ONIX:用于自然行为期间多模态神经记录和扰动的统一开源平台

用于自然行为的多模态神经记录与干扰的开放式平台ONIX 研究背景与意义 近年来,神经科学领域在大规模神经群体记录技术和动物行为研究方面取得了显著进展。然而,这两个需求之间始终存在冲突。为了获得高质量的神经数据,许多研究采用固定头部的实验方法,这限制了动物的自然行为表现。然而,越来越多的研究表明,自然行为中的神经活动与固定实验中的表现显著不同。比如,运动行为会影响某些被认为主要用于感官处理的脑区活动,而学习策略在固定和自由活动状态下也存在明显差异。这些发现表明,要研究复杂的神经功能如社会互动、学习和认知,必须在动物自然行为背景下进行神经记录。 传统记录方法多采用笨重的设备及电缆,不仅对动物的运动造成限制,也难以实现长时间记录或大空间实验。这尤其对小型实验动物(如小鼠)是一个巨大挑战。因此,设计...

用于连续左旋多巴监测的工程化直接电子转移酶的开发与应用

开发用于持续监测左旋多巴的工程化直接电子转移酶 背景介绍 帕金森病(Parkinson’s Disease, PD)是一种影响全球数百万人的慢性神经退行性疾病,其主要特征是黑质多巴胺能神经元的丢失以及α-突触核蛋白聚集成路易体颗粒(Lewy bodies)分布于神经元中。尽管左旋多巴(levodopa)是PD治疗的主要药物,能够有效缓解运动症状,但由于其治疗窗口非常狭窄,给药不当可能导致严重的副作用,如恶心、运动障碍或症状的反弹。这一问题加剧了对实时左旋多巴监测手段的需求。然而,当前缺乏能够实现连续左旋多巴监测的设备,主要原因在于现存技术无法做到对左旋多巴的高灵敏度和高特异性检测。 与糖尿病管理中普遍使用的连续血糖监测设备(CGM)不同,PD管理中的持续左旋多巴监测系统仍未实现。本文的作者指...

解析人脑中天然GABAA受体的结构

解析人脑中的GABAA受体结构:一项突破性研究 学术背景 GABAA受体(γ-氨基丁酸A型受体)是大脑中最重要的抑制性神经递质受体之一,负责调控神经元的快速抑制性信号传递。这些受体不仅是治疗癫痫、焦虑、抑郁和失眠等疾病的关键药物靶点,还被广泛用于麻醉药物的作用机制研究。GABAA受体由19种不同的亚基组成,形成五聚体配体门控离子通道。尽管过去的研究通过重组表达和小鼠模型揭示了部分GABAA受体的结构和功能,但人类大脑中天然GABAA受体的亚基组成和三维结构仍然不明确。特别是,人类大脑中GABAA受体的亚基组合比啮齿类动物更为复杂,且其与辅助蛋白的相互作用尚未得到充分研究。 为了解决这一问题,研究人员从癫痫患者的手术切除脑组织中分离出含有α1亚基的GABAA受体,并利用冷冻电镜技术(cryo-...

经验依赖性多巴胺调节雄性攻击行为的研究

多巴胺在雄性小鼠攻击行为中的经验依赖性调节机制研究 学术背景 攻击行为是动物界中普遍存在的一种社会行为,对于领地防御、资源竞争和配偶保护至关重要。尽管多巴胺(dopamine)在调节攻击行为中的作用已被广泛研究,但其具体的神经机制仍不明确。以往的研究表明,多巴胺受体拮抗剂常用于抑制人类的攻击行为,而多巴胺水平的升高(如通过安非他命等药物)则可能增强攻击性。然而,这些效应的变异性较大,且多巴胺在攻击行为中的具体作用机制尚未完全阐明。因此,本研究旨在揭示多巴胺在雄性小鼠攻击行为中的经验依赖性调节机制,特别是通过腹侧被盖区(ventral tegmental area, VTA)多巴胺能神经元对攻击行为的双向调节作用。 论文来源 本论文由来自纽约大学格罗斯曼医学院神经科学研究所的Bing Dai、...

母体X染色体对雌性小鼠认知和大脑老化的影响

母源X染色体对雌性小鼠认知和脑老化的影响 背景介绍 在哺乳动物中,雌性细胞拥有两条X染色体,一条来自母亲(母源X染色体,Xm),另一条来自父亲(父源X染色体,Xp)。在胚胎发育过程中,其中一条X染色体会随机失活,这一过程被称为X染色体失活(X inactivation)。这种失活机制导致雌性个体在细胞水平上形成X染色体的嵌合现象(mosaicism),即某些细胞表达母源X染色体,而另一些细胞表达父源X染色体。这种嵌合现象在个体之间存在差异,有些个体甚至表现出X染色体失活的显著偏斜(skew)。X染色体的亲本来源可能通过DNA甲基化等表观遗传机制影响基因表达,从而在衰老和疾病过程中起到缓冲作用。然而,X染色体失活的偏斜或嵌合现象是否会影响雌性个体的功能,尤其是认知和脑老化,仍然是一个未解之谜。...

