FM脑科学

第41期脑科学新闻 | 孤独的果蝇睡得少吃得多，年轻鼠的脑脊液改善老年鼠的记忆能力

导读：海德，陶火，Li Xun

责编：呆苏克

主播：小胡

背景音乐：夜的钢琴曲五_石进

Nature | 孤独的果蝇，睡眠更少，吃得更多

自新冠疫情爆发以来，“隔离”就成了我们生活中“常客”。与隔离一同出现的，除了焦躁不安的情绪、人际关系的疏离，往往还有与日俱增的体重和日益减少的睡眠。事实上，这种现象不仅仅出现在人类身上，小小的果蝇也是如此。

近日，来自洛克菲勒大学的研究人员使用定量行为分析和生物信息学分析来研究了果蝇在短期或长期社会隔离后大脑状态的差异，发现短期社会隔离（与群体分隔1天或3天）并不会导致果蝇睡眠不足，而长期社会隔离（与群体分隔5天或7天）则会显著降低果蝇睡眠时间。此外，缺乏社交活动的果蝇大脑状态与其饥饿时非常相似，表明长期社会隔离可能会改变代谢相关基因的表达，从而引发“饥饿”。研究人员在进一步研究中发现P2神经元对该效应有重要作用。沉默果蝇的P2神经元可显著降低长期社会隔离对果蝇的影响，而激活短期社会隔离组果蝇的P2神经元则会导致睡眠不足和更多的食物摄入。这些结果表明，P2神经元参与了调节社会隔离效应的回路，并可能发挥类似“计时器”的作用，监测隔离持续的时长。

这一研究揭示了果蝇和人类在面对长期的“社会隔离”时具有许多相似之处，并建立起了一个可以用于研究社会隔离对大脑、心理的影响的模型，同时给予了我们更多利用低等生物来模拟和研究人类心理健康现象的灵感。（导读：海德）

文章来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03837-0

图片来源：

https://static01.nyt.com/images/2020/03/24/science/24BRODYISOLATION/24BRODYISOLATION-superJumbo.jpg

Nature | 年轻鼠的脑脊液改善老年鼠的记忆能力

在缓慢老去的过程中，人的记忆力往往会越来越差，且目前尚无能够有效改善或提高记忆力的方法。在人均寿命日益延长的今天，减缓大脑衰老或设法保持大脑的认知、记忆功能成为了一个亟待解决的问题。

近日，来自斯坦福大学的Tony Wyss-Coray团队尝试将年轻小鼠（10周龄）的脑脊液灌注进老年小鼠（18月龄）的脑中，发现这一举措可以显著改善老年小鼠在恐惧条件反射任务中的记忆表现。通过对海马体进行转录组分析，研究人员发现少突胶质细胞可能是介导这一变化的关键细胞类群，并在体外和体内分别证实了年轻的脑脊液能够促进少突胶质细胞祖细胞的增殖、分化。研究人员随后用SLAMseq技术对新生成的mRNA进行标记，发现了受年轻脑脊液影响最大的“头号种子”——血清反应因子。对脑脊液中潜在的血清反应因子激活剂进行筛选，研究人员进一步确定了灌注成纤维细胞生长因子17 (Fgf17)能够诱导老年小鼠的少突胶质细胞祖细胞增殖并巩固长期记忆，而阻断Fgf17则会损害年轻小鼠的认知功能。

利用年轻个体的身体成分“逆转”衰老过程的研究由来已久，但其背后的机制始终难寻。这一研究揭示了年轻的脑脊液中发挥作用的关键因子——Fgf17，厘清了“返老还童”这一神奇生理过程背后的生物学机制，也为治疗方法和药物的研发提供了新的可能。此外，这篇文章还证明了通过脑脊液给药方式治疗痴呆的可行性，对当今人口老龄化问题愈发严重的人类社会大有裨益。（导读：海德）

