應用案例

　　實驗名稱：CPLX1基因和PV+抑制性神經(jīng)元在超聲感知中的作用

　　研究方向：對于一些哺乳動物物種來說，超聲波感知在日常生活中是必不可少的。例如，回聲定位微型蝙蝠和齒鯨使用超聲波進行導航和定位獵物，而老鼠和大鼠則使用超聲波進行社交交流。然而，目前尚不清楚大腦如何感知超聲。蝙蝠有1,400多種物種和最寬的聽覺靈敏度頻率范圍（從8kHz到200kHz以上），是研究哺乳動物超聲感知的理想物種。根據(jù)形態(tài)，蝙蝠可分為微型蝙蝠和巨型蝙蝠。微型蝙蝠使用超聲波回聲定位在太空中導航和覓食，而巨型蝙蝠主要在日常生活中使用它們發(fā)達的視覺和對人類可聽聲音的感知。因此，物種和聽覺頻率范圍的多樣性使蝙蝠成為研究超聲感知分子機制的獨特模型。

　　超聲感知對于許多哺乳動物至關重要，例如具有回聲定位能力的小蝙蝠和齒鯨利用超聲進行導航和定位獵物，而小鼠和大鼠則利用超聲進行社交活動。聽覺皮層作為從聽覺場景到感知表征的轉(zhuǎn)換場所，對于產(chǎn)生更高級的認知信息至關重要。然而，關于聽覺皮層中超聲感知的研究相對較少。因此，本研究旨在通過構(gòu)建蝙蝠的高質(zhì)量參考基因組和聽覺皮層的單細胞圖譜，鑒定與超聲感知相關的細胞類群和標志基因，揭示超聲感知的分子機制。

　　實驗目的：通過深入探索CPLX1基因和PV+抑制性神經(jīng)元在超聲感知中的作用，揭示哺乳動物超聲感知的分子機制，為改善衰老相關聽力損失提供線索，同時也為利用單細胞組學研究特質(zhì)動物的獨特形狀提供范例。

　　測試設備：ATA-3090B功率放大器、信號發(fā)生器、揚聲器、示波器

　　實驗過程：本實驗采用XR-XC404調(diào)節(jié)系統(tǒng)對注射立體定向AAV3周后的成年雄性小鼠進行。將每只小鼠置于個位于隔音隔間的操作箱中，允許其自由探索2分鐘。播放三種音調(diào)(70-90dBSPL，16或63khz，持續(xù)30秒，并以0.4mA，2s的電擊間隔1分鐘。在波形發(fā)生器中產(chǎn)生純音，再由功率放大器ATA-3090B功率放大器供電，并在放置在地板上方15厘米的超聲波揚聲器中播放。24小時后，小鼠進行兩次連續(xù)測試:改變語境測試和音調(diào)測試。具體來說，改變意味著老鼠被轉(zhuǎn)移到另一個環(huán)境中，以限制環(huán)境的影響。將小鼠轉(zhuǎn)移到改變的盒子中4分鐘，以測量凍結(jié)行為，之后播放純音(70-90dBSPL，16或63kHz)1分鐘以測試聲音期間的凍結(jié)程度。為了改造改造后的盒子，將金屬網(wǎng)格地板替換為塑料板，在白色塑料墻上涂上紅色條紋，并用3%醋酸代替20%乙醇的背景氣味。

　　圖1-1：CPLX1基因和PV+抑制性神經(jīng)元在超聲感知中的作用實驗框圖

　　實驗結(jié)果：通過跨物種比較發(fā)現(xiàn)，Parvalbumin（PV）+抑制性神經(jīng)元在小蝙蝠和大蝙蝠之間存在顯著差異。光纖鈣成像實驗表明，PV+抑制性神經(jīng)元對63kHz超聲信號表現(xiàn)出明顯的鈣信號反應。在小鼠行為學實驗中，沉默PV+抑制性神經(jīng)元會導致小鼠無法感知超聲信號，這表明聽覺皮層中的PV+抑制性神經(jīng)元與超聲感知有關。在聽覺皮層PV+抑制性神經(jīng)元中，小蝙蝠的CPLX1基因（編碼complexin-1蛋白）表達水平顯著高于大蝙蝠。對小鼠Cplx1進行擾動實驗發(fā)現(xiàn)，這嚴重影響了其超聲感知能力。研究還發(fā)現(xiàn)，CPLX1在小蝙蝠的整個聽覺環(huán)路中發(fā)揮作用，但在大蝙蝠中則不然。

　　圖1-2暴露于16kHz至63kHz，代表性個體小鼠GCaMP信號的熱圖。熱圖按ΔF/F(%)排序。色階表示AF/F(%)。

　　產(chǎn)品推薦：ATA-3090C功率放大器

　　圖：ATA-3090C功率放大器指標參數(shù)

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