理解信息如何在神经网络中被处理的原理是神经科学研究的中心目标。眶额叶作为前额叶的主要结构之一,执行很多高级的功能,例如奖赏、控制和抑制不恰当的行为、对特定行为结果进行评估等。眶额叶的损伤往往会导致精神疾病,如抑郁症和强迫症。眶额叶的众多功能是通过其神经环路实现的,因此研究眶额叶的神经环路机制是解析其功能和复杂疾病机理的前提。眶额叶作为异质性的脑区,包含不同的神经元类型。然而,这些不同类型的神经元全脑范围内的输入输出网络如何,目前依然不得而知。为了解析眶额叶的投射网络,当前常用的策略或是采用神经示踪剂进行标记,然后结合手工切片和三维重建软件来实现;或是使用常规的腺相关病毒（Adeno-associated Virus,AAV）进行标记,然后借助全脑成像工具来实现。然而,这些策略都存在一定的缺陷,如前者通常受限于不连续的切削导致重建不完全,以及一个鼠脑样本只能标记一个神经元,耗时费力等;而后者标记密度通常比较高,难以对单个神经元进行重建。因此,在全脑水平,对眶额叶单个神经元投射形态进行重建的数据依然匮乏。而眶额叶特异类型神经元全脑的输入网络还没有人研究报道。在本论文中,主要对背外侧眶额叶（Dorsolateral Orbitofrontal Cortex,dl OFC）全脑的输入网络和输出网络进行系统研究。本文的主要研究内容如下:（1）利用高效率的质粒共包装的AAV辅助病毒和狂犬病毒（Rabies Virus,RV）的逆向跨单突触标记方法,探究了dl OFC兴奋性锥体神经元和3种抑制性的中间神经元在全脑内的输入网络。实验结果显示:dl OFC不同类型神经元的输入80%以上来自新皮层,只有少数重要脑区对这些神经元的输入有差异,比如中脑网状核和基底外侧杏仁核。这一结果表明了dl OFC不同类型神经元的输入模式高度相似并且与其细胞类型无关,并构建了dl OFC四类神经元输入的脑连接图谱。（2）利用质粒共包装的稀疏高亮病毒AAV并且结合高分辨率的双色荧光显微光学切片断层成像系统（Fluorescence Micro-optical Sectioning Tomography,f MOST）来探究dl OFC锥体神经元的输出网络。基于连续的三维成像数据,手动追踪重建了dl OFC 25个锥体神经元的完整形态。实验结果显示:dl OFC第V层神经元投射模式比较复杂,有个神经元投射的脑区数目达到20,轴突分支数有1,219,而II/III层神经元投射模式比较简单,只在皮层内和纹状体投射。表明了dl OFC锥体神经元的投射具有层依赖性,并发现了新的环路连接和该脑区可能存在新的神经元亚类型。（3）应用光遗传病毒操控dl OFC和中脑导水管灰质（Periaqueductal Gray,PAG）的兴奋性神经环路探究其对疼痛的影响。结果发现:光遗传激活或者抑制dl OFC兴奋性锥体神经元在中脑腹外侧（Ventrolateral Periaqueductal Gray,vl PAG）投射的末梢时,能够改变小鼠的机械痛阈值和热痛阈值。结果表明了:位于高级位置的dl OFC和下游的中脑相联系,能够参与小鼠痛行为。总之,本文对dl OFC特异性神经环路的系统研究能为今后眶额叶功能的研究提供详细的脑连接图谱。