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《脑科学与类脑研究学术快报》

  • 来源专题:脑科学与类脑研究
  • 编译类型:快报,简报类产品
  • 发布时间:2023-11-09
聚焦脑图谱绘制、脑发育与脑认知功能解析、认知障碍相关脑疾病发病机理与药物研发,类脑智能技术与产品开发等领域,提供学术快报简报编制
  • 大脑植入物可减轻情绪障碍
    苑亚坤
    释放电脉冲以调整某个人感情和行为的大脑植入物首次在人群中接受测试。由美国军队研究机构——国防部先进研究项目局(DARPA)资助的两个团队已开始进行针对闭环大脑植入物的初步试验。这些植入物利用算法探测同情绪障碍相关的模式,可在没有医生干预的情况下电击大脑并使其重回健康状态。 这项日前在华盛顿举行的神经科学学会(SfN)上得以展示的研究或许最终可为治疗若干种抵抗现有疗法的严重精神疾病提供了一种方法。同时,它也提出了棘手的伦理问题,尤其是因为该技术可在一定程度上让研究人员实时获取某个人的内心感受。

    发布时间: 2023-11-08

  • 脑智卓越中心开发新型遗传编码色氨酸探针
    苑亚坤
    2023年10月31日,《Cell Discovery》期刊在线发表了题为“A genetically encoded ratiometric indicator for tryptophan”的研究论文。该研究由我和我爸的十七岁脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)穆宇研究组和杜久林研究组合作完成。该研究开发的新型遗传编码荧光蛋白探针GRIT(Genetically encoded Ratiometric Indicator for Tryptophan)能够特异、定量地在活体动物中检测细胞内的色氨酸浓度。 色氨酸是食物中含量最少的必需氨基酸,也是神经和免疫系统关键通路的前体,可代谢产生五羟色胺、犬尿氨酸。它协调着多个系统的功能,因此,活体监测色氨酸的动态有助于理解多器官、多系统同步协调的机制。然而,以往的色氨酸检测方法均无法有效实时监测活体动物中的色氨酸浓度,高效液相色谱法(HPLC)存在侵入且耗时的缺陷,响应范围非常有限的遗传编码非侵入式的探针FLIPWs则不够灵敏。 研究团队将cpsfYFP与细菌色氨酸抑制子TrpR融合,通过迭代优化和筛选,成功获得了比例型色氨酸探针GRIT。与之前的FLIPWs探针相比,GRIT的动态范围增加了30倍,并且能够在不同pH和离子浓度下正常工作,适用于不同的动物样本和细胞类型。

    发布时间: 2023-11-08

  • 大脑神经化学平衡的波动理论
    苑亚坤
    在一项新的研究中,由希伯来大学的约书亚·戈德堡博士领导的一组研究人员描述了大脑中一种新的神经化学波。他们的研究发表在《自然通讯》杂志上,揭示了纹状体中存在神经化学物质乙酰胆碱的行波,纹状体是大脑中负责激励行为和习惯性行为的区域。 人们普遍认为,执行一项行动的动机取决于纹状体中另一种神经化学物质多巴胺的释放。最近的研究表明,多巴胺在纹状体中以波状模式释放。戈德堡领导的研究小组发现,乙酰胆碱也以波状模式在纹状体中释放。长期以来,人们一直认为,为了使纹状体正常工作,需要维持纹状体中多巴胺和乙酰胆碱释放之间的平衡,而这种平衡的破坏会导致帕金森病等运动障碍。这项新研究提出了一种数学机制,通过这种机制乙酰胆碱和多巴胺同时产生,这可能代表了这种平衡是如何实现的。 这项研究使用了最先进的基因工具和先进的成像技术,使研究小组能够可视化清醒、行为正常的动物体内的乙酰胆碱波。此外,采用影像学技术观察乙酰胆碱与多巴胺在体外的相互作用。通过严格的数学分析,使用反应-扩散激活剂-抑制剂模型和计算机模拟,该团队提出了一个模型,解释了乙酰胆碱(激活剂)和多巴胺(抑制剂)行波的形成。

    发布时间: 2023-11-08

  • 基于脑脊液cfDNA的纳米孔测序可对脑肿瘤患者进行初步诊断及分类
    苑亚坤
    近日,德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心的研究人员及合作者在Clinical Chemistry上发表了题为“Classification of Brain Tumors by Nanopore Sequencing of Cell-Free DNA from Cerebrospinal Fluid”的文章。研究团队对来自脑肿瘤患者脑脊液(CSF)中的游离DNA(cfDNA)进行了纳米孔测序,并使用随机森林分类器分析了拷贝数变异(CNV)和整体DNA甲基化模式。结果显示,在45%的样本中检测到了循环肿瘤DNA(ctDNA)并成功对肿瘤进行了分类,包括疾病进展患者和无已知残留病变患者样本。在所有含有可检测肿瘤DNA的样本中,CNV分析成功率高于比甲基化分析,总检出率分别为88%和44%。综上,来自CSF样本的cfDNA纳米孔测序数据可能是脑肿瘤初步诊断的一种潜在方法,也是疾病监测的重要工具。

