科学家们发现大脑中以前未知的解剖结构 帮助向免疫系统通风报信

科学家们发现大脑中以前未知的解剖结构帮助向免疫系统通风报信最近在《科学》杂志上报道的一项发现，描述了以前未被发现的大脑解剖结构的一个组成部分。这个新的组成部分既是一个保护屏障，也是一个基地，免疫细胞可以从这里注意到大脑内的任何感染或炎症的迹象。这项新研究来自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和哥本哈根大学神经解剖学教授KjeldMøllgård医学博士的实验室。Nedergaard和她的同事们改变了我们对人脑基本力学的理解，并对神经科学领域做出了重大发现，包括详细说明了以前被忽视的大脑中称为胶质细胞的许多关键功能，以及大脑独特的废物清除过程。大脑中一个新发现的名为SLYM的膜是一个薄而紧密的屏障，似乎将"干净的"和"肮脏的"CSF分开，并孕育着免疫细胞。它隔离并帮助控制脑脊液（CSF）在大脑内和周围的流动，使研究人员对CSF不仅在运输和清除大脑中的废物，而且在支持其免疫防御方面所起的复杂作用有了更大的认识。这项研究的重点是包裹大脑的膜，它与身体的其他部分形成了一道屏障，并使其沐浴在CSF中。传统的理解是统称为脑膜层，是由被称为硬脑膜、蛛网膜和桥脑的各个层组成的屏障。中枢神经系统免疫细胞（此处表示表达CD45）使用SLYM作为靠近大脑表面的平台，监测脑脊液的感染和炎症的迹象。资料来源：罗切斯特大学美国和丹麦的研究团队发现的新层将蛛网膜层下面的空间，即蛛网膜下腔，进一步划分为两个隔间，由新描述的层隔开，研究人员将其命名为SLYM，这是蛛网膜下腔淋巴样膜的缩写。虽然论文中的大部分研究描述了SLYM在小鼠中的功能，但他们也报告了它在成年人类大脑中的实际存在。SLYM是一种被称为间皮的膜，已知它在身体的其他器官中起衬托作用，包括肺部和心脏。间皮膜通常包围和保护器官，并藏有免疫细胞。类似的膜可能存在于中枢神经系统的想法是该研究的第一作者Møllgård首先提出的一个问题。他的研究重点是发育神经生物学，以及保护大脑的屏障系统。新膜非常薄和精致，只由一个或几个细胞的厚度组成。然而，SLYM是一个紧密的屏障，只允许非常小的分子通过；它似乎将"干净"和"肮脏"的CSF分开。这最后一项观察暗示了SLYM在乙脑系统中可能发挥的作用，乙脑系统需要控制CSF的流动和交换，允许新鲜CSF的流入，同时将与阿尔茨海默氏症和其他神经系统疾病有关的有毒蛋白质从中枢神经系统中冲走。这一发现将帮助研究人员更准确地理解脑水肿系统的机制，该系统是美国国立卫生研究院BRAIN计划最近向罗切斯特大学转化神经医学中心提供的1300万美元拨款的对象。SLYM似乎对大脑的防御系统也很重要。中枢神经系统保持着自己的本土免疫细胞群，而膜的完整性可防止外部免疫细胞进入。此外，SLYM似乎承载着自己的中枢神经系统免疫细胞群，它们利用SLYM在大脑表面进行监视，允许它们扫描通过CSF的感染迹象。SLYM的发现为进一步研究其在大脑疾病中的作用打开了大门。例如，研究人员指出，在炎症和衰老期间，更大和更多样化的免疫细胞集中在该膜上。当该膜在脑外伤期间破裂时，所造成的CSF流动的中断损害了乙脑系统，使非中枢神经系统的免疫细胞进入大脑。这些和类似的观察表明，像多发性硬化症、中枢神经系统感染和阿尔茨海默氏症等不同的疾病可能会被SLYM功能的异常所触发或恶化。他们还表明，药物和基因疗法向大脑的输送可能会受到SLYM功能的影响，这在开发新一代生物疗法时需要加以考虑。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349197.htm

科学家从章鱼身上发现"一种全新的神经系统设计方式"

