自动化机器人颅骨钻孔手术系统研究报告 背景介绍 大脑作为复杂生命活动的核心器官，掌控了所有心理和意识过程的核心，承担着生命活动的方方面面。进入21世纪以来，神经科学成为了增长最快、研究进展最显著的领域之一。动物模型在研究大脑和神经功能中扮演了至关重要的角色。然而，目前广泛应用的医学成像技术诸如计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）及功能近红外光谱成像（fNIRS），虽然在观察脑组织结构和功能方面很有潜力，但其分辨率尚不足以清晰地捕捉单个神经细胞活动。因此，分辨率达到微米级别的光学显微技术，例如双光子显微镜（two-photon microscopy）、共聚焦显微镜（confocal microscopy）以及光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography, ...

低成本光学相干断层扫描（OCT）系统的下一代发展：提升视网膜成像的临床应用 学术背景 光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography, OCT）是一种非侵入性、高分辨率的成像技术，广泛应用于眼科领域，尤其是视网膜疾病的诊断。然而，现有的商用OCT系统价格昂贵（4万至15万美元），限制了其在资源匮乏地区的应用。为了扩大OCT技术的可及性，研究人员致力于开发低成本OCT系统，以在临床护理点（point-of-care）提供高质量的视网膜成像。本文介绍了一种下一代低成本OCT系统，通过改进硬件设计和图像处理算法，显著提升了成像性能，使其在临床应用中更具竞争力。 论文来源 本文由Duke大学生物医学工程系的Hillel B. Price、Ge Song、Wan Wang等...

描述人类胎盘的分子解析新篇章：空间多组学研究的突破性进展 研究背景与问题 胎盘是人类妊娠过程中第一个发育的胎儿器官，对于维持妊娠成功和胎儿健康发育至关重要。然而与其重要性不相称的是，我们对胎盘的发育过程和分子调控机制知之甚少。胎盘不仅是母体与胎儿物理及营养交换的关键界面，还通过免疫调节和代谢适应确保胎儿的快速生长和健康发育。 尽管近年来多种单细胞技术（如单细胞RNA测序，scRNA-seq）和空间组学分析技术用于研究胎盘异质性和细胞间的相互作用，但目前关于胎盘的研究仍存在几个主要问题：分子分辨率不足、研究局限于单一数据维度（仅限转录组学或表观组学）、以及对母胎界面（maternal-fetal interface, MFI）的调控机制缺乏系统性的空间解析。而这些问题的解决对于理解胎盘的发育、...

基因级别单细胞轨迹比对：基于动态编程的新方法 单细胞RNA测序（Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术的出现，极大推动了生物学的研究进程，使科学家能够观察到时间或空间中单细胞水平上的动态变化。然而，如何跨样本或条件（如对照与药物处理、体外与体内实验、健康与疾病等）比较这些动态变化，依然是一个巨大的挑战。本次研究通过开发一种称为“genes2genes”的新工具，试图解决单细胞轨迹比对中的关键问题，特别是在基因级别上实现精确的动态变化匹配。 本文由来自 Wellcome Sanger Institute、University of Cambridge、Columbia University 等机构的研究人员合作完成，通讯作者为 Sarah A. Tei...

单细胞和空间分辨牙相关角质细胞互作组学研究：探究牙周炎中结构免疫的角色 背景介绍 牙周炎是一种广泛影响全球数十亿人的慢性炎症性疾病，主要表现为牙周组织病变，最终可能导致牙齿脱落。其主要病因是牙周生物膜的多菌群失调（polybacterial dysbiosis），此外也与一些全身性疾病如心血管疾病、2型糖尿病、阿尔茨海默病和炎症性肠病等息息相关。然而，目前针对牙周炎的个性化精准治疗仍面临诸多挑战，其主要原因之一是我们对牙周组织中细胞亚群及其在健康与疾病状态下的功能还缺乏深入理解。特别是，尽管牙齿相关上皮角质细胞的异质性已被报道数十年，但对其功能性注释仍不完整。 近年来，“结构免疫”（structural immunity）这一概念得到了学术界的广泛关注，强调非造血细胞（如纤维母细胞、上皮细胞...

超分辨成像揭示小鼠脑内神经形态动力学的新进展：头固定清醒动物的动态观察 背景介绍 神经科学研究领域中，神经元的形态变化及其功能动态是理解大脑信息处理和网络塑性的关键。然而，尽管神经元的树突棘（dendritic spines）、轴突末端（axonal boutons）和突触结构在动物学习和行为适应中发挥着重要作用，这些结构在活体中的动态观测依然是一个重大挑战。受限于传统显微成像方法的分辨率和拍摄速度，许多关于神经元微小结构的研究只能停留在固定组织或培养细胞层面，这限制了我们了解塑性变化如何与自然行为和生理状态相关联。 近年来，超分辨显微镜（super-resolution microscopy, SRM）的引入突破了传统光学成像的衍射极限，拉近了研究神经网络超微结构与活体动态行为之间的距离。...