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α- 突触核蛋白聚集与运动皮质神经元超兴奋性的关联:帕金森病研究新突破
在帕金森病的神秘世界里,大脑就像一座精密的 “小宇宙”,却因疾病陷入混乱。一直以来,路易小体病理改变在大脑皮质中沉积,但它究竟如何破坏皮质电路的完整性和功能,这如同隐藏在迷雾中的谜题,让科研人员困惑不已。传统观点认为,帕金森病的发生主要是基底神经节多巴胺减少,影响了丘脑对运动皮质的兴奋作用,导致运动输出降低。然而,越来越多的研究表明,运动皮质本身的连接和功能在帕金森病动物模型中就已出现异常,这说明运动皮质可能是帕金森病病理生理过程中的重要 “战场”,而非简单的信息传递 “中转站”。而且,此前大多数关于皮质功能障碍的研究使用的模型没有路易小体样病理改变,人类帕金森病尸检虽发现大脑皮质运动区域存在
来源:npj Parkinson's Disease
时间:2025-01-24
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衰老小胶质细胞的秘密:免疫功能减退及关键分子机制揭秘
在神奇的人体世界里,随着年龄的增长,我们的身体会发生许多变化,其中神经系统的老化尤为明显。衰老过程中,神经系统的稳态被打破,氧化应激和炎症增加,这使得人们更容易患上各种神经疾病,比如常见的神经退行性疾病、脑血管疾病等。而小胶质细胞(microglia)作为中枢神经系统中的常驻免疫细胞,在这些疾病的发生发展中扮演着重要角色。它具有独特的转录组和细胞可塑性,对大脑发育和维持健康的内环境稳定至关重要。但随着年龄增长,小胶质细胞的转录组会发生改变,偏离其正常的 “哨兵” 功能,增加大脑对神经系统疾病的易感性。目前,关于小胶质细胞在衰老过程中具体获得何种表型仍存在争议,而且研究面临诸多困难。一方面,研究
来源:Cell Death Discovery
时间:2025-01-24
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抗原门控GPCR工程化受体(PAGERs)的模块化设计实现细胞信号通路的精准编程
在生命科学领域,精确控制细胞行为一直是研究者追逐的圣杯。从1979年Francis Crick提出光遗传学构想,到2005年光敏离子通道Channelrhodopsin的首次应用,科学家们逐步实现了用光操控神经活动的梦想。然而,化学遗传学技术其实更早崭露头角——1991年Strader团队通过改造β肾上腺素受体(β-AR)的配体结合口袋,开创了受体工程化改造的先河。这些技术虽然强大,却始终面临两大瓶颈:一是传统合成受体(如CAR-T细胞疗法中的嵌合抗原受体)难以识别可溶性抗原,二是现有系统缺乏同时调控多种信号通路的灵活性。针对这些挑战,美国北卡罗来纳大学的研究团队在《Nature》发表突破性成
来源:Cell Research
时间:2025-01-24
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链球菌溶血素O劫持宿主糖鞘脂靶向胆固醇富集脂筏增强孔道形成与细胞毒性的机制研究
ABSTRACT链球菌溶血素O(SLO)是A组链球菌(GAS)的关键毒力因子,属于胆固醇依赖型溶细胞素(CDCs)家族。传统认知中SLO通过结合膜胆固醇形成孔道,但新证据表明其还能识别宿主糖鞘脂(GSLs)。本研究通过CRISPR-Cas9全基因组筛选,首次系统性揭示GSL生物合成通路(尤其是UGCG、B4GALT5和GALE基因)是SLO细胞毒性的关键宿主决定因素。CRISPR筛选揭示GSL合成酶的枢纽作用在近单倍体HAP1细胞中进行的四轮渐进式SLO压力筛选显示,除胆固醇代谢基因(如LDLR、SREBF2)外,GSL合成酶基因显著富集。靶向敲除UGCG(催化葡萄糖神经酰胺合成的起始酶)使细
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线粒体疾病精准建模新突破:优化版mitoBEs实现高效靶向编辑
在对抗线粒体疾病的科研战场上,科学家们祭出了升级版武器——优化型线粒体碱基编辑器(mitoBEs v2)。通过精细改造腺嘌呤(adenine)和胞嘧啶(cytosine)脱氨酶,这套基因编辑工具成功规避了转录组和线粒体基因组的误伤风险。研究人员瞄准了与人类疾病相关的70个小鼠线粒体DNA突变位点,采用环状RNA编码技术让编辑效率飙升至82%,且核基因组毫发无损。更令人振奋的是,这些编辑痕迹不仅能跨组织稳定存在,还能通过卵细胞实现代际传递——部分F1代小鼠竟呈现100%突变携带率,甚至出现仅靶位点被精准编辑的"纯净"个体。借助转录激活样效应因子(TALE)结合位点的优化,团队成功打造出mt-Nd
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母源X染色体通过表观遗传调控加速雌性小鼠认知衰退与脑老化
