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聚焦神经元重要研究 解读大脑奥秘
来源:生物谷   发布者:ailsa   日期:2018-08-27   今日/总浏览:36/1492

神经元 (2).jpg

我们都知道,神经元是大脑中的重要神经细胞,也是构成神经系统结构和功能的基本单位;本文中,小编整理了多篇研究成果,来共同解读科学家们如何深入研究神经元,探索大脑的奥秘,分享给大家!

【1】Science:重磅!发现重写创伤记忆的神经元

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

对创伤经历的回忆会导致精神健康问题,如创伤后应激障碍(PTSD),这会破坏一个人的生活。据估计,当前将近三分之一的人会在他们生命中的某个时刻遭受恐惧或应激相关的障碍。如今,一项新的研究在细胞水平展示了一种疗法如何能够治疗长期的创伤记忆。相关研究结果发表在2018年6月15日的Science期刊上。

在治疗创伤记忆领域,对恐惧衰减(fear attenuation)是否涉及通过新的安全记忆痕迹(memory trace of safety)或将原始的恐惧记忆痕迹(memory trace of fear)重写为安全记忆痕迹来抑制原始的恐惧记忆痕迹,人们长期以来争论不止。

这种争论的一部分与我们总体上还不能完全理解神经元如何存储记忆的事实相关。虽然这项研究取得的新发现不能排除这种抑制机制,但是它们首次证实了重写创伤记忆在治疗创伤记忆中的重要性。

【2】Nat Biotechnol:中美科学家开发新技术让神经元交流可视化

doi:10.1038/nbt.4184

神经递质乙酰胆碱(acetylcholine, ACh)调节着全身一系列生理过程。尽管它很重要,但是科学家们对大部分组织和器官的胆碱能传输过程却知之甚少,主要是由于缺少可用的监控Ach的技术。

而近日来自清华大学、弗吉尼亚大学等单位的科学家们就开发出了一类基于G蛋白偶联受体的Ach传感器(GACh),具有适合在体内体外监控Ach信号的敏感性、特异性、信噪比、动力学及光稳定性等特点。

【3】Science:来自底板神经元的信号传递诱导新皮质神经元经历形态变化

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

在一项新的研究中,来自日本几家研究机构的研究人员在哺乳动物中发现发育中的新皮质神经元经历从多极形态到双极形态的形态转变,而且这种形态转变至少部分是由于大脑发育期间的神经元迁移信号传递。相关研究结果发表在2018年4月20日的Science期刊上。

正如这些研究人员所指出的那样,哺乳动物新皮质是自然界中最复杂的组装物之一---它是大脑皮质的一部分,并且在认知和处理来自感官的信息中起着重要作用。新皮质的发育同样也是比较复杂的,这是因为它在神经元层中发育。之前的研究已表明在新皮质的早期发育过程中,在脑室区(ventricular zone)产生的兴奋性神经元向皮质板(cortical plate, 覆盖着大脑的灰质层,由纤维和神经细胞构成)迁移。其他研究也已揭示出神经元的形状在迁移期间实际上发生变化:从多极形态转换到双极形态。但是这个过程是如何发生的一直是一个谜。在这项新的研究中,这些研究人员利用组织化学方法、成像技术和微阵列分析来研究小鼠的早期新皮质发育。

【4】Science:揭示记忆储存在印迹神经元突触中

doi:10.1126/science.aas9204

根据一项新的研究,当形成记忆时,某些神经元之间形成更大的更密集的连接。相关研究结果发表在2018年4月26日的Science期刊上,论文标题为“Interregional synaptic maps among engram cells underlie memory formation”。

科学家们长期以来一直试图理解大脑在何处和如何储存记忆。在20世纪初,德国科学家Richard Semon创造了术语“印迹(engram)”来描述大脑中记忆的物理表征。随后,在20世纪40年代,加拿大心理学家Donald Hebb提出当神经元编码记忆以及在共活化记忆或印迹之间形成的连接(也被称作突触)时,神经元就得到强化了---这一理论被广泛地转述为“一起放电的神经元连接在一起(fire together, wire together)”。这两种观点已成为记忆研究的基石---并且在它们首次出现后的几十年中,科学家们已经积累了大量支持它们的证据。

【5】PLoS Biol:阐明神经元细胞的沟通机制 有望开发出治疗多种神经变性疾病的新型疗法

doi:10.1371/journal.pbio.2003611

近日,一项刊登在国际杂志PLOS Biology上的研究报告中,来自莱斯特大学的研究人员通过研究阐明了大脑中的神经元细胞之间彼此进行沟通的分子机制,相关研究或能帮助研究人员理解多种神经变性疾病发生的分子机制。

文章中,研究者发现,人类机体中存在的重要分子—一氧化氮在调节大脑或外周神经元的功能上扮演着关键角色,从而就能帮助解析大脑中神经元之间沟通的分子机制。一氧化氮是一种信号分子,其参与了多种生理和病理性过程,比如能够帮助扩张血管、提高血液供应以及降低血压等。研究者表示,一氧化氮能够通过对突触信号的调节来调节神经元的功能,突触是两个神经元连接以及神经递质释放的位点。

