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自监督机器学习框架:助力高通量电子显微镜在材料与生命科学研究中的突破
在微观世界的探索中,透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)堪称材料科学和结构生物学领域的 “火眼金睛”,它凭借高时空分辨率,能深入原子和分子层面,揭示材料的结构 - 性能关系以及结构动态变化,帮助科学家们看清材料内部原子的排列,确定单个原子的位置,解析蛋白质的动态变化和药物 - 靶点相互作用等。然而,这双 “火眼金睛” 也有其局限。电子束成像时,即使在低剂量应用下,也会对材料造成损害。而且,成像过程中会产生各种噪声,传统的降噪技术,如高斯滤波、维纳滤波等,容易丢失图像细节;基于神经网络的技术虽然有潜力,但大多需要无噪声的参考图像进行训练,在实
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-04-03
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工程化增强的细胞外囊泡-水凝胶复合物通过ROS响应释放模式缓解脊髓损伤
脊髓损伤(SCI)是导致终身残疾的毁灭性疾病,每年全球新增病例超过25万。尽管医疗技术进步提高了患者生存率,但继发性损伤引发的神经炎症、氧化应激和血管破坏仍使功能恢复面临巨大挑战。传统大剂量甲基强的松龙治疗因严重副作用被弃用,而间充质干细胞(MSC)衍生的细胞外囊泡(EVs)虽具有多效治疗潜力,却面临动态病理微环境中按需释放的难题。为解决这一瓶颈,浙江大学的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表研究,通过三步工程化策略构建了ROS响应型EVs-水凝胶复合系统。首先采用三维(3D)培养增强MSC球体(MS)来源EVs(3EVs)的促血管和神经营养能力;其次通过探针超声将抗炎药Dxm封
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-04-03
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神经异质性增强可靠神经信息处理的动态机制:局部敏感性与全局输入驱动的瞬态动力学
大脑皮层神经元活动展现出惊人的变异性:单个神经元放电时间存在显著不规则性,相同刺激引发的跨试验响应也存在明显差异。然而令人困惑的是,这种看似混乱的活动中却蕴含着稳定可靠的刺激表征。这种"变异性与可靠性悖论"长期困扰着神经科学家,传统的平衡随机神经网络(RNN)和空间扩展的脉冲神经网络(SNN)模型都难以完全解释这一现象。前者仅能追踪低维输入信号,后者则容易产生内禀的相干时空模式干扰外部信息表征。与此同时,生物神经元在结构、基因表达和电生理特性等方面表现出的高度异质性,越来越被认为是神经计算的关键因素,但其具体作用机制尚不明确。中国科学院的研究团队在《Science Advances》发表的研究
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-04-03
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microRNA-218-5p:协调稳态突触可塑性中兴奋与抑制性突触平衡的关键调控因子
科学家们发现了一个微小却强大的调控者——microRNA-218-5p(miR-218-5p),它像交响乐指挥家般精准协调着神经元突触的"音量平衡"。当神经网络活动发生改变时,这种小分子RNA能同时调控兴奋性突触的"减弱"和抑制性突触的"增强",维持着大脑的稳态可塑性(HSP)。研究团队通过印防己毒素(PTX)处理大鼠海马神经元,结合生物信息学预测和电生理验证,首次捕捉到miR-218-5p的双重调控作用:它不仅通过靶向Mdga1(一种与神经连接蛋白2/Nlgn2相互作用的分子)来调节抑制性突触的"扩音"过程,还独立控制着兴奋性突触的"静音"机制。更有趣的是,当在小鼠体感皮层局部阻断这个"分子
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2025-04-03
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MicroRNA 调控浦肯野细胞特化机制:开启神经发育研究新视野
微小 RNA(miRNA)对大脑发育至关重要,但 miRNA 是否、何时以及如何驱动神经元亚型特化仍知之甚少。为解决这一问题,研究人员开发了时空分辨率大幅提升的技术,用于剖析细胞类型特异性的 miRNA - 靶标网络。快速且可逆的 miRNA 功能缺失实验表明,miRNA 对浦肯野细胞(PC)分化必不可少,此前 PC 分化看似与 miRNA 无关。该实验还确定了树突发生和攀缘纤维突触发生的关键 miRNA 作用窗口期,这些结构特征决定了 PC 的特性。利用新的小鼠模型,研究人员得以在稀有细胞类型中绘制 miRNA - 靶标网络,揭示了 PC 特异性的转录后程序。对这些程序的操控显示,PC 中富
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孕期邻苯二甲酸酯暴露对新生儿代谢组及婴儿神经发育的影响:揭示潜在机制与健康风险
