重磅级文章聚焦人类大脑神经元研究新成果！

本文中，小编整理了多篇重磅级文章，共同聚焦科学家们在人类大脑神经元研究领域取得的新成果，分享给大家！

图片来源：MPI f.Metabolism Research

【1】Neuron：特殊痛敏肽神经元竟会让机体对高脂肪食物情有独钟

doi：10.1016/j.neuron.2020.03.022

高卡路里、高能量食物在现代社会中能源源不断地获得，近日，一项刊登在国际杂志Neuron上的研究报告中，来自马克普朗克研究所等机构的科学家们通过研究发现，小鼠大脑中特殊类型的神经细胞或能促进其对高脂肪食物的摄入，如果小鼠下丘脑中所谓的痛敏肽神经元（nociceptin neurons）被激活的话，小鼠就会摄入更多高脂肪食物。从20世纪80年代开始，全球人群肥胖和肥胖相关疾病（糖尿病和心血管疾病等）的发病率不断上升，研究人员利用小鼠进行研究来分析哪类神经细胞会控制机体过量摄入高热量及高能量的食物，基于这一目的，研究人员给予小鼠喂食高脂肪饮食随后对其密切监测，研究者Alexander Jais表示，仅仅3天的高脂肪饮食就足以在小鼠大脑特殊区域检测到痛敏肽神经元细胞的活性。

随后在一系列实验中，研究者从小鼠下丘脑弓状核区域选择性地移除了痛敏肽神经元，因此这些小鼠就不会过量摄入高脂肪饮食了，而其对正常食物的摄入并不会受到影响，这种痛敏肽神经元能够特异性地控制机体对高脂肪食物的摄取；研究者对小鼠进行遗传修饰，利用光来控制其下丘脑中痛敏肽神经元的活性，这些大脑细胞的激活会导致动物摄入过量食物，而痛敏肽神经元的激活会抑制调节机体饱腹感的特定神经元的活性，从而导致小鼠摄入过量食物。

【2】Nature：当遭受损伤时，成体神经元退回到胚胎转录生长状态

doi：10.1038/s41586-020-2200-5

在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校等研究机构的研究人员发现当成体脑细胞遭受损伤时，它们会退回到胚胎状态。他们报道在这种新获得的未成熟状态下，这些脑细胞能够再生出新的连接，而且在适当的条件下，这些连接可能帮助恢复失去的功能。相关研究结果于2020年4月15日在线发表在Nature期刊上。

修复大脑和脊髓遭受的损伤可能是医学界最艰巨的挑战。直到最近，这似乎是不可能完成的任务。这项新研究提出了“成体大脑再生的转录路线图，研究者表示，通过使用现代神经科学、分子遗传学、病毒学和计算能力等一系列极好的工具，我们首次能够鉴定成体脑细胞中的一组完整的基因如何自我重置以进行再生。这使得我们对再生如何在转录水平上发生有了新的基础了解。”

【3】Nature：炎症小体对大脑神经元的影响与个体行为障碍的关系

doi：10.1038/s41586-020-2174-3

来自弗吉尼亚大学医学院的最新研究表明，在神经发育过程中如果无法正常清除有缺陷的脑细胞可能会导致终生的行为问题。这一发现还可能对阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等多种神经退行性疾病有重要影响。

弗吉尼亚大学的神经科学家们发现，在发育中的大脑中会发生一种意想不到的细胞清理过程。如果这个过程出错，即细胞清除频率过高或过低，就会导致大脑的线路发生永久性的变化。在实验室研究中，作者发现小鼠该过程的异常会导致出现类似焦虑的行为，它可能在人类自闭症等神经系统疾病中发挥作用。“我们都不希望脑细胞出现基因组损伤。因此需要通过某种机制将这些受损的细胞从中枢神经系统中驱逐，"文章作者Catherine R. Lammert解释道。"当损伤没有被识别出来时，有DNA损伤的细胞会在CNS[中枢神经系统]中存活下来，并且可以反映在DNA损伤在大脑中的累积。"

