多篇文章聚焦神经元研究 解读人类大脑奥秘！

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多篇文章聚焦神经元研究 解读人类大脑奥秘！3 Q; T5 c+ `6 E7 S; N) Q
来源：本站原创 2019-07-18 23:15. @9 }" B  y1 H+ F$ @* \
本文中，小编整理了近期多篇研究报告，共同聚焦科学家们在神经元研究领域的重要进展，让我们一起学习，共同揭开大脑的奥秘。
2 r5 n- p, [2 X, S  b; W【1】Cell： 星形胶质细胞保护神经元免受毒素累积
9 G* l" R0 P; @6 bdoi：10.1016/j.cell.2019.04.0015 d9 A: E  [/ g) b1 t) b. D
近日，一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中，来自国外的研究人员通过研究报道了脑细胞收集过度活跃神经元分泌的受损脂质，然后将这些有毒分子回收利用的现象，它是保护神经元免受过度活动的破坏的机制。
8 i3 K' T. c  K# r+ S! ^6 `* p( C当神经元快速而激烈地活动时，细胞中的脂质分子会受到损害并且会变得有毒。虽然大多数细胞将多余的脂肪酸隔离开来或将它们运送到自身的线粒体中以防止积聚，但神经元似乎并不依赖这一机制。研究小组发现，刺激培养皿中的小鼠神经元会导致脂肪酸积聚，最终导致脂质颗粒释放。然后，附近的星形胶质细胞吞噬了颗粒，增强了参与能量产生和解毒的基因的活性。+ \- ]0 f2 k6 S5 v
【2】Cell Stem Cell：疑云再起！研究发现90多岁的老人大脑中还能生成新的神经元！( C! T) E6 N  l8 ?6 j  r& m
doi：10.1016/j.stem.2019.05.0038 ^, n  p# \& _& X, P
在伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois at Chicago，UIC)的一项新研究中，研究人员对79岁至99岁人群的死后脑组织进行了研究，他们发现老年时大脑仍能很好地形成新神经元。这项研究提供了证据，表明即使是患有认知障碍和阿尔茨海默氏症的人也会出现这种情况，尽管与认知功能正常的老年人相比，这些人的神经发生明显减少。相关研究结果于近日发表在《Cell Stem Cell》杂志上。. r& ^4 m3 A$ Z  h9 i8 K
中年人大脑会继续形成新的神经元这一观点是有争议的，因为之前的研究显示了相互矛盾的结果。UIC的研究是第一个发现大量神经干细胞和新生神经元存在于老年人海马组织的证据，包括那些患有影响海马的疾病的人，海马参与记忆的形成和学习。研究者表示，我们发现90多岁的老年人海马区存在活跃的神经发生的现象。有趣的是，我们还在阿尔茨海默症患者和认知障碍患者的大脑中发现了一些新的神经元。"她还发现，与那些在这些测试中得分较低的人相比，在认知功能测试中得分较高的人海马体中新生神经元的数量更多，而这与大脑病理水平无关。
$ {/ e2 m( J; o, k; W% ]【3】自闭症研究新亮点！深入剖析单一神经元或能阐明大脑回路的信号问题！# M$ @. I6 N: t
新闻阅读：New autism research on single neurons suggests signaling problems in brain circuits
. g# d% ]* G2 e% Z6 d$ |! m自闭症在美国影响着至少2%的儿童的健康，大约为1/59，这给患者、父母及其护理人员都带来了极大的挑战，然而更为糟糕的是，至今并没有药物来治疗自闭症，这在很大程度上因为我们并不清楚自闭症发生及其改变正常大脑功能的机制，难以破解引发疾病的过程的一大主要原因是自闭症往往变化很大，那么我们应该如何理解自闭症改变大脑的过程呢？9 e3 \" c( z& u  U
利用单核RNA测序技术，研究人员分析了来自自闭症和健康人群大脑中特殊细胞的化学特性，同时鉴别出了引发疾病的重要差异，这些自闭症特异性的差异或许能够为研究人员寻找治疗该病的新型靶点提供新的线索和希望。- P1 D/ n" E5 i6 z' K# \
任何有机体的每一个细胞都由相同类型的生物分子组成，这种称之为蛋白质的分子能够制造细胞结构，催化化学反应并完成细胞内的其它功能。而另外两种相关的分子类型则是DNA和RNA分子，其由四中基本元件组成，而且能被细胞用来储存信息，通过计算携带相同信息的RNA分子的数量，研究人员就能深入阐明细胞内发生的特殊过程。
9 w: [: s. z2 l7 g+ j- A! c【4】Neuron：大脑神经元随机连接产生“弹性”记忆
