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多篇文章聚焦神经元研究奥秘

来源:本站原创 2019-05-18 23:05

神经元是机体大脑中神经系统最基本的结构和功能单位,近年来,科学家们进行了大量研究来解析神经元细胞的奥秘,本文中,小编整理了相关重要研究成果,分享给大家!

【1】Neuron:大脑神经元随机连接产生“弹性”记忆

doi:10.1016/j.neuron.2019.04.020

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。

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。

【2】Cell Rep:发现老鼠编码甜味的神经元

doi:10.1016/j.celrep.2019.04.040

日本国家生理科学研究所的研究人员在老鼠身上发现了负责向味觉丘脑和皮质传递甜味信号的神经元。虽然外周味觉系统已被广泛研究,但研究人员对中枢神经系统味觉神经元在味觉中的作用却知之甚少。在这项新的研究中,研究人员发现了脑干中负责编码甜味的神经元。

在小鼠中,脑干脑桥臂旁核是接收饥饿、饱腹感和味觉信息的主要中枢,并通过味觉丘脑将这些信息传递到皮质。证据显示味觉神经元在臂旁核的分子特性可能与SatB2的神经元表达有关;但在臂旁核中拥有这种转录因子的神经元的作用至今仍是个谜。Ken-ichiro Nakajima和他在日本国家生理科学研究所(National Institute for Physiological Sciences)的研究团队发现,老鼠的臂旁核中表达satb2的神经元编码甜味味觉,而那些投射到味觉丘脑的神经元会诱导老鼠产生食欲舔舐行为。

【3】Science:大脑中的神经元是如何连接的?

doi:10.1126/science.aau9952

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。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。”

【4】Science:揭示数千个神经元在口渴-解渴周期中变得活跃

doi:10.1126/science.aav3932

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。文章中,研究者描述了他们在口渴-解渴周期中对小鼠大脑的研究以及他们获得的发现。

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。

这种新设备被称为Neuropixel探头,它允许人们一次性记录数千个神经元的神经活动---它们都沿着这种设备的一个非常细的可以微创方式直接插入大脑中的轴。通过使用这种新工具,这些研究人员能够记录23881个神经元在87次实验中放电,覆盖了21只小鼠的34个大脑区域。

【5】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。

【6】Science:战斗还是逃跑?血清素神经元让大脑做出正确的决定

doi:10.1126/science.aau8722

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。

研究者Melissa Warden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。Warden说,这种逃跑反应是恰当的。

【7】Cell:是什么让人类神经元如此独特?

doi:10.1016/j.cell.2018.08.045

神经元又称神经细胞,分为细胞体(cell body)和突起(projection)两部分。细胞体由细胞核、细胞膜和细胞质组成。突起有树突(dendrite)和轴突(axon)两种。树突短而分枝多,直接由细胞体扩张突出,形成树枝状,其作用是接受其他神经元轴突传来的冲动并传给细胞体。轴突长而分枝少,为粗细均匀的细长突起,其作用是接受外来刺激,再由细胞体传出。轴突除分出侧枝外,其末端形成树枝样的神经末梢。

在光学显微镜下,可看到一个神经元的轴突末梢经过多次分支,最后每一小分支的末端膨大呈杯状或球状,叫做突触小体(synaptosome)。这些突触小体可以与多个神经元的细胞体或树突相接触,形成突触(synapsis)。从电子显微镜下观察,可看到这种突触是由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分构成。当神经冲动通过轴突传导到突触小体时,突触前膜对钙离子的通透性增加,突触间隙中的钙离子即进入突触小体内,促使突触小泡与突触前膜紧密融合,并出现破裂口。小泡内的递质释放到突触间隙中,并且经过弥散到达突触后膜,立即与突触后膜上的蛋白质受体结合,并且改变突触后膜对离子的通透性,引起突触后膜发生兴奋性或抑制性的变化。

【8】PNAS:科学家阐明神经元如何实现与肌肉的“交流沟通”?

doi:10.1073/pnas.1809050115

近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中,来自瑞典卡罗琳学院的研究人员通过对斑马鱼进行研究发现了神经细胞控制运动的新方式,研究者表示,神经元和肌肉之间的接触或许比我们想象中更有活力,相关研究结果或能帮助我们开发治疗脊髓损伤和特定神经性疾病的新型疗法。

移动的能力是所有动物生存所必要的,其是基于肌肉和大脑之间的互作,运动神经元和肌肉细胞相互交流的位点称之为神经肌肉接点,在这里神经元能够传递信号物质并由肌肉细胞摄取从而产生肌肉收缩反应;而关键的接触点—突触,曾经被描述为成年脊椎动物所拥有的一种简单的系统,同时研究者认为乙酰胆碱是一种最重要的神经递质,尽管如此,目前研究人员仍然不清楚这种沟通是如何产生世纪影响的,以及成体神经运动员如何对损伤或环境改变做出反应。

【9】Nat Biotechnol:科学家成功观察到大脑神经元的“交流”机制 有望阐明多种神经性疾病的发病机制

doi:10.1038/nbt.4184

近日,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自美国弗吉尼亚健康系统大学等机构的研究人员通过研究开发了一种能够观看大脑神经元“交流”的新方法,这种新技术或能帮助研究人员解开诱发多种大脑和神经系统疾病的原因,比如阿尔兹海默病、精神分裂症和抑郁症等,相关研究结果也能帮助研究人员开发新型疗法来治疗多种神经变性疾病。

研究者J. Julius Zhu表示,此前我们并没有方法来理解大脑中神经传递的工作机制,就以阿尔兹海默病为例,如今我们花费了数十亿美元,但几乎并没有找到该病有效的疗法,而这项研究中,我们所开发的新方法就能帮助我们第一次看到疾病发生的详细过程。

【10】Cell:科学家阐明大脑中神经元新型作用机制 有望开发罕见免疫性疾病的新型疗法

doi:10.1016/j.cell.2018.07.049

拉斯穆森脑炎(Rasmussen's encephalitis)是一种罕见的自身免疫疾病,该病主要影响儿童,最终会导致癫痫症发作,由于这种疾病对药物疗法具有耐受性,因此患者需要经常进行外科手术来移除或切断受影响的大脑组织。近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自日内瓦大学等机构的科学家们通过研究成功描述了小鼠机体大脑中神经元的作用机制,或为治疗拉斯穆森脑炎提供了新的希望,此前研究人员认为,神经元是攻击突触的免疫细胞的靶点(突触是神经元之间的连接),但研究人员却发现,神经元自身或许在诱发该过程中扮演着关键的角色。

在拉斯穆森脑炎中,受影响的神经元中抗原的出现会诱发一种免疫反应,导致突触发生改变,本文中研究人员通过研究发现,神经元或许并不是这种攻击的被动受害者,其在诱发防御机制最终导致自身损伤的过程中发挥着重要的作用,在CD8+ T淋巴细胞攻击后,神经元就会产生一种特殊的化学信号传递至吞噬细胞,随后诱发对突触的攻击。(生物谷Bioon.com)

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