项目首次重构了下丘脑-神经垂体系统的三维结构，发现内分泌神经元不仅至神经垂体，还通过侧枝投射至脑内多个区域，参与调控社交行为，为理解神经内分泌系统协调外周和中枢功能提供了新视角。

The hypothalamo-neurohypophysial system (HNS) plays a pivotal role in regulating homeostasis by releasing hormones into the bloodstream. For the first time, this study fully reconstructed the three-dimensional architecture of this system. It also provides evidence that neuroendocrine cells collaterally project to both the neurohypophysis and multiple brain areas. Selective activation of these neuroendocrine cells promotes peripheral hormone release and facilitates social interactions. This work reveals the previously unrecognized complexity of the HNS and provides structural and functional evidence for Magno-OXT neurons in coordinating both peripheral and central actions.

项目负责人高志华教授，致力于神经内分泌与神经免疫研究，基于讲授本科生形态学课程时的灵感，开创和指导了项目研究，借助神经科学领域新兴的高效的病毒追踪工具、全脑高清成像系统，解决了内分泌领域两个由来已久的问题：国内外学界缺少有参考价值的HNS连接图谱，对中枢作用的AVP、OXT来源与释放存有争议。

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下丘脑-神经垂体三维重建

下丘脑-神经垂体三维重建与功能解析

“作为形态学的老师，我想把它真实的结构和形态展示出来。”这个“它”就是下丘脑-神经垂体系统（HNS）。讲授本科生形态学基础课程时，高老师总有一种遗憾，翻遍资料，只能找到这一系统的示意图，无法给同学们展示其真实的全貌。于是，重建下丘脑-神经垂体系统的科研目标便初步形成了。 

此前的科学研究、教材中缺少对HNS的高分辨的真实结构图，原因之一是二者连接处垂体柄位于颅底，并且纤细易断裂，为完整取样制造了困难；同时，囿于标记和成像技术的短板，尽管重建HNS对神经内分泌研究的重要性不言而喻，却一直悬而未决。 

他山之石，可以攻玉。近十年神经科学研究领域日新月异的病毒示踪、全脑高清成像等手段恰好可以借鉴到神经内分泌研究中，用以解决HNS重建这一困扰学界多年的问题。经过多番尝试与筛选，课题组找到了示踪方案的最优解——一种具备高效逆行转运能力的腺相关病毒，能够从神经元的轴突末梢逆向追踪到胞体，并表达荧光蛋白，标记沿途踪迹，最终点亮完整的神经元胞体及分支。

项目得以成功开展的另一个巧妙之处，在于充分利用了下丘脑内内分泌神经元独一无二的结构特性。这一群特殊的内分泌神经元既保留了神经元的放电特性，又能够延伸长轴突到神经垂体，释放激素入血，靶向外周发挥内分泌功能。于是，通过技术优化，将示踪病毒注射到大鼠的神经垂体，便可以特异地点亮下丘脑的内分泌神经元。大量内分泌神经元同时被点亮，则HNS的形态就能够被完整地勾勒出来。“模特”和“布光”业已就位，下一步是“摄影师”和“相机”上场了。武汉光电国家研究中心的龚辉教授团队自主研发的荧光显微光学切片断层成像（fMOST）系统游刃有余，对HNS进行了亚微米级的高清成像。至此，最初的科研目标已经基本达成，HNS全貌清晰地呈现在课题组成员面前。 

不过，这不是终点，而是新的起点。科研的魅力恰如阿甘正传中的巧克力，处处充满着惊喜。对课题组而言，惊喜来源于通过细致审视成像数据，发现了与经典理论相左的内分泌神经元形态特征。经典理论认为，内分泌神经元胞体大，只有一支长轴突，投射至神经垂体，向外周释放激素，例如催产素，在调节机体生长发育、代谢生殖和内环境稳态中发挥着重要作用。这类激素无法通过血脑屏障再次进入脑内，因而，有关脑内的催产素来源，学界始终争论不休。项目的继续推进，则为澄清争论提供了结构证据——课题组成员意外地发现虽然大部分内分泌神经元的轴突就像单行线直通神经垂体，但少数内分泌神经元的轴突有“岔路口”，除了延伸主轴突到神经垂体外，在脑内也存在较为广泛的旁支轴突。“岔路口”的存在为内分泌神经元协调外周和中枢的活动提供了结构基础。

中枢内的旁支轴突有什么作用？催产素又被称为“爱情激素”、“甜蜜激素”，为进一步探究催产素内分泌神经元旁支轴突的功能，课题组成员建立了大鼠社会交互测试的实验方案。与预期一致，特异地激活催产素内分泌神经元的活动，一方面，大鼠外周血催产素水平显著提升；另一方面，大鼠表现得更加外向，倾向于和另一只同伴进行社会交互。反之，如果抑制活动，大鼠外周血催产素水平下降，而且，与同伴交流的时间、次数也明显减少。这说明，催产素内分泌神经元“岔路口”的一支负责向外周血运送，另一支负责向脑内运送，共同协调了机体的稳态和中枢调控的行为表现。

专家评述该项目“为脑内催产素相关中枢行为或疾病的神经机制解析提供了新的证据和见解，对未来下丘脑内分泌神经元协调外周及中枢功能的研究提供了新的技术策略和思路。”