腦科學日報|Science:光遺傳學之父新作編碼神經元

2021-01-10 腦科學君

1,新研究推翻重大發現,無證據表明6mdA存在於哺乳細胞中

來源:生物通

N6-甲基腺嘌呤(6mdA)是細菌中廣泛存在的DNA修飾,不過自2016年以來,發表在《Nature》、《Cell》等雜誌上的多項研究證實,6mdA也存在於哺乳動物中,如小鼠胚胎幹細胞、人類神經膠質瘤細胞。然而,現在事情又有了反轉。

瑞典林雪平大學的研究人員近日在《Science Advances》雜誌上發文稱,之前那些表明6mdA存在於哺乳動物細胞中的研究很可能是汙染了,而目前沒有足夠的證據表明這種修飾存在於哺乳動物中。

2,著名華人教授Science發文:一種新技術能對細胞進行遺傳重編程,構建人造結構

來源:生物通

史丹福大學的研究人員已經開發出一種技術,可以對細胞進行重新編程,病使用科學家提供的合成材料來構建能夠在體內執行功能的人造結構。在這篇新論文中,研究人員解釋了他們如何開發針對基因的化學組裝體(GTCA),並使用這種新方法在哺乳動物的腦細胞和線蟲C. elegans的神經元上建立人造結構。這些結構是使用兩種不同的生物相容性材料製成的,每種材料具有不同的電子特性,一種材料是絕緣體,另一種是導體。

這一新技術公布在3月19日的Science雜誌上。由全球頂尖華人材料學家,美國史丹福大學鮑哲南教授領導完成。她表示,儘管當前的實驗主要集中在腦細胞或神經元上,但GTCA也應該與其他細胞類型一起工作。「我們已經開發出一種技術平臺,可以利用整個身體細胞的生化過程。」

3,AHM:皮層神經元在3D列印增強基質中形成功能神經元網絡

來源:奇物論

神經迴路的損傷是多發性神經發育和神經退行性疾病的基礎。3D細胞培養模型增加了體外系統的複雜性,並提供了比2D培養更接近自然情況的微環境。這種新的模型系統將允許評估神經元網絡的形成及其在疾病條件下的功能障礙。有鑑於此,德國維爾茨堡大學醫院Carmen Villmann等研究人員,小鼠皮層神經元從胚胎E17天開始在纖維增強的基質中培養。

4,鸚鵡能夠理解概率|Nature Communications

來源:科研圈

鳥類專家已經多次證明鳥類頭腦非凡。尤其是鸚鵡,它們以擅長模仿而聞名,這種能力需要複雜的神經連接網絡。現在,來自奧克蘭大學的阿列克斯·泰勒和阿瑪利亞·巴斯託斯再次觀察到,鸚鵡在智力方面確實非常成功。

他們研究了新基督城柳岸野生動物保護區的啄羊鸚鵡(Nestor notabilis),發現這種鸚鵡能夠理解概率問題。除了人類和類人猿,鸚鵡是目前唯一被證明具備這種能力的動物。

該研究於 3 月3 日發表在《自然·通訊》(Nature Communications)雜誌上,詳細講述了這些身披羽毛的生物如何計算事情發生的概率。

5,JCCP:親子神經同步:一種闡明學齡前兒童應激性雙向相關的新方法

來源:思影科技

親子互動中的雙向同步困難可能是幼兒應激性的一個重要影響因素。神經成像方法的創新,使神經同步的測量能夠量化親子間雙向的同步反應,並有助於闡明兒童應激性的神經基礎。我們使用破壞性行為診斷觀察表(Disruptive Behavior Diagnostic Observation Schedule):生物同步(DB-DOS:BioSync)作為範式,探索親子神經同步能夠作為學齡前兒童心理病理學上人際交往困難的潛在生物學機制。研究結果顯示,輕度挫折和恢復情境都會導致神經同步。然而,在恢復過程中,神經同步性與應激性呈負相關。

本研究由華盛頓大學聖路易斯的研究者發表在Journal of Child Psychology and Psychiatry雜誌。

6,新型光束轉向平臺:將徹底改變無人駕駛、增強現實、神經科學

來源:IntelligentThings

基於光學開關陣列的可植入納米光子探針,可用於光遺傳學神經刺激。

近日,美國哥倫比亞大學工程學院教授 Michal Lipson 領導的研究團隊開發出一款低功耗的光束轉向平臺,這是一個非機械、魯棒、可擴展的光束轉向方案。該團隊是首個演示近紅外波段的低功耗、大規模光學相控陣的團隊之一,也率先演示了分別應用於無人駕駛導航和增強現實的藍光波段片上光學相控陣技術。