文章来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04722-0.pdf?origin=ppub

图片来源：

https://posturepractice.com/wp-content/uploads/2015/11/aging-memory-declin.jpg

Molecular Psychiatry｜调节抑郁样行为的新环路：从内嗅皮层到次级视觉皮层

根据世卫组织最新报告，抑郁症已成为人类致残的首要原因，全球罹患抑郁症的人群超2.8亿。但抑郁障碍病因复杂，相关机制研究和治疗手段仍十分有限。由于抑郁症涉及多个脑区，其被视作一种“神经环路疾病”（circuitopathies）。今年四月，清华大学郭增才课题组在线发表在《分子神经病学》（Molecular Psychiatry）上的一篇文章首次揭示了一条从内嗅皮层到次级视觉皮层内侧区的神经环路在抑郁症中具有双向调节作用。研究发现，在具有抑郁样表型的慢性社会挫败应激（CSDS）小鼠模型上，其内嗅皮层Va亚层神经活性降低。通过化学遗传和光遗传学方法，研究组发现抑制Ent→V2M通路可以诱发健康小鼠和加重应激小鼠抑郁样表型，而激活该通路则可以快速缓解抑郁样表型。该通路的作用机制与驱动小鼠转向抗抑郁状态相关。这为临床抑郁症的治疗提供了潜在靶点，特别是非侵入性刺激治疗，如经颅磁刺激、经颅直流电刺激等。（导读：陶火）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41380-022-01540-8

图片链接：https://pixabay.com/vectors/mental-therapy-counseling-people-6841357/?download

Nature Neuroscience | 5-羟色胺与中脑多巴胺在厌食症的作用

在以瘦为美的时代，很多人都想拥有纤细的身材。但有一类患者，却因“瘦”而饱受折磨。厌食症（anorexia, AN）患者身形极度嶙峋，由于长期不能正常进食，他们严重营养不足，并且饱受精神折磨，痛苦不堪。近日，发表在Nature Neuroscience上的一篇文章研究了厌食症相关的分子机制。研究人员发现高浓度的多巴胺会增高中缝背核（dorsal raphe nucleus, DRN）5-羟色胺能神经元的放电频率与静息膜电位，而低浓度的多巴胺则产生相反效果。此外，腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）的多巴胺能神经元可以投射到DRN，并调节其中的5-羟色胺能神经元。在将ChR2光敏感通道蛋白注入VTA的多巴胺能神经元时，低频（2Hz）蓝光会抑制DRN中5-羟色胺能神经元并增加小鼠对于食物的摄入（此过程可以被多巴胺受体D2拮抗剂阻止），而高频（20Hz）蓝光会激活DRN中5-羟色胺能神经元并抑制小鼠对于食物的摄入（此过程可以被多巴胺受体D1拮抗剂阻止）。在活动型厌食症（activity-based anorexia, ABA）小鼠模型中，激活的多巴胺能神经元激活DRN的5-羟色胺能神经元，这一过程依赖于多巴胺受体D1而非多巴胺受体D2。本研究提出了厌食症可能的生理机制，可能会为未来的临床治疗提供依据。（导读：Li Xun）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-022-01062-0

图片链接：https://cn.bing.com/images/search?q=%e5%8e%8c%e9%a3%9f%e7%97%87&form=HDRSC2&first=1&tsc=ImageHoverTitle