科学家从章鱼身上发现"一种全新的神经系统设计方式"在最近发表在《当代生物学》上的一项研究中，Hale和她的同事们发现了章鱼神经系统的一个新的和令人惊讶的特征：一种结构使帮助章鱼感知其腕足运动的肌肉内神经索（INCs）能够连接动物的相对两侧的腕足。这一惊人的发现为无脊椎动物物种如何独立进化出复杂的神经系统提供了新的见解。它还可以为机器人工程提供灵感，如新的自主水下设备。在腕足基部的水平切片（标记为A）显示口腔INCs（标记为O）的汇聚和交叉。资料来源：Kuuspalu等人，《当代生物学》，2022年"在我的实验室里，我们研究机械感觉和本体感觉--四肢的运动和定位是如何被感知的，"Hale说。"这些INCs长期以来一直被认为是本体感觉，所以它们是一个有趣的目标，有助于回答我们实验室正在问的各种问题。到目前为止，还没有关于它们的大量工作，但过去的实验表明，它们对腕足控制很重要。"由于海洋生物实验室对头足类动物研究的支持，Hale和她的团队能够使用年轻的章鱼进行研究，这些章鱼足够小，使研究人员能够同时对所有八个腕足的底部进行成像。这使研究小组能够通过组织追踪INCs，以确定其路径。芝加哥大学高级研究分析员、该研究的主要作者AdamKuuspalu说："这些章鱼大约有五分钱或四分之一大小，所以在正确的方向上粘贴标本，并在切片[成像]时获得正确的角度是一个必须的过程。"最初，研究小组正在研究腕足中较大的轴向神经线，但开始注意到INCs并没有在腕足的底部停止，而是继续从腕足中出来，进入动物的身体。让他们意识到在探索INCs的解剖学方面所做的工作很少，他们开始追踪这些神经，期望它们在章鱼体内形成一个环，类似于轴向神经索。通过成像，研究小组确定，除了贯穿每条腕足的长度外，四条INCs中至少有两条延伸到章鱼体内，在那里它们绕过相邻的两条腕足，与第三条腕足的INCs合并。这种模式意味着所有的腕足都是对称连接的。然而，要确定该模式如何在所有八个腕足中保持，这是一个挑战。"当我们在成像时，我们意识到，它们并不像我们预期的那样都在一起，它们似乎都在向不同的方向发展，我们试图弄清楚，如果这个模式在所有的腕足上都成立，那将如何运作？"Hale说。"我甚至拿出了那种儿童玩具--Spirograph观察它最后会如何连接。在我们绞尽脑汁思考可能发生的事情时，我们花了很多时间进行成像和玩画，然后才清楚这一切是如何结合在一起的。"结果完全不是研究人员所期望的那样。"我们认为这是一个基于肢体的神经系统的新设计，"Hale说。"我们还没有在其他动物身上看到过这样的东西。"研究人员还不知道这种解剖学设计可能有什么功能，但他们有一些想法。"一些较早的论文分享了有趣的见解，"Hale说。"20世纪50年代的一项研究表明，当你操纵大脑区域受损的章鱼一侧的腕足时，你会看到另一侧的腕足有反应。因此，可能是这些神经允许对反射性反应或行为进行分散控制。也就是说，我们还看到，纤维从神经索出去，沿着它们的道进入肌肉，所以它们也可能允许沿其长度的本体感觉反馈和运动控制的连续性。"该团队目前正在进行实验，看看他们是否能通过解析INCs的生理学和它们的独特布局来深入了解这个问题。他们还在研究其他头足类动物的神经系统，包括乌贼和墨鱼，看看它们是否有类似的解剖结构。最终，Hale认为，除了阐明一个无脊椎动物物种可能设计神经系统的意外方式外，了解这些系统可以帮助开发新的工程技术，如机器人。"八爪鱼可以成为设计自主海底设备的生物灵感，"Hale说。"观察它们的腕足--它们可以在任何地方弯曲，而不仅仅是关节处。它们可以扭动，伸展腕足，并操作它们的吸盘，所有这些都是独立的。章鱼腕足的功能比我们的要复杂得多，所以了解章鱼如何整合感觉-运动信息和运动控制可以支持新技术的发展。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336361.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336361.htm

