關注大腦健康!這些研究成果值得一讀!

本文中，小編整理了多篇重要研究成果，共同聚焦大腦健康相關研究，分享給大家！

圖片來源：Pixabay/CC0 Public Domain

【1】J Neurosci：關鍵蛋白調節大腦發育

doi：10.1111/jnc.15149

正常的大腦發育需要神經元和非神經元（也稱為神經膠質）細胞之間的精確相互作用。筑波大學的研究人員在一項新研究中揭示了蛋白質精氨酸甲基轉移酶（PRMT）1的喪失如何導致神經膠質細胞破裂並影響大腦的正常發育。

PRMT修飾其他蛋白質的特定胺基酸，從而調節細胞的關鍵功能，例如存活，增殖和發育。在迄今為止已確定的PRMT家族的許多成員中，PRMT1是最常見的成員之一，它控制組織的發育和壽命以及應激反應。由於PRMT1的完全敲除（即發育過程中所有組織中蛋白質的損失）會導致胚胎發育失敗，因此最近對PRMT1的組織特異性敲除進行了越來越嚴格的研究，以了解PRMT1如何促進組織發展。

【2】新發現！生殖細胞或許喜歡「吃甜食」並將這種特性傳遞給機體大腦！

doi：10.1038/s42255-020-0266-x

與細胞相比，我們的工作似乎很輕鬆，當細胞努力工作分解一些分子並構建其它分子時，我們所做的只有一件事情，即餵它們，但我們到底應該給它們餵什麼呢？考慮到內部不斷發生的競爭，這或許並不是一件容易解決的問題，諸如脂肪細胞等細胞類型渴望脂質，而其它類型的細胞則更喜歡蛋白質或糖類，當我們的大腦在面對諸如牛排或冰激凌等困難選擇時，其是如何將所有競爭性需求進行考慮並做出決定的呢？

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Metabolism上題為「Cellular metabolic reprogramming controls sugar appetite in Drosophila」的研究報告中，來自葡萄牙Champalimaud研究中心等機構的科學家們通過研究發現，性細胞營養需求的改變或會使得雌性果蠅更加渴望糖分，截止到目前為止，這種現象主要是在病理性狀況下進行描述的，即癌症，研究者在卵子形成的正常生理學過程中發現了這種現象，其或為後期闡明機體生育力和營養之間的關係提供一定的基礎。

那麼一小群細胞到底是如何影響整個生物體的行為呢？答案或許來自於腫瘤學研究，當一個細胞發生癌變時，氣就會開啟優先消耗糖分的細胞及其，並將其轉化成為細胞繁殖所需要的基本構件，在此過程中，細胞會改變其飲食偏好和功能，這被稱之為代謝重現城，其是腫瘤生長的關鍵。而這種現象似乎也在非病理性過程中也被記錄在案，然而研究者並不清楚是否細胞的代謝轉化會劫持生物體的進食決定，這或許就是研究人員後期需要深入研究的問題。

【3】科學家有望揭開大腦的奧秘！

doi：10.1038/s41467-020-17861-7

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Communications上題為「A spike-timing-dependent plasticity rule for dendritic spines」的研究報告中，來自蒙特婁大學等機構的科學家們通過研究揭開了隱藏在機體記憶和學習能力背後的分子機制，尤其是大腦如何處理、存儲和整合信息的。文章中，研究人員分析了在突觸可塑性過程中樹突棘的功能和形態轉變，樹突棘是位於神經元分支上的微小突起，其被認為是大腦學習和記憶背後的基礎機制。

研究者Araya表示，我們非常激動，因為這是我們第一次發現突觸可塑性的規則，其是一個與大腦記憶形成直接相關的過程，通過這種方式，研究人員就能很好地理解可塑性以及當大腦皮層中的神經元接收單一或多種感覺信息流時，記憶是如何形成的。大腦由數十億個能夠興奮的神經元細胞組成，神經元細胞專門負責通信和信息處理過程；研究者指出，想像一下樹，樹根以軸突為代表，中央樹幹則以細胞體為代表，外圍分支以樹突為代表，最後樹葉則以樹突棘為代表，這些成千上萬的小葉子充當了從其它細胞接收興奮性信息的通道，其會決定是否這些信息足夠重要，以至於能被放大並傳播到其它神經元細胞中。

