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聚焦神經元重要研究 解讀大腦奧秘


神經元 (2).jpg

我們都知道,神經元是大腦中的重要神經細胞,也是構成神經系統結構和功能的基本單位;本文中,小編整理了多篇研究成果,來共同解讀科學家們如何深入研究神經元,探索大腦的奧秘,分享給大家!

【1】Science:重磅!發現重寫創傷記憶的神經元

doi:10.1126/science.aas9875 doi:10.1126/science.aau0035

對創傷經歷的回憶會導致精神健康問題,如創傷后應激障礙(PTSD),這會破壞一個人的生活。據估計,當前將近三分之一的人會在他們生命中的某個時刻遭受恐懼或應激相關的障礙。如今,一項新的研究在細胞水平展示了一種療法如何能夠治療長期的創傷記憶。相關研究結果發表在2018年6月15日的Science期刊上。

在治療創傷記憶領域,對恐懼衰減(fear attenuation)是否涉及通過新的安全記憶痕跡(memory trace of safety)或將原始的恐懼記憶痕跡(memory trace of fear)重寫為安全記憶痕跡來抑制原始的恐懼記憶痕跡,人們長期以來爭論不止。

這種爭論的一部分與我們總體上還不能完全理解神經元如何存儲記憶的事實相關。雖然這項研究取得的新發現不能排除這種抑制機制,但是它們首次證實了重寫創傷記憶在治療創傷記憶中的重要性。

【2】Nat Biotechnol:中美科學家開發新技術讓神經元交流可視化

doi:10.1038/nbt.4184

神經遞質乙酰膽堿(acetylcholine, ACh)調節著全身一系列生理過程。盡管它很重要,但是科學家們對大部分組織和器官的膽堿能傳輸過程卻知之甚少,主要是由于缺少可用的監控Ach的技術。

而近日來自清華大學、弗吉尼亞大學等單位的科學家們就開發出了一類基于G蛋白偶聯受體的Ach傳感器(GACh),具有適合在體內體外監控Ach信號的敏感性、特異性、信噪比、動力學及光穩定性等特點。

【3】Science:來自底板神經元的信號傳遞誘導新皮質神經元經歷形態變化

doi:10.1126/science.aar2866 doi:10.1126/science.aat4587

在一項新的研究中,來自日本幾家研究機構的研究人員在哺乳動物中發現發育中的新皮質神經元經歷從多極形態到雙極形態的形態轉變,而且這種形態轉變至少部分是由于大腦發育期間的神經元遷移信號傳遞。相關研究結果發表在2018年4月20日的Science期刊上。

正如這些研究人員所指出的那樣,哺乳動物新皮質是自然界中最復雜的組裝物之一---它是大腦皮質的一部分,并且在認知和處理來自感官的信息中起著重要作用。新皮質的發育同樣也是比較復雜的,這是因為它在神經元層中發育。之前的研究已表明在新皮質的早期發育過程中,在腦室區(ventricular zone)產生的興奮性神經元向皮質板(cortical plate, 覆蓋著大腦的灰質層,由纖維和神經細胞構成)遷移。其他研究也已揭示出神經元的形狀在遷移期間實際上發生變化:從多極形態轉換到雙極形態。但是這個過程是如何發生的一直是一個謎。在這項新的研究中,這些研究人員利用組織化學方法、成像技術和微陣列分析來研究小鼠的早期新皮質發育。

【4】Science:揭示記憶儲存在印跡神經元突觸中

doi:10.1126/science.aas9204

根據一項新的研究,當形成記憶時,某些神經元之間形成更大的更密集的連接。相關研究結果發表在2018年4月26日的Science期刊上,論文標題為“Interregional synaptic maps among engram cells underlie memory formation”。

科學家們長期以來一直試圖理解大腦在何處和如何儲存記憶。在20世紀初,德國科學家Richard Semon創造了術語“印跡(engram)”來描述大腦中記憶的物理表征。隨后,在20世紀40年代,加拿大心理學家Donald Hebb提出當神經元編碼記憶以及在共活化記憶或印跡之間形成的連接(也被稱作突觸)時,神經元就得到強化了---這一理論被廣泛地轉述為“一起放電的神經元連接在一起(fire together, wire together)”。這兩種觀點已成為記憶研究的基石---并且在它們首次出現后的幾十年中,科學家們已經積累了大量支持它們的證據。

【5】PLoS Biol:闡明神經元細胞的溝通機制 有望開發出治療多種神經變性疾病的新型療法

doi:10.1371/journal.pbio.2003611

近日,一項刊登在國際雜志PLOS Biology上的研究報告中,來自萊斯特大學的研究人員通過研究闡明了大腦中的神經元細胞之間彼此進行溝通的分子機制,相關研究或能幫助研究人員理解多種神經變性疾病發生的分子機制。

文章中,研究者發現,人類機體中存在的重要分子—一氧化氮在調節大腦或外周神經元的功能上扮演著關鍵角色,從而就能幫助解析大腦中神經元之間溝通的分子機制。一氧化氮是一種信號分子,其參與了多種生理和病理性過程,比如能夠幫助擴張血管、提高血液供應以及降低血壓等。研究者表示,一氧化氮能夠通過對突觸信號的調節來調節神經元的功能,突觸是兩個神經元連接以及神經遞質釋放的位點。

