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

核磁共振成像显示偏头痛患者大脑中从未见过的空间

核磁共振成像显示偏头痛患者大脑中从未见过的空间脑部成像显示了偏头痛患者大脑中的明显特征，这里描述的是脑部微出血（左）和血管周围空间扩大（右）。该研究的中心是所谓的血管周围空间，这是血管周围的空隙，有助于清除大脑中的液体。这些空间的扩大以前与小血管疾病有关，而像炎症和血脑屏障的异常会影响其形状和大小。这项新研究的作者试图探索血管周围空间扩大与偏头痛之间的关系。为此，研究小组招募了5名健康对照组、10名慢性偏头痛患者和10名无先兆的发作性偏头痛患者，即没有刺痛和视觉干扰的偏头痛。然后用一种叫做7TMRI的先进成像技术来比较他们大脑中的微小差异。"据我们所知，这是首次使用超高分辨率磁共振成像研究偏头痛导致的大脑微血管变化，特别是在血管周围空间，"该研究的共同作者、来自洛杉矶南加州大学的威尔逊·徐说。"因为7T磁共振成像能够以比其他磁共振成像类型更高的分辨率和更好的质量创建大脑图像，它可以用来展示偏头痛后脑组织发生的更小的变化。"在这些变化中，偏头痛患者的大脑微出血，以及大脑半卵圆中心区域的血管周围空间扩大。徐说："在慢性偏头痛和无先兆的阵发性偏头痛患者中，一个被称为半卵圆中心的大脑区域的血管周围空间有明显的变化。这些变化以前从未被报道过"。从这里开始，科学家们仍然有很多问题需要回答。其中一个问题是，这些变化是作为偏头痛的结果而发生的，还是病情促使其发展。研究小组假设，血管周围空间的差异可能表明吞噬系统受到了破坏，吞噬系统与血管周围空间一起工作，清除大脑中的废物。研究人员希望通过对更多不同的队列进行更大规模的研究，在更长的时间框架内解决这些谜题。徐说："我们的研究结果可以帮助激发未来更大规模的研究，继续调查大脑的微观血管和血液供应的变化如何导致不同的偏头痛类型。最终，这可以帮助我们开发新的、个性化的方法来诊断和治疗偏头痛。"科学家们将在下周举行的北美放射学会年会上介绍他们的工作。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333659.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333659.htm

超高速光声成像技术为了解大脑功能提供了新的视角

超高速光声成像技术为了解大脑功能提供了新的视角虽然正电子发射断层扫描（PET）和功能磁共振成像（fMRI）提供了较为有用的图像，但它们存在空间分辨率低，难以区分相邻的身体结构，以及时间分辨率低，也就是产生测量和构建图像的时间。同样地，光学显微镜能产生高分辨率的图像，但由于成像速度慢和穿透深度差而受到阻碍。微泡增强的超声波能深入渗透，分辨率高，但缺乏功能灵敏度。现在有了另一种成像方法，光声显微镜（PAM）使用激光脉冲发射到一个器官。脉冲引起的超声波被捕获以形成图像。重要的是，PAM可以使用不同波长的激光来瞄准体内的特定结构，甚至是分子水平。这意味着PAM可以测量重要的血液动力学参数，如血氧饱和度、血流量和氧气的代谢率。PAM的缺点是它的扫描速度很慢。但是这个问题已经被杜克大学脑科学研究所（DIBS）的研究人员解决了，他们开发了超快功能光声显微镜（UFF-PAM），其速度是现有PAM系统的2倍。UFF-PAM能够以宽广的视野和高空间分辨率对大脑微血管和功能进行成像，这是其他成像技术所缺乏的。在一个概念验证实验中，杜克大学的研究人员使用UFF-PAM成功地捕捉了小鼠大脑中诱发缺氧、硝普钠诱发低血压和中风的血液动力学反应。UFF-PAM能够实时捕捉快速、全脑的变化。中风实验也产生了一个意想不到的结果，UFF-PAM检测到一个从中风区域发出的扩散性去极化（SD）波穿过大脑，随着它的扩散导致血管变窄（血管收缩）。SD波引起了研究人员和科学家的极大兴趣，因为他们的功能知之甚少。生物医学工程助理教授、DIBS教员姚俊杰博士说："SD波可能是一个损伤严重程度的指示，使它们成为一个潜在的诊断工具。波的性质也可以为脑损伤的类型和程度提供线索，这可以为治疗提供参考和优化。"杜克大学的团队现在正在研究使用UFF-PAM来研究其他疾病。虽然UFF-PAM目前只在动物身上使用，但Yao透露计划开发一种手持式UFF-PAM用于人类。该研究出现在《光》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344433.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1344433.htm

