碱能神经元进行顺行跨突触示踪，结合光遗传学及膜片钳记录，发现D28K⁺神经元释放乙酰胆碱和γ-氨基丁酸二种神经递质，支配腹侧海马兴奋性锥体细胞。

D28K^-神经元仅释放乙酰胆碱，投射至背侧齿状回颗粒细胞，形成二个不同结构和功能类型的胆碱能神经环路。

研究人员进一步分离D28K⁺和D28K^-神经细胞，进行单细胞全基因组测序，结合CRISPR-Cas9单细胞基因编辑，发现kcnh1和cacna1h基因分别编码D28K⁺和D28K^-细胞的生理和行为功能。

应用功能获得型和缺失型突变研究，发现二种不同类型的胆碱能神经环路分别调控焦虑行为和空间记忆。这一研究成果为神经细胞功能分类研究提供了技术手段，为理解胆碱能神经功能调控机制提供了新的理论基础。

华中科技大学同济基础医学院朱玲强教授是文章的共同通讯作者，李鑫焱副教授、博士研究生余鸿雁和张冰为共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.025