细胞命运决定在脊椎动物免疫系统的运作中起着核心作用。建立有效的获得性免疫反应取决于初始T细胞(naïve T cell)在识别同源抗原(cognate antigen)后分化成各种类型的效应T细胞(effector T cell)和记忆T细胞(memory T cell)以及这些细胞群体之间的 适当平衡。许多研究已表明当更多的T细胞参与这种免疫反应时,效应T细胞和中枢记忆T细胞(central memory T cell)之间的平衡向有利于中枢记忆T细胞的方向转变。这种观察结果具有群体感应(quorum sensing)---细胞对它们的群体密度作出反应的能力---的特征 。然而,驱动T细胞中的这种行为的机制仍然是难以捉摸的。
图片来自Science, doi:10.1126/science.aaj1853。
在一项新的研究中,来自以色列魏兹曼科学研究所和英国伦敦大学学院的研究人员在体内和体外观察到在较高的细胞密度下,祖细胞中枢记忆T细胞(progenitor central memory T cell, pTCM)的分化增加了。然而,活化的T细胞快速形成密集动态细胞簇(dense dynamic cluster),从而很难区分这种密集动态细胞簇中的局部相互作用和通过可溶性因子进行的全局长程相互作用开来。为了克服这种困难,这些研究人员使用活细胞成像来追踪微孔阵列中培养的细胞增殖和分化。这种微培养系统允许对相互作用的T细胞和它们在T细 胞活化后的状态进行精确控制和监测。持续地跟踪分化和增殖使得他们能够研究细胞集体行为(cellular collectivity)的机制及其对记忆分化的影响。相关研究结果发表在2018年6月15日的Science期刊上,论文标题为“Induction of CD4 T cell memory by local cellular collectivity”。
在一项新的研究中,来自英国弗朗西斯克里克研究所、阿伯丁大学、美国西北大学和法国蒙彼利埃大学的研究人员发现如果雄性小鼠缺乏一个不含任何基因的DNA区域,那么它们会长出卵巢而不是睾丸。这项研究可能有助于揭示人类性别发育障碍,其中至少一半人类性别发育障碍病例具有未知的遗传原因。相关研究结果于2018年6月14日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Sex reversal following deletion of a single distal enhancer of Sox9”。
在一项新的研究中,来自美国和瑞典的研究人员将大脑中的分子变化与成瘾中至为重要的行为(比如选择药物而不是替代性的奖励)关联在一起。他们开发出一种方法,让大鼠学习通过按压杠杆来获得酒精溶液。为了更好地捕捉成瘾如何让个体选择酒精而不是其他的奖励,这些研究人员给大鼠提供替代酒精的糖水。当这些大鼠能够在酒精和糖水之间进行选择时,它们中的大多数都停止为了获得酒精所付出的努力,而是选择了糖水。但是有15%的大鼠继续选择酒精,即便当它们能够获得另外一种奖励时,也是如此。这个比例与对酒精成瘾的人所占的比例相类似。相关研究结果发表在2018年6月22日的Science期刊上,论文标题为“A molecular mechanism for choosing alcohol over an alternative reward”。
我们的大脑具有很高的灵活性或“可塑性”,这是因为神经元能够通过与其他的神经元建立新的或更强的连接来做新的事情。但是,如果一些连接得到强化,那么神经科学家们就会推理神经元必须进行相应地抵消,以免它们接收到过多的输入信号。在一项新的科学研究中,来自美国麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员首次证实了这种平衡是如何实现的:当一个被称为突触的连接得到强化时,紧邻的突触基于一种至关重要的被称作Arc的蛋白的作用而发生减弱。相关研究结果发表在2018年6月22日的Science期刊上,论文标题为“Locally coordinated synaptic plasticity of visual cortex neurons in vivo”。论文通信作者为皮考尔学习与记忆研究所神经科学教授Mriganka Sur。论文第一作者为Sur实验室博士后研究员Sami El-Boustani 和Jacque Pak Kan Ip。
