《自然》子刊精彩选读

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生物通综合：

视觉神经研究

来自明尼苏达州大学心理学系，中科院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室的研究人员利用功能磁共振成像(functional MRI，fMRl)技术发现人类视觉皮层（visual cortex）能对可见色彩闪烁（chromatic flicker）作出反应，证明了许多视觉皮层区域的皮层活性之间相当大的差别并不是不同的知觉经验的必要条件。这一研究成果公布在《Nature Neuroscience》杂志上。

领导这一研究的是明尼苏达州大学心理学系的何生教授，其早年毕业于中国科技大学，同时参与研究的还有中科院生物物理研究所的周可博士。

哺乳动物视觉皮层（visual cortex）相当复杂——现知与视觉有关的大脑皮层多达35个（猴），人和动物感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静，获得对机体生存具有重要意义的各种信息，至少有80％以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉。

其中色觉是视觉的一个重要方面，光感受器的信号可以通过改变化学性突触释放的递质的量，向中间神经细胞传递，在水平细胞中，不同颜色的信号以一种特异的方式汇合起来。一般而言，当两种同亮度色彩（isoluminant colors）以25Hz或者更高的频率变化的时候，观测者是只能感知到一种融合色（fused color）。超过视觉停闪频率（fusion frequency）的彩色光闪（Chromatic flicker）会导致人类视觉的闪烁适应（flicker adaptation），以及刺激猴类的V1神经元。

在这篇文章中，研究人员利用功能磁共振成像(functional MRI，fMRl)技术发现许多人类视觉皮层区域（除了VO）可以区别融合色闪烁和其匹配的非闪烁控制（nonflickering control），这证明了高频色彩信息（high-frequency chromatic information）具有极大的intracortical短暂滤过作用（temporal filtering），也说明许多视觉皮层区域的皮层活性之间相当大的差别并不是不同的知觉经验的必要条件。

TRPC通道对于保护小脑颗粒神经元的存活十分重要

来自中科院上海生命科学研究院神经科学研究所神经生物学重点实验室（Key Laboratory of Neurobiology）的研究人员发现TRPC通道（TRP cation channel，瞬间受体电位通道）对于保护小脑颗粒神经元的存活十分重要，BDNF（brain-derived neurotrophic factor，神经营养因子）通过TRPC3和TRPC6通道促进小脑颗粒细胞的存活。这揭示了TRPC通道对于神经元存活的重要作用，为理解神经元的存活提供了新的思路。这一研究成果公布在4月《Nature Neuroscience》杂志上。

领导这一研究的是中科院神经科学研究所研究组长王以政教授，其早年毕业于中国医科大学，这一研究是由研究组博士生贾宜昌和周健等人历经4年共同完成。

TRP（transient receptor potential）通道是一类在外周和中枢神经系统分布很广泛的通道蛋白。到目前为止，有超过30个TRP通道家族成员在哺乳动物中被克隆。TRP通道均为六次跨膜蛋白，其N末端和C末端均在胞内，由第五和第六跨膜结构域共同构成非选择性阳离子孔道。这些通道可被许多种因素调节，包括温度、渗透压、pH值、机械力，以及一些内、外源性配体和细胞内信号分子。TRP通道家族包含七个亚族。目前它们最公认的功能是介导感觉信号的传递，其他功能包括调节细胞钙平衡和影响发育等。

在这篇文章中，研究人员发现脑内名为“TRP”的离子通道可影响从痛觉到雄性生殖等方面的生理功能，其中有一条“支路”———TRPC通道，对于保护小脑颗粒神经细胞的存活十分重要。科研人员进一步发现，这条“支路”还由几条“小路”组成，其中第3号和第6号“小路”，在小脑发育过程中发挥着维持正常数量颗粒细胞存活的作用，如增加这些通道的数量，将有效防止小脑颗粒神经细胞死亡。同时，一些神经因子会激活这两条小通道，提高脑细胞内钙水平，促进其存活

 

  对于克隆病的遗传易感性

    对克隆病个体进行的遗传变异全基因组评估确定了与增加患病危险相关的7个基因或区域，这项研究结果发表在本周的《自然—遗传学》网络版上。其中的3个基因是以前知道的，而另4个基因则是最新发现与疾病有联系。

