大脑由多种类型的神经细胞组成,其中乙酰胆碱能神经元是一群广泛分布的调质类神经元,该类神经元功能异常可引发包括阿尔兹海默症在内的多种脑疾病。胆碱能神经元通过复杂的树突、轴突与其他神经元相互连接形成环路以发挥功能,对其形态特性的研究是理解其功能的基础,对相关疾病机理的探究具有重大意义。通过常规切片、免疫组化、电生理等技术,研究者发现了大脑皮层内在的胆碱能神经元。但由于皮层上胆碱能神经元分布范围较广且形态多样,目前尚缺乏三维分布数据集和完整的神经元形态数据。本研究将Chat-Cre小鼠和增强型报告品系小鼠杂交,获得了荧光蛋白特异标记胆碱能神经元的转基因小鼠。利用荧光显微光学切片断层成像技术,获得了完整、精细的全脑三维分布数据集,分析了胆碱能神经元在运动、体感、视觉等相关皮层内的三维分布特性,结果显示胆碱能神经元在皮层不同脑区均多分布于浅层即L2/3,且在体感皮层分布最多。进而,基于0.32×0.32×1μm的三维精细数据集,重建了139个皮层内胆碱能神经元的完整形态,重点分析了初级运动皮层、初级视觉皮层、体感皮层等脑区内胆碱能神经元的形态特性。根据神经元一级分支数目、分支型态等特征将皮层内胆碱能神经元分为三种亚类,即BPC类、BFC类和MPC类。通过比较不同亚类神经元的解剖定位,发现在皮层L2/3、L5/6以及不同脑区内,BFC类均占最多。通过分析神经元的分支数目、分支终点数目及树突长度等参数,发现皮层L2/3不同亚类神经元具有显著差异、在初级运动皮层和初级视觉皮层内不同亚类神经元也具有显著差异。结合免疫组化等方法,本文初步研究了皮层不同亚类神经元的生化特性,分析了解剖定位和不同形态亚类的胆碱能神经元与血管活性肠肽的关系,发现皮层不同形态的胆碱能神经元都表达血管活性肠肽,且在初级运动皮层和初级视觉皮层内乙酰胆碱/血管活性肠肽的共表达比例存在显著差异。综上,本文研究了皮层胆碱能神经元的三维解剖定位和形态特征,初步分析了皮层胆碱能神经元形态特性与其共释放递质的关系,这些将有助于理解皮层内胆碱能神经元的作用以及皮层神经环路的结构和功能,可为类脑智能研究提供基础数据和新的思路。