Nature Neuroscience | 青春期抑制丘脑活动对成年期前额叶的影响

神经系统在青春期时可塑性增强，此时，外界刺激可能会对神经系统造成长久的影响。此外，精神分裂症与人脑前额叶（PFC）功能异常相关。那么，青春期其他脑区的异常会影响到成年期PFC的功能吗？来自哥伦比亚大学的研究团队探索了这一问题，研究者发现，在小鼠青春期而非成年期抑制丘脑，成年后小鼠的与PFC相关的认知行为测试受到影响。并且，小鼠内侧前额叶皮层（mPFC）2，3层锥体细胞的突触前兴奋性输入的数量或功能下降，这种下降是由于投射到mPFC的丘脑神经元减少，而非丘脑本身神经元减少。研究者激活这些投射到mPFC区域的丘脑神经元后，发现小鼠与前额叶皮层相关的认知行为测试得到改善。在更深一步研究中，他们发现γ脑电波与β脑电波无法解释青春期丘脑抑制导致成年期行为学异常这一现象。随后，研究者将mPFC中每一个放电的神经元进行关联，发现在行为学测试时，存在一个关联高峰，而青春期丘脑抑制会减弱这个高峰，后续激活丘脑会使得这个高峰增强。这提示青春期时，其他脑区的改变会影响到大脑的前额叶皮层。（导读：Li Xun）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-022-01072-y

图片链接：https://www.piqsels.com/zh/public-domain-photo-zbqcl

Nature | 阿尔茨海默症神经元中积累了更多体细胞突变

神经元功能障碍和死亡是阿尔茨海默症（AD）的症状之一，然而引发这一具体事件的生物学机制仍不清晰。近日，来自波士顿的研究人员分析了来自AD患者和正常对照组的319个神经元的单细胞全基因组测序数据，以探究与AD相关的体细胞突变数量、突变位置和突变种类。结果显示，AD神经元中的体细胞突变数目显著增加，且与正常衰老过程中主要是与年龄有关的模式积累突变特征A突变增加不同，AD神经元中由不正常的“灾难性”事件引发的特征C突变显著增多。研究人员推测这些变化可能与核苷酸的氧化相关，并通过实验证实了AD神经元中核苷酸氧化损伤水平上升。此外，AD神经元中的突变具有转录链偏好性，提示转录相关的切除修复可能在产生突变的过程中发挥作用。本研究发现AD神经元中体细胞突变异常积累且氧化应激水平上升，为神经退行性病变和AD的发病机制提供了新的研究线索和潜在的治疗靶点。（导读：海德）

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04640-1

图片来源：https://www.google.com.hk/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.genengnews.com%2Fnews%2Fmechanism-that-prevents-the-death-of-neurons-identified%2F&psig=AOvVaw0ldjqwYoqif9TKNyOm7OGe&ust=1653017303790000&source=images&cd=vfe&ved=0CAkQjRxqFwoTCOjEv7vP6vcCFQAAAAAdAAAAABAD

导读：Ivy，阿柔，Litchi，Li Xun, HT

责编：Effie Liu

主播：行者

背景音乐：Painting room

Nature neuroscience | 灵长类动物中颞叶和未定带之间的神经通路控制对新事物的探索

灵长类动物从出生起就在通过视觉信息了解这个世界。即使观察新事物并不会给它们带来明确的回报，它们仍然不会放弃去探索一个新的物体或环境。这种大脑渴求探索全新事物的控制机制至今尚不明确。在文章中，研究员阐释了未定带（zona incerta）是猴脑中掌控对新鲜事物探索（novelty seeking）的重要部位。通过实验发现，当猴子已知观察一个熟知的物体会使其获得一个观察全新物体的机会时，未定带神经元会在猴子观察熟知的物体之前，因预判新物体的出现而异常活跃。 同时，刺激未定带神经元会促进猴子观察熟知的物体（以换取新物体的观察机会），而阻碍未定带神经元的活动则会减少这一行为。

研究还发现这种由未定带控制的对新鲜事物的探索行为和外侧缰核（lateral habenula）及中脑黑质（substantia nigra）中的多巴胺能神经元没有关联。但和大脑前端内侧颞叶皮层间存在神经通路。这类神经通路控制着灵长类动物对新事物的好奇及探索。（导读：Ivy）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-021-00950-1

图片链接：https://community.xw.qq.com/a/20210609A0E12F00

Nature neuroscience | 星型胶质细胞参与记忆维持

之前的研究认为，记忆的维持主要与神经元和突触的可塑性有关。但胶质细胞作为大脑内另一群分布广泛的细胞，对神经元的突触连接也起到关键的调控作用。最近，来自中国陆军军医大学的Xiaowei Chen团队与德国慕尼黑工业大学的Arthur Konnerth团队合作发现，恐惧记忆的学习过程能诱导听觉皮层星型胶质细胞产生响应，是记忆维持所必需的。