【4】Nature：突破！首次观察到神经变性疾病罪魁祸首tau蛋白在神经元细胞间来回穿梭的过程！

doi：10.1038/s41586-020-2156-5

在抵御诸如额颞叶痴呆等神经变性疾病的斗争中，tau蛋白或许就是最大的罪魁祸首，tau蛋白在脑细胞中大量存在，其能维持神经元的结构和稳定性，并帮助将营养物质从细胞的一个部分运输到另一个部分。当tau蛋白发生错误折叠时所有都会发生改变，其会变得粘性且不溶，不断聚集并在神经元中形成神经原纤维缠结，破坏神经元的功能并导致细胞最后死亡，更糟糕的是，神经元细胞中只需要相对少量的错误折叠的tau蛋白就能使附近细胞编程功能失调死亡的脑细胞。

日前，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究揭开了tau蛋白在神经元细胞之间来回穿梭的分子机制，相关研究结果不仅揭示了科学家们广泛研究的神经变性疾病中tau蛋白的传播，也为有效控制病理性tau蛋白的产生提供了新的思路和希望。

研究者Kosik表示，tau蛋白在细胞之间来回穿越的机制或提供了一种线索，来帮助我们开发新方法来有效阻断tau蛋白的扩散，tau蛋白来回穿梭过程中必不可少的一个“选手”就是名为LRP1（low density lipoprotein receptor-related protein 1）的低密度脂蛋白，其位于脑细胞膜上，主要参与多种机体生物学过程，同时还能帮助神经元摄取胆固醇等。

【5】Sci Adv：“僵尸”脑细胞或能发育为“工作神经元”

doi：10.1126/sciadv.aaz7238

近日，一项刊登在国际杂志Science Advances上的研究报告中，来自弗朗西斯克里克研究所等机构的科学家们通过研究发现，在大脑生长过程中预防神经元的死亡，意味着这些“僵尸”细胞可以发展成为功能性的神经元细胞。在大脑发育过程中，大量神经元会自我破坏作为移除过量细胞的一种必要调节性机制，在大脑的特定区域，细胞凋亡（细胞自杀）会影响大约50%的神经元的功能；文章中，研究人员通过对黑腹果蝇进行研究后发现，通过阻断阻断这些细胞死亡，其后来就会发育出新型的神经元网络，而且其作用和性质与现有的神经元并不相同。

研究人员对果蝇嗅觉系统中的神经元细胞凋亡的最后阶段进行了遗传性地抑制，他们发现，被救援的僵尸细胞会发育称为功能性的嗅觉神经元细胞从而帮助果蝇进行嗅觉的检测，然而，这些僵尸神经元要比标准的相同细胞表达不同的嗅觉感受器，比如，在嗅觉器官下颚须中发现的某些僵尸细胞就拥有能检测二氧化碳的受体，昆虫就能利用这一线索来感知动物或人类的存在（当其呼吸时能够吸附二氧化碳来感知）；这些额外的神经元还能够给予果蝇与冈比亚按蚊相似的特性，但与果蝇不同的是，冈比亚按蚊的下颚须中含有二氧化碳感知的嗅觉神经元。这两种物种拥有一个大约生活在2.5亿年前的共同祖先。

图片来源：Public Domain

【6】Neuron：社交压力下神经元的应对策略

doi：10.1016/j.neuron.2020.01.033

为了应对压力，个体表现出不同的应对方式，每种应对方式都伴随着一系列的行为、生理和心理反应。积极的行为风格是指努力抑制来自压力源的影响，并与抵御压力有关；消极的行为风格是指避免面对压力源的努力，并与心理病理学上的“易感性”有关。这一问题又被称为“战斗还是逃跑”。但是，该行为选择背后的生物学基础并没有得到清晰的揭示。

最近，由中国科学院中国科学技术大学周江宁教授领导的研究小组发现，在出现外界危险的时候，前额叶促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）神经元会被招募，这部分神经元进一步调控了机体的应对危险的行为选择。相关结果发表在最近的《Neuron》杂志上；通过使用体内钙成像和针对细胞的靶向病毒介导的遗传工具，研究人员研究了转基因小鼠在各种应激中CRF神经元如何调节行为方式的选择。

【7】Cell Stem Cell：神经干细胞“垃圾回收”系统有助于神经元再生

doi：10.1016/j.stem.2020.01.018

近日，威斯康星大学麦迪逊分校的科学家进行的一项新研究揭示了细胞纤维如何帮助神经干细胞清除受损和结块的蛋白质，并最终促进新神经元的产生，相关结果发表在最近的Cell Stem Cell杂志上。