在现代生活中,邻苯二甲酸酯(Phthalates)无处不在,它被广泛用于制造各种产品,如乙烯基地板、肥皂、洗发水等。然而,随着人们对其健康和安全问题的关注度不断提高,研究发现邻苯二甲酸酯属于内分泌干扰化学物质(EDCs),能够干扰人体激素,对健康产生影响,尤其是在生殖和儿童健康方面。虽然此前有研究表明孕期邻苯二甲酸酯暴露与婴儿神经行为发育有关,但关于孕期尿液中邻苯二甲酸酯水平与新生儿代谢组之间的关系却鲜有研究。为了填补这一空白,来自美国埃默里大学(Emory University)等机构的研究人员开展了相关研究,该研究成果发表在《Nature Communications》上。研究人员使用了前
来源:Nature Communications
时间:2025-04-03
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跨种族全基因组关联研究:揭示 SORL1 在大脑 β- 淀粉样蛋白沉积中的关键意义
阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),这个如同 “大脑橡皮擦” 的可怕疾病,正无情地夺走无数患者的记忆与认知能力,严重影响着他们的生活质量,也给家庭和社会带来了沉重负担。目前,AD 的高遗传率虽已明确,可通过全基因组关联研究(Genome-wide association studies,GWAS)找到的遗传变异,却只能解释部分表型差异。这背后的原因主要有两个:一是 GWAS 的结果表型与疾病生物学不匹配,二是研究人群缺乏足够的祖先多样性。以往大多数 GWAS 主要在欧洲人群中开展,这不仅限制了研究结果在其他种族人群中的应用,还可能遗漏许多在欧洲人群中不存在或罕见的变异
来源:Nature Communications
时间:2025-04-03
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Mettl3 调控 Lingo2 助力攻克阿尔茨海默病:开启神经退行性疾病治疗新方向
阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是最常见的神经退行性疾病,多种因素参与其发病过程。此前研究表明,m6A 修饰失调与 AD 有关,但潜在机制和作用靶点大多未知。在本研究中,研究人员发现,5xFAD 小鼠特定脑区和 AD 患者死后大脑中,Mettl3 水平和 m6A 修饰水平分别有所升高。神经元 Mettl3 杂合缺失(AD::Mettl3+/−)可减少 AD 小鼠的 Aβ 斑块和炎症,改善其学习记忆能力;而 Mettl3 敲入(AD::Mettl3-KI)则产生相反效果。从机制上看,研究人员观察到 5xFAD 小鼠和 AD 患者中,Lingo2 的 m6A 修饰水平增
来源:Molecular Psychiatry
时间:2025-04-03
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RVG 工程化细胞外囊泡传递 miR-137:开启改善自闭症代谢与炎症新疗法
自闭症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder,ASD)是一种常见的神经发育障碍。小胶质细胞激活是 ASD 的一个标志,这一过程涉及糖酵解增加。无论氧气是否充足,糖酵解水平升高(即 “Warburg 效应”),对神经精神疾病的发病机制至关重要。精神疾病风险基因 MIR137 在神经发生和神经元成熟中发挥重要作用,但它对神经炎症和糖代谢的影响尚不清楚。细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)可以穿过血脑屏障递送 miR-137。同时,EVs 可以帮助 miR-137 避免被内源性核酸酶快速降解。在此,研究人员首先检测到 ASD 患者外周血以及 BTBR
来源:Molecular Psychiatry
时间:2025-04-03
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性别和年龄对非人灵长类和人类脊髓神经胶质及髓鞘的影响:病理机制新探
在人体这个复杂的 “小宇宙” 中,中枢神经系统(CNS)无疑占据着至关重要的地位,其中神经胶质细胞和髓鞘更是发挥着关键作用。在健康的中枢神经系统里,神经胶质细胞受到遗传、表观遗传、年龄和性别的影响。随着年龄增长,星形胶质细胞和小胶质细胞会发生变化,神经保护功能降低,有害活动增加。同时,神经胶质和髓鞘功能的性别差异也可能影响神经系统疾病。然而,目前针对灵长类动物神经胶质细胞的研究较少,且大多集中在大脑,对脊髓的研究极为匮乏。为了填补这一空白,深入了解神经胶质细胞和髓鞘的奥秘,来自法国蒙彼利埃大学(Univ. Montpellier)等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《
来源:Cell Death Discovery
时间:2025-04-03
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基于多频脑电图(EEG)特征的运动想象(MI)能力个性化预测器:开启脑机接口(BCI)精准训练新篇
