研究发现仅仅看到食物就能触发大脑中的炎症反应

研究发现仅仅看到食物就能触发大脑中的炎症反应根据一项新研究，仅仅是看到和闻到食物就会引起胰岛素的释放，甚至在碳水化合物进入身体之前。来自巴塞尔大学和巴塞尔大学医院的科学家们首次表明，这些条件下的胰岛素释放依赖于短期炎症反应。然而，这种炎症反应在肥胖者身上是如此的过度，以至于它实际上会降低他们分泌胰岛素的能力。即使只是想到食物也会使身体产生各种反应，其中最著名的可能是流口水。然而，在我们吃一口食物之前，调节血糖的荷尔蒙胰岛素也进入了画面。胰岛素分泌的这一阶段被称为神经介导的阶段。然而，以前并不知道对食物的感官知觉是如何向胰腺发送信号以增加胰岛素分泌的。现在，来自巴塞尔大学和巴塞尔大学医院的科学家们发现了这一难题的一个关键部分：一种叫做白细胞介素1β（IL1B）的炎症因子，它也参与了对感染或组织损伤的免疫反应。该团队的研究结果发表在《细胞代谢》杂志上。研究负责人、生物医学系和内分泌诊所的MarcDonath教授解释说：“这种炎症因子在健康人的正常胰岛素分泌中占有相当大的比例，这一事实令人惊讶，因为它也参与了2型糖尿病的发展。”这种形式的糖尿病也被称为"成人发病型糖尿病"，是由于慢性炎症损害了胰腺的胰岛素分泌细胞等而引起的。这是IL1B发挥关键作用的另一种情况--在这种情况下，它是以过多的数量产生和分泌的。考虑到这一点，临床研究现在正在研究针对这种炎症因子的抑制剂是否适合作为糖尿病的治疗药物。短暂的炎症反应当涉及到神经介导的胰岛素分泌时，情况有所不同。研究报告的作者、内科住院医师SophiaWiedemann博士说：“饭菜的气味和视觉刺激了大脑中被称为小胶质细胞的特定免疫细胞。"这些细胞短暂地分泌IL1B，这反过来又通过迷走神经影响自律神经系统。”然后这个系统将信号转发到胰岛素分泌的部位--也就是胰腺。然而，在病态肥胖的情况下，这种神经介导的胰岛素分泌阶段被破坏了。具体来说，是由最初的过度炎症反应造成的，正如博士生KellyTrimigliozzi解释的那样，他与Wiedemann合作进行了该研究的主要部分。MarcDonath总结说：“我们的结果表明，IL1B在连接感官信息（如视觉和嗅觉）与随后的神经介导的胰岛素分泌方面起着重要的作用，并调节这种连接。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304831.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304831.htm

反应最快的哺乳动物：特殊的大脑 只需5毫秒

反应最快的哺乳动物：特殊的大脑只需5毫秒这些触手覆盖着微小的感觉感受器，可以检测震动、温度和化学物质等各种刺激。它们利用这些触手扫描周围环境，并在黑暗潮湿的土壤中寻找食物。科学家测量它们的反射反应时间小于5毫秒，成功登顶反应最快的哺乳动物，实际上这个速度比人眨眼还要快——我们每次眨眼的时间大约需要100毫秒。这个反应速度让它们能够在8毫秒内判断某种东西是否可食用，被吉尼斯世界记录评为速度最快的采集者。之所以星鼻鼹反应速度如此之快，是因为它们的大脑有一种特殊的适应特征，让它们能够更快速的处理感官信息。它们的大脑皮层有很大一个区域专门用于处理鼻子回收的信号，有意思的地方是，这些信息有专门的通道，这个通道绕过了丘脑，直接与运动皮层相连。对于其它动物而言，丘脑的功能类似一个中继站——在感觉信号到达大脑皮层之前对其进行过滤和延迟。通过跳过丘脑，星鼻鼹几乎可以立即对鼻子的感觉做出反应，因此它们拥有比任何其他哺乳动物更快的反应速度。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431647.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431647.htm