在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学、宾夕法尼亚大学、阿拉巴马大学和丹麦国家血清研究所的研究人员开发出一种针对孕妇的新型血液测试方法,该方法能够检测她们的胎儿是否会早产,检测准确性为75%~80%。这种技术也可用于估计胎儿的胎龄(gestational age)或母亲的预产期(due date),而且估计结果与超声波检查一样可靠,但要比后者便宜。这种测试方法可能有助减少与早产相关的问题。相关研究结果发表在2018年6月8日的Science期刊上,论文标题为“Noninvasive blood tests for fetal development predict gestational age and preterm delivery”。论文通信作者为斯坦福大学生物工程与应用物理学教授Stephen Quake博士和斯坦福大学医学院客座教授Mads Melbye博士。论文第一作者为前斯坦福大学博士后学者Thuy Ngo博士和斯坦福大学研究生Mira Moufarrej。
一些人的大脑大小几乎是其他人的两倍,但是这是如何发生的呢?在一项新的研究中,来自美国、英国和加拿大的研究人员整合了3000多人的大脑扫描数据,发现这些大小的差异与大脑的形状和组织方式有关。大脑越大,皮层中的思考区域增长就会占据更多的面积,这 样的代价是皮层中的低级情感、感官和运动区域增长相对较慢。这反映了进化和个体发育中观察到的大脑变化模式---高级区域显示出最大的扩张。他们还发现将高扩张区域与神经元之间的更高连接和更高的能量消耗相关联在一起的证据。相关研究结果于2018年5月31日 在线发表在Science期刊上,论文标题为“Normative brain size variation and brain shape diversity in humans”。论文通信作者为美国家心理卫生研究所(National Institute of Mental Health, NIMH)的Armin Raznahan博士。论文第一作者为Paul Reardon和 Jakob Seidlitz。图片来自NIMH Developmental Neurogenomics Unit。
为了明确人类大脑的组织结构如何与它们的大小存在关联,这些研究人员分析了来自费城神经发育队列(Philadelphia Neurodevelopmental Cohort)、NIMH内部项目样品(NIMH Intramural Research Program sample)和人类连接组计划(Human Connectome Project) 的青年人核磁共振成像大脑扫描数据。
对创伤经历的回忆会导致精神健康问题,如创伤后应激障碍(PTSD),这会破坏一个人的生活。据估计,当前将近三分之一的人会在他们生命中的某个时刻遭受恐惧或应激相关的障碍。如今,一项新的研究在细胞水平展示了一种疗法如何能够治疗长期的创伤记忆。相关 研究结果发表在2018年6月15日的Science期刊上,论文标题为“Reactivation of recall-induced neurons contributes to remote fear memory attenuation”。论文通信作者、瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)教授Johannes Gräff说,“我们的研究结果首次揭示了让 成功治疗创伤记忆变得可能的过程。”
在治疗创伤记忆领域,对恐惧衰减(fear attenuation)是否涉及通过新的安全记忆痕迹(memory trace of safety)或将原始的恐惧记忆痕迹(memory trace of fear)重写为安全记忆痕迹来抑制原始的恐惧记忆痕迹,人们长期以来争论不止。
诸如精神分裂症和躁郁症之类的精神疾病(psychiatric disorder,也译作精神障碍)经常在家人中发生。在一项新的研究中,来自美国、英国、德国、法国、中国和日本等36个国家的研究人员在远远超过之前针对这个主题的研究的规模上探究了这些精神疾病与大脑中的其他疾病之间的遗传关联性。他们确定精神疾病有许多相同的遗传变异,而诸如帕金森病和阿尔茨海默病之类的神经疾病(neurological disorder,也译作神经障碍)似乎存在着更加明显的差异。这项研究对遗传变异与脑部疾病之间的关系进行了迄今为止最为广泛的探究。这些结果表明不同的精神疾病之间可能在分子水平上具有重要的相似性,而当前的诊断类别并没有反映出这一点。相关研究结果发表在2018年6月22日的Science期刊上,论文标题为“Analysis of shared heritability in common disorders of the brain”。