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重磅级文章深入解析人类大脑的奥秘!

来源:本站原创 2019-04-20 13:57

本文中,小编整理了多篇重要研究成果,共同解读科学家们如何解开人类大脑的奥秘!分享给大家!

【1】Science:揭示大脑中关键电学开关的结构

doi:10.1126/science.aaw8250

科学家们已经揭示了大脑中和学习、记忆、行为和心情有关的关键受体的结构。这项新研究发表在《Science》上,研究人员第一次揭示了AMPA受体处于天然状态下的结构。这项发现将为揭开一系列神经系统障碍和疾病背后的机制带来新思路。“大脑中有一些基本的电学开关。”研究人员表示,如果这些开关不正常工作,大脑功能就会受损,这可能会导致疾病突然发作,记忆丢失和像阿尔兹海默症这样的神经退行性疾病。

文章中,科学家们一起使用冷冻电子显微镜和质谱揭示了啮齿类动物体内AMPA受体的结构和亚基排列。AMPA受体由神经递质谷氨酸盐激活,形成可渗透的离子通道,在整个神经系统的细胞间传递信号。通过揭开啮齿类动物体内这个受体工作结构的组成,科学家们能够从死亡人体的大脑中分离出相同的结构并进行比较,可能因此找到健康人的AMPA受体和患神经退行性疾病的人的AMPA受体的结构和组成之间的差别。

【2】Brain Res:大脑是如何理解“比喻”的?

doi:10.1016/j.brainres.2019.03.005

你可以抓住一只手。你也可以掌握一个概念。我们的大脑知道文字与隐喻的不同之处,但是如果没有前者,我们能够理解后者吗?

以前的研究表明,我们对隐喻的理解可能源于我们的身体经验。例如,一些功能性MRI,o fMRI,脑成像研究表明,当你听到诸如“她有一个艰难的一天”这样的比喻时,与触觉体验相关的大脑区域被激活。如果您听到“他太甜蜜了”,与味道相关的区域就会被激活。当你听到隐喻语境中使用的动作动词时,比如“掌握一个概念”,参与运动感知和计划的区域就会被激活。

根据亚利桑那大学研究人员Vicky Lai在《Brain Research》期刊上发表的一项研他通过观察在人们在理解隐喻时大脑的不同区域被激活的情况,探究我们对语言的理解方式。研究人员发现,人们平均每20个字使用一个比喻。作者使用脑电图或脑波研究,在参与者被提供包含动作内容的隐喻时记录大脑中的电子模式。

【3】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?

doi:10.1038/s41586-019-1053-2

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。

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。

【4】Nat Medicine:打破传统认知!大脑中的神经发生或会持续至87岁!

doi:10.1038/s41591-019-0375-9

近日,一项刊登在国际杂志Nature Medicine上的研究报告中,来自西班牙的科学家们通过研究发现,大脑中的神经发生或许一直会持续到老年阶段。在过去几年里,科学家们关于大脑中是否会产生的新的神经元(神经发生)并未达成一致意见,如果存在的话,神经发生会持续多久,大脑的哪一部分结构又负责神经发生过程呢?在该领域的很多研究者都将目光聚焦到了研究海马体上,因为其是大脑中参与记忆储存的结构,从逻辑上来讲,我们都需要新的神经元来储存新的记忆,此外海马体是大脑中的关键结构,其常常会被诸如阿尔兹海默病等记忆“劫持”疾病所损伤。

去年研究人员通过研究发现,个体在儿童期后大脑的海马体中就不会再有神经发生过程了,本文研究中,研究人员却通过研究发现了相反的结果,即大脑中的神经发生实际上一直会持续到老年时期;此前研究发现,在发育的早期阶段,神经元中包含一种能在显微镜下看到的名为双皮质素(doublecortin)的蛋白,本文中研究者们基于此进行研究,他们对已故的人群(死亡10小时以内)进行研究,让其大脑悬浮在能维持神经元组织新鲜的液体溶液中(至少持续几小时),随后研究者从海马体中取出一小块大脑材料,在显微镜下观察是否存在双皮质素蛋白的迹象。

【5】Nat Commun:科学家们发现大脑的“味觉”中心

doi:10.1038/s41467-019-08857-z

很久以前,研究人员已经在大脑中绘制了视觉,听觉和其他人体感觉系统。但对于味道来说,这可能被认为是我们最愉快的感觉,恰恰是“味觉”皮质是什么以及它如何起作用一直是个谜。

利用功能磁共振成像(fMRI)和一种新的统计分析方法,研究人员通过揭示大脑的哪些部分区分不同类型的口味,发现了人类大脑中的味觉中心。研究者表示,我们已经知道味道会在一段时间内激活人类大脑,但不能区分甜味,酸味,咸味和苦味等主要味道。”相关结果发表于Nature Communications杂志上,通过使用一些分析细粒度活动模式的新技术,我们发现岛屿皮层的一个特定部分 - 隐藏在新皮质后面的大脑皮层 - 表现出不同的味道。

【6】Neuron:从科学角度分析为何男人和女人大脑的想法不一样?