最绝望、残忍的死法：蚂蚁转圈 一圈一圈 旋转至死

最绝望、残忍的死法：蚂蚁转圈一圈一圈旋转至死蘑菇和白蚁主人是一名男子，他正在自己的摊位前高谈阔论，谈论真菌和昆虫对生态的重要性。这些可怜的小白蚁，正在摊位上卖力表演——转圈圈，一刻不停地旋转。发布的视频，没有拍摄到这些白蚁的结局，但西蒙表示，这些白蚁正在扼杀自己。在科学上，蚂蚁转圈有一个非常别致的学名，叫作蚂蚁死亡漩涡，这意味着旋转一旦开始，至死方休，几个小时，几天，无论多久，反正以死亡为终结。白蚁为何要以这方式折磨自己呢？一旦陷入死亡漩涡，白蚁就无法走出来吗？死亡漩涡，进化带来的副作用死亡漩涡现象，在行军蚁中比较常见。行军蚁，和其他蚂蚁最大的不同之处在于，它没有固定巢穴，就像一个“侵略者”，四处觅食，而且总是集体出行捕猎。别的蚂蚁，派出去侦察的蚂蚁基本都是单个的，找到食物后，再回蚁巢搬救兵。但行军蚁，出去就是一群，而且这些行军蚁训练有素，配合默契，在路上发现猎物，无论是什么动物，都会利用“蚁海”战术，将其淹没杀死，然后撕成小块带回巢穴。一个行军蚁家族，一天的捕食量高达500000只猎物，这意味着行军蚁的运作非常高效。出行时，它们会排列成规整的纵队前进（有的行军蚁是横着排的），外出的行军蚁在两侧，而返回的蚂蚁在中间。因为数量多，整个捕猎小队可谓是浩浩荡荡，行军队伍的范围宽度可超20米，长度可达100米。这么多蚂蚁，如何保持队伍井然有序，丝毫不乱呢？答案就是信息素。行军蚁基本都是失明的，它们是靠信息素来指引方向。整个行军道路，中间的信息素浓度会高一些，而两侧浓度低一些，高浓度的信息素正是返回的行军蚁释放的。高低不同的信息素，是行军蚁大军觅食井然有序的关键。蚁桥如此高效的集体觅食策略，对行军蚁来说是成功的。只要前头有同伴带路，无论前面是何种凶猛野兽，是沟壑还悬崖，行军蚁都会义无反顾跟着前进。但是，如果其中几只带头蚂蚁出错了呢？后面的蚂蚁是不是还是盲目跟随呢？蚂蚁死亡漩涡就是这么来的！当行军蚁在前进过程中受到威胁或者干扰，导致蚂蚁轨迹偏离原来的方向，为了尽快归队，行军蚁就开始追踪周围最近的信息素来源，互相追逐，这些偏离的行军蚁群慢慢就形成了一个不断旋转的圆圈，而且速度越转越快。科学家也将这种行为视为一种防御手段，越转越快，是为了迷惑捕食者。死亡漩涡一般范围比较小，旋转的蚂蚁也就几十只，圆圈的直径也就几厘米。目前规模最大的蚂蚁死亡漩涡，预估周长有370米，蚂蚁转一圈大概要2.5个小时。一旦陷入死亡漩涡的蚂蚁，靠自身的力量是难以逃脱的。蚂蚁生物学家T.C.Schneirla在观察一个死亡漩涡时，发现蚂蚁旋转了一天，中间还下了一场大雨，也没有阻止它们停下来。即使身边都是同伴尸体，第二天，还有少数蚂蚁拖着疲惫的身体慢慢绕圈，奄奄一息！最后行军蚁的这个BUG，很多蚂蚁都有，包括白蚁，因为白蚁视力同样不好，还有一些昆虫和鱼类也有类似的行为。比较残忍的是，死亡漩涡是可以人工模拟的。开头白蚁的旋转，就是人为造成的。西蒙认为是摊主故意将白蚁放在蘑菇内的，白蚁在密闭的空间中，为了追寻信息素，不得不暴走旋转，它们的结局最终只有死亡。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425715.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425715.htm