【4】Nature：重編程大腦細胞或能幫助機體更加靈活地做出決定

doi：10.1038/s41586-020-2704-z

打招呼時避免握手，坐火車必須佩戴口罩，對著手肘打噴嚏等等，COVID-19疫情的流行戲劇性地表明，人類擺脫行為習慣並學習新的行為是多麼的重要，而且動物也必須能夠迅速適應環境條件的變化；近日，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，來自瑞士蘇黎世大學等機構的科學家們通過研究發現，重編程大腦細胞或能幫助機體更加靈活地做出決定。研究者Fritjof Helmchen教授表示，大腦的可塑性形成了其擁有這種能力的基礎，但目前科學家們或許並不清楚其背後的生物學機制，這項研究中我們通過研究發現，位於眼睛後面的大腦皮層區域—眼窩前額皮質（orbitofrontal cortex）或許能夠重編程位於機體感覺區域的神經元細胞。

通過對小鼠進行研究後，研究人員在受控條件下模擬了其再學習的過程，並研究了在學習過程中單一神經元水平下所發生的變化，首先研究者對小鼠進行訓練，讓其每次用鬍鬚接觸粗砂紙時都舔一下，同時獎勵其一杯蔗糖水，然而，當小鼠用細砂紙摩擦其鬍鬚時其並不被允許舔一下，如果小鼠這樣做了，它們就會被懲罰並發出一種輕微的惱人聲音，一旦小鼠明白了如何去完成它們的任務時，情況就會發生改變，如今，當使用細砂紙而並非粗砂紙對小鼠進行研究後，小鼠的獎賞就會被送到，經過少量的練習後，小鼠很快就會學會這種新的相反的行為模式。

【5】睡眠過多或過少對大腦都有危害

新聞閱讀：Too much or too little sleep bad for your brain

一項新的研究表明，每個人都需要睡眠，但是睡眠太少或太多可能會導致思維下降。睡眠不足被定義為一個晚上四個小時或更少的時間，而睡眠過多被認為是一個晚上10個或更長時間。理想的睡眠時間則為七個小時。根據國家睡眠基金會的說法，睡眠是必不可少的，因為它可以使您的身心恢復活力。適量的睡眠還可以幫助您保持健康並預防疾病。

沒有足夠的睡眠，大腦將無法正常運行，從而削弱注意力，思維和記憶處理能力。但是，這些關聯的潛在機制仍不清楚。根據最近的研究，睡眠過多可能伴隨著腦部炎症反應的升高。同時，睡眠不足可能會增加腦脊髓液中澱粉樣蛋白斑塊和tau蛋白的水平，這是阿爾茨海默氏病的標誌。

圖片來源：Zita Santos & Carlos Ribeiro

【6】Brain解讀：科學家或有望利用新型基因療法來治療多種人類大腦疾病

doi：10.1093/brain/awaa161

一個單獨的基因突變會誘發一種改變生命的疾病，並會對機體多個系統產生影響，比如幾十種溶酶體儲存疾病，其是由單一基因突變影響了細胞中代謝大分子的關鍵酶類的產生所致，這些疾病會影響機體多個器官的功能，尤其是大腦，其會給患者帶來不同程度的智力障礙；而基因療法或許有望治療這些疾病，但大腦自身的保護性機制—血腦屏障一直是研究人員所面臨的技術障礙。

近日，一項刊登在國際雜誌Brain上題為「Global CNS correction in a large brain model of human alpha-mannosidosis by intravascular gene therapy」的研究報告中，來自賓夕法尼亞大學等機構的科學家們成功應用基因療法平臺，糾正了人類遺傳性疾病大型動物模型大腦的缺陷。研究者John H. Wolfe表示，這是首個患有人類遺傳性疾病的動物模型，其表現出智力障礙（人類症候群的一部分），如今我們就能糾正該模型整個大腦中的生化和病理性損傷；如今研究人員能夠對多年影響大腦功能的人類遺傳性疾病模型進行研究，在基因療法的幫助下，一種病毒運輸載體就能提供突變基因的正常版本來糾正疾病，如今研究人員取得了一定的研究成果，或有望治療嚙齒類動物的神經變性疾病，然而，對高等動物較大尺寸的大腦應用相同的療法或許僅會產生部分疾病糾正的效應。

