|
2#

楼主 |
发表于 2017-7-31 10:59:45
|
只看该作者
本帖最后由 邓文龙 于 2017-7-31 11:44 编辑
7.Science:重磅!抑制大脑中的腺苷有望提高你的语言和音乐学习能力
doi:10.1126/science.aaf4612
听觉丘脑是大脑中的中继站 腺苷抑制丘脑谷氨酸释放,降谷氨酸水平
学习语言或音乐对儿童而言通常比较容易,但是连年轻人都知道,这种能力随着年龄的增加显著下降。作为一种神经调节物,腺苷是大脑中的一种关键性的化学信使。在一项新的研究中,来自美国圣犹大儿童研究医院等研究机构的研究人员证实限制一种被称作听觉丘脑(auditory thalamus)的大脑结构中的腺苷的供应或功能会让成年小鼠像婴幼儿从接触的声音中进行学习那样,保持从它们被动接触的声音中进行学习的能力。相关研究结果发表在2017年6月30日的Science期刊上,论文标题为“Restoring auditory cortex plasticity in adult mice by restricting thalamic adenosine signaling”。
这些研究人员证实当听觉丘脑中的腺苷下降或A1受体受到阻断时,被动地接触一种音调的成年小鼠非常像婴幼儿仅是通过听到的东西来学习语言那样,当这种音调在几周或几个月后播放时会对它作出更强的反应。这些成年小鼠也获得区分非常接近的音调(或者说具有类似频率的音调)的能力。在正常情形下,小鼠通常缺乏这种音调识别力。
在这些研究人员用来抑制腺苷活性的策略当中,实验性化合物FR194921选择性地阻断A1受体。通过在声音接触时使用这种化合物,它恢复了成年小鼠的听觉学习能力。
Zakharenko和他的同事们也将听觉学习能力的年龄相关下降与参与听觉丘脑中的腺苷产生的胞外-5’-核苷酸酶(ecto-5'-nucleotidase)的年龄相关上升关联在一起。他们报道成年小鼠在听觉丘脑中具有比新生小鼠更高水平的胞外-5’-核苷酸酶和腺苷。剔除这种酶会将成年小鼠中的腺苷水平恢复到新生小鼠中的水平。因此,他们当前正在寻找靶向胞外-5’-核苷酸酶的化合物作为一种延长听觉学习时间窗口的替代性方法。
http://news.bioon.com/article/6706270.html
http://science.sciencemag.org/content/356/6345/1352
8.Science:重磅!揭示肾上腺素能嗜铬细胞的一种新的细胞起源
doi:10.1126/science.aal3753
肾上腺髓质中的肾上腺素能嗜铬细胞(adrenergic chromaffin cells,即释放肾上腺素的嗜铬细胞)被认为起源自一种常见的位于背主动脉附近的交感肾上腺细胞谱系,在那里,这些细胞沿着背腹侧方向分割开,分别形成交感神经链和肾上腺髓质。为了重新考虑这种观点,来自瑞典、俄罗斯、奥地利、法国和美国的研究人员在一项新的研究中,研究了嗜铬细胞的细胞类型起源,成交感神经细胞(sympathoblasts)和嗜铬细胞的谱系分离,促进前体细胞产生嗜铬细胞的基因程序和形成肾上腺髓质的增殖动力学。相关研究结果发表在2017年7月7日的Science期刊上,论文标题为“Multipotent peripheral glial cells generate neuroendocrine cells of the adrenal medulla”。
这些研究人员发现肾上腺髓质中的嗜铬细胞是由被称作施旺细胞前体细胞(Schwann cell precursors)的外周神经胶质干细胞(peripheral glia stem cells)产生的。遗传细胞谱系追踪揭示出大多数嗜铬细胞起源自施旺细胞前体细胞,而且与此相一致的是,对施旺细胞前体细胞进行基因剔除会导致嗜铬细胞显著缺失。鉴于施旺细胞前体细胞在节前神经(preganglionic nerve)的表面上迁移,对节前神经进行基因剔除也会导致嗜铬细胞显著下降,而且对不能够分化为嗜铬细胞的细胞进行命运追踪揭示出神经胶质细胞在肾上腺髓质区域中堆积。
进一步的实验揭示出交感神经细胞谱系和肾上腺能细胞谱系令人意外地在胚胎发育的早期阶段分割开。肾上腺髓质的胚胎发育依赖于招募许多具有有限增殖能力的施旺细胞前体细胞。 因此,绝大多数嗜铬细胞起源自在支配肾上腺髓质的节前神经表面上迁移的施旺细胞前体细胞。出乎意料的是,单细胞RNA测序揭示出一种复杂的在施旺细胞前体细胞分化为嗜铬细胞期间发生的基因调节机制,通过这种机制,施旺细胞前体细胞激活一种短暂的中间细胞状态所独有的一种基因表达程序。随后,这种基因程序和嗜铬细胞基因网络抑制神经胶质细胞基因程序,促进细胞获得嗜铬细胞身份。