关于大脑衰退的真相：新的研究揭示了令人惊讶的发现

关于大脑衰退的真相：新的研究揭示了令人惊讶的发现临床技术专家DorienvanBlooijs和神经学家FransLeijten与乌特勒支大学和梅奥诊所的同事合作，对我们大脑处理速度的老化过程进行了研究。更快的连接研究人员发现，除其他事项外，我们大脑中的连接变得越来越快：从4岁儿童的每秒2米到30至40岁的人的每秒4米。换句话说，是翻了一番。只有在这个年龄段之后才会放慢速度。"我们的大脑继续发展的时间比我们想象的要长得多，"vanBlooijs说。研究人员还看到大脑区域之间的差异。额叶，即我们大脑中负责思考和执行任务的前部，比负责运动的区域发展得更久。研究人员表示，由于以前的研究，我们已经知道这一点，但现在我们有了具体的数据，速度的发展不是一条直线，而是一条曲线。大脑地图研究人员通过使用一些癫痫患者在准备进行癫痫手术时被放置在大脑（颅骨下）的电极网进行精确测量而获得了这些数据。该网格由60-100个电极组成，可以测量大脑活动。"通过使用短电流刺激电极，我们可以看到哪些大脑区域反应不正常。因此，我们可以创建一个地图，说明在癫痫手术中哪些区域应该和不应该被切除，"Leijten说。事实上，这些数据还可以让研究人员了解到一些关于我们的大脑如何工作的知识，这是一个新的见解。"我们已经收集这些数据大约20年了，"Leijten说。"直到几年前，我们才意识到我们可以用未受影响的区域作为健康人脑的模型。如果你在一个区域刺激一个电极，另一个区域就会发生反应。这让你知道这两个区域是相连的。然后你可以测量反应发生需要多长时间。如果你知道两个不同脑区之间的距离，你可以计算出信号传输的速度。"更好的计算机模型这项研究的结果提供了关于我们中枢神经系统的重要信息。科学家们长期以来一直试图绘制我们大脑中的连接。有了这些信息，专家们可以为我们的大脑制作更真实的计算机模型。为了使这些模型发挥作用，除了有关连接的信息外，还需要有关这些连接速度的精确数值。"我们现在第一次有了这些数字，"Leijten解释说，"有了我们的数据，研究人员可以制作新的和更好的计算机模型，增加我们对大脑的了解。我们期望我们的工作不仅能推动癫痫研究，也能推动对其他大脑疾病的研究"。开放进步随着这次在《自然-神经科学》上的发表，所有的数据都已经可以公开访问。这被称为开放科学，它意味着全世界的研究人员都可以使用这些数据。通过参与研究，患者为进步做出了贡献。我们获得的知识可以用来更好地治疗未来的病人。VanBlooijs将在今年年底获得博士学位。她说："这些数据有很多可能性，比我们能做的更多。我很好奇，看看全世界所有有创造力的人将会想出什么样的研究。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360413.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360413.htm

新的研究方法揭示了我们学习时大脑发生的变化

新的研究方法揭示了我们学习时大脑发生的变化加州拉霍亚——斯克里普斯研究中心的科学家们开发了一种新的工具来监测大脑的可塑性——当我们学习和体验事物时，从看电影到学习一首新歌或一门语言，我们的大脑是如何重塑和身体自适应的。他们的方法是测量由不同类型的脑细胞产生的蛋白质，这种方法有可能回答关于大脑如何工作的基本问题，并阐明许多导致大脑可塑性出错的脑部疾病。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329175.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329175.htm

蚂蚁山的恐慌：蚂蚁大脑中的特殊信息素反应

蚂蚁山的恐慌：蚂蚁大脑中的特殊信息素反应一项新的研究显示，蚂蚁通过特定的信息素传达危险，这些信息素激活了它们大脑的一个特定部分，引发了复杂的反应，如撤离巢穴和保护后代。这种反应因蚁群大小而异，未来的研究旨在深入研究不同的蚂蚁群体如何处理相同的信号。“人类并不是唯一具有复杂社会和交流系统的动物，”洛克菲勒大学的主要作者泰勒·哈特说。“在进化过程中，与其他昆虫相比，蚂蚁进化出了极其复杂的嗅觉系统，这使得它们能够使用许多不同类型的信息素进行交流，这些信息素可能意味着不同的事情。”这项研究表明，蚂蚁的大脑中有自己负责沟通和交流中心，这有点类似于人类。该中心可以解释来自其他蚂蚁的警报信息素或“危险信号”。它们大脑的这一部分可能比蜜蜂等其他昆虫的大脑更先进，之前的研究表明，蜜蜂依赖大脑的许多不同部分来协调对单一信息素的反应。“蚂蚁大脑中似乎有一个感觉中枢，所有引起恐慌的警报信息素都流入其中，”洛克菲勒大学的通讯作者丹尼尔·克罗瑙尔说。研究人员使用一种名为GCaMP的工程蛋白来扫描暴露于危险信号的克隆掠食蚁的大脑活动。GCaMP的工作原理是将自身附着在钙离子上，钙离子会随着大脑活动而爆发，产生的荧光化合物可以在适合观察它们的高分辨率显微镜上看到。在进行扫描时，研究人员注意到，蚂蚁大脑中只有一小部分会因危险信号而发光，但蚂蚁仍然表现出即时而复杂的反应行为。这些行为被称为“恐慌反应”，因为它们涉及逃跑、撤离巢穴以及将后代从巢穴转移到更安全的地方等行为。具有不同群体大小的蚂蚁种类也使用不同的信息素来传达各种信息。哈特说：“我们认为，在野外，克隆掠夺蚁的蚁群规模通常只有数十到数百只，就蚁群而言，这个规模相当小。通常，这些小群体往往会出现恐慌反应作为他们的警报行为，因为他们的主要目标是逃跑和生存。他们不能让很多人冒险。行军蚁是克隆掠夺蚁的近亲，拥有庞大的蚁群——数十万或数百万个体——而且它们的攻击性更强。”无论哪种物种，蚁群中的蚂蚁都会根据品种和角色进行划分，不同品种和角色的蚂蚁的解剖结构略有不同。为了这项研究的目的，研究人员选择克隆掠夺蚁作为一个物种，因为它们很容易控制。他们使用一种品种和角色中的一种性别的蚂蚁（雌性工蚁）来确保一致性，从而更容易观察广泛的模式。一旦研究人员对品种、性别和角色之间的神经差异有更清晰的了解，他们可能就能更好地理解不同蚂蚁大脑如何处理相同的信号。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368267.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368267.htm