为保护神经系统，章鱼会重新编辑RNA 让大脑适应海洋温差

为保护神经系统，章鱼会重新编辑RNA让大脑适应海洋温差头足类动物是名闻遐迩的RNA编辑大师，最近新研究更发现随季节变化，有些章鱼会动态编辑自身RNA来改变大脑以适应海洋温度急遽下降。DNA包含制造蛋白质的指令，但它依赖mRNA将这些指令从细胞核传送到负责构建其他蛋白质的蛋白质。通常，mRNA会忠实地复制这些指令，但有时mRNA也会被重新编辑，进而改变蛋白质行为方式甚至构成，比如人类约3%mRNA具有被编辑能力，但这些变化都非永久性。多数海洋生物能承受的温度范围很广，偏偏章鱼缺乏主动调节体温的能力，但这不代表它们没有其他办法了，身为无脊椎动物中智力最高的生物，章鱼、乌贼将mRNA重新编辑的能力发挥到极致，能根据环境条件不同应对进退。为适应海洋温度变化，科学家发现加州双斑蛸（Californiatwo-spotoctopus）这种章鱼能在短短几小时内快速改变数以千计mRNA，以重新编码神经细胞中的关键蛋白质行为，确保神经活动在温度急降时仍维持生理功能。先前研究已知疾病可能导致RNA重新编辑，现在我们知道环境变化也可以影响mRNA编辑。科学家希望进一步研究章鱼如何重新调整RNA以响应温度变化，并厘清这种遗传工具可以为它们带来哪些好处。新论文发表在《Cell》期刊。频道：@TestFlightCN

科学家从章鱼视觉系统的地图中发现大脑进化的新线索

科学家从章鱼视觉系统的地图中发现大脑进化的新线索章鱼大脑的荧光图像显示不同的不同类型的神经元的位置信用：Niell实验室他们在一篇新的科学论文中列出了章鱼视觉系统的详细地图。在该地图中，他们对大脑中专门用于视觉的部分的不同类型的神经元进行了分类。这一结果对其他神经科学家来说是一个宝贵的资源，提供了可以指导未来实验的细节。此外，它还可以让我们更广泛地了解大脑和视觉系统的进化情况。该团队今天（10月31日）在《当代生物学》杂志上报告了他们的发现。CrisNiell在俄亥俄大学的实验室研究视觉，主要是在小鼠身上。但是几年前，博士后JuditPungor给实验室带来了一个新物种--加州双点章鱼。尽管传统上它并不被用作实验室的研究对象，但这种头足类动物很快就引起了俄亥俄大学神经科学家的兴趣。与小鼠不同，小鼠并不以拥有良好的视觉而闻名，"章鱼有一个惊人的视觉系统，它们的大脑中有很大一部分专门用于视觉处理，"Niell说。"它们的眼睛与人类的眼睛非常相似，但在那之后，大脑就完全不同了。"章鱼和人类的最后一个共同祖先是在5亿年前，此后，这些物种在非常不同的环境中进化。因此，科学家们不知道视觉系统的相似之处是否超出了眼睛的范围，或者章鱼是否反而使用了完全不同种类的神经元和大脑回路来实现类似的结果。"看到章鱼的眼睛如何与我们的眼睛相似地进化，思考章鱼的视觉系统如何能够成为更普遍地理解大脑复杂性的模型是一件很酷的事情，"Niell实验室的研究生和该论文的第一作者MeaSongco-Casey说。"例如，是否有基本的细胞类型是这种非常聪明、复杂的大脑所需要的？"在这里，研究小组使用遗传技术来确定章鱼视叶中不同类型的神经元，这是大脑中专门用于视觉的部分。他们挑选出六大类神经元，根据它们发出的化学信号进行区分。观察这些神经元中某些基因的活动，然后发现更多的亚型，为更具体的作用提供了线索。在某些情况下，科学家们精确地指出了特定的神经元群在独特的空间排列中--例如，在视叶周围的一圈神经元都使用一种叫做辛胺的分子发出信号。果蝇在活动时使用这种类似于肾上腺素的分子来增加视觉处理。因此，它也许在章鱼中也有类似的作用。"现在我们知道有这种非常特殊的细胞类型，我们可以开始进入并弄清楚它的作用，数据中大约有三分之一的神经元看起来还没有完全发育。章鱼的大脑在动物的生命周期中不断成长并增加新的神经元。这些不成熟的神经元，尚未整合到大脑电路中，是大脑处于扩张过程中的一个标志！"。然而，该地图并没有像研究人员所想的那样，显示出明显从人类或其他哺乳动物大脑转移过来的神经元组。这些神经元并没有相互映射--它们使用不同的神经递质。但是，也许它们正在进行相同种类的计算，只是方式不同。深入挖掘还需要更好地掌握头足类动物的遗传学。参与这项研究的安德鲁-克恩实验室的研究生加比-科芬（GabbyCoffing）说，由于章鱼在传统上没有被用作实验动物，许多用于果蝇或小鼠的精确遗传操作的工具还不存在于章鱼。有很多基因我们不知道它们的功能是什么，因为我们还没有对很多头足类动物的基因组进行排序。如果没有相关物种的基因数据作为比较点，就很难推断出特定神经元的功能。研究团队正在迎接这一挑战。他们现在正在努力绘制章鱼大脑视叶以外的地图，看看他们在这项研究中关注的一些基因如何在大脑的其他地方出现。他们还在记录视叶中的神经元，以确定它们如何处理视觉场景。随着时间的推移，他们的研究可能会使这些神秘的海洋动物不再那么神秘--同时也为我们自己的进化提供一点启示。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331421.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331421.htm