    克隆病是一种最常见的发炎性肠道疾病形式，每10万欧洲人中便有100到150人罹患此病。John Rioux和同事评估了克隆病患者携带的超过30万个遗传变异，同时验证并找出了之前报道过的危险因子(CARD15、IL23R和ATG16L1)，以及4个新的危险因子(PHOX2B、NCF4、FAM92B和10号染色体的一部分)。

    结合其他的研究成果，这些“全基因组联合研究”意味着将充实与克隆病易感性有关的遗传变异的目录，并对导致这种疾病的原因提供新的认识。在这项研究中，作者指出，ATG16L1可能在退化以及身体的炎症响应对细菌的处理过程——即我们知道的自体吞噬——中扮演了一个角色，这一点与其他证据——肠道中一个对细菌不恰当的响应对于克隆病的发作是至关重要的——相一致。

    《自然—材料学》

    塑料的力量

    随着电子器件、小配件和感应器在日常生活中使用量的增加，人们希望拥有方便而又具柔性的电力传送系统。在4月在线出版的《自然—材料学》期刊上，研究人员报告了一种能以无线方式为电子器件传送电力的柔性塑料薄片。

    印刷技术已广泛应用于有机电路的大规模生产，Takao Someya和同事利用这种印刷技术研制出一种无线传输系统，它能够覆盖整个地面、墙面或桌面。这种电力传输薄片使用了小型的位置感应镀锡卷板，这种卷板能够探测附在目标电子设备上的相似镀锡卷板。一旦目标设备被放到传送薄片的附近，这种传送薄片就能感应接收器的镀锡卷板，一种小型开关同时激活距离最近的发射器的镀锡卷板，从而实现电力信号的无线传送。

    这种塑料薄片的电力传送效率高达81%，令人吃惊，而且传送的电压达到40瓦特。这样的效率再加上廉价的生产成本，预示这种电力传送设备将广泛应用于日常生活中。

    《自然—神经科学》

    纠正弱视

    弱视是一种儿童的常见眼病，发病率约为3%，它是指眼部不存在视网膜病、青光眼等器质性病变，但矫正视力低于0.8的疾病。传统观点认为，弱视越早发现并进行治疗越好，成年后的治愈率就很低了。如今，研究人员在6月出版的《自然—神经科学》期刊上报告，成年后环境的丰富性能促进弱视的矫正，意味着幼年时因不正常视觉经历而导致的视力丧失在成年期也许能恢复。

    在老鼠的发育过程中，Alessandro Sale和同事剥夺了其一只眼睛的视觉输入，这一过程能导致永久性的视力变化，即弱视。当这些老鼠进入成年期后，另一只眼睛的视觉输入也被剥夺了，然后，再将它们放入一个丰富多彩的环境中，这样的环境能激发探险性行为和感觉运动刺激的增加。尽管这些动物错过了传统认识中神经细胞可塑性最强的时期，但在新环境中呆了2到3周后，它们受损的视力得以恢复。

    神经细胞的可塑性在成年期到来之前已经结束，但生理学的记录显示，环境的变化可重新激发这些细胞的可塑性。新发现表明，环境的丰富性也许能促进童年时期受损的视力在成年期恢复，如斜视，即两眼不能保持恰当排列的情形。

    《自然—免疫学》

    关闭炎症的新因子

    科学家们在5月在线出版的《自然—免疫学》期刊上报告说，免疫细胞中的某种蛋白质会保持一种抑制发炎的平衡态。

    受到细菌感染后，免疫细胞会产生炎性蛋白质。但当入侵的病原菌被消除后，炎性反应必须立即停止，以避免对宿主组织造成过度损害。

    Tsuneyaso Kaisho和同事发现，一种名为PDLIM2的蛋白质能持续以前炎性核转录因子NF-kappaB的亚组p65为目标并对之进行摧毁。PDLIM2指示p65的退化，引导它进入含有破坏机制的细胞室中。因此，缺失PDLIM2的小鼠会罹患致命的失控性炎症。这些新发现指出了一种治疗过度炎性反应的潜在靶标。