該團隊也與華盛頓大學(聖路易斯) Adam Kepecs 的研究小組合作,開發出一款基於藍光波段光學開關陣列的可植入光子晶片,它可用於精準的光遺傳學神經刺激。

最近,這項研究以三篇單獨的論文發表在《Optica》、《Nature Biomedical Engineering》、《Optics Letters》雜誌上。

7,Science:利他林等藥物讓人們更容易從工作中收穫快樂

來源:轉化醫學

由布朗大學研究人員進行的一項新研究表明,利他林,Adderall和類似藥物實際上是通過引導大腦將注意力集中在完成困難任務的收益而非成本。這項研究於發表在最近的《Science》雜誌上,標誌著科學家們首次精確檢查了利他林等興奮劑如何改變認知功能。

基於Frank小組先前已經開發出數學模型,表明多巴胺改變了紋狀體強調完成一項任務(腦力以及體力)的益處而非代價的程度。結果表明,那些多巴胺水平較低的人做出的決定表明他們更加專注於避免困難的認知工作。換句話說,他們對完成任務的潛在成本更加敏感。另一方面,那些多巴胺水平較高的人做出的決定表明,他們對選擇較難的測試所能賺取的收入差異更加敏感,換句話說,他們更加關注潛在的收益。

8,關注抑鬱症伴失眠的物理治療

來源:應激與大腦

最近,《SLEEP MEDICINE》雜誌發表了寧波市康寧醫院、寧波市睡眠醫學重點實驗室的題為《經顱直流電刺激對抑鬱伴失眠患者睡眠質量和抑鬱症狀的影響》的研究文章。

研究結果表明,經顱直流電(tDCS)刺激背外側前額葉(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)不僅改善了抑鬱和焦慮的症狀,而且對抑鬱症患者的睡眠質量產生了積極影響。這表明tDCS可能作為抑鬱伴失眠疾病的新型治療方法。tDCS作為一種無創的治療方法,不僅耐受性良好,而且治療後無明顯副作用。

