理解生物大脑中复杂的神经回路的构成规律以及在此基础上探索这些回路如何处理复杂的生物信息并引导动物行为的多样性是神经科学的最终目标。近年来发展起来的利用基因手段和遗传药理学以及光遗传学相结合的研究体系为我们解析神经回路提供了更先进的手段。　　本论文中，以具体实验为例从两个角度出发来探索这一复杂的神经系统。　　第一部分中，运用基因手段揭示下丘脑POMC(Pro-opiomelanocortin)神经细胞群中存在着异质性，这一异质性决定了POMC神经元可以分别调节体重和血糖。我们的具体发现有以下几点:1）glucose和leptin可以激活不同种类的POMC神经元;2）这种异质性是由于POMC神经细胞的分别表达KATP通道(ATP敏感的钾离子通道)和leptin受体(LEPRs);3)对glucose敏感以及对leptin敏感的两类POMC神经元分别调控血糖和体重的变化。　　运用遗传手段从解剖以及功能上对这两类POMC神经（glucose/leptin敏感神经）进行功能缺失以及恢复的研究可以全面解析这种异质性的显著特征。为此，在该研究中我们开发了相应的基因工具来控制这两类POMC神经细胞。Lepr-ires-cre基因敲入小鼠被用来控制对leptin敏感的神经元;与此同时，为了调控对glucose敏感的神经元，制作了sur1-ires-cre基因敲入小鼠。最后，为了利用功能缺失和恢复实验来探索这两类POMC神经元如何调节体重和血糖变化，我们制作了lox-STOP-lox-POMC-flp基因敲入小鼠并与flp依赖性的AAV(adeno-associate virus)病毒相结合，我们可以定义这两类神经元的解剖特征（胞体的分布以及投射位置），并且基于这种解剖特征我们可以建立功能性的实验来进一步研究这两类神经元的不同功能。　　第二部分中，为了从分子水平解析单个神经元的特性，发现microRNA，一种转录后调节因子，在生理刺激下可以从神经元突触末端释放，并且一些microRNA可以被突触通过胞吞的过程摄取并参与原位的转录调节。　　在该研究中，我们首先利用低密度芯片以及qRT PCR相结合的手段鉴定出在突触体中表达的microRNA。MicroRNA被检测到存在于突触小泡中，并且Ago2蛋白免疫共沉淀显示这些突触中的microRNA以与Ago2结合的形式存在的。其次我们发现在去极化刺激后miR-29a，miR-99a，miR-125a在突触小体上清液中显著升高。MiRNA的分泌是钙离子依赖性的并且这一过程可以被胞吐抑制剂okadaic acid所抑制。进一步研究发现神经生长因子NGF处理后显著增加突触体中miRNA在生理刺激后的分泌，但对于自发的释放没有影响。相反的，kainic acid可以减少miRNA的刺激后分泌并且提高其自发释放。以上实验结果说明突触体可以分泌miRNA。最后我们发现，合成的miRNA可以被突触体摄取，并且胞吞抑制剂Dynasore可以抑制这一过程。当与miR-125a共孵育后，和Ago2结合的miR-125a显著升高，同时miR-125a的靶基因PSD95的mRNA表达下调。这一发现说明被突触末端吸收的miRNA可以被组装到RNA介导的沉默复合体中并引起目的基因RNA水平的降解。　　什么时候我们可以说已经理解了神经回路？基于一个相对简单并且完善的神经回路，对神经回路潜在调节作用的认知可以有一个相对深入的理解。首先，运用遗传标记或者电生理参数，神经回路中的所有神经元可以被清晰的识别，这包括神经元胞体的分布，上游的信号传入以及下游的投射。其次，多途径的细胞内以及细胞外的信号记录可以用来建立一个回路图表，这有助于把神经细胞的激活和相应的信号输出联系起来并且指针神经元的激活和沉默对于整个神经回路的影响。再次，运用遗传手段，独立的神经细胞群可以被选择性的开启/关闭来模拟相应的功能恢复/缺失。最后，通过独立神经元分子水平的研究，我们能够调节神经回路中的元件并且可以预测这种调节所带来的神经的功能和相关动物行为的变化。　　综上所述，通过分子层面，解剖层面，生理层面以及遗传手段的相结合，本论文针对理解神经系统复杂性及其调控行为模式给予了初步的研究及探索。