章鱼胺：大脑的SOS信号在神经退行性中起关键作用

章鱼胺：大脑的SOS信号在神经退行性中起关键作用研究人员揭示了章鱼胺（一种在无脊椎动物中的主要神经递质，在哺乳动物中少量存在）如何与哺乳动物大脑中的细胞相互作用以防止细胞死亡。科学家们发现，当在小鼠大脑皮层的星形胶质细胞培养物中引入一定水平的章鱼胺时，它会触发乳酸的产生，从而促进细胞的生存。这些发现至关重要，因为它们揭示了章鱼酰胺在哺乳动物大脑中的功能，它被比喻为一种SOS信号，促使星形胶质细胞产生能量以防止细胞因ATP短缺而死亡。这一发现可能有助于开发治疗阿尔茨海默病、帕金森病和双相情感障碍等疾病的方法，这些疾病都与辛胺水平失衡有关。资料来源：西北大学尽管在哺乳动物的大脑中仍有微量的章鱼胺，但其功能已被肾上腺素所取代。长期以来，人们认为它是哺乳动物进化过程中的遗留物，但此前人们对章鱼胺在人脑中的作用并不十分了解。在目前的研究中，研究人员首先着手了解占人类中枢神经系统大多数细胞的星形胶质细胞是如何在神经退行性疾病中造成大脑功能障碍的。在来自小鼠大脑皮层的星形胶质细胞培养物中，科学家们发现，引入一定水平的章鱼胺促使星形胶质细胞产生乳酸，促进细胞的生存。KenandRuthDavee神经学部运动障碍科助理教授GabrielaCaraveoPiso博士说："我们的发现非常重要，因为我们发现了这种微量胺--章鱼胺在哺乳动物大脑中运作的方式。我们可以把它想象成一个SOS信号；受压的神经元向星形胶质细胞发出这个信号，向它们输送能量，输送乳酸。在适当的水平上，章鱼胺允许星形胶质细胞读取这个求救信号并开始制造能量，这将保护细胞不因缺乏ATP而死亡。如果有太多的章鱼胺，那就有点像烟雾阻碍了SOS的方式。它不能被星形胶质细胞所读取"。CaraveoPiso说，这些发现可能有助于为未来治疗阿尔茨海默病、帕金森病和躁郁症提供信息，所有这些疾病都与大脑中的章鱼胺水平失调有关。"长期以来，乳酸被认为是一种废物。但事实证明，它不是，它是一种非常重要的燃料，神经元需要将其转化为更高形式的能量，"CaraveoPiso说。"我们认为这很重要，因为这可能会影响到章鱼酰胺水平改变的其他疾病，包括阿尔茨海默病和精神障碍。"展望未来，Piso和她的合作者希望能更好地了解章鱼胺在健康大脑中的运作方式。"我们现在想知道的是：这是否只发生在类似疾病的条件下？或者说，在学习和记忆等生理条件下，章鱼胺是否发挥作用，在这些条件下，神经元也会经历高能量需求？"CaraveoPiso说。"鉴于章鱼胺可以驾驭星形胶质细胞的乳酸代谢，我们也有兴趣了解在记忆和学习以及衰老这种情况下，乳酸代谢在大脑中的作用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357665.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357665.htm

