脑周细胞和血管周围成纤维细胞在卒中后脑血管再生中的双重功能 学术背景 中风是导致全球死亡和残疾的主要原因之一，目前的主要治疗手段仅限于急性溶栓治疗或血栓切除术，随后进行长期康复。然而，中风的长期康复效果有限，尤其是脑血管的再生和功能恢复仍然是一个重大挑战。脑血管再生是中风后功能恢复的关键，但这一过程依赖于血管周围基质（stroma）的再生。基质祖细胞（stromal progenitor cells, SPCs）在许多器官的组织再生中起着至关重要的作用，然而，大脑中的SPCs的身份和功能仍然不明确。本研究旨在揭示大脑中SPCs的身份及其在中风后脑血管再生中的作用，为中风后的神经功能恢复提供新的治疗靶点。 论文来源 这篇论文由Louis-Philippe Bernier、Jasmin K. H...

从认知任务中的异质神经响应推断潜在神经环路 学术背景 在认知任务中，大脑的高级皮层区域（如前额叶皮层，prefrontal cortex, PFC）负责整合多种感觉、认知和运动信号。然而，单个神经元的响应通常表现出复杂的异质性（heterogeneity），即它们同时对多个任务变量做出响应。这种异质性使得研究者难以从神经活动中直接推断出驱动行为的神经环路机制。传统的维度降维方法（dimensionality reduction methods）依赖于神经活动与任务变量之间的相关性，但无法揭示这些异质响应背后的神经环路连接。 为了解决这一问题，Christopher Langdon和Tatiana A. Engel开发了一种新的维度降维方法——潜在环路模型（Latent Circuit Mod...

认知与运动过程的分离：小鼠行为研究的突破性进展 学术背景 在动物行为的研究中，认知过程和运动过程通常是紧密交织的。例如，当一只小鼠在环境中探索时，它的面部表情或主动采样的行为不仅反映了其运动，还与其大脑中的神经活动密切相关。然而，长期以来，研究者们面临一个根本性问题：认知过程和运动过程是否可以分离，或者说它们是否由共同的神经机制驱动。如果无法将这两者分开，研究者可能会将运动相关的神经活动误认为是认知过程的标志，从而影响对神经电路功能的正确理解。 为了解决这一问题，来自Boston University的研究团队设计了一项行为任务，通过小鼠的实验，探索了认知和运动过程的分离性。他们的研究不仅展示了如何评估这种分离性，还开发了一种新的方法来分离与认知和运动相关的神经动力学。这项研究的成果为理解大...

人类默认模式网络的架构探索：基于细胞结构、神经连接与信号流的研究 学术背景 默认模式网络（Default Mode Network, DMN）是大脑中一组在静息状态下高度活跃的脑区，主要分布在额叶、颞叶和顶叶。DMN在人类复杂思维和行为中扮演着重要角色，尤其是在自我参照思维、记忆提取和未来规划等内部导向的认知任务中。然而，尽管DMN的功能重要性已被广泛认可，其内部结构和信息处理的机制仍然不甚明确。过去的研究主要集中在DMN的功能连接上，但对其细胞结构和神经连接的具体特征仍缺乏深入理解。为了更好地解释DMN在信息处理和大脑皮层通信中的作用，研究人员决定结合死后组织学（histology）和活体神经影像学（neuroimaging）技术，探索DMN的解剖结构。 论文来源 这篇题为《The arc...

视觉感知与运动协调的神经机制研究 学术背景 在日常生活中，动物需要区分由外部环境引起的感官体验和由自身运动引起的感官体验。这一区分对于准确的感知和运动控制至关重要。然而，行为的多样性和其对感官的复杂影响使得这一任务极具挑战性。尤其是在视觉系统中，动物的运动（如眼球扫视、行走或瞳孔变化）会导致视觉图像的模糊或失真，这种现象被称为“自我运动引起的视觉扰动”（reafferent signals）。为了维持感知的连贯性，大脑需要一种机制来补偿这些扰动，这种机制通常被称为“运动命令的副本”或“伴随放电”（corollary discharge, CD）。 伴随放电机制在多个物种中已被广泛研究，尤其是在灵长类动物的眼球扫视抑制中。然而，对于其他类型的运动（如行走或瞳孔变化）如何影响视觉处理，以及这些信...