【7】Science：線粒體或能促進大腦發育期間神經幹細胞向神經元細胞的轉變

doi：10.1126/science.aba9760

線粒體是能為機體每個細胞提供能量非常重要的小型細胞器，尤其是對於需要能量維持正常功能的大腦，近日，一項刊登在國際雜誌Science上的研究報告中，來自Flanders生物技術研究所等機構的科學家們通過研究發現，線粒體或能在大腦發育期間調節關鍵的事件，即如何調節神經幹細胞轉變為神經細胞；線粒體會在這一精確的時期影響細胞的命運開關，人類這一關鍵時期的長度是小鼠的兩倍，相關研究結果強調了線粒體的重要功能，其或有望幫助研究人員解釋人類為何會在進化過程中發育出更大尺寸的大腦，以及線粒體的缺陷如何會誘發神經發育疾病的發生。

大腦是由數十億不同的神經元組成，當幹細胞停止自我更新及分化為特殊類型的神經元時，其首先就會在發育中的大腦中出現，這一過程稱之為神經發生（neurogenesis），其能被精確調控從而產生大腦中複雜的結構，研究者認為，神經幹細胞產生神經元的方式上的微小差異或許就是引發大腦尺寸和複雜性極具增加的根源。為了深入解析其中的過程，研究人員對細胞中的線粒體進行了深入研究。

【8】Hypertension：長期高血壓或會損傷大腦的血管健康

doi：10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.15073

近日，一篇發表在國際雜誌Hypertension上的研究報告中，來自密西根大學醫學院等機構的科學家們通過研究發現，長期高血壓或會增加大腦中小血管損傷的風險，而這往往與痴呆症和中風風險直接相關；長期以來我們都知道，高血壓會導致中風發生，然而過去研究僅將高血壓與阿爾茲海默病風險進行了關聯，這項最新研究中，研究人員重點分析了高血壓如何影響大腦的小血管病變（cerebral small vessel disease），其是中風和痴呆症患者發生最頻繁的腦血管疾病。

文章中，研究人員對在研究開始時未患中風或痴呆症的1686名成年人進行研究並分析了參與者的數據，研究者在參與者中老年時期對其進行血壓測定，同時進行大腦MRIs掃描來檢查大腦不同部位是否存在腦部微出血狀況、腦組織中小規模血液產物的積累以及腦組織死亡等表現，這些問題均是大腦小血管病變的徵兆。

【9】Neurology：多吃魚類真能保護大腦免於空氣汙染所帶來的傷害嗎？

doi：10.1212/WNL.0000000000010074

日前，一篇發表在國際雜誌Neurology上題為「Erythrocyte omega-3 index， ambient fine particle exposure and brain aging」的研究報告中，來自哥倫比亞大學等機構的科學家們通過研究發現，如果每周能攝入1-2份以上的烤魚或貝類，老年女性或能獲得足夠多的Ω-3脂肪酸來抵消空氣汙染對大腦的不良影響。

這項研究中，研究人員對未患痴呆症的老年女性進行研究，分析了LCn3PUFA（一種Ω-3脂肪酸）是否會修飾PM2.5對大腦正常腦容量的神經毒性效應，研究人員共招募了1315名年齡在65歲至80歲之間未患痴呆症的女性進行研究，對參與者進行了結構大腦MRI掃描檢查；同時研究人員讓參與者完成了關於飲食、體育鍛鍊和自身病史的調查問卷，研究者發現，在居住在空氣汙染水平嚴重的老年女性群體中，血液中Ω-3脂肪酸水平最低的女性要比Ω-3脂肪酸水平最高的女性腦萎縮的更明顯。

【10】Mol Brain：食品添加劑中的過量丙酸會導致大腦發育異常！

doi：10.1186/s13041-020-00626-0

韓國大腦研究所(KBRI，由Suh Pann-ghill領導)近日宣布，由Mun Ji-young博士領導的研究小組揭示了由人類腸道微生物失衡導致自閉症的機制。這一發現發表國際科學雜誌Molecular Brain上。人類的腸道通常被稱為"第二大腦"。"腸腦軸"是指吸收到腸道的物質通過血管進入大腦並對其產生影響的概念。隨著這一概念繼續得到廣泛關注，過去幾年裡科學家們進行了一系列相關研究。

據推測，自閉症可能與人類腸道微生物有關，因為自閉症兒童經常經歷胃的紊亂，如腸易激症候群。然而，自閉症和人類腸道微生物群之間的確切關係還有待確定。最近，有報導稱，給小鼠注射丙酸(PPA)後，小鼠表現出類似自閉症狀的行為。PPA是一種食品添加劑，用於延長加工食品的貨架期，甚至在乳製品、罐頭食品等產品中也有。（生物谷Bioon.com）

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