01 背景介绍
系统神经科学（systems neuroscience）是研究神经元、神经回路与系统功能的学科。如研究不同的神经元、神经回路如何分析感觉信息，形成对外部世界的知觉，最终形成决策和行为的过程。但历来，系统神经学家在神经元及其功能研究中很少考虑神经细胞类型，但细胞类型理应是复杂的神经元回路功能至关重要的影响因素。

单细胞 RNA 测序（single-cell RNA sequencing, scRNAseq）技术测定每个细胞的 RNA 表达谱，通过更高维更深度数据分析，使得细胞分类更加的精细化。因此在分子神经科学中，越来越多的研究通过 scRNAseq 技术对神经元细胞进行分类。

哺乳动物大脑中，许多区域的神经元类型构成尚有争议；许多相关转录组研究也未对其行为信号的编码进行深入研究。因此，细胞类型和功能特性能否达成精准的映射关系，如何在分子神经科学和系统神经科学观点之间搭建桥梁成为了新的挑战。

哺乳动物前额叶皮质 （prefrontal cortex, PFC）的神经元在感觉和行动之间起着关键性的过渡作用，将各种感觉信号偏向适当的下游目标，是做出奖励引导的决定、行为灵活性等认知过程的基础。PFC 可分为 3 个子区：背内侧区 （dorsomedial，dmPFC）、腹内侧区 （ventromedial，vmPFC）和眶额区 （orbitofrontal，OFC）。
 

12 月，美国斯坦福大学的骆利群团队和 Stephen R. Quake 团队在 Cell 杂志上发表了题为「Differential encoding in prefrontal cortex projection neuron classes across cognitive tasks」的文章，旨在研究小鼠 PFC 不同转录组类型与轴突投射和多个认知任务中编码特性的关系。

 

02 亮点与总结

· No 1-to-1 mapping between transcriptomic and projection types for PFC neurons

除了 PFC / PAG（periaqueductal gray，中脑导水管周围灰质）以外，大多数类型 PFC 神经元投射到多个靶点，且大多数靶点接受多种类型神经元的投射。

· Even a molecularly homogeneous PFC neuron population encodes diverse task signals

在对可自由行动的饮水限制小鼠实施多次「二选一」任务（two-alternative forced choice, 2AFC。在中心端口区分两个不同气味提示，移至正确端口获取 4μl 水奖励）研究发现，分子水平同类型 PFC 神经元亚群编码不同任务信号。

· PFC/PAG and PFC/cPFC cells prefer choice and reward context encoding, respectively

对原有实验升级：小鼠需要辨别出四种可能气味以正确获取奖励，随后切换到无气味提示。经研究发现，PAG 投射的神经元更多的代表气味提示任务中选择性，而 cPFC （contralateral PFC,对侧 PFC）投射的神经元更多的代表对无提示任务中奖励性。这意味着在不同的任务中不同的细胞类型发挥作用在量上有所差异。

· Task-related signal encoding across cell types balances redundancy and specificity

每种类型的神经元参与了不同的行为相关信号编码，但是这些细胞在不同功能上各有侧重。在行为转换前后，每种参与的细胞类型有数量上的区别。

骆利群等人的该项研究，成功的在分子神经科学和系统神经科学之间建立了联系，填补这段介于分子神经生物学和系统神经生物学研究中的空白。
 

03 流式在研究中的应用

作者将 Rbp4Cre 小鼠（混合背景）和 Ai14 小鼠（表达 tdTomato 报告荧光）杂交，34-40 天后分离脑组织，利用 Sony SH800 全自动流式细胞分选仪分选 tdTomato+ 神经元，以便进行后续 RNA 测序。

具体方法如下：
FACS was performed using the Sony SH800 system with a 130-μm nozzle suitable for the large size of pyramidal neurons. Singlet cells were selected based on low FSC-W, and gated on Hoechst (nuclear stain that penetrates cell membrane) and tdTomato double positivity to identify labeled healthy neurons. Single cells were sorted at a low flow rate (< 100 events/second), and at the highest purity setting (Single Cell) into 96- or 384-well hard shell PCR plates(BioRad HSP9601 or HSP3901)。
 

对于像分选神经细胞这类比较脆弱的细胞来说，推荐选用较大的喷嘴（如文中选择的 130μm）和较慢的速度，尽可能的保证细胞的活性。此外，为了保证单细胞的分选质量，文中涉及的死活染料的染色、粘连体的去除，以及选择较高纯度的分选方式都是非常重要的因素。当然，注意事项不仅限于此。Sony 公司之前专门组织了以脆弱细胞分选为主题的 webinar，错过的小伙伴可参考丁香学社的脆弱细胞分选主题来了解相关精彩内容。

Sony SH800 全自动流式细胞分选仪配有 70μm，100μm（standard 模式，target 模式）和 130μm 等多种规格喷嘴尺寸，兼顾不同大小的细胞，不同速度、活性要求实验。另外，Sony SH800 全自动细胞分选仪搭载的微流体芯片不易产生湍流，最大范围减小了液流剪切力，加以更低的细胞（液滴）坠落速度和更高的打板精准度，最大范围保证了细胞活性，因此尤其受到分选神经细胞、肿瘤浸润淋巴细胞或基因编辑（可参考丁香学社的脆弱细胞分选主题）等对细胞活性要求较高的专家学者青睐。Sony SH800 全自动的校准功能，高活性的分选结果一定能成为您实验中的得力助手。