基于运动想象(Motor Imagery,MI)的脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)通过解码大脑意图,为人们提供了额外的控制途径。然而,MI 能力在个体之间存在很大差异,大多数 MI-BCI 系统难以适应这种差异,使得训练效果不佳。因此,对 MI 能力进行预测十分必要。在这项研究中,研究人员提出了一种基于多频脑电图(Electroencephalogram,EEG)特征的 MI 能力预测器。为了验证该预测器的性能,研究人员设计了视频引导范式和传统 MI 范式,并将预测器应用于这两种范式。结果表明,所有受试者在两种应用中的预测精度均超过 85%,最高可达 96%
来源:Neuroscience Bulletin
时间:2025-04-03
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外泌体微小 RNA:脑出血治疗的有效策略
脑出血是一种极具破坏性的中风类型,其病理机制极为复杂。在脑出血发生后,血肿会产生机械压迫,进而引发原发性损伤,而手术治疗能够有效地应对这一原发性损伤。然而,血液成分外渗会引发一系列病理过程,像炎症反应、氧化应激以及兴奋性毒性等,由此导致的继发性损伤却一直缺乏有效的治疗手段。所以,研发一种能够逆转脑出血继发性损伤的新型治疗方案迫在眉睫。外泌体微小 RNA 崭露头角近些年来,微小 RNA(miRNAs)作为一种强大的生物标志物,其在疾病发生、发展过程中的作用逐渐被揭示。外泌体作为纳米级别的载体,它所递送的 miRNAs 为疾病治疗开辟了新的路径,并且在多种疾病的治疗中得到了广泛应用。这一新兴的治疗
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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代谢因素介导体力活动和久坐行为对中风及其亚型的因果效应:孟德尔随机化研究的证据 —— 为中风预防策略提供遗传学依据
在观察性研究中,体力活动和久坐行为与中风(整体和中风亚型)的风险相关。然而,它们之间是否存在因果关系仍有待确定。鉴于运动习惯可以作为预防中风的一种干预措施,研究人员使用孟德尔随机化(MR)方法评估了行为习惯与中风及其亚型之间的因果关系。中风被分为全因缺血性中风(IS)、包括大动脉中风、小血管中风和心源性栓塞性中风在内的三种 IS 亚型,以及脑出血(ICH)。单变量 MR 分析显示,基因预测的休闲屏幕时间与整体 IS 风险升高有关(优势比(OR)为 1.12;95% 置信区间(CI)为 1.06 至 1.19;P = 1.65×10−4)。同时也有研究表明,与基因相关的中等到高强度体力活动与小血
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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褪黑素通过抑制NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡改善小鼠听觉细胞衰老的机制研究
随着年龄增长,听力衰退如同悄悄关闭的窗户,逐渐隔绝了世界的声音。年龄相关性听力损失(ARHL)影响着全球约三分之一的老年人,其核心病理是耳蜗感觉细胞的不可逆退化。尽管已知氧化应激是关键诱因,但隐藏在细胞衰老背后的分子密码仍未完全破译。近年来,科学家们将目光投向NLRP3炎症小体——这个在心血管疾病和神经退行性疾病中活跃的"炎症开关",猜测它可能也在耳蜗细胞的衰老过程中扮演重要角色。更引人注目的是,一种名为细胞焦亡(pyroptosis)的新型程序性死亡方式,通过NLRP3/caspase-1/GSDMD-N通路,正在多种年龄相关疾病中崭露头角。与此同时,松果体分泌的褪黑素(MT)因其强大的抗氧
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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尼古丁在自闭症 BTBR T+ Itpr3tf/J 小鼠模型中对分子信号的调控作用及潜在治疗意义
越来越多的证据表明,自闭症个体大脑中的烟碱受体亚型发生了改变,烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)在 BTBR T+ Itpr3tf/J 小鼠的自闭症特征中发挥着重要作用。本研究旨在阐明尼古丁对 BTBR T+ Itpr3tf/J 小鼠全身炎症细胞因子水平以及前额叶皮质烟碱受体亚型表达模式的作用。该研究项目对 BTBR T+ Itpr3tf/J 小鼠进行了为期 14 天的慢性尼古丁处理(剂量为 100 mcg/ml,口服,通过饮用水给药),并以 C57BL/6 J 小鼠作为对照。尼古丁处理后,评估血清中肿瘤坏死因子(TNF)-α、干扰素(IFN)-γ、白细胞介素(IL)-1β 和粒细胞 - 巨噬