    发布时间: 2023-09-28

  • 局灶性癫痫研究揭示大脑嵌合体机制
    苑亚坤
    纽约的一项全新研究表明,部分局灶性癫痫病例可以追溯到大脑中的嵌合突变,这种突变是由母体减数分裂期间1号染色体1q臂上出现的拷贝数改变引起的。其他组织类型会在胚胎发育阶段对这些突变进行修复,与胎儿发育阶段发生的体细胞嵌合突变产生了明显差异。 “我们的研究结果代表了大脑嵌合现象在发育过程中出现的一种新机制,”资深作者和通讯作者、全美儿童医院和俄亥俄州立大学的研究员Tracy Bedrosian和Erin Heinzen 在《自然遗传学》上发表的论文中写道。

    发布时间: 2023-11-08

  • “分离焦虑”或“社恐”可能都是因为脑内缺少促肾上腺皮质激素释放激素
    苑亚坤
    来自西班牙CSIC-UMH神经科学研究所的Felix Leroy团队在Cell杂志上发表了一篇题为 Corticotropin-releasing hormone signaling from prefrontal cortex to lateral septum suppresses interaction with familiar mice 的文章,他们结合电生理学、化学遗传学、光遗传学、钙信号记录和基因沉默等手段证明了小鼠ILA中表达促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)的神经元可投射至LS喙侧(rLS)以参与社交互动的调节,抑制与熟悉小鼠社交活动的同时促进SNP发生,同时,还证明了小鼠出生后两周该回路的成熟是诱导幼鼠社会偏好发生转变的关键。

    发布时间: 2023-11-08

  • 检测脑毛细血管血液循环问题的新方法
    苑亚坤
    在最近发表在SPIE期刊《神经光子学》上的一项研究中,由美国波士顿大学的John Giblin博士领导的一个研究小组试图解决这些问题。利用定制的装置,研究人员展示了一种名为贝塞尔光束双光子显微镜的技术的潜力,该技术可以获得脑毛细血管的体积图像。此外,该团队还提出了一种创新的分析方法,可以半自动地识别失速事件。 《神经光子学》副主编、约翰霍普金斯大学眼科学和生物医学工程教授Ji Yi评论道:“综合来看,这项研究的发现证明了贝塞尔光束双光子显微镜在探索大脑循环系统的复杂运作及其对神经系统健康的影响方面的力量。”在不久的将来,检测失速的全自动方法有望帮助科学家调查、诊断和评估脑部疾病的治疗方法。

    发布时间: 2023-09-28

  • 灵长类脑发育过程蛋白表达的时空变化
    苑亚坤
    2023年7月3日,昆明理工大学司维、季维智及王正波共同通讯在Nature Communications发表题为“Spatiotemporal proteomic atlas of multiple brain regions across early fetal to neonatal stages in cynomolgus monkey”的研究论文,该研究构建了食蟹猴从胎儿早期到新生儿期大脑发育的时空蛋白质组学图谱。 研究表明(1)不同阶段的变异性大于大脑区域之间的差异,并且小脑与大脑以及皮质与皮质下区域的比较揭示了早期胎儿到新生儿阶段的区域特异性动态;(2)与神经疾病相关的蛋白质丰度波动表明胎儿早期出现神经疾病的风险;(3)跨物种分析(人、猴、小鼠)以及蛋白质组学和转录组学数据之间的比较揭示了蛋白质组学特异性和具有mRNA/蛋白质差异的基因。这项研究提供了对灵长类动物胎儿大脑发育的见解。

    发布时间: 2023-09-28

  • 脑癌细胞劫持增强突触强度促进自身生长
    苑亚坤
    分析脑肿瘤揭示了癌细胞如何通过增强与神经元之间的突触强度来促进肿瘤生存。 癌症通常是由于正常细胞机制失常引起的,因为肿瘤细胞可以利用这些过程来增加它们自己的生存、增殖和侵袭性。人们已经做了大量的努力来开发针对这些过程的治疗方法,其目标是减缓肿瘤细胞的增长,减少肿瘤细胞增殖或杀死它们。然而,许多癌症——特别是那些发生在大脑的癌症——并没有被这种方法成功地靶向,这表明在介导癌症进展的过程中还存在其他因素。 泰勒等人在《自然》杂志上发表文章称,他们发现脑癌利用了一种意想不到的细胞过程。 似乎可以增加肿瘤细胞的生存和侵袭性的机制之一是它们与周围细胞环境的交流。这些相互作用在决定癌症进展和预后方面起着核心作用,因此可以成为强大的治疗目标。泰勒和他的同事们表明,被称为胶质瘤和胶质母细胞瘤的脑癌可以劫持通常与神经元连接(称为突触)相关的机制。

    发布时间: 2023-11-08

  • 一种与年龄相关的脑功能障碍有关的关键蛋白质的机制
    苑亚坤
    西奈山的研究人员对一种关键蛋白质的机制进行了有价值的揭示,这种蛋白质调节海马的可塑性和功能,海马是大脑中涉及记忆和学习的关键区域,随着老鼠年龄的增长而减少。 该团队的研究结果发表在《分子精神病学》杂志上,可以为更好地理解这种被称为金属蛋白酶2组织抑制剂(TIMP2)的蛋白质如何潜在地靶向与年龄相关的疾病,如阿尔茨海默病,以帮助恢复大脑中受影响的分子过程铺平道路。

    发布时间: 2023-11-08

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