小鼠条件性免疫反应的检索由前-后岛叶回路介导 学术背景 大脑与免疫系统之间的双向关系是哲学和科学研究的基石。近年来，研究人员已经确定了多条免疫系统影响大脑活动的途径，同时也有证据表明大脑可以调节免疫反应。条件性免疫反应（Conditioned Immune Response, CIR）是一种典型的巴甫洛夫条件反射，其中感官刺激（如味道）与免疫调节剂配对，再次体验该味道时，会引发厌恶行为和预期的免疫反应。尽管岛叶皮层在CIR中起着关键作用，但其具体的神经回路机制仍不清楚。 本研究旨在揭示CIR的神经回路机制，特别是前岛叶（Anterior Insular Cortex, AIC）和后岛叶（Posterior Insular Cortex, PIC）之间的双向连接在CIR中的具体作用。通过研究小...

视觉皮层发育中的可靠表征形成 学术背景 视觉皮层的发育是神经科学中的一个重要研究领域。在发育早期，视觉皮层的网络结构已经形成，但这些网络如何响应视觉经验的开始，并最终形成成熟的视觉表征，仍然是一个未解之谜。此前的研究表明，视觉皮层的初始网络结构是由内源性机制（endogenous mechanisms）驱动的，即在没有外界视觉刺激的情况下形成的。然而，视觉经验的引入如何影响这些网络，并使其发展出可靠的视觉表征，仍然不清楚。本研究通过单试验水平的慢性活体钙成像技术，探索了这一问题，提出了视觉经验如何通过前馈和反馈网络的“对齐”来塑造视觉皮层的可靠表征。 论文来源 本文由Sigrid Trägenap、David E. Whitney、David Fitzpatrick和Matthias Kas...

神经元微核传播调控小胶质细胞特性的研究 学术背景 小胶质细胞（microglia）是中枢神经系统（CNS）中的常驻免疫细胞，它们在维持脑内稳态、调节神经元发育、突触修剪以及响应病理状态中发挥关键作用。然而，尽管小胶质细胞的功能已被广泛研究，但其分化和成熟过程中所依赖的微环境信号仍不明确。特别是，小胶质细胞如何根据局部环境信号改变其形态和功能，这一问题尚未得到充分解答。 在此背景下，研究人员提出了一种新的假设：神经元的微核（micronuclei，MN）可能作为信号分子，调控小胶质细胞的特性和功能。微核是细胞分裂过程中染色体分离错误或物理压力导致的微小核结构，通常与癌症和基因组不稳定性相关。然而，微核在生理条件下的作用，尤其是其在神经元与小胶质细胞之间的细胞间通讯中的作用，尚未被深入研究。 论...

神经群体活动的时间动力学约束：脑机接口揭示的神经计算机制 学术背景 大脑的神经活动如何随时间演化，是理解感知、运动和认知功能的核心问题之一。长期以来，神经网络模型认为，大脑的计算过程涉及由网络连接塑造的神经活动时间进程。这一观点提出了一个关键预测：神经活动的时间进程应该是难以违反的。然而，这一预测在实际的生物学神经网络中是否成立，尚未得到直接验证。为了回答这一问题，研究人员利用脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）技术，挑战猴子违反其运动皮层中自然出现的神经群体活动时间进程，包括尝试以时间反转的方式遍历这些活动进程。通过这一实验，研究团队试图验证神经活动的时间进程是否反映了底层网络的计算机制，并探讨这些进程是否可以被人为改变。 论文来源 这篇论文由 Emily...

星形胶质细胞调控行为的新发现：AstroLight工具的应用 学术背景 长期以来，神经科学研究主要集中在神经元的活动上，而忽略了星形胶质细胞（astrocytes）在脑功能中的作用。尽管星形胶质细胞是大脑中数量最多的细胞类型之一，传统上它们被认为是均匀的、功能单一的支持细胞。然而，越来越多的研究表明，星形胶质细胞在调节突触活动、神经元通信以及行为调控中扮演着重要角色。尽管如此，由于缺乏能够精确操控特定星形胶质细胞亚群的工具，研究人员对星形胶质细胞在神经网络中的功能异质性及其具体作用机制了解有限。 本研究旨在解决这一难题，通过开发一种新型工具AstroLight，能够基于星形胶质细胞的钙信号（calcium signaling）在光依赖条件下诱导基因表达，从而精确标记和操控特定功能亚群的星形胶...