他们发现厌恶的感觉刺激(足底电击)能激活听觉皮层中部分星型胶质细胞上的α7-烟碱型乙酰胆碱受体（α7-nAChRs ）。随着关联记忆的学习，原本对单独的声音刺激并无响应的一群星形胶质细胞，对习得的条件性刺激（如与足底电击相关联的声音刺激）也能产生激活信号。这种激活的响应可以持续数日，与恐惧记忆的维持相偶联，并随着恐惧记忆的消退而消失。在星型胶质细胞内条件性敲除α7-nAChRs 显著地损害了恐惧记忆的维持。因此，这一研究结果表明，依赖于α7-nAChRs 的星型胶质细胞响应是记忆维持重要的细胞机制，能够为记忆相关的功能障碍疾病提供新的治疗靶点。（导读：阿柔）

文章来源：https://www.nature.com/articles/s41593-021-00949-8

图片来源：https://www.pexels.com/photo/bokeh-photography-of-lights-1141678/

COMMUNICATIONS BIOLOGY | Exner区的书写运动记忆促进失明人士学习词汇

书写会阻碍视力正常的成年人的词汇学习，这是因为书写时的运动执行过程会干扰词汇编码时的视听加工。但是，当视觉输入被限制时，成年人在书写时的运动记忆会促进词汇学习。最近，日本中村仁洋团队发表的一项研究采用功能磁共振成像技术（fMRI）发现，失明被试者学习新词时，左背侧前运动皮层（Exner书写区域）激活并与左侧海马回连接。在随后的词汇回忆阶段，词汇的语音语义在左侧海马回和左侧额颞语言区有激活。这一结果表明，书写的运动编码能够帮助失明被试在学习新词和提取词汇时保持词汇表征。研究者认为这种对运动系统的依赖反映了包括肢体运动系统在内的大脑语言网络的广泛结构。（导读：Litchi）

文章来源：https://www.nature.com/articles/s42003-021-01971-z

图片来源：https://image.baidu.com/

Nature Neuroscience | 渐冻症早期机制新发现

肌萎缩性侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis, ALS,也称为渐冻症）导致的肌肉萎缩严重影响着患者的生活质量，医生和患者希望尽早干预疾病以减缓运动功能的损害。之前的研究发现ALS患者脑中存在不溶性和泛素化蛋白质的聚集，且蛋白TDP-43是构成这种聚集物的主要成分。髓样细胞触发受体2 (Triggering receptor expressed on myeloid cell 2 , TREM2) 表达于小胶质细胞，并与小胶质细胞的增殖，迁移，吞噬等功能息息相关。梅奥医学中心的Manling Xie等人研究发现，TREM2可与TDP-43相互作用，并通过小胶质细胞的清除与吞噬功能，减少TDP-43，从而减轻与TDP-43相关的神经退行症状。在过表达TDP-43的转基因鼠模型上敲除TREM2，会加重TDP-43引起的运动损害，此外，TREM2缺失还导致由TDP-43引起的CD11c小胶质细胞的减少，使得小胶质细胞激活程度减少，吞噬与清除功能减弱。研究者分别在体外，小鼠体内与ALS患者中证实TREM2与TDP-43存在相互作用，为ALS早期的干预治疗提供了新靶点。（导读：Li Xun）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-021-00975-6

图片链接：https://cn.bing.com/images/trending?form=HDRSC2

Nature Genetics | 神经精神疾病的人体小胶质细胞基因与转录组图谱

小胶质细胞在脑中发挥着重要的作用，它也可能参与多种神经精神疾病的病理过程。包括阿尔兹海默症、精神分裂症在内的许多神经精神疾病被发现存在遗传风险，那么这些疾病的遗传风险与小