( R. j7 A7 h: @+ m& M2 {doi：10.1016/j.neuron.2019.04.020: h9 m4 d& X; S$ f
来自普林斯顿大学神经科学家Flora Bouchacourt和Tim Buschman的一篇新文章介绍了一种新的工作记忆模型。工作记忆是你记住事物的能力。它充当工作空间，在其中可以保存，操纵信息，然后用于指导行为。通过这种方式，它在认知，与即时感官世界脱离行为方面起着关键作用。工作记忆的一个显着特点是它的灵活性-你可以牢记任何事情。3 }0 A5 s' y8 X( p3 }2 Q+ y' s
如何实现这种灵活性还没有被理解。在他们的新研究中，Boucacourt和Buschman提出了一种新的工作记忆模型，可以捕捉到这种灵活性。该模型将高维随机网络与结构化传感网络相结合，灵活地维护任何输入。连接的未调节性质允许网络维持任意输入。
0 D3 c3 u! G& S7 \# W" r* w【5】PNAS：血清素新角色！能增强神经元中线粒体的功能并抵御压力损伤！
9 E" w9 w& e: f; l; x' S* g. R. B) ^doi：10.1073/pnas.1821332116- x+ y/ r1 C$ p+ y& @
神经元中的线粒体能够提供强大的能量来帮助细胞在压力状况下完成多种功能，并调节神经元细胞的存活。近日，一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Serotonin regulates mitochondrial biogenesis and function in rodent cortical neurons via the 5-HT2A receptor and SIRT1–PGC-1α axis”的研究报告中，来自印度塔塔基础研究院的科学家们通过研究发现了神经递质血清素在神经元新生线粒体产生中发挥的神奇角色。
) ^% I0 K( z2 ^% C神经元中线粒体的产生过程称之为线粒体生物发生(Mitochondrial Biogenesis)，其会伴随细胞呼吸和ATP水平的增加，而ATP就是细胞中所使用的能量来源。血清素的效应主要涉及血清素2A受体及线粒体生物发生的主要调节子：SIRT1和PGC-1α，血清素能够降低神经元细胞中毒性的活性氧分子，增强抗氧化酶和缓冲神经元免于受到细胞压力的损伤效应；这项研究中，研究者揭开了血清素在神经元细胞能量产生过程中所扮演的关键角色，血清素能够直接影响神经元细胞处理压力的机制和方式，而且神经元中线粒体的功能还能帮助决定神经元应对压力和机体老化轨迹的方式。
% t% ]/ H( B3 y3 c* H0 `【6】Science：大脑中的神经元是如何连接的？4 U8 F+ S! H, ]% W- {2 t" T
doi：10.1126/science.aau9952
' l! r( M( T- P8 O! ?4 ?6 o% h大脑由大量相互连接的神经元组成。数十年来，研究人员对神经元细胞的复杂模式如何在发育过程中发展成功能回路的过程十分感兴趣。如今，研究人源已在果蝇中发现了一种新的信号传导机制，它指明了大脑中神经元回路的形成。大约1000亿个神经元在我们的大脑中形成一个复杂且相互关联的网络，使我们能够生成复杂的思维模式和行动。神经元具有各种大小和形状，但它们大多具有长突起，通过称为突触的专门信息传递结构连接到相邻细胞。
9 R; n0 o2 _' [4 S. h: ~, X8 z- ^这个错综复杂的网络在早期开发过程中如何形成，吸引了许多神经科学家，包括Dietmar Schmucker教授（VIB-KU Leuven），他已经建立了研究神经元布线的职业生涯。 “适当的大脑功能依赖于神经元细胞延伸的非常有控制的分支，称为轴突和树突，以及在这些分支的精确位置正确形成突触，”他说。 “指定突触形成决定了”允许“形成神经元细胞的潜在连接的位置和数量。因此，控制每个神经元分支的突触数量对于正确形成复杂的脑回路至关重要。”# m. e6 O8 \; d' B( y  T9 M
【7】Science：揭示数千个神经元在口渴-解渴周期中变得活跃2 R' p% U; {0 s! i  |2 [' q
doi：10.1126/science.aav3932
, M9 g7 @5 M& s0 `! x在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学和霍华德休斯医学研究所的研究人员利用一种新工具记录了小鼠大脑中因口渴和解渴引起的数千个神经元激活，相关研究结果发表在Science期刊上，在这篇论文中，他们描述了他们在口渴-解渴周期中对小鼠大脑的研究以及他们获得的发现。