doi:10.1016/j.neuron.2019.02.006

近日,一项刊登在国际杂志Neuron上的研究报告中,来自马里兰大学医学院的科学家们通过研究揭示了雄性类固醇(male sex steroids)塑造大脑发育的分子机制,相关研究结果或能帮助理解雄性和雌性机体行为发育的差异。研究者表示,雄性类固醇能够塑造雄性大鼠的大脑使其产生行为差异,比如更具攻击性以及更加粗暴的玩耍行为等;如今研究者都知道,雄性和雌性大脑存在一定差异,而且在人类妊娠中期和啮齿类动物妊娠后期所产生的睾酮会促进两性差异的产生,但目前研究人员并不清楚睾酮产生这些效应的机制。

诱发雄性和雌性玩耍行为差异的关键促进因素是不同性别机体大脑杏仁核中新生细胞数量的差异,大脑杏仁核能控制机体的情绪和社会行为,研究者指出,雄性大脑中这种新生细胞的水平较低,因为这些细胞更容易被机体免疫细胞所消灭。在雌性机体中,这些新生细胞会分化成为神经胶质细胞(中枢神经系统中最丰富的细胞类型)。

【7】Science:首次揭示大脑中的耦合波纹是记忆回忆所必需的

doi:10.1126/science.aau8956

如今,在一项新的研究中,来自美国国家卫生研究院(NIH)和杜克大学的研究人员发现大脑的某些区域经历耦合波纹的高频震荡,这是回忆记忆过程的一部分。相关研究结果刊登在Science杂志上,在这篇论文中,他们描述了他们对癫痫患者开展的实验以及他们取得的发现。

研究者表示,针对记忆在大脑中储存的方式,医学科学家已经了解很多---但是对于复杂得多的记忆提取,人们了解得较少。在这项新的研究中,这些研究人员试图通过研究癫痫患者来了解更多信息,这些癫痫患者已被安排接受电生理标测(electrophysiological mapping)以便为开展减少癫痫发作的手术做准备。电生理标测涉及将电极直接应用于大脑表面并测量电活动。

【8】Science:新研究揭示哺乳动物大脑的交流机制

doi:10.1126/science.aau9480

通过研究来自哥斯达黎加的老鼠吟唱的“歌曲”,研究人员发现了一个大脑实现快速交流的方式。研究作者称,哥斯达黎加的这类老鼠中的雄性个体通过轮流唱歌挑战竞争对手。这一现象在实验室小鼠身上是看不到的。因此,由纽约大学医学院的研究人员通过采用一种新的哺乳动物模型来检查声音快速轮转背后的大脑机制。

“我们的工作直接表明,这些小鼠和人类都需要一个称为运动皮层的大脑区域进行声音交互,”研究者Michael Long博士说:“我们需要了解我们的大脑如何使用近百种肌肉快速进行“发声”回应,这一机制对于自闭症或创伤事件,导致的语言交流障碍具有积极的意义”。

【9】PNAS:大脑是如何感知纹理的?

doi:10.1073/pnas.1818501116

我们的手和指尖对纹理非常敏感。我们可以很容易地区分粗砂纸和光滑玻璃,但我们也在各种各样的纹理上获得更微妙的差异,例如丝绸的光滑光泽或柔软的棉花。

纹理的信息从皮肤中的传感器和神经传递到大脑躯体感觉皮层,即负责解释触觉的大脑部分。芝加哥大学神经科学家的新研究表明,由于每个人对表面的各种特征的反应都不同,因而能够在大脑中创建高维度的纹理图谱。在这项研究中,Bensmaia和他的同事使用了一个旋转鼓,上面覆盖着各种粗细纹理的条纹,如砂纸,织物和塑料。然后利用Rhesus猕猴的指尖进行测试,之后研究人员记录了神经中的反应。

新数据显示,神经元以非常特殊的方式对纹理的不同元素做出反应。一些神经元响应纹理的粗糙特征。其他神经元对精细特征,皮肤上的某些压痕图案或其间的任何数量的组合作出反应。 Bensmaia和Lieber确定了至少20种不同的反应模式。

【10】PNAS:大脑如何区分“摸自己”跟“摸别人”?

doi:10.1073/pnas.1816278116

根据最近发表在美国国家科学院院刊“PNAS”上的一项新研究,我们的大脑似乎会在我们触摸自己时减少皮肤区域的感官知觉。这一发现增加了我们对大脑如何区分被他人接触和自我触摸的理解。

这一研究中,科学家们研究了当一个人被另一个人触摸时神经系统的各个部分发生了什么,并将其与相应的自我触摸进行了比较。他们已经证明,当大脑接受来自“自我触摸”的信号时,大脑会减少对感官知觉的处理。皮肤含有对触觉,压力,热和冷有反应的感觉受体。关于触摸的信息从这些传递到脊髓并传递到大脑,其中感知在大脑的不同区域中以几个步骤被处理。参与这项新研究的研究人员进行了几项实验,其中健康志愿者躺在磁共振相机中,记录了大脑活动图像(fMRI)。要求参与者用自己的手缓慢地抚摸他们的手臂,或者被告知研究人员会以类似的方式抚摸他们的手臂。研究人员研究了这些类型的触摸如何与大脑不同部位的活动联系起来。(生物谷Bioon.com)

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