【6】Cell:揭示感知運動的神經元在大腦中形成的簡單規則

doi:10.1016/j.cell.2018.02.053

在一項新的研究中,來自美國紐約大學和阿拉伯聯合酋長國紐約大學阿布扎比分校的研究人員破解了用于運動感知的神經元如何在果蠅大腦中形成,這一發現說明了如何利用簡單的發育規則構建復雜的神經回路。它也為理解大腦中形成的處理視覺信息的神經回路提供了新的途徑。相關研究結果于2018年3月22日在線發表在Cell期刊上。

Pinto-Teixeira說,“理解神經元身份是如何確定的以及神經回路是如何在發育過程中建立起來的會讓我們能夠更好地了解神經疾病的產生。具體而言,我們能夠微調我們對指導源自干細胞的神經元生成和神經回路構建的一般原則的理解,這可能會促進新的治療進展。”

這項研究旨在破解神經元形成與用于運動檢測的神經回路構建之間的關系。形成一種功能性的神經系統要求不同的具有特定功能的神經元在執行建立正確的神經元網絡的發育程序后產生。

【7】PLoS Biol:科學家發現胚胎發育過程中調節運動神經元的網絡

doi:10.1371/journal.pbio.2003127

UCLA的研究人員發現了一個調節正在生長的雞和小鼠胚胎中脊髓運動神經元發育的基因網絡。研究人員還回答了一個長久以來無法回答的問題:為什么運動神經元(脊髓用于控制肌肉運動的神經元)比其他神經元更快形成。

這項研究于近日發表在《PLOS Biology》上,共同通訊作者包括UCLA Eli and Edythe Broad再生醫學和干細胞研究中心的Bennett Novitch以及來自英國倫敦弗朗西斯·克里克研究所的合作者。該研究可以幫助實現干細胞向運動神經云分化。干細胞來源的運動神經元能夠用于治療病變或者損傷的骨髓,并用于研究神經退行性疾病如肌萎縮性脊髓側索硬化癥和脊髓性肌萎縮。

【8】Science:科學家發現調節口渴的神經元

如果你感到口渴,不僅是因為沒有喝夠水,更重要的是有一組位于大腦深處的神經元在發揮作用。這是美國國家科學院華人院士、斯坦福大學教授駱利群等人在新一期美國《科學》雜志上發布的研究成果。

當研究人員使用光遺傳學技術抑制這些神經元時,實驗鼠就會減少喝水量,而如果刺激這些神經元,那么不口渴的實驗鼠也開始喝水。

駱利群對新華社記者解釋說,絕大多數行為實驗用水作為獎勵來訓練動物做特定任務,所以口渴讓動物有了很強的動機。但當動物不再口渴,其表現會隨之變差。他們對這些現象很感興趣,于是開始研究其背后的神經機制。

研究人員連續48小時不給實驗鼠喝水,并利用駱利群實驗室研發的一種名為TRAP2的技術,標記出大腦中受口渴激活的神經元群體,結果獲得了上述發現。

【9】Cell Stem Cell Nat Neurosci:突破!科學家成功解析成年大腦回路調節新生神經元產生的分子機制

doi:10.1016/j.stem.2017.10.003 doi:10.1038/nn.3572

在我們出生之前,發育中的大腦就已經產生了數量驚人的神經元細胞,這些細胞能夠遷移到大腦的特殊部位發揮關鍵作用,與普遍的看法恰恰相反,新生神經元的起源并不會在出生或兒童期終止;在大腦一系列選擇性區域中,神經元的產生會一直持續到成年期,其甚至對于機體特定形式的學習和記憶能力及情緒調節至關重要,目前研究人員并不清楚神經發生被開啟或關閉的機制,如今來自美國北卡羅來納大學醫學院的研究人員取得了重大發現。

刊登在Cell Stem Cell雜志的封面文章中,研究人員鑒別出了一種控制神經發生的大腦回路,其能夠從靠近大腦前部的區域運行到海馬體位置,海馬體是機體學習和記憶相關的重要結構,同時其也是成年人類大腦中神經發生的主要位點,研究者所鑒別的這種回路能夠調節神經元產生的過程。研究者Song表示,這種回路能控制海馬體中干細胞的活性,相關研究發現或能幫助我們理解并且治療多種大腦障礙患者,比如精神分裂癥和阿爾茲海默病等。

【10】Nature:鑒定出控制我們行走或奔跑的“起始神經元”

doi:10.1038/nature25448

運動(locomotion,也譯作移動)構成我們執行的最基本的動作。從邁出第一步開始到我們到達我們的目標為止,這是一個復雜的過程。與此同時,運動以不同的速度進行,從而調節著我們多快地從一個地方到達另一個地方。如今,在一項新的研究中,來自瑞典卡羅林斯卡研究所和丹麥哥本哈根大學的研究人員證實作為中腦中的兩個區域,楔形核(cuneiform nucleus,CnF)和腳橋核(pedunculopontine nucleus,PPN)在控制小鼠運動的起始、速度和環境依賴性選擇方面發揮著特定的作用。

哥本哈根大學神經科學系教授Ole Kiehn說,“我們發現,PPN和CnF中的神經元能夠起始運動,而且這兩個大腦區域中的神經元活動有助于維持較慢的運動并調節它的速度。然而,僅CnF能夠引起高速的逃避運動。相反之下,PPN中的神經元活動有利于緩慢的探索性運動。”

雖然運動的精確協調是由脊髓中的神經回路控制的,但是運動的情景控制(episodic control)歸因于來自腦干的激活脊髓中的神經回路的下行信號。

本文由 ailsa 編輯發布
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