The dorsal raphe nucleus (DRN) in the midbrain is a key center for serotonin (5-hydroxytryptamine; 5-HT)-expressing neurons. Serotonergic neurons in the DRN have been theorized to encode punishment by opposing the reward signaling of dopamine neurons. Here, we show that DRN neurons encode reward, but not punishment, through 5-HT and glutamate. Optogenetic stimulation of DRN Pet-1 neurons reinforces mice to explore the stimulation-coupled spatial region, shifts sucrose preference, drives optical self-stimulation, and directs sensory discrimination learning. DRN Pet-1 neurons increase their firing activity during reward tasks, and this activation can be used to rapidly change neuronal activity patterns in the cortex. Although DRN Pet-1 neurons are often associated with 5-HT, they also release glutamate, and both neurotransmitters contribute to reward signaling. These experiments demonstrate the ability of DRN neurons to organize reward behaviors and might provide insights into the underlying mechanisms of learning facilitation and anhedonia treatment.

The dorsal raphe nucleus (DRN) is involved in organizing reward-related behaviours; however, it remains unclear how genetically defined neurons in the DRN of a freely behaving animal respond to various natural rewards. Here we addressed this question using fibre photometry and single-unit recording from serotonin (5-HT) neurons and GABA neurons in the DRN of behaving mice. Rewards including sucrose, food, sex and social interaction rapidly activate 5-HT neurons, but aversive stimuli including quinine and footshock do not. Both expected and unexpected rewards activate 5-HT neurons. After mice learn to wait for sucrose delivery, most 5-HT neurons fire tonically during waiting and then phasically on reward acquisition. Finally, GABA neurons are activated by aversive stimuli but inhibited when mice seek rewards. Thus, DRN 5-HT neurons positively encode a wide range of reward signals during anticipatory and consummatory phases of reward responses. Moreover, GABA neurons play a complementary role in reward processing.

Abstract Delineating the spatial multiomics landscape will pave the way to understanding the molecular basis of physiology and pathology. However, current spatial omics technology development is still in its infancy. Here, we developed a high-throughput multiomics in situ pairwise sequencing (MiP-Seq) strategy to efficiently decipher multiplexed DNAs, RNAs, proteins, and small biomolecules at subcellular resolution. We delineated dynamic spatial gene profiles in the hypothalamus using MiP-Seq. Moreover, MiP-Seq was unitized to detect tumor gene mutations and allele-specific expression of parental genes and to differentiate sites with and without the m6A RNA modification at specific sites. MiP-Seq was combined with in vivo Ca 2+ imaging and Raman imaging to obtain a spatial multiomics atlas correlated to neuronal activity and cellular biochemical fingerprints. Importantly, we proposed a “signal dilution strategy” to resolve the crowded signals that challenge the applicability of in situ sequencing. Together, our method improves spatial multiomics and precision diagnostics and facilitates analyses of cell function in connection with gene profiles.

To investigate the propagation of surface flaws in rocks under dynamic loading, an elastic−plastic ordinary state-based peridynamic model that considers the compressive to tensile strength ratio is used for numerical tests based on the results of previous experiments. The failure process of rocks containing three-dimensional surface flaws at different angles and depths under dynamic loading is simulated. The simulation results show that the peridynamic model used can well simulate the propagation of three-dimensional cracks in rocks and the failure process of specimens. Peridynamic simulations can be used to obtain strength variation regularity which is consistent with the experimental results. The crack generated on the surface of the specimen penetrates to a certain depth inside the specimen, which is related to the depth of the surface flaw. Shell-like cracks generated inside the specimen join with cracks generated on the surface to form complex three-dimensional cracks.

Geothermal extraction in mine mainly utilizes Enhanced Geothermal System to recovery heat from deep thermal reservoirs. The extraction potential of stimulated thermal reservoirs strongly depends on the efficient exploitation of fractures. The research is aimed to establish a multi-fracture model for mine reservoirs to reveal the mechanical response and evolution of thermal recovery performance under thermal–hydraulic-mechanical coupling. The existence of blast fractures improves the connectivity of the conventional fracture network, which enhances the thermal recovery capacity of the reservoir. The permeability changes of the rock matrix and blast fractures are more obviously affected by the pressure, and the process is divided into two phases: a rapid change phase (the first 5 years) and a stabilization phase (5–30 years). The range of thermal stress and pore pressure on the reservoir is directly related to the distribution of multiple fractures, and the thermal stress is lower than the pore pressure, and the maximum of both occurs at the fracture top connected with injection well. During the thermal recovery, the effective stress near the production well is higher than that near the injection well, and the cumulative displacement is 1.9 cm. In 1.5–––4 km depth, the ratio of porous elasticity effect of rock matrix fluctuates around 21 %, thermoelastic effect ranges from 7.6 % to 16.3 %, while the in-situ stress effect is the dominant factor, accounting for 65.7 % to 67.6 %.

The instability of double-cavern structure subjected to dynamic disturbances is a key issue for deep rock engineering. To investigate the dynamic responses of deep double U-shaped caverns, comprehensive analyses are conducted by Particle Flow Code (PFC2D), and the influences of incident directions of stress wave, cavern clearances, and cavern height ratios are discussed. The results indicate that the decreasing cavern clearance aggravates the static stress concentration on the intermediate rock pillar. When the stress wave is horizontally incident, the presence of the incident side cavern reduces peak tangential stress and kinetic energy on the non-incident side cavern; the higher the incident side cavern, the less damage on the non-incident side cavern. A vertically incident stress wave causes more severe damage in the intermediate rock pillar compared to a horizontally incident stress wave; the smaller the cavern clearance, the more violent the rockburst in the intermediate rock pillar. Comparatively, the cavern with a lower height exhibits more severe failure at the adjacent sidewall compared to the cavern with a higher height. This work can provide guidelines for disaster prevention of deep double-cavern structures.