通过重新考虑肾上腺素能交感系统(adrenergic sympathetic system)发育,这些研究人员发现肾上腺髓质中的嗜铬细胞的一种新的细胞起源。肾上腺素能肾上腺髓质(adrenergic medulla)是由神经嵴细胞和施旺细胞前体细胞形成的,在啮齿类动物中,主要是由施旺细胞前体细胞形成的。施旺细胞前体细胞是嗜铬细胞的一种新的细胞起源突出表明作为一种干细胞微环境的外周神经和对神经内分泌发育必不可少的前体细胞的迁移途径的重要性。
9.Science:高通量分析上千种微型蛋白,有望引发蛋白工程变革
doi:10.1126/science.aan0693; doi:10.1126/science.aan6864
在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学和加拿大多伦多大学的研究人员报道了一种新的高通量方法使得对计算设计蛋白(computationally designed protein,即利用计算方法设计蛋白)的折叠稳定性进行最大规模的测试成为可能。相关研究结果发表在2017年7月14日的Science期刊上,论文标题为“Global analysis of protein folding using massively parallel design, synthesis, and testing”。论文通信作者为华盛顿大学生物化学教授David Baker,论文第一作者为华盛顿大学生物化学博士后研究员Gabriel Rocklin。
在这项最新的研究中,这些研究人员测试了15000多种新设计的在自然中不存在的微型蛋白(mini-protein)以便观察它们是否形成折叠结构。过去几年的主要蛋白设计研究总共探究了仅50~100种设计蛋白。
为了编码更短的设计蛋白,这些研究人员采用了DNA寡核苷酸文库合成技术(DNA oligo library synthesis technology)。这种技术最初是为其他的实验室操作开发的,如较大的基因组装。给他们提供DNA的公司之一是CustomArray公司。他们也使用了安捷伦公司(Agilent)和Twist生物科学公司(Twist Bioscience)制造的DNA文库。
通过多次重复这种计算和实验测试循环,这些研究人员从他们的设计失败中吸取教训,逐渐地改进他们构建的模型。他们的设计成功率从6%上升到47%。他们也构建出以在他们初次设计蛋白时都失败的形状保持稳定的蛋白。
这些研究人员鉴定出的最为稳定的天然蛋白是一种得到大量研究的来自嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的蛋白。这种有机体生活在较高的温度(如在温泉和海洋热排气口等)下。在如此高的温度条件下,大多数蛋白丧失了它们的折叠结构。在这种条件下茁壮成长的有机体已进化出高度稳定的即便在炎热条件下也保持折叠状态的蛋白。
这些研究人员注意到,“总共774种设计蛋白具有比这种最为抵抗蛋白酶的单体蛋白更高的稳定性数值。”蛋白酶是降解蛋白的酶,是这些研究人员用来测量他们的上千种蛋白稳定性的必需工具。
10.Science:浙大胡海岚团队——成功的经历如何重塑大脑
doi:10.1126/science.aak9726
7月14日上线的《科学》杂志以研究长文(Research article)形式刊登浙江大学求是高等研究院系统神经与认知科学研究所和医学院神经科学研究中心的胡海岚团队的研究成果,第一次指出大脑中存在一条介导“胜利者效应”的神经环路,它决定着:先前的胜利经历,会让之后的胜利变得更加容易。”
这篇题为《胜负经历重塑丘脑到前额叶皮层环路以调节社会竞争优势》(History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance)的文章,由博士生周亭亭,朱鸿和范郑晓等在胡海岚教授的指导下共同完成。
2011年,胡海岚团队在《科学》发文,引入“钻管测试”来研究小鼠的等级地位:在一段只能让一只小鼠通过的玻璃管道中,两只小鼠狭路相逢,一场不进则退的较量在所难免,而优势者会在30秒内将对方推出管道。一群小鼠经过两两竞争,等级高低便一目了然。
基于上述发现,利用光遗传学的方法(一种利用激光来瞬时、特异激活神经元的手段),胡海岚团队在这项研究中进一步实时“操纵”了钻管竞争的输赢。并且发现,小鼠等级地位相差越悬殊,逆袭所需的“神经激活剂量”就越高。但她们并没有停止研究。团队成员发现了更为有趣的现象:
当劣势小鼠成功逆袭6次或更多次时,即使离开科学家的“帮助”,“裸奔”的小鼠依然能实现逆袭。而成功经历不足6次,裸奔的劣势小鼠会恢复到劣势地位。“这种先前胜负经历影响后续比赛输赢的现象,恰恰体现了心理学中的‘胜利者效应’。”周亭亭说。
这一效应是如何产生的呢?团队发现了一个从中缝背侧丘脑投射到前额叶皮层神经通路,当增加这一环路突触连接的强度,就能介导“胜利者效应”。“成功经历会重塑这一通路的突触连接强度,从而影响后续竞争中的表现。”胡海岚说。
也就是说,在胜利了6次之后,劣势小鼠的大脑发生了质变,他们的神经突触连接强度显着增加了,有效地帮他们进阶并维持在更高的等级地位。
研究团队认为,这是一条在进化上保守的神经环路,从低等哺乳动物到高等哺乳动物乃至人类中普遍存在,因此会有更多的启示意义。
为了验证这一“胜利者效应”,研究团队还设计了一项热源争夺战的实验。在一个冰冷的方形盒子中,四只小鼠对位于盒子角落的温暖地带展开竞争。只要是之前在钻管测试中获得重复胜利经历的小鼠,在热源争夺中也会更容易获胜。周亭亭认为,这一结果首次说明“胜利者效应”可以从一种行为学范式迁移到其他的行为中。
11.Science:你听过大脑控制的假肢机器人吗?益处vs风险
doi:10.1126/science.aam7731
近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告指出,随着大脑控制机器人进入到我们日常的生活中,目前我们需要采取行动制定指导方针来确保直接性的大脑—机器互作的有益性和安全性。当我们考虑到这个新兴领域的伦理性时,责任、义务、隐私和安全性或许就是最关键的。
研究者John Donoghue教授认为,尽管我们仍然并不清楚大脑工作的机制,但如今我们向深度可靠地解析特定大脑信号又迈进了一步,我们并不应当自满于这对社会意味着什么,而是应当仔细考虑一下与我们一起生活的半智能大脑控制机器所带来的后果是什么,而且我们应当做怎样的准备来确保其使用的安全性和伦理性。
研究者们并不想夸大风险,也并不想给因神经技术(Neurotechnology)获益的人群构建一些虚假的希望,他们的目的就是确保适当的立法能够同快速发展的领域保持同步。保护由脑机接口(Brain-Machine Interfaces,BMI)记录的生物学数据是研究人员关注的另一项研究领域,安全的解决方案应该包括数据加密、信息隐蔽和网络安全。如今在临床研究中已经存在病人数据保护的准则,但相关标准在不同国家之前又各不相同,而且也无法严格应用于纯粹的人类实验室研究中。
来自德国蒂宾根大学(University of Tubingen)的研究人员Niels Birbaumer教授表示,利用BMI来保护完全麻痹个体的敏感神经学数据或许能够作为他们交流的唯一方式,当然这也是非常重要的,对BMI的成功校准依赖于个体对家庭成员所提问题的脑部反应,比如你妹妹的名字是Emily吗?严格的数据保护必须应用于所有人群中,这就包括了在问题中保护个人的信息以及神经学数据,从而确保设备功能的准确性。
12.Science:揭示脊髓准确发育的机制
doi:10.1126/science.aam5887
在一项新的研究中,来自英国弗朗西斯-克里克研究所、奥地利科学技术学院和瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员报道,在正在发育的小鼠胚胎内,注定要变成神经细胞的神经祖细胞(neural progenitor cell, NPC)利用两种不同的从脊髓相对的侧边(腹侧和背侧)进行扩散的形态发生素(morphogen)信号准确地测定它们的位置。基于此,它们转化为正确的神经细胞类型。相关研究结果发表在2017年6月30日的Science期刊上,论文标题为“Decoding of position in the developing neural tube from antiparallel morphogen gradients”。
这些研究人员发现这两种起源自体内腹侧和背侧的信号水平影响发育中的神经细胞的基因活性。基于早期发育中的这种基因活性,这些神经祖细胞转化为脊髓中某个位置的正确的神经细胞类型。(生物谷 Bioon.com)
http://news.bioon.com/article/6707542.html

(華成旅行最便宜 03-3833-9823) |
|