, @2 }& l2 W, T5 I; P! h+ t口渴是严肃的事情---如果没有摄入水，人体就不能坚持很久。由于这是一项非常重要的活动，这些研究人员通过这项新的研究，猜测大脑的许多部分可能通过产生口渴的感觉和对液体的摄入作出反应来触发对水的渴望。为了确定是否确实如此，他们使用一种新工具来研究经历口渴-解渴周期（thirst and quenching cycle）的小鼠。' B2 u2 X; p" t9 w
【8】Nature：大脑中对盐分渴望的神经元如何调节机体对盐分的摄入？  `$ ~; \( j! U: O" h
doi：10.1038/s41586-019-1053-2
% |1 U; n0 D5 R/ P9 M) v爆米花、炸薯片，不管你喜欢什么，我们都知道盐是很多美味食物的关键成分，摄入盐分过多往往会产生潜在的健康风险，同时还会引发心血管疾病和认知障碍；近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自加州理工学院的研究人员通过研究在小鼠大脑中鉴别出了驱动和熄灭对盐分渴望的神经元细胞，相关研究结果有望帮助开发新型手段来调节人类对钠的渴求度。
4 r# ?) R2 B* b( ]钠是食盐中的一种离子，其在机体多种功能上扮演着关键角色，比如心血管活动、体液平衡和神经信号传导等；在所有动物物种中，机体会严格调节和维持钠离子的水平，由于动物自身无法通过代谢产生钠，所以必须通过外部食物来摄入钠离子，当机体中钠离子水平较低时，大脑就会触发特殊的食欲信号，并驱动机体对钠离子的摄入；尽管目前研究人员并未完全阐明这些食欲信号产生的分子机制，但目前研究人员在小鼠后脑中发现了一小群神经元细胞，其能控制机体对钠的消耗。9 P8 w1 Q" j& y. P, k! l
【9】Science：重大进展！使用戒烟药控制神经元
: f3 v  e; ~6 q1 L* ydoi：10.1126/science.aav5282/ A& n6 n" W9 h
在一项新的研究中，来自美国国家药物滥用研究所、纽约大学和霍华德休斯医学研究所等研究机构的研究人员发现一种戒烟药---称为uPSEM---具有新的作用：作为一种化学开关，开启或关闭选定的神经元。这种戒烟药结合到称为离子通道的定制蛋白上，其中离子通道控制着神经元是否会发送信息。通过将这些蛋白仅置于某些神经元群体中，他们能够靶向调节特定的神经元，同时保持其他神经元不受影响。他们开发出的这种方法有助于他们解开小鼠和灵长类动物中的大脑回路。有朝一日，它可能导致人们开发出更为针对性的疗法来治疗癫痫或疼痛等疾病，相关研究结果发表在Science期刊上。
* W5 E" _9 }4 e$ n! B研究者Sternson表示，其他研究这种称为化学遗传学（chemogenetics）的科学家，“经常使用那些不适合人类治疗的分子。这离临床治疗还有很长的路要走，但我们正在设法缩短要走的道路。”化学遗传学已存在了大约二十年：科学家设计了一对配对的药物和受体，用于改变小鼠中的神经元活动。Sternson开发的这种方法中使用的一种可进入大脑中的药物已被批准用于人体中。它靶向直接影响神经元活动的离子通道蛋白，因此出现副作用的可能性较小。他说，这可能使得它最终用于临床---这是化学遗传学工具迄今为止尚未跨越的障碍。
7 c* ?3 e  |+ m, E7 f) e【10】Science：战斗还是逃跑？血清素神经元让大脑做出正确的决定+ U) M3 G: N- x& t
doi：10.1126/science.aau8722
' S' p$ A) g. f' J在一项新的研究中，来自美国康奈尔大学的研究人员发现作为一种以在缓解抑郁中的作用而为人所知的神经化学物质，血清素也可能有助于大脑在紧急情况下立即执行适当的行为。他们研究了小鼠中的大脑活动模式。如果小鼠正在经历威胁，那么中缝背核中的血清素神经元会在运动过程中放电。但是，当处于一种平静、积极的环境中时，这些血清素神经元会在活跃行为的停止期间放电，相关研究结果发表在Science期刊上。
' m; f8 y. {" @4 a研究者表示，这种转变让我们感到吃惊。这是在紧急情况下大脑中可能发生一些奇怪事情的第一个线索。在战斗还是逃跑的紧急情况下，动物的行为选择不同于它们在不太危急的情况下可能做出的决定。比如，如果一只小鼠坐在空旷的田野中间，而一只觅食的老鹰监视着它，那么这只小鼠可能会看到这只老鹰开始猛扑过来，这只小鼠的生存本能告诉它马上逃跑。（生物谷Bioon.com）
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