前文閱讀

1,腦科學日報|人類大腦至少有9種性別表達;試試睡眠剝奪療法抗抑鬱

2,腦科學日報|1億神經元計算系統誕生;人類大腦皮層結構的遺傳基礎

相關焦點

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  • 光遺傳學之父Karl/鮑哲南聯手《Science》
    導電高分子材料傳統上是在體外合成後應用於培養細胞或體內植入,通過體外注射或者植入的方法將導電聚合物整合到體內組織中,但是缺乏對細胞和組織器官的靶向性的體外植入,美國工程院院士光遺傳學之父Karl Deisseroth和鮑哲南
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  • Nat Methods | RecV重組酶系統可用於體內靶向光遺傳學修飾
    近日,美國史丹福大學Ali Cetin及其小組利用RecV重組酶系統,實現對單細胞或細胞群體的體內靶向光遺傳學修飾
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    1,朱景寧課題組在強迫症和焦慮症共病的神經環路機制和潛在改善靶點研究方面取得新進展來源:南京大學生命科學學院圖註:激活組胺H3受體改善由光遺傳學選擇性激活PrL-NAc穀氨酸能神經環路誘導的焦慮伴發強迫症樣行為
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    該理論確立了DRN五羥色胺編碼獎賞而非懲罰的觀點,強調了五羥色胺神經元採用相位簇狀和緩慢張性發放的特徵分別編碼獎賞獲取和獎賞期待(等待)的獨特模式;並從更廣闊的視角引入了學習偶聯繫數p和代價因子C,揭示了DRN五羥色胺神經元動態多維度追蹤和衡量外界環境刺激(包括獎賞、懲罰和中性信號)、動物自身需求以及穩態狀態,並通過效價和滿足計算機制以獨特的發放特徵呈現和傳播一個綜合的
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    該研究通過微型螢光顯微技術(Miniaturized Microendoscope),記錄小鼠內側前額葉皮層(mPFC)的上百個神經元在識別雄性和雌性信息時產生的神經信號。作者們發現,即使是在前額葉皮層這樣處理高度複雜信息的神經網絡,神經細胞也可以編碼性別。
  • 腦科學日報:蝙蝠導航的認知地圖證據;自供電的仿生聚合物支架
    McCarthy在Nature上發表了綜述A brief history of human disease genetics,系統回顧了人類疾病遺傳學發展的裡程碑事件,詳細枚舉了遺傳變異與功能表型關係的全基因組分析方法和未來十年發展的策略和方向,並總結反思人類疾病遺傳學領域研究獲得的經驗教訓。
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    通過特異的光遺傳學標記結合在體微電極記錄,首先發現背部肢體接觸確實快速觸發催產素能OT神經元的同步放電激增,且嗅覺視覺和聽覺刺激並無顯著影響。其次在結構與功能上,研究人員分別用在體光纖鈣成像、微透析與離體膜片鉗驗證了由小細胞控制大細胞的OT神經元微環路。接著更深入探究了兩種類型OT神經元在全腦的不同輸入來源,證明小細胞OT比大細胞OT有更多的傳入突觸並有獨特腦區的輸入源。
  • 腦科學日報:首次通過大腦活動辨別夢和清醒!下丘腦與營養性肥胖
    研究於8月14日發表在《科學》上。研究人員測試並操縱了小鼠和人類皮質神經發生過程中的線粒體動態。揭示了皮質幹細胞分裂後不久,註定要自我更新的子細胞經歷了線粒體融合,而那些保持高水平線粒體裂變的細胞則變成了神經元。線粒體分裂的增加促進了神經元的命運,而有絲分裂後線粒體融合的誘導使子代細胞重新定向至自我更新。2,你永遠也叫不醒一個裝睡的人?
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  • 《紐約客》萬字長文,講述光遺傳學之父探秘大腦的傳奇故事
    他在科學界名聲鵲起的原因,首先是因為他發展了光遺傳學(Optogenetics),該技術可以向單個特定的腦細胞賦予光敏感性,然後通過光纖施加閃光來激活這些細胞。光遺傳學向科學家提供了一種前所未有的方式來洞悉大腦的運轉——它不僅能夠觀察實驗動物腦中精細的神經迴路,還可以直接操縱特定細胞來控制行為。作為神經科學家中少有的實踐精神病學家,Deisseroth把精神疾病作為他光遺傳學研究的主要方向。
  • 北京大學麥戈文腦科學研究所,下半年引入2位腦科學青年才俊!
    我們未來的工作將致力於構建這麼整合平臺,我們將首先以獼猴為研究對象,通過行為訓練,腦功能成像,以及單細胞記錄的方式來研究同一問題如物體識別的問題,以希望能夠有一個統一的模型來描述不同層面的觀測結果上,並希望將以此平臺來研究更多的問題上。未來,平臺上還可以結合併微電刺激、雙光子鈣成像,甚至光遺傳學的方法來探索不同行為的神經機制。
  • 光遺傳學之父Nature發表重要成果
    史丹福大學生物工程學、精神病學及行為科學教授、光遺傳學之父Karl Deisseroth博士是這篇論文的資深作者。研究生Kelly Zalocusky是論文的主要作者。2005年, Deisseroth開發了光遺傳學技術,他在細菌視蛋白的幫助下用光控制了大腦細胞的開/關。
  • 浙江大學腦科學與腦醫學學院成立一周年!科研成果彙編
    浙江大學腦科學和腦醫學學院講師孫麗為論文第一作者,研究生劉瑞為共同第一作者。孫麗和段樹民為共同通訊作者。課題組研究人員利用神經病理性疼痛模型(CPN)小鼠,結合在體神經元鈣信號檢測、電生理、光遺傳學及行為學檢測等,發現在給與神經病理性痛小鼠觸覺和熱刺激時,LPBN穀氨酸(興奮性)能神經元活動比對照小鼠顯著增強,但GABA(抑制性)能神經元活動無顯著變化。
  • 腦科學日報:口渴的神經生物學基礎;接觸過鉛的成人戒酒更難
    該研究分離獲取了皮層發育過程中關鍵細胞種群,首次繪製了腦細胞類型特異的3D表觀遺傳學信息圖譜。基於該圖譜研究人員發現了在細胞命運決定過程中順式作用元件調控基因表達的新規律,並為研究大腦發育和神經精神疾病的遺傳學本質提供了新的參考數據。 在這項工作中,研究團隊中的楊曉宇博士還開發了一種名為「 CRISPRview」的新方法。
  • Nature子刊:靈長類腦中抽象規則認知的產生|腦科學頂刊導讀78期
    頂刊導讀目錄 1,靈長類腦中抽象規則認知的產生2,交互中心認知:他人如何影響我們的認知過程3,前額葉皮質投射神經元靶向背側紋狀體控制行為抑制4,所有人都是直覺科學家:重新思考決策的統計解釋5,從失敗的行為改變中學習1,靈長類腦中抽象規則認知的產生期刊:nature reviews
  • 腦科學日報:調控大腦尺寸的基因;孕婦為什麼吃的多?
    2,Nature Biotechnology:近紅外編碼鈣指示劑用於體內成像 來源:奇物論 iGECI報告了體內視覺誘發和自發的神經元活動 神經科學的主要目標之一是在概念上將複雜的神經現象與神經迴路的結構和功能聯繫起來
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    研究顯示,AD腦中N-糖基化受到多種失調的過程和途徑影響,包括細胞外基質功能失調、神經炎症、突觸功能失調、細胞粘附改變、溶酶體功能失調、內吞性運輸失調、內質網功能失調和細胞信號失調。TDP43在神經退行性疾病患者腦部神經元的胞漿或軸漿中廣泛性聚集。對肌萎縮側索硬化症(ALS)、額顳葉痴呆(FTD)等神經退行性疾病患者的遺傳學研究發現,疾病相關的TDP43錯義突變主要分布在其羧基端的低複雜度結構域(LCD)內。