光交联人羊膜水凝胶用于脊髓损伤恢复的研究

光交联人羊膜水凝胶用于脊髓损伤修复 学术背景 脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)是一种严重的神经系统疾病,常导致患者运动功能丧失和生活质量下降。尽管近年来组织工程和再生医学取得了显著进展,但脊髓损伤后的功能恢复仍然是一个全球性的难题。主要问题在于损伤区域新轴突的再生困难以及瘢痕组织的形成阻碍了神经修复。人羊膜(Human Amniotic Membrane, HAM)作为一种生物材料,具有保护神经生长、抑制瘢痕形成和促进新生血管生成的优点,但其较弱的物理性质限制了其在脊髓损伤治疗中的应用。 为了解决这一问题,研究者们尝试通过化学修饰和光交联技术增强人羊膜的机械性能,同时保留其生物活性。本研究通过将人羊膜去细胞化并与甲基丙烯酸酐(Methacrylic Anhydrid...

1990年至2019年全球、区域和国家轻度创伤性脑损伤负担:基于2019年全球疾病负担研究的横断面研究

全球轻度创伤性脑损伤负担研究:1990-2019年 学术背景 轻度创伤性脑损伤(mild traumatic brain injury, MTBI)是全球范围内常见的健康问题,尤其在老年人群中发病率较高。MTBI不仅会导致头痛、头晕、疲劳等症状,还可能引发长期的认知障碍、情绪波动和睡眠问题,严重影响患者的生活质量。尽管MTBI在创伤性脑损伤(TBI)中占大多数,但相较于重度TBI,MTBI在医疗领域受到的关注较少。然而,MTBI对全球疾病负担的贡献不容忽视,尤其是在低收入国家和老年人群中。为了更好地预防和管理MTBI,了解其流行病学特征和全球负担至关重要。 本研究旨在利用全球疾病负担研究(Global Burden of Disease Study, GBD)2019年的数据,分析1990年...

质子磁共振波谱在新生儿和胎儿脑研究中的作用

质子磁共振波谱在胎儿和新生儿脑研究中的应用 背景介绍 胎儿和新生儿的大脑在发育过程中经历快速的生物化学和结构变化。这些变化对于理解正常发育和神经系统疾病的发生机制至关重要。然而,由于胎儿和新生儿的大脑体积小、运动频繁以及生理不稳定性,传统的成像技术难以准确捕捉这些变化。质子磁共振波谱(1H-MRS)作为一种非侵入性成像工具,能够检测大脑中的代谢物浓度,为研究胎儿和新生儿的脑发育提供了新的可能性。 本文旨在探讨1H-MRS在胎儿和新生儿脑研究中的应用,特别是其在健康和高风险条件下的作用。通过回顾2000年至2023年间发表的366篇相关研究,作者筛选出110篇符合条件的研究,系统总结了1H-MRS在胎儿和新生儿脑研究中的基本原理、技术挑战以及临床应用。 论文来源 本文由Steve C.N. H...

3T FLAIR*用于中央静脉征成像的多中心可靠性研究

3T FLAIR*用于中央静脉征成像的多中心可靠性研究 学术背景 多发性硬化症(Multiple Sclerosis, MS)是一种中枢神经系统的慢性炎症性疾病,其特征是白质病变(White Matter Lesions, WMLs)的形成。MRI(磁共振成像)是诊断和监测MS的重要工具,尤其是T2加权液体衰减反转恢复(T2-FLAIR)图像,常用于识别脑部白质病变。然而,非特异性的白质病变在其他神经系统疾病中也很常见,这可能导致MS的误诊。 近年来,中央静脉征(Central Vein Sign, CVS)作为一种新的诊断生物标志物被提出。CVS是指MS病变围绕小静脉形成的病理特征,其MRI表现为病变中心的低信号静脉。通过高分辨率磁敏感成像(如T2*加权成像),可以在不同场强下非侵入性地检...

较大灌注不匹配体积与中型血管闭塞卒中患者住院时间延长相关

较大灌注不匹配体积与中型血管闭塞性卒中患者住院时间延长相关 学术背景 卒中(stroke)是全球第二大死亡原因,对患者和医疗系统造成了巨大的负担。住院时间(length of stay, LOS)延长与卒中后的不良临床结果密切相关,包括医院获得性感染、胃肠道出血、出院时神经功能较差、卒中后抑郁以及残疾风险增加等。此外,住院时间延长还会增加卒中护理和康复的成本,给医疗资源和医院容量带来压力。 尽管在大血管闭塞(large vessel occlusion, LVO)中,影响住院时间的因素(如卒中严重程度、卒中体积、血管内治疗类型等)已被广泛研究,但在中型血管闭塞(medium vessel occlusion, MeVO)中,这些因素的作用尚未得到充分探索。MeVO占急性缺血性卒中(acute...