单细胞研究揭示蝙蝠超声感知的分子机制

超声感知对于许多哺乳动物是不可或缺的，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；小鼠和大鼠则利用超声进行社交活动。作为从听觉场景到感知表征的转换场所，听觉皮层对于产生更高级的认知信息至关重要，但是关于听觉皮层中超声感知的研究却很少。蝙蝠拥有1，400多个物种和宽广的听觉频率范围（8　kHz　至＞200　kHz），是研究哺乳动物超声感知的理想物种。蝙蝠根据形态可分为小蝙蝠和大蝙蝠，其中小蝙蝠能够利用超声回声定位进行导航和寻找食物，而大蝙蝠主要利用发达的视觉和可听声来进行感知。尽管一些研究在解剖和生理水平上探索了蝙蝠的听觉皮层，但仍然缺乏在细胞和基因表达水平上解析其超声感知的机制。

最近，广东省科学院动物研究所与广州实验室、以及北京师范大学合作在Nature　Genetics杂志在线发表题为“Complexin－1　enhances　ultrasound　neurotransmission　in　the　mammalian　auditory　pathway”的研究论文；同期发表题为“”Ultrasound　perception　mechanisms　revealed　by　comparisons　of　microbats　and　megabats”的研究简报（Research　briefing）。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，对小蝙蝠和大蝙蝠进行跨物种比较，从而鉴定与超声感知相关的细胞类群和标志基因，并通过结合小鼠模型的功能和行为实验来揭示超声感知的分子机制。该研究鉴定了PV＋抑制神经元和CPLX1基因在哺乳动物超声感知中的重要作用，并且CPLX1基因在具有回声定位能力的小蝙蝠和齿鲸之间呈现趋同进化现象。通过揭示超声感知的分子机制，为改善衰老相关听力损失提供线索，也为利用单细胞组学研究特质动物的独特形状提供范例。

该研究得到广东省科技计划项目（2021B1212110003，2021B1212050021）的资助，研究成果在线发表于Nature　Genetics期刊上（https：／／www．nature．com／articles／s41588－024－01781－z），广东省科学院动物研究所张礼标研究员、广州实验室董骥研究员、尚从平研究员、以及北京师范大学王晓群教授为论文共同通讯作者。