年度报告：回首2022年神经科学进展：新突破、新概念、新高度！

2022年是不平凡的一年，神经科学领域取得众多的成就，这些研究成果将深远影响人类未来。

神经周刊编辑团队汇总神经科学领域关键进展，赋予2022年神经科学进展3个关键词：

新突破，这一年里发现了调控发烧、食欲降低的神经元、降压药调控奖赏、多巴胺调控体液平衡、同时调控心跳和呼吸的神经环路、阿尔兹海默病的单克隆药物取得阶段性成功、人脑和动物大脑融合；

新概念，这一年里神经科学领域出现了肺脑轴、神经免疫-血管交互界面等新概念；

新高度，这一年里中国科学家在神经科学领域取得更高的成就，作出了杰出贡献。

一

神经科学领域-新概念

调控粥样斑块形成的神经免疫-血管交互界面

（点击图片跳转可看详文介绍）

当脂蛋白和免疫细胞在动脉内表面积聚时，就会形成动脉粥样硬化斑块。这些斑块中的免疫细胞启动炎症信号级联反应，导致白细胞渗入动脉外膜。这些白细胞进一步聚集在斑块附近时，形成血管外膜三级淋巴样器官，进一步增强炎症反应。外膜是血管壁的重要组成部分，为神经系统与血管发生联系最为密切的部位。

已有研究表明小鼠和人类动脉粥样硬化疾病外膜段中存在神经免疫-血管连接界面，具体表现为靠近免疫细胞和平滑肌细胞的轴突末端形成生长锥。2022年4月27日德国慕尼黑大学Andreas J. R. Habenicht联合研究团队揭示了神经免疫-血管交互界面通过动脑-大脑环路调控粥样斑块的形成过程。

2.肺脑轴

（点击图片跳转可看详文介绍）

目前与大脑相关的概念很热：肠脑轴、肝脑轴、骨脑轴。其实还有肺脑轴！脑与肺存在交互作用：诱发大脑自身免疫的T细胞会迁移到肺组织中发展成为具备致病的效应细胞并作为长期记忆细胞存活；吸烟和肺部感染大大增加多发性硬化症患病风险。

类似于肠道，肺组织中也存在这特定的微生物菌群，在哮喘、特发性肺纤维化或肿瘤等病理过程中调节局部免疫反应。肺是与外界环境接触最多的器官之一，经常暴露于微生物和污染物中。2022年2月23日德国哥廷根大学Francesca Odoardi课题组证实机体中存在肺脑轴：肺微生物菌群可通过脂多糖调控大脑免疫反应。

二

神经科学领域-新突破

调控发烧、食欲减退的神经元群

（点击图片跳转可看详文介绍）

人类和动物感染后出现出现发烧、食欲不振、疲劳和社交回避等典型症状。在这些症状中最为常见的通常是发烧，体温上升可有效增强了外周免疫细胞的功能，有助于抵抗病原体。前列腺素是引起发烧的关键调节因子-常见的解热药物阿司匹林通过抑制下丘脑前列腺素合成和释放发挥降体温的作用；抑制前列腺素E2（PGE2）合成也可降温。

2022年6月8日哈弗大学Catherine Dulac研究团队揭示了小鼠腹内侧视前区存在一类可敏锐感知炎症感染信号的特定的分子类型神经元亚群，并参与诱发发烧和食欲减退、活动减少等多种疾病症状。

（点击图片跳转可看详文介绍）

2022年9月7日洛克菲勒大学霍华德·休斯医学研究所Jeffrey M. Friedman团队在脑干发现一类表达神经肽ADCYAP1的神经元调控感染引起的疾病行为。

2.多巴胺能神经元调控体液平衡的神经环路

（点击图片跳转可看详文介绍）

水和食物具备奖赏的特性，这主要是因为它们满足了机体的内在需求。具体来说，摄入食物提供两种主要形式的奖赏价值：营养和享乐。营养奖赏来自代谢和稳态信号，享乐奖赏来自愉悦的感官特性。作为对食物或水的反应，腹侧被盖区多巴胺能（VTA-DA）神经元释放出大量多巴胺。2022年7月13日加州大学生理学系ZacharyA.Knight研究团队发现VTA-DA神经元可追踪饮水后系统性补液过程，响应体液平衡过程。

3.同时控制心跳和呼吸的神经环路

自主神经系统作为外周传出神经系统的一部分，调节内脏和血管平滑肌、心肌等活动。自主神经系统可分为交感神经系统和副交感神经系统。副交感神经和交感神经系统可调节心率、节律和收缩力以满足生理需求。2022年6月1日斯坦福大学医学院Mark A. Krasnow研究团队通过病毒示踪实验揭示了调控心脏副交感神经的环路：心血管环路和心肺环路。

