講題 (Title)： 利用光遺傳/化學遺傳學工具解析腦迴路與控制行為
演講者 (Invited Speaker) ： 連正章教授 國立陽明交通大學神經科學研究所
撰寫者 (Editor)：陳玄樸、黃雅郁、黃千育
大綱 & 新知
光遺傳學 (optogenetic) 及化學遺傳學 (chemogenetic) 為現今神經科學越來越成熟的技術，可應用在心臟、神經等其他組織上，多可控制行為。本演講分為兩個部分：(1) Animal behavior and emotional circuits 及 (2) 海馬迴 (hippocampus) 的生理現象、如何干擾迴路及細胞活性，而影響行為上的改變。海馬迴在小鼠腦袋中分為背側及腹側兩部分，背側 (dorsal) 負責大眾所熟知的空間記憶調控，腹側 (ventral) 則靠近杏仁核 (amygdala)，與情緒調控有關聯。
小鼠在生活中遇到不熟悉的環境常有逃避行為 (avoidance behavior)，反映其緊迫、焦慮的情緒。為了解小鼠腦部神經細胞的迴路與焦慮情緒的關聯，連教授團隊進行了三種行為實驗，分別為測試 “approach-avoidance conflict” 的 elevated plus maze (EPM) 及 open field test，以及測試 “active avoidance” 的 marble burring test。這些實驗能透過觀察小鼠的行為偏好，了解小鼠是否有焦慮情緒；更能進一步利用光遺傳學工具，由光纖傳導即時得知小鼠腦中細胞的活性變化。
目前透過將 GCaMP65 注入至小鼠腦中標記神經細胞以追蹤鈣離子濃度變化，發現當小鼠走到 EPM 的開放空間時，細胞內的鈣離子濃度上升及海馬迴 CA1 活性上升，表示小鼠正處於緊張、焦慮的狀態。焦慮小鼠的 CA1 活性上升，然而當來自顆粒細胞 (granule cell) 的訊號傳入位於 CA1的苔蘚細胞 (mossy cell) 時，苔蘚細胞的活性上升並活化中間神經細胞 (interneuron)，進而抑制 CA1 的活性，最終導致小鼠的逃避行為減少。此研究未來可應用於臨床治療，透過藥物作用控制患者的焦慮情緒。