研究者表示，长期来看，我们希望能够诱导内源性神经干细胞来帮助中风或其它类型神经病变后的组织再生。”在小鼠模型中，研究小组发现一种称为波形蛋白的细胞纤维，它是神经干细胞蛋白质管理系统的关键组成部分。他们发现波形蛋白能够将成团的受损蛋白质导入蛋白酶体中，进而得到清除。此前研究已经表明，神经干细胞在衰老过程中，或者在休眠，暴露于有毒化学物质时会积累受损的蛋白质。

【8】Science：在神经元突起中，单核糖体偏好性地翻译突触mRNA

doi：10.1126/science.aay4991

RNA测序和原位杂交揭示了神经元树突和轴突中存在意想不到的大量RNA种类，而且许多研究已经记录了蛋白在这些区室中的局部翻译。在信使RNA（mRNA）的翻译过程中，多个核糖体可以同时占据单个mRNA（一种称为多核糖体的复合物），从而导致编码蛋白的多个拷贝产生。多核糖体通常在电子显微镜图片中被识别为由三个或三个以上的核糖体组成的核糖体簇。多核糖体已在神经元树突中检测到，但是令人吃惊的是，鉴于存在于树突和轴突中的mRNA多样性，多核糖体并不常见。在神经元突起（neuronal processes，分为树突和轴突）中，翻译的特征和机制尚未详细探讨，这部分上是因为树突和轴突相对难以接近。

在一项新的研究中，来自德国马克斯普朗克脑研究所的研究人员研究了一组多样化的神经元蛋白如何可能由在体积较小的突触中存在的有限数量的多核糖体合成。相关研究结果发表在2020年1月31日的Science期刊上；为了适应神经元的复杂形态，它们将mRNA和核糖体定位在突触附近，以便在局部产生蛋白。然而，在神经元突起的电子显微镜图片中检测到的多核糖体（蛋白翻译的活性位点）的相对稀缺表明局部蛋白合成的能力相当有限。为了可视化观察体内局部蛋白产生的能力，这些研究人员在啮齿动物海马体神经元突起中分析了积极翻译的mRNA。

【9】Cell：重磅！科学家成功绘制出了神经元细胞表面所有蛋白的全景图谱！

doi：10.1016/j.cell.2019.12.029

近日，一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中，来自霍华德-休斯医学研究所等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法来重点研究特殊细胞表面覆盖的蛋白质，相关研究结果或能帮助阐明机体发育过程中脑细胞如何形成精细化的网络。这就好比是撒了一张小网，如今研究者就能利用这种新技术将果蝇大脑中神经元表面的所有蛋白收集起来，同时研究者还发现了20种新型分子能够参与到发育大脑的神经连接过程中。

相关研究结果或能帮助研究人员理解大脑中的神经元形成复杂网络的分子机制，文章中，研究人员首次研究发现，这种发现蛋白的新方法在完整的大脑组织中能够发挥作用，并不仅仅是实验室中培养的细胞。这项研究非常重要，因为组织环境对于细胞发育非常重要，而实验室的细胞培养基并不能对其进行复制，截至目前为止，科学家们并没有找到方法来监测诸如大脑等复杂组织中细胞表面的所有蛋白，而本文中研究人员所开发的新技术就能够填补这一空白。

【10】Science：揭示vGluT2神经元在记住和处理负面经历中起关键作用

doi：10.1126/science.aay8746

在一项新的研究中，来自匈牙利科学院和塞麦尔维斯大学的研究人员发现小鼠脑干中的一个中枢调节它们评估、处理和记住负面经历的能力。相关研究结果近期发表在Science期刊上，在这篇论文中，他们描述了他们利用小鼠开展的多种神经元刺激实验以及他们从中学到的东西。美国国家卫生研究院（NIH）的Satoshi Ikemoto针对这项研究在同期Science期刊上发表了一篇观点类型的文章，概述了有关哺乳动物大脑如何应对威胁和其他负面经历的研究历史。

正如Ikemoto所指出的那样，科学家们发现应对威胁对哺乳动物来说是一项复杂的任务。值得注意的是，人们几乎总是基于过去的经验作出应对---比如看到某人被枪杀可能会使人们感到恐惧，并在他们再次看见枪支时表现出相应的行为。Ikemoto认为，位于脑干下部的中缝区（median raphe region， MRR）可能在此类反应中起重要作用。（生物谷Bioon.com）

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