Science：新的成像方法揭示了氧气在大脑中的旅程

Science：新的成像方法揭示了氧气在大脑中的旅程发表在《科学》(Science)杂志上的一项新的生物发光成像技术，创造了非常详细、视觉上引人注目的小鼠大脑中氧气运动的图像。这种方法很容易被其他实验室复制，它将使研究人员能够更精确地研究缺氧的形式，比如中风或心脏病发作时大脑部分缺氧。这项研究已经深入了解了为什么久坐不动的生活方式会增加患阿尔茨海默病等疾病的风险。“这项研究表明，我们可以连续监测大脑大范围内氧浓度的变化，”罗切斯特大学和哥本哈根大学转化神经医学中心的联合主任MaikenNedergaard说。MaikenNedergaard说:“这为我们提供了一个更详细的图像，实时了解大脑中发生了什么，使我们能够识别以前未被发现的暂时缺氧区域，这反映了血液流动的变化，可能引发神经功能障碍。”萤火虫和偶然的科学这种新方法使用了发光蛋白，这是在萤火虫中发现的生物发光蛋白的化学表亲。这些已被用于癌症研究的蛋白质，利用一种病毒向细胞传递指令，以酶的形式产生发光蛋白质。当这种酶遇到它的底物furimazine时，化学反应就会产生光。像许多重要的科学发现一样，利用这个过程来成像大脑中的氧气是偶然发现的。哥本哈根大学转化神经科学中心的助理教授FelixBeinlich最初打算用发光蛋白来测量大脑中的钙活性。很明显，蛋白质生产过程中出现了错误，导致了长达数月的研究延迟。当FelixBeinlich等待制造商的新一批产品时，他决定继续进行实验，以测试和优化监测系统。这种病毒被用来向星形胶质细胞传递产生酶的指令，星形胶质细胞是大脑中普遍存在的支持细胞，维持神经元的健康和信号功能，这种底物被直接注射到大脑中。这些记录揭示了生物发光强度波动的活动，研究人员怀疑这反映了氧气的存在和浓度，后来证实了这一点。FelixBeinlich说:“在这种情况下，化学反应依赖于氧气，所以当有酶、底物和氧气时，系统就开始发光。”虽然现有的氧气监测技术只能提供大脑一小块区域的信息，但研究人员可以实时观察到小鼠的整个大脑皮层。生物发光的强度与氧气的浓度相对应，研究人员通过改变动物呼吸的空气中的氧气量来证明这一点。光强度的变化也与感觉处理相对应。例如，当一股空气刺激老鼠的胡须时，研究人员可以看到大脑相应的感觉区域亮了起来。“缺氧口袋”可能预示着老年痴呆症的风险大脑在没有氧气的情况下无法存活很长时间，中风或心脏病发作后迅速造成的神经损伤就证明了这一点。但是，当大脑的一小部分短暂缺氧时会发生什么呢?直到Nedergaard实验室的研究小组开始仔细研究新的录音，这个问题才被研究人员提出。在监测小鼠的过程中，研究人员观察到，大脑的特定微小区域会间歇性地变暗，有时会持续几秒钟，这意味着氧气供应被切断。氧气通过一个由动脉和毛细血管组成的巨大网络在大脑中循环，毛细血管渗透到脑组织中。??通过一系列实验，研究人员能够确定氧气被拒绝是由于毛细血管阻塞，当白细胞暂时阻塞微血管并阻止携带氧气的红细胞通过时，就会发生这种情况。研究人员将这些区域命名为“缺氧口袋”，与小鼠活动时相比，它们在静息状态下的大脑中更为普遍。毛细血管停滞被认为随着年龄的增长而增加，并在阿尔茨海默病模型中观察到。MaikenNedergaard说:“我们可以研究一系列与大脑缺氧相关的疾病，包括阿尔茨海默氏症、血管性痴呆和长期COVID，以及久坐不动的生活方式、衰老、高血压和其他因素如何导致这些疾病。”“它还提供了一种工具来测试不同的药物和运动类型，这些药物和运动可以改善血管健康，减缓痴呆症的发展。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426507.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426507.htm

蚂蚁启发的仿生机器人群可齐心协力冲出“监狱”

蚂蚁启发的仿生机器人群可齐心协力冲出“监狱”从某种意义上说，蚁群是在算法上运行的--单个蚂蚁不会专门思考一项任务，但它们遵循一套本能的规则，指导它们完成复杂的工程壮举，如挖掘隧道网络或建造桥梁。它们利用触角和信息素轨迹相互交流。哈佛大学的研究小组首先进行了一项实验，将一小群蚂蚁放在一个特别设计的栏里，这是一个由柔软的沙墙包围的圆形陷阱，以观察它们如何合作逃生。起初，这些蚂蚁都是随意地四处游荡，但很快一些蚂蚁就开始在分散的地方挖掘墙壁。随着时间的推移，研究小组发现，这些蚂蚁放弃了单独的挖掘，而是聚集在一起，更有效地在一条隧道上工作，直到它们最终成功突围。根据他们的观察，研究人员对正在发生的事情建立了数学模型。当蚂蚁们相互碰撞时，它们会通过它们的触角进行交流。随着时间的推移，它们会开始偏爱那些它们更经常互动的区域，从而形成一个反馈回路，使它们越来越多地聚集在这些地方。这带动它们集中精力在一个地方挖掘，直到它们突破，而不是每只蚂蚁都挖自己的隧道。有了这个模型，该团队随后着手建造遵循类似规则的机器人。他们的机器人蚂蚁，他们称之为RAnts，没有发出化学信息素，但留下了光场，或"光激素"，机器人经过的次数越多，光场就越亮。RAnts被编程为遵循三个简单的规则：它们必须遵循光场的梯度，在光场密度高的地方避开其他机器人，在密度高的地方捡起障碍物并将它们移到密度低的地方。果然，这些规则允许RAnts以与蚂蚁实验大致相同的方式进行合作。当把它们放在自己的畜栏里，周围有几圈小障碍物时，这些机器人很快就发现最好的逃跑计划是一起合作，集中在一个地方。这种技术对于设计能够通过合作完成复杂任务的简单机器人群来说可能是至关重要的，而且还有很多其他受蚂蚁启发的机器人的例子在那里。该团队表示，这有可能被扩展到几十个或几百个机器人，用于一系列的使用案例，还有一个额外的好处是，即使有几个机器人坏掉了，整个团队仍然可以完成工作。"我们展示了合作完成任务是如何从简单的规则中产生的，类似的这种行为规则可以应用于解决其他复杂的问题，如建筑、搜救和防御，"该研究的共同主要作者SGangaPrasath说。这项研究发表在《eLife》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335985.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335985.htm