4.降压药可精准调控伏隔核奖赏神经环路

伏隔核 (NAc) 富集表达多巴胺受体 Drd1或Drd2中等棘状神经元D1-MSNs或D2-MSNs，与大脑其他脑区形成多个环路，调控奖赏、动机、情绪等行为。

血管紧张素转换酶 (ACE) 通过裂解血管紧张素 I 产生血管紧张素 II 来调节血压。在大脑中ACE富集表达在背侧纹状体D1-MSNs。抑制ACE活性后可产生以依赖阿片类药物的方式调节纹状体兴奋性突触传递的作用。2022年3月11日明尼苏达大学医学院Patrick E. Rothwell研究团队揭示了降压药可通过抑制表达在D1-MSNs的ACE活性，减少七肽脑啡肽MERF的降解，实现特异性降低D1-MSN兴奋性输入。

5.瘫痪后恢复行走的神经元

控制行走的神经元位于腰椎脊髓中。走路时大脑通过下行通路发出指令激活这些神经元。以往研究表明对脊髓进行电刺激治疗可以提高瘫痪患者恢复行走能力。2022年11月洛桑联邦理工学院教授 Grégoire Courtine 团队通过单细胞测序鉴定出了促进瘫痪后康复的神经元-脊髓表达VSX2基因和Hoxa10基因的神经元群（VSX2基因编码视网膜特异性转录因子，该基因的突变与小眼症、白内障和虹膜异常有关；同源异形基因Hoxa10为尾脊髓神经元的标记物。

6.人类类脑器官与动物大脑合成

人类大脑的发育是一个高度自我组织过程，包括 细胞增殖、分化、迁移和连接以形成功能性神经环路。通过体外培养的人类来源的类脑器官移植到大鼠中，能够成功整合到已有的神经环路中。2022年10月12日斯坦福大学Sergiu P. Pa？ca研究团队将人类神经干细胞来源的类脑器官移植到大鼠皮层中，形成功能性神经环路并能调控奖赏相关行为。

7.多发性硬化症可能是由病毒引起的

多发性硬化症(MS)是一种慢性中枢神经系统炎症性脱髓鞘疾病，病因不明。Epstein-Barr virus (EBV).是一种人类疱疹病毒，主要通过唾液传播，感染人类口咽部上皮细胞和B淋巴细胞，感染后以潜伏形式存在于B淋巴细胞中，贯穿宿主的整个生命周期。2022年1月哈佛大学陈曾熙公共卫生学院营养系Kjetil Bjornevik研究人员通过追踪美国数百万士兵，发现EBV在很大其程度上增加了MS的患病风险。

8.阿尔兹海默症新药重大进展

β 淀粉样蛋白（Aβ）过度生成并聚集成淀粉样斑块和 Tau 蛋白假说（Tau 蛋白过度磷酸化后错误折叠形成神经纤维缠结是AD病理生理机制的关键假说，近年来围绕清除Aβ的单抗药物临床实验结果均不尽人意。lecanemab是由日本卫材和美国渤健生物公司共同研发，靶向Aβ原纤维的单克隆抗体药物。

2022年是阿尔兹海默症新药获得重大进展的重要一年，尽管存在可能影响药物长期使用的副作用，临床III 期结果表明Lecanemab显着改善 AD 早期患者的认知下降。lecanemab是第一个在阿尔茨海默病中显示出令人信服的效果的抗淀粉样抗体，这是该领域的一个里程碑。

三

神经科学领域-新高度

序列工作记忆空间几何表征

日常生活中需要记忆的内容大多数是由一定结构组织起来的内容集合，这些集合可能是按照时间或空间序列组成的（比如红绿灯按照时间交替出现），也可能是没有规律的、但具备序列结构的内容（比如电话号码589635）。这种编码序列信息的能力对于认知学习、语言处理至关重要。

大脑存在两种方式编码序列结构信息：第一，独立模式：这些序列结构具有独立的表征；第二，解离模式：这些序列信息的表征可通过不同的序数等级或者时间顺序进行解离。2022年2月11日中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心王立平研究组揭示了猕猴外侧前额叶皮层神经元群的序列工作记忆空间几何表征。

2.嗅觉刺激促进胶质瘤生长

胶质瘤是中枢神经系统最为常见，也是最致命的肿瘤。胶质瘤细胞与大脑神经元、内皮细胞、胶质细胞形成独特的微环境，促进肿瘤发展，具体表现为通过与神经元形成突触样结构或通过神经蛋白 3或通过神经递质促进胶质瘤细胞生长。

已有研究表明负责外部环境刺激的感觉输入可能会通过其特定的神经环路影响胶质瘤的发生和发展过程。2022年5月11日浙江大学脑科学与脑医学学院研究员、浙江大学附属第二医院神经外科教授刘冲在Nature杂志上发表文章揭示了嗅觉感觉可通过感觉环路调控胶质瘤的生长，这一过程依赖于胰岛素样生长因子。