在哺乳动物中,雌性个体携带的两条X染色体经历随机失活(XCI),形成母源(Xm)和父源(Xp)染色体的细胞嵌合现象。这种生物学特性长期被视为基因剂量补偿机制,但其对雌性认知衰老的影响始终成谜。随着人口老龄化加剧,女性阿尔茨海默病发病率显著高于男性的现象引发思考:X染色体起源是否在神经退行过程中扮演特殊角色?美国加州大学旧金山分校(UCSF)的研究团队在《Nature》发表的研究给出了突破性答案。通过构建全球首个Xm偏斜小鼠模型,结合单细胞表观基因组学和行为学分析,首次证实母源X染色体通过加速海马区表观遗传衰老(epigenetic aging)导致终身认知缺陷,并鉴定出关键印记基因网络。这一发
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经验依赖型多巴胺调控雄性小鼠攻击行为的奥秘探索
摘要:大量研究支持多巴胺(dopamine)在调节攻击行为方面的作用,但确切的神经机制仍不清楚。在这里,研究发现腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)的多巴胺能细胞可以以经验依赖的方式双向调节雄性小鼠的攻击行为。虽然 VTA 多巴胺能细胞对新手攻击者的攻击行为有强烈影响,但对经验丰富的攻击者却不起作用。此外,消除 VTA 中的多巴胺合成可阻止幼稚小鼠出现攻击行为,但对经验丰富的攻击者的攻击行为没有影响。VTA 多巴胺通过背外侧隔核(dorsal lateral septum,dLS)调节攻击行为,dLS 是一个已知的控制攻击行为的区域。在新手攻击者中,多巴胺通过减弱
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惊!大脑发育竟可在无微胶质细胞情况下正常进行?
在大脑这个神秘的 “宇宙” 中,神经元就像闪烁的星辰,通过突触相互连接,构建起复杂的网络。而在大脑发育的奇妙旅程里,有一个角色的作用一直备受争议,那就是微胶质细胞(microglia)。长久以来,人们怀疑 microglia 在突触细化、成熟以及神经回路连接中扮演着关键角色。过往研究多是通过敲除某些在 microglia 中高表达的受体基因,或者使用药物杀死 microglia 来探究其功能,但这些方法都存在缺陷,无法精准确定 microglia 的真正作用。于是,为了揭开这个谜团,来自英国爱丁堡大学(University of Edinburgh)等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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灵长类海马 - 前额叶回路中情境依赖决策的探秘之旅:解锁大脑决策 “密码”
在生活中,我们常常会面临各种选择,而这些选择往往受到不同情境的影响。比如,在超市打折时,我们可能会购买一些平时觉得价格较高的商品;但如果没有折扣,我们或许就会放弃购买。大脑是如何在不同情境下做出合适决策的呢?这一问题一直困扰着科学家们。以往研究虽然发现大脑中一些区域与决策有关,但对于大脑如何灵活运用不同估值方案来适应不同情境,仍然知之甚少。为了揭开这个谜团,来自美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员托马斯・W・埃尔斯顿(Thomas W. Elston)和乔尼・D・沃利斯(Joni D. Wallis)开展了一项极具意义的研究,该研究成果发表在《Nature Neuroscience》上。研究
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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探秘亨廷顿病:TDP - 43 与 m6A 修饰异常如何驱动异常剪接
亨廷顿病(Huntington’s disease,HD)是一种令人谈之色变的神经退行性疾病,它如同隐藏在人体基因中的 “定时炸弹”。HD 由 HTT 基因中 CAG 重复序列扩增引起,患者会逐渐出现运动、认知和精神方面的症状,生活质量严重下降,目前却尚无有效的疾病修饰治疗方法。在 HD 的发病机制研究中,虽然已知 HTT 基因的突变会导致一系列异常,但 RNA 加工过程受到干扰的具体机制却一直是个未解之谜。RNA 就像是细胞内的 “信使”,负责传递遗传信息,其加工过程一旦出错,细胞的正常功能也会受到严重影响。在这样的背景下,来自美国多个研究机构(如加利福尼亚大学欧文分校、加利福尼亚大学圣地亚
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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多模态转录组学揭示齿状回神经源性衰老轨迹及年龄相关区域炎症:解锁大脑衰老奥秘
