实验名称：CPLX1基因和PV+抑制性神经元在超声感知中的作用

　　研究方向：对于一些哺乳动物物种来说，超声波感知在日常生活中是必不可少的。例如，回声定位微型蝙蝠和齿鲸使用超声波进行导航和定位猎物，而老鼠和大鼠则使用超声波进行社交交流。然而，目前尚不清楚大脑如何感知超声。蝙蝠有1,400多种物种和最宽的听觉灵敏度频率范围（从8kHz到200kHz以上），是研究哺乳动物超声感知的理想物种。根据形态，蝙蝠可分为微型蝙蝠和巨型蝙蝠。微型蝙蝠使用超声波回声定位在太空中导航和觅食，而巨型蝙蝠主要在日常生活中使用它们发达的视觉和对人类可听声音的感知。因此，物种和听觉频率范围的多样性使蝙蝠成为研究超声感知分子机制的独特模型。

　　超声感知对于许多哺乳动物至关重要，例如具有回声定位能力的小蝙蝠和齿鲸利用超声进行导航和定位猎物，而小鼠和大鼠则利用超声进行社交活动。听觉皮层作为从听觉场景到感知表征的转换场所，对于产生更高级的认知信息至关重要。然而，关于听觉皮层中超声感知的研究相对较少。因此，本研究旨在通过构建蝙蝠的高质量参考基因组和听觉皮层的单细胞图谱，鉴定与超声感知相关的细胞类群和标志基因，揭示超声感知的分子机制。

　　实验目的：通过深入探索CPLX1基因和PV+抑制性神经元在超声感知中的作用，揭示哺乳动物超声感知的分子机制，为改善衰老相关听力损失提供线索，同时也为利用单细胞组学研究特质动物的独特形状提供范例。

　　测试设备：ATA-3090B功率放大器、信号发生器、扬声器、示波器

　　实验过程：本实验采用XR-XC404调节系统对注射立体定向AAV3周后的成年雄性小鼠进行。将每只小鼠置于个位于隔音隔间的操作箱中，允许其自由探索2分钟。播放三种音调(70-90dBSPL，16或63khz，持续30秒，并以0.4mA，2s的电击间隔1分钟。在波形发生器中产生纯音，再由功率放大器ATA-3090B功率放大器供电，并在放置在地板上方15厘米的超声波扬声器中播放。24小时后，小鼠进行两次连续测试:改变语境测试和音调测试。具体来说，改变意味着老鼠被转移到另一个环境中，以限制环境的影响。将小鼠转移到改变的盒子中4分钟，以测量冻结行为，之后播放纯音(70-90dBSPL，16或63kHz)1分钟以测试声音期间的冻结程度。为了改造改造后的盒子，将金属网格地板替换为塑料板，在白色塑料墙上涂上红色条纹，并用3%醋酸代替20%乙醇的背景气味。

　　图1-1：CPLX1基因和PV+抑制性神经元在超声感知中的作用实验框图

　　实验结果：通过跨物种比较发现，Parvalbumin（PV）+抑制性神经元在小蝙蝠和大蝙蝠之间存在显著差异。光纤钙成像实验表明，PV+抑制性神经元对63kHz超声信号表现出明显的钙信号反应。在小鼠行为学实验中，沉默PV+抑制性神经元会导致小鼠无法感知超声信号，这表明听觉皮层中的PV+抑制性神经元与超声感知有关。在听觉皮层PV+抑制性神经元中，小蝙蝠的CPLX1基因（编码complexin-1蛋白）表达水平显著高于大蝙蝠。对小鼠Cplx1进行扰动实验发现，这严重影响了其超声感知能力。研究还发现，CPLX1在小蝙蝠的整个听觉环路中发挥作用，但在大蝙蝠中则不然。

　　图1-2暴露于16kHz至63kHz，代表性个体小鼠GCaMP信号的热图。热图按ΔF/F(%)排序。色阶表示AF/F(%)。

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　　图：ATA-3090C功率放大器指标参数

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