【6】Cell:揭示感知运动的神经元在大脑中形成的简单规则

doi:10.1016/j.cell.2018.02.053

在一项新的研究中,来自美国纽约大学和阿拉伯联合酋长国纽约大学阿布扎比分校的研究人员破解了用于运动感知的神经元如何在果蝇大脑中形成,这一发现说明了如何利用简单的发育规则构建复杂的神经回路。它也为理解大脑中形成的处理视觉信息的神经回路提供了新的途径。相关研究结果于2018年3月22日在线发表在Cell期刊上。

Pinto-Teixeira说,“理解神经元身份是如何确定的以及神经回路是如何在发育过程中建立起来的会让我们能够更好地了解神经疾病的产生。具体而言,我们能够微调我们对指导源自干细胞的神经元生成和神经回路构建的一般原则的理解,这可能会促进新的治疗进展。”

这项研究旨在破解神经元形成与用于运动检测的神经回路构建之间的关系。形成一种功能性的神经系统要求不同的具有特定功能的神经元在执行建立正确的神经元网络的发育程序后产生。

【7】PLoS Biol:科学家发现胚胎发育过程中调节运动神经元的网络

doi:10.1371/journal.pbio.2003127

UCLA的研究人员发现了一个调节正在生长的鸡和小鼠胚胎中脊髓运动神经元发育的基因网络。研究人员还回答了一个长久以来无法回答的问题:为什么运动神经元(脊髓用于控制肌肉运动的神经元)比其他神经元更快形成。

这项研究于近日发表在《PLOS Biology》上,共同通讯作者包括UCLA Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的Bennett Novitch以及来自英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所的合作者。该研究可以帮助实现干细胞向运动神经云分化。干细胞来源的运动神经元能够用于治疗病变或者损伤的骨髓,并用于研究神经退行性疾病如肌萎缩性脊髓侧索硬化症和脊髓性肌萎缩。

【8】Science:科学家发现调节口渴的神经元

如果你感到口渴,不仅是因为没有喝够水,更重要的是有一组位于大脑深处的神经元在发挥作用。这是美国国家科学院华人院士、斯坦福大学教授骆利群等人在新一期美国《科学》杂志上发布的研究成果。

当研究人员使用光遗传学技术抑制这些神经元时,实验鼠就会减少喝水量,而如果刺激这些神经元,那么不口渴的实验鼠也开始喝水。

骆利群对新华社记者解释说,绝大多数行为实验用水作为奖励来训练动物做特定任务,所以口渴让动物有了很强的动机。但当动物不再口渴,其表现会随之变差。他们对这些现象很感兴趣,于是开始研究其背后的神经机制。

研究人员连续48小时不给实验鼠喝水,并利用骆利群实验室研发的一种名为TRAP2的技术,标记出大脑中受口渴激活的神经元群体,结果获得了上述发现。

【9】Cell Stem Cell Nat Neurosci:突破!科学家成功解析成年大脑回路调节新生神经元产生的分子机制

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

在我们出生之前,发育中的大脑就已经产生了数量惊人的神经元细胞,这些细胞能够迁移到大脑的特殊部位发挥关键作用,与普遍的看法恰恰相反,新生神经元的起源并不会在出生或儿童期终止;在大脑一系列选择性区域中,神经元的产生会一直持续到成年期,其甚至对于机体特定形式的学习和记忆能力及情绪调节至关重要,目前研究人员并不清楚神经发生被开启或关闭的机制,如今来自美国北卡罗来纳大学医学院的研究人员取得了重大发现。

刊登在Cell Stem Cell杂志的封面文章中,研究人员鉴别出了一种控制神经发生的大脑回路,其能够从靠近大脑前部的区域运行到海马体位置,海马体是机体学习和记忆相关的重要结构,同时其也是成年人类大脑中神经发生的主要位点,研究者所鉴别的这种回路能够调节神经元产生的过程。研究者Song表示,这种回路能控制海马体中干细胞的活性,相关研究发现或能帮助我们理解并且治疗多种大脑障碍患者,比如精神分裂症和阿尔兹海默病等。

【10】Nature:鉴定出控制我们行走或奔跑的“起始神经元”

doi:10.1038/nature25448

运动(locomotion,也译作移动)构成我们执行的最基本的动作。从迈出第一步开始到我们到达我们的目标为止,这是一个复杂的过程。与此同时,运动以不同的速度进行,从而调节着我们多快地从一个地方到达另一个地方。如今,在一项新的研究中,来自瑞典卡罗林斯卡研究所和丹麦哥本哈根大学的研究人员证实作为中脑中的两个区域,楔形核(cuneiform nucleus,CnF)和脚桥核(pedunculopontine nucleus,PPN)在控制小鼠运动的起始、速度和环境依赖性选择方面发挥着特定的作用。

哥本哈根大学神经科学系教授Ole Kiehn说,“我们发现,PPN和CnF中的神经元能够起始运动,而且这两个大脑区域中的神经元活动有助于维持较慢的运动并调节它的速度。然而,仅CnF能够引起高速的逃避运动。相反之下,PPN中的神经元活动有利于缓慢的探索性运动。”

虽然运动的精确协调是由脊髓中的神经回路控制的,但是运动的情景控制(episodic control)归因于来自脑干的激活脊髓中的神经回路的下行信号。

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