近几年，复旦大学脑科学研究院刘星教授、马兰教授团队合作发表了多篇高水平的论文，聚焦在记忆以及成瘾等机制研究。下面，我们一起来回顾学习一下5篇代表作：
01
包括人类在内的脊椎动物的大脑都有两个脑半球，左右脑半球在结构上是对称的。由于大量的神经连接主要为同侧大脑半球神经元之间的连接，长期以来，对脑神经连接功能的研究主要考虑了同侧半球内的连接，而忽略了两个脑半球之间神经连接的作用。
复旦大学基础医学院、脑科学研究院、脑功能与脑疾病全国重点实验室刘星教授、马兰教授的合作研究发现，小鼠脑内基底外侧杏仁核（BLA）神经元，通过连接二个脑半球的前连合（Anterior Commissure，AC）投射到对侧脑半球的伏隔核（NAc），这一跨脑半球神经环路与同侧神经环路的功能相反，介导恐惧、厌恶类负性情绪及逃避行为的产生。2024年11月8日，这一重要发现以《杏仁核至对侧脑半球伏隔核神经环路编码负性情绪效价》（“The interhemispheric amygdala-accumbens circuit encodes negative valence in mice”）为题发表在《科学》（Science）杂志上。
刘星等的这一工作区分了BLA向同侧和对侧大脑半球投射在情绪和相关记忆形成中的不同作用，发现了BLA到对侧NAc神经投射在编码负性情绪和引发逃避行为中的关键作用，揭示了跨脑半球神经连接的一个重要功能。
02
成瘾者随着停药戒断时间的延长对成瘾性药物的渴求并不减退，反而会增强，这是药物成瘾复发的重要原因。这一现象背后的神经机制是重要脑科学问题。
复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室刘星教授课题组，发现在接触可卡因时激活的脑伏隔核神经元集群在停药戒断后发生基因转录改变和内在兴奋性升高，从而在用药环境线索诱导下非常容易被激活而导致对药物的渴求和再次用药。这一研究揭示了药物成瘾停药后易复发的神经机制，研究结果近日发表在《分子精神病学》（Molecular Psychiatry）杂志上。
图注：长期停药后伏隔核可卡因痕迹神经元集群中Kir2.1表达下调导致其内在兴奋性增强03
远期记忆如何产生和存储存在不同的假说，其神经机制的阐明是研究的焦点之一。复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室刘星课题组，发现在记忆获得时，激活大脑皮层的某些神经元，从而形成了存储远期记忆所需的记忆痕迹神经元，而从脑蓝斑核到前额叶皮层的去甲肾上腺素能神经投射和β-肾上腺素受体信号通路介导了早期皮层记忆痕迹元的形成和远期记忆的存储。这一研究揭示了远期记忆在皮层存储的分子和细胞机制，研究结果近日发表在《自然•通讯》（Nature Communications）杂志上。
该研究发现，远期记忆并不是后期从海马等其它脑区转移过去的，远期记忆在记忆获得时就通过激活蓝斑核到前额叶皮层的去甲肾上腺素能神经投射和前额叶皮层的β-肾上腺素受体系统，在前额叶皮层以痕迹神经元形式埋下“种子”，早期皮层记忆痕迹神经元的形成是远期记忆的细胞基础。
这一研究揭示了远期记忆的早期标记和远期存储的细胞和分子机制，提示前额叶皮层去甲肾上腺素/β-肾上腺素受体信号系统是增强远期记忆的一个分子靶点。
04
脑内多巴胺水平对于奖赏和厌恶情感的编码至关重要，而多巴胺水平的调控和情感编码的神经环路机制，是当前脑科学研究的焦点之一。
复旦大学基础医学院刘星/马兰科研团队，发现伏隔核脑区的多巴胺D1神经元可分为两群，投射到中脑腹侧被盖区的D1-神经元（D1-VM）能够激活多巴胺能神经元、介导奖赏，而投射至腹侧苍白球的D1-神经元（D1-VP）具有与D1-VM亚群完全相反的作用：抑制多巴胺能神经元并介导厌恶情绪的产生。该研究近日发表在《细胞研究》（Cell Research）杂志上。
这一研究揭示，伏隔核D1-VP神经元及其环路具有负调控脑内多巴胺水平、介导厌恶情感的产生的重要功能，D1-VP神经元与D1-VM神经元协同调控情绪的平衡。
图注：伏隔核D1-VP和D1-VM两群神经元协同调控多巴胺释放和情感编码05
复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室马兰研究团队通过选择性标记和操控在记忆形成（学习）过程中激活的“痕迹神经元”，发现可卡因奖赏及相关环境记忆存储于海马vCA1和伏隔核中央核脑区的痕迹神经元中，而这两个脑区痕迹神经元间突触联系的选择性加强介导了可卡因奖赏记忆的提取（回忆），提出特定记忆以痕迹神经元-痕迹神经元相连接形成的特异神经环路形式储存的假说。该研究结果于2019年11月12日在《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）上在线发表。马兰教授、刘星副教授为论文的共同通讯作者。
这一研究证明海马vCA1的痕迹神经元存储了与可卡因奖赏相关的环境记忆，伏隔核痕迹神经元不仅存储了奖赏信息，而且还存储了环境信息。这一研究揭示海马vCA1至伏隔核中央核的记忆痕迹神经元环路及其突触联系的增强介导了可卡因奖赏记忆的存储和提取，并首次发现伏隔核神经元也能储存环境信息、通过选择性干预该痕迹神经元环路的突触联系能特异性擦除药物奖赏记忆。
编码可卡因奖赏相关记忆的海马vCA1痕迹神经元