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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自身免疫性甲状腺功能亢进通过血清代谢物cAMP介导对癫痫的保护作用:孟德尔随机化研究揭示新机制
这项开创性研究运用孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)技术,像侦探般追踪基因变异线索,揭示了甲状腺与大脑之间出人意料的"保护协议"。当免疫系统错误攻击甲状腺导致功能亢进时,竟会通过代谢信使cAMP(环磷酸腺苷)给神经元"踩刹车"——甲状腺激素通过双管齐下的方式提升cAMP水平:既激活腺苷酸环化酶(adenylate cyclase)促进ATP转化,又抑制磷酸二酯酶(phosphodiesterase)减少分解。这些在血液中激增的cAMP分子如同微型镇定剂,通过增强GABA能神经传递(GABAergic pathway)给过度兴奋的神经回路"降温",从而降低癫痫
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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Dl-3-n - 丁基苯酞:开启缺血性脑卒中神经再生新希望
在当今社会,脑卒中如同一个 “健康杀手”,严重威胁着人们的生命和生活质量。缺血性脑卒中作为脑卒中的主要类型,在全球范围内,是导致成年人死亡和长期残疾的重要原因之一。随着人口老龄化加剧,其发病率还在不断上升。目前,静脉溶栓和血管内取栓虽为急性缺血性脑卒中的有效治疗方法,但多数患者因治疗时间窗限制或医疗条件不足,无法及时接受再灌注治疗,最终遗留神经功能障碍。这就像在黑暗中寻找曙光,医学领域急需探索新的神经修复策略。在此背景下,河北医科大学第二医院等机构的研究人员开展了一项关于 Dl-3-n - 丁基苯酞(NBP)对缺血性脑卒中影响的研究。该研究成果发表在《Molecular Neurobiolog
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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茶儿茶素与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG):调控 β- 淀粉样蛋白(Aβ42)聚集与细胞靶向,解锁神经保护新密码
β- 淀粉样蛋白(Aβ42)在细胞外的聚集和沉积是阿尔茨海默病(AD)的关键神经病理特征。细胞外的 Aβ42聚集体不仅会损害细胞外基质的功能,还能通过结合作用直接损伤脑细胞。茶多酚在化学性质上具有两亲性,和 Aβ42分子相似。该研究发现,儿茶素(CA)和表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)能有效结合 Aβ42单体(Aβ42M)和低聚物(Aβ42O),防止 Aβ42聚集;相比之下,EGCG 还能与原纤维(Aβ42P)和纤维(Aβ42F)有一定结合,轻微抑制它们的发展。在体外存在 Aβ42M 和 Aβ42聚集体的情况下,CA 和 EGCG 对神经细胞和血管内皮细胞展现出显著的保护作用。这些作用与
来源:Molecular Neurobiology
时间:2025-04-03
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LAMP2A介导的NKAβ1降解通过增强前扣带回皮层谷氨酸能神经元超兴奋性导致抑郁诱发异常性疼痛的机制研究
抑郁诱发异常性疼痛的神经机制突破慢性应激通过降低ACCGlu神经元中NKAβ1表达水平,破坏钠钾离子稳态,导致神经元超兴奋性和异常性疼痛。研究团队通过蛋白质组学分析发现,慢性不可预知应激(CUS)和慢性束缚应激(CRS)模型小鼠ACC区NKAβ1蛋白水平显著降低,而mRNA水平不变,提示存在翻译后调控机制。CMA通路的关键作用深入研究发现,慢性应激通过降低磷酸化Akt(p-Akt)水平解除对LAMP2A的转录抑制,增强CMA活性。分子对接和免疫共沉淀证实NKAβ1含有保守的KFERQ样基序(289KDRFQ293),可直接与HSC70和LAMP2A结合。通过构建Lamp2a条件性敲除小鼠和病毒
来源:Cell Reports
时间:2025-04-03
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探秘人类视网膜发育:睫状边缘区(CMZ)维持视网膜祖细胞至妊娠晚期的关键意义
人类视网膜睫状边缘区研究背景视网膜的发育在时间和空间上高度协调,其中的细胞大多源自共同的祖细胞池。在非哺乳动物脊椎动物中,视网膜远周边存在睫状边缘区(CMZ),其能在胚胎后继续增殖并产生新神经元,对视网膜再生意义重大。然而,在成年小鼠和人类中,此前未明确存在类似的增殖区域。虽有研究提示人类胎儿视网膜存在 CMZ 样区域,但由于技术限制,对其在发育后期的特征及与其他物种类似区域的相似性了解甚少。实验方法组织样本获取:研究使用了 40 多个人类胎儿视网膜和 4 个猕猴视网膜样本。人类胎儿视网膜组织取自华盛顿大学的出生缺陷研究实验室,通过超声和胎儿身体特征估计胎龄,性别在实验中尽量平衡。猕猴组织则来
来源:Cell Reports
时间:2025-04-03