研究人员发现能清除大脑中有毒废物的新方法

研究人员发现能清除大脑中有毒废物的新方法来自圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现了一种新的可药用途径，它有可能被用来帮助预防阿尔茨海默病的痴呆症。淀粉样蛋白β在大脑中的积累被认为是阿尔茨海默病痴呆症发展的第一步。研究人员已经投入了无数的时间和数百万美元来寻找在认知症状出现之前清除淀粉样蛋白的方法。然而不幸的是，结果基本上是令人失望的。在这项研究中，科学家们发现了一种方法，即通过提高一种被称为“阅读突破”的基因怪癖来增加小鼠大脑中废物的清除。据研究人员称，这种同样的策略还可能对其他以有毒蛋白质堆积为特征的神经退行性疾病有效如帕金森氏病。该研究于当地时间8月24日发表在《Brain》上。每隔一段时间，大脑蛋白水通道蛋白4就会合成，末端多出一个小尾巴。起初，DarshanSapkota博士认为这个尾巴只不过是蛋白质制造过程中偶尔出现的质量控制失败。Sapkota在华盛顿大学做博士后研究时领导了这项研究，但现在是德克萨斯大学达拉斯分校生物科学的助理教授。这项研究的论文第一作者、华盛顿大学遗传学和精神病学教授、Sapkota的前导师JosephD.Dougherty博士称：“我们正在研究这个非常古怪的基础科学问题--‘蛋白质是如何产生的’--并且我们注意到这个有趣的事情。有时，蛋白质合成机器直接穿过末端的停止标志，在水通道蛋白4的末端制造出这个额外的位子，起初，我们认为这不可能有什么关系。但后来我们看了基因序列，它在不同物种间是保守的。并且它在大脑中具有这种非常惊人的模式。它只存在于对清除废物很重要的结构中。因此，这就是我们感到兴奋的时候。”科学家们已经知道，细胞的蛋白质构建机制偶尔会在它应该停止的地方失败。当机器没有停止时--一种被称为“通读”的现象--它会创造出扩展形式的蛋白质，其功能有时跟常规形式不同。Sapkota和Dougherty创造了特殊的工具来观察长形式的水通道蛋白4在大脑中的行为是否与常规形式不同。他们在所谓的星形胶质细胞末梢中发现了长形式--但不是短形式。星形胶质细胞是一种支持细胞，用来帮助维持大脑和身体其他部分之间的屏障。它们的端盖包裹着大脑中的微小血管，用于帮助调节血流。如果你的工作是通过将废物冲出大脑并进入血液，使其在那里被带走和处理，那么星形细胞末梢内部就是一个完美的地方。Sapkota认为增加长水通道蛋白4的数量可能会增加废物清除。因此，他筛选了2560种化合物，看其是否能增加水通道蛋白4基因的读通量。结果他发现了两种化合物：芹菜素，一种在洋甘菊、欧芹、洋葱和其他可食用植物中发现的膳食黄酮；磺胺喹恶啉，一种用于肉类和家禽业的兽医抗生素。Sapkota和Dougherty跟阿尔茨海默病研究人员和共同作者神经学副教授JohnCirrito博士和精神病学、神经学和神经科学副教授CarlaYuede博士合作以弄清长水通道蛋白4和淀粉样蛋白β清除之间的关系。科学家们研究了经过基因工程改造的小鼠使其大脑中的淀粉样蛋白含量很高。他们使用芹菜素、磺胺喹...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308979.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308979.htm