记忆和情感功能的整合与分离调控是大脑执行高级功能的基础活动特征。神经退行性疾病，如阿尔茨海默病（AD），记忆和情感障碍时常共病但机制不明。近日，上海交通大学医学院松江研究院李亚东研究员、徐天乐教授、徐楠杰教授与美国北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）宋娟教授、中国科学技术大学薛天教授等团队联合攻关，使用单细胞转录组测序（Patch-seq）与蛋白质组学、神经环路示踪与电生理/钙信号记录、AD模型小鼠、光/化学遗传学等方法，揭示了觉醒脑区乳头上核（SuM）分离投射记忆和情感核心脑区海马齿状回调控记忆和情感功能的关键机制，并在AD小鼠中成功干预该环路进而改善认知和情感功能。相关研究成果近期以《Segregated supramammillary-dentate gyrus circuits modulate cognitive and affective function in healthy and Alzheimer’s disease model mice》为题在《Neuron》杂志发表。

研究团队首先利用神经环路示踪技术，在结构连接上，发现觉醒脑区乳头上核（SuM）神经元对记忆核心脑区背侧海马齿状回（dDG）和情感核心脑区腹侧海马齿状回（vDG）存在分离投射：两类神经元在全脑连接上并不表现显著差异，但是电生理活动和转录组差异明显，提示可能是两类不同的神经元亚型；在功能调控上dDG和vDG投射的SuM神经元钙信号分别响应记忆和情感行为，对另一功能则无显著变化，提示这种分离投射的两类神经元可以分别调控记忆和情感功能；在行为干预水平，激活SuM-dDG/vDG通路分别促进空间记忆提取或对抗抑郁样行为，而抑制则分别损害记忆和情绪。更为重要的是，SuM脑区在AD小鼠或人脑组织中，并没有明显的淀粉样斑块等病理特征，但神经元活动显著降低，这与AD认知和情感损害密切相关。通过对SuM-dDG/vDG通路的调控可以显著改善AD模型小鼠记忆和情感功能。该功能改善在蛋白质水平与AD病人认知情感障碍高度一致，提示靶向觉醒脑区乳头上核的干预有望整合提高AD患者认知和情感功能。该研究以觉醒支撑记忆情感功能调控为基础，首次发现觉醒脑区对记忆情感脑区分离投射的结构特征，并以此为基础揭示记忆情感功能的分离调控模式，并成功应用于AD模型动物记忆情感障碍的干预，为未来人群干预提供理论基础。

论文第一作者为上海交通大学医学院附属第九人民医院麻醉科副研究员罗艳佳、共同一作包括中国科学技术大学博士研究生李龙飞以及UNC Ze-Ka Chen、Ping Dong等人。相关工作还得到上海市情感脑功能与障碍干预重点实验室、上海交通大学医学院解剖与生理学系与附属第九人民医院麻醉科、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心等机构的协助，以及科技部重点研发计划和国家自然科学基金等项目支持。

李亚东研究员围绕睡眠觉醒调控记忆情感功能开展研究，近年来在觉醒调控记忆原理、慢性痛失眠相关记忆障碍以及AD睡眠觉醒障碍和认知情感损害等方向取得系列研究成果，在Nature Neuroscience, Cell Stem Cell和Neuron等杂志发表系列论文，课题组经费充足，平台搭建完善，诚聘在体电生理方向博士后，欢迎联系yadlee@126.com.