科学家揭示灵长类动物大脑之间的差异 - 人类、猿类和猴类

科学家揭示灵长类动物大脑之间的差异-人类、猿类和猴类了解使人类大脑与众不同的分子差异可以帮助科学家研究其发展中的中断。一项新的研究调查了人类和非人类灵长类动物如黑猩猩、恒河猴和狨猴之间前额叶皮层细胞的差异和相似之处--前额叶皮层是大脑的最前端区域，这个区域在高级认知功能中起着核心作用。该研究最近发表在《科学》杂志上，由包括威斯康星大学麦迪逊分校神经科学教授AndreSousa在内的一个研究小组进行。这些物种之间的细胞差异可能阐明了它们的进化步骤，以及这些差异如何与人类所见的自闭症和智力障碍等疾病有关。在华盛顿大学麦迪逊分校韦斯曼中心研究大脑发育生物学的索萨决定与他作为博士后研究员工作的耶鲁大学实验室合作，从研究和分类前额叶皮质的细胞开始。研究人员分析了来自四种密切相关的灵长类动物的前额皮层细胞（每个大脑中的阴影区域）的遗传物质，以描述细胞类型和遗传学方面的微妙差异。图像来源：威斯康星大学麦迪逊分校"我们正在对背外侧前额叶皮层进行分析，因为它特别有趣。这个皮层区域只存在于灵长类动物中。它不存在于其他物种中，"Sousa说。"它与高度认知方面的几个相关功能有关，如工作记忆。它也被牵涉到一些神经精神疾病中。因此，我们决定做这项研究，以了解人类在这个大脑区域的独特之处。"Sousa和他的实验室从人类、黑猩猩、猕猴和狨猴的组织样本中收集了60多万个前额皮质细胞的遗传信息。他们分析了这些数据，将细胞分为不同的类型，并确定不同物种间类似细胞的差异。不出所料，绝大部分的细胞是相当类似的，因为这些物种在进化上相对接近。安德烈-索萨索萨和他的合作者在前额叶皮层中发现了五种在所有四个物种中都不存在的细胞类型。他们还发现某些细胞类型的丰度存在差异，以及不同物种间类似细胞群的多样性。当比较黑猩猩和人类时，差异似乎很大--从他们的身体外观到他们的大脑能力。但是在细胞和基因水平上，至少在前额叶皮层中，相似之处很多，而不同之处则很少。"我们的实验室真的想知道人类的大脑有什么独特之处。显然，从这项研究和我们以前的工作来看，它的大部分实际上是相同的，至少在灵长类动物中是如此，"Sousa说。研究人员发现的细微差异可能是确定其中一些独特因素的开始，而这些信息可能导致在分子水平上对发育和发育障碍的启示。"我们想知道在人类和其他灵长类动物之间的进化分裂之后发生了什么，"Sousa说。"这个想法是在一个基因或几个基因中发生了突变，这些基因现在的功能略有不同。但是，如果这些基因与大脑发育有关，例如，某种细胞产生的数量，或细胞与其他细胞的连接方式，它是如何影响神经元回路和它们的生理特性？我们想了解这些差异如何导致大脑中的差异，然后导致我们可以在成年人身上观察到的差异"。该研究的观察是在成年人的大脑中进行的，在大部分发育完成之后。这意味着，这些差异可能是在大脑发育过程中发生的。因此，研究人员的下一步是研究发育中的大脑样本，并将他们的调查范围扩大到前额叶皮层之外，以便有可能找到这些差异的起源地和时间。希望这些信息将导致一个更强大的基础，在此基础上进行发育障碍研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332685.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332685.htm