    《自然—材料学》

    最小的吸管

    一个吸管能够分配zeptolitre大小的液滴——这相当于1升的1021分之一，并且包含有1万到100万个原子。这一成果发表在本周的《自然—材料学》网络版上。

    Eli和Peter Sutter利用末端有一个锗金合金贮液器的锗纳米线制成了这些吸管。接下来，他们在纳米线和贮液器上覆盖了薄薄的一层碳。随后，研究人员对这个装置进行加热，并且在贮液器的碳壳末端刺了一个孔，而这些流出的合金便形成了一个小滴。这些分配的小液滴对于研究在这种尺寸上的结晶化是非常理想的——它对于计算机模拟而言太大了，但却正好能够表现出大量合金的不同变化。
 
《自然—纳米技术》

    磁成像进入纳米世界

    根据《自然—纳米技术》本周在线发表的一篇论文，磁共振成像(MRI)将能够用来在比以前小得多的范围内观察细节。周期表中超过一半的元素都具有磁性的原子核，这也就是为什么所谓的磁共振技术能够广泛应用于科学研究以及在许多医院都找得到MRI扫描仪的原因。然而，目前这些技术并不能观察小于几微米(1微米等于1米的一百万分之一)的细节。这项新的研究报告了磁共振如何用于观察至少是这一长度1/10的细节。

    由John Mamin和同事制造的这个装置使用了一条硅悬臂，它能够在一个非常小的磁体上像钟摆一样前后振动。研究人员将需要研究的样本放置在悬臂的底部，样本与磁体之间的磁交互作用改变了悬臂的自然振动频率。这使得研究人员能够利用90纳米(1纳米等于1米的十亿分之一)的分辨率绘制测试样品的图像。这项研究的一个长期目标就是设计出一台设备，能够展现出单个分子的化学成分。

    《自然—方法学》

    设计不同的药物敏感蛋白质

    本周在《自然—方法学》网络版上发表的一篇论文描述了一种通过小型化学药物调节，从而利用遗传手段设计蛋白质的常用方法。

    之前的方法将遗传学的功效与药理学目标特殊蛋白质结合在一起。所选择的蛋白质通过这样一种手段进行了遗传改良，它们变得对小分子药物非常敏感。然而一种设计药物敏感蛋白质的常用方法却一直没有找到。

    Mordechai Liscovitch和同事如今引入了一种普通方法，他们将其称之为配位体交感扫描。研究人员连续向一种蛋白质中加入短氨基酸基序，目的是将其与一种小分子配位体捆绑在一起。随后，通过扫描这些变异蛋白质的活性，研究人员将能够区分哪种蛋白质被激活了或者哪种蛋白质被药物所抑制。并且通过这种方法，蛋白质可以变得对药物非常敏感。如果这种技术能够在活体细胞中实现，那么对于扫描的唯一要求便是读出蛋白质的活性，同时找到一种能够渗透细胞的药物。

    这种方法同时将有助于对蛋白质进行功能分析，甚至有助于携带那些对小分子药物敏感的蛋白质的转基因有机体的形成。

    《自然—结构与分子生物学》

    增加坏胆固醇水平

    发表在5月份出版的《自然—结构与分子生物学》杂志上的一项研究介绍了基因PCSK9是如何维持体内的胆固醇平衡的。

    通过与位于细胞表面的LDL受体(LDLRs)黏合在一起，低密度脂蛋白(LDLs,即所谓的“坏胆固醇”)被从血液中除去。在黏合之后，细胞对受体和胆固醇进行了内在化处理，胆固醇被细胞进行了处理，而LDLR则被循环到细胞表面，在这里它可以与新的胆固醇分子相结合。而PCSK9蛋白质能够减少细胞表面LDLR的数量，从而导致高血脂，然而PCSK9到底是如何工作的却一直没有搞清。

    Xiayang Qiu和同事如今发现，PCSK9与LDLR结合得非常紧密。这种紧密的结合有可能通过隔离细胞内部的LDLR，防止它们再次循环到细胞表面，从而降低细胞表面的LDLR水平。然而即便与LDLR捆绑得更紧，PCSK9的一种变异也与高胆固醇有关，这一结果支持了该模型。这些发现表明，提高我们对于胆固醇调节的认识，将有助于研制出治疗心血管疾病的药物。