3.骨髓-脑轴驱动多发性硬化症的发生

（点击图片跳转可看详文介绍）

多发性硬化症及实验性自身免疫性脑脊髓炎动物模型以大量中枢神经系统炎症浸润、脱髓鞘病变为特征。骨髓是造血的主要场所，其容纳造血干细胞和祖细胞(HSPCs)以产生血细胞并维持外周和中枢神经系统的免疫稳态。多发性硬化症患者外周中性粒细胞和单核细胞的激增，但具体来源未知。2022年6月15日天津医科大学总医院神经内科刘强教授揭示了骨髓-脑轴介导的免疫细胞浸润增多驱动多发性硬化症的发病进程。

4.睡眠缓解焦虑的神经环路

急性应激引起血液中糖皮质激素浓度的快速增加有利于机体面对环境威胁迅速做出反应。然而，慢性应激引起的糖皮质激素浓度的增加对机体是伤害性的，可引起失眠。在应激相关疾病中存在显着的性别差异：男性的攻击/暴力比例显着高于女性，而女性更容易患抑郁症或创伤后应激障碍。

（点击图片跳转可看详文介绍）

中脑的腹侧被盖区（VTA）调控奖赏、厌恶和目标动机行为。VTA脑区也参与调控睡眠过程：兴奋性神经元和多巴胺神经元促进觉醒，抑制性神经元促进睡眠。2022年7月1日空军军医大学董海龙和英国伦敦帝国学院William Wisden联合研究团队在Science杂志揭示了急性应激促进睡眠后缓解焦虑情绪的神经环路机制。

5.音乐缓解疼痛的神经环路

（点击图片跳转可看详文介绍）

已有研究健康成年人在经历疼痛刺激时播放音乐可缓解疼痛，此外在疼痛患者中听音乐后也可在一定程度上减少疼痛。音乐缓解疼痛可能通过促进情绪功能发挥作用（引起听众强烈的情绪代入感，引起快乐），可能通过分散注意力的认知功能实现的，可能通过促进内源性多巴胺或阿片肽类物质实现的。2022年7月8日中国科学技术大学生命科学学院张智、安徽医科大学基础医学院陶文娟和美国国立卫生研究院刘元渊团队揭示声音镇痛的神经环路机制。

6.抗抑郁药物研究取得的重大理论突破

（点击图片跳转可看详文介绍）

血清素转运体（SERT）目前是临床使用最广泛的抗抑郁药物的主要靶点，但SERT抑制剂存在局限性：在服用三到四周后才起效，依从性低；只对部分抑郁症患者；引起自杀等严重的副作用。另外一种目前最热门的快速抗抑郁药物氯胺酮，低剂量注射几个小时内就能发挥作用，但存在药物成瘾性的问题。2022年10月27日，南京医科大学生殖医学国家重点实验室、药学院周其冈、朱东亚、厉廷有团队在Science杂志上发表文章发现解开SERT-nNOS耦联作用能够发挥快速抗抑郁作用。

7.大脑启动“恶心-呕吐”反应的神经环路

（点击图片跳转可看详文介绍）

机体在摄入细菌或病毒感染的食物后，大脑迅速启动防御反应：促进呕吐运动反射排出毒素，产生恶心的不愉快感觉。肠-脑轴与毒素引起的恶心和呕吐有关：化疗药物顺铂和肠毒素激活延髓孤束核（NTS）脑区神经元。

已有研究表明大脑接受迷走神经传入脑区为迷走神经背侧运动核（DMV）和背迷走神经复合体（DVC），包括NTS、极后区（AP）。2022年11月1日北京生命科学研究所曹鹏研究团队在Cell杂志上发表论文，揭示了毒素引起恶心、呕吐防御行为的肠脑轴神经环路机制。

【参考文献】

1.Kathe， C.， Skinnider， M.A.， Hutson， T.H. et al. The neurons that restore walking after paralysis. Nature 611， 540–547 (2022). https：//doi.org/10.1038/s41586-022-05385-7

2.Revah， O.， Gore， F.， Kelley， K.W. et al. Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids. Nature 610， 319–326 (2022). https：//doi.org/10.1038/s41586-022-05277-w

3.Bjornevik， K， Cortese， M， Healy， BC， et al. Longitudinal analysis reveals high prevalence of Epstein-Barr Virus associated with multiple sclerosis. Science. 2022. doi： 10.1126/science.abj8222

4.van Dyck CH， Swanson CJ， Aisen P， et al. Lecanemab in Early Alzheimer’s Disease. NEJM. 2022. doi：10.1056/NEJMoa2212948

部分未列出