在神奇的大脑世界里,海马体如同一个记忆宝库,对我们的学习、记忆以及情绪调节起着至关重要的作用。而齿状回(DG)作为海马体的关键组成部分,里面的神经干细胞(NSCs)就像一群神奇的 “建筑工人”,在我们的一生中持续产生新的神经元,为海马体的正常功能添砖加瓦。随着年龄的增长,我们的记忆力会逐渐下降,一些与年龄相关的疾病,如阿尔茨海默病、抑郁症等也悄然来袭。这背后的原因之一,便是 DG 中的神经发生能力逐渐减弱。但究竟从成年早期到老年,DG 微环境中发生了哪些分子变化,这些变化又是如何影响神经发生和大脑功能的,一直是困扰科学家们的谜题。为了揭开这些谜团,来自瑞士苏黎世大学和瑞典卡罗林斯卡学院等机构的
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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下丘脑-缰核神经环路调控风险偏好的机制解析
在复杂不确定环境中,生物体对确定性(安全)和不确定性(风险)选项的持续偏好选择关乎生存。通过精巧设计的双选择行为范式与长期双光子钙成像技术,研究者捕捉到外侧缰核(LHb)神经元在动作选择前就展现出与个体风险偏好匹配的电活动特征。全脑追踪结合多纤维光度测定技术发现,内侧下丘脑(MH)的谷氨酸能神经元通过MH→LHb投射传递关键行为信号——有趣的是,光遗传学激活该通路既能引发兴奋性突触后电位又能触发抑制性反应,而外侧下丘脑(LH)→LHb投射仅表现单相兴奋作用。这项研究首次阐明下丘脑不同亚区对缰核的功能差异性调控,为解析经济决策中风险偏好的神经环路基础提供了重要证据。
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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揭示可塑性神经网络关系学习与知识快速重组的神经机制,解锁认知奥秘
人类和动物拥有一项了不起的能力,能学习经验中各种事物(如刺激、物体和事件)之间的关系,这使得它们能够进行结构化的归纳,并快速吸收新信息。这种关系学习的一种基本类型是顺序学习,它能实现传递性推理(若 A > B 且 B > C,那么 A > C)和列表链接(例如 A > B > C 和 D > E > F,在学习 C > D 后,能快速 “重组” 为 A > B > C > D > E > F)。尽管对此的研究由来已久,但传递性推理和顺序知识快速重组在神经生物学上合理的机制一直难以捉摸。在此,研究发现赋予了神经调节突触
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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突破认知:大脑神经群体活动时间进程存在强大约束
在大脑的奇妙世界里,神经活动就像一场神秘的舞蹈,它随时间的变化方式一直是科学家们关注的焦点。长久以来,人们知道神经群体活动的时间演变(即神经动力学)对感觉、运动和认知功能至关重要。比如,在做决策时,神经活动可能会汇聚到特定的吸引子;回忆往事时,神经活动又会放松到某个吸引子状态。然而,一个关键问题一直困扰着研究者:神经群体活动在多大程度上会遵循特定的时间进程,还是可以随意改变呢?如果把大脑比作一个精密的仪器,那么神经活动的时间进程就像是仪器内部的齿轮运转,如果这个运转可以随意改变,那大脑的功能可能就会陷入混乱。所以,搞清楚神经群体活动时间进程的约束情况,对理解大脑的工作机制意义重大。为了探索这个
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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神经元微核的传播调控小胶质细胞特性:探索大脑早期发育关键机制
小胶质细胞(Microglia)是中枢神经系统中的常驻免疫细胞,会根据局部环境信号发生形态和功能变化,成熟为各种稳态状态。然而,小胶质细胞分化和成熟背后的微环境信号仍不明确。研究显示,神经元微核(MN)会转移到小胶质细胞中,在出生后的一段时间内改变小胶质细胞的特性。穿过发育中的新皮质密集区域的神经元会产生微核,并释放到细胞外空间,随后被小胶质细胞吸收,进而诱导形态变化。双光子成像分析表明,吸收了微核的小胶质细胞倾向于缓慢收缩其突起。cGAS 基因缺失可减轻微核依赖的形态变化的影响。含有神经元微核的小胶质细胞还表现出独特的转录组特征。这些结果表明,神经元微核作为一种微环境信号,能够改变小胶质细胞
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-01-23
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Cell state-dependent allelic effects and contextual Mendelian randomization analysis for human brain phenotypes:解析大脑奥秘的关键研究
在生命科学和健康医学领域,大脑疾病一直是研究的重点和难点。基因表达定量性状位点(eQTL)常被用于推断基因与中枢神经系统(CNS)表型之间的关系,然而,脑疾病对这种推断的影响却犹如一团迷雾,模糊不清。以往的研究虽然在这一领域取得了一些进展,但仍存在诸多问题。例如,使用患病脑组织样本进行因果推断分析时,疾病本身导致的基因表达变化可能会掩盖与疾病病因相关的通路,或者优先考虑由反向因果关系产生的虚假关联 。这使得研究人员难以准确地确定致病基因、其作用方向以及发挥作用的细胞类型,进而影响了从全基因组关联研究(GWAS)位点到治疗方法的转化。为了拨开这团迷雾,来自多个研究机构的研究人员,包括伦敦帝国理工
来源:Nature Genetics
时间:2025-01-23
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多组学 QTL 研究揭示:串联重复序列大小变异与人类大脑基因调控的关联
串联重复序列(TR)大小变异与约 50 种神经疾病有关,然而其对人类大脑基因调控的影响在很大程度上仍是未知的。在本研究中,基于 1597 名捐赠者的 4412 个多组学样本(包括 1586 个新测序样本),研究人员量化了 TR 大小变异对不同分子表型下大脑基因调控的影响。研究人员识别出约 220 万个 TR 分子数量性状位点(TR-xQTLs),将约 13.9 万个独特的 TR 与附近的分子表型联系起来,其中包括许多已知的疾病风险 TR,比如与肌萎缩侧索硬化症相关的 C9orf72 基因中的 G2C4扩增。精细定位揭示约 1.87 万个 TR 为潜在的因果变异。体外实验进一步证实了 3 个 T
来源:Nature Genetics
时间:2025-01-23
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CRISPR-Cas9体内筛选揭示亨廷顿病CAG重复不稳定的新型遗传修饰因子及其治疗潜力
亨廷顿病作为典型的动态突变疾病,其发病机制与HTT基因中CAG三核苷酸重复序列的异常扩展密切相关。令人惊讶的是,这种重复序列在个体出生后仍会在特定组织(尤其是大脑纹状体)中持续积累,且扩展程度与疾病发病年龄直接相关。尽管已知DNA修复通路(特别是错配修复系统)参与调控这一过程,但传统基因敲除小鼠模型构建周期长、通量低,难以系统揭示复杂调控网络。更关键的是,不同DNA修复因子在体细胞突变中的相对贡献、组织特异性调控机制及其相互作用仍存在巨大知识空白,严重阻碍了靶向干预策略的开发。为突破这些技术瓶颈,来自美国麻省总医院(Massachusetts General Hospital)和哈佛医学院的研
来源:Nature Genetics
时间:2025-01-23
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ATG5 调控小脑功能新机制:守护糖酵解,助力神经保护
在生命的微观世界里,细胞自噬如同一个勤劳的 “清道夫”,时刻清理着细胞内受损或不必要的成分,维持细胞的正常运转。然而,当这个 “清道夫” 出现故障时,一系列问题便接踵而至,尤其是在神经系统中,自噬功能障碍常常与神经退行性疾病紧密相连。但究竟自噬是如何影响神经元的,其背后的机制却如同迷雾一般,让科研人员困惑不已。为了揭开这层神秘的面纱,来自德国科隆大学 CECAD 卓越中心等机构的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《Nature Metabolism》杂志上。研究人员面临的关键问题是,自噬功能障碍为何会导致神经元的选择性脆弱,特别是小脑浦肯野细胞(Purkinje cell,PC)在自噬缺陷
来源:Nature Metabolism
时间:2025-01-23
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揭秘海马体:特定神经元如何调控饮食选择与肥胖发展
在当今社会,肥胖已成为一个全球性的健康难题,严重威胁着人们的身体健康。我们每天都会面对各种各样的食物,大脑是如何决定我们吃什么、吃多少的呢?这背后的神经机制一直是科学家们努力探索的领域。过往研究虽已表明海马体(HPC)在食物摄入控制中发挥作用,但它的具体角色却充满争议。一方面,有研究显示 HPC 参与抑制食物摄入;另一方面,也有证据表明它可能促进进食。而且,HPC 中是否存在特定的促食欲神经元群体尚未明确,这一知识空白限制了我们对肥胖发病机制的理解,也阻碍了相关治疗方法的开发 。为了深入探究这些问题,来自美国 Monell 化学感官中心、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院以及南加州大学的研究人员展开
来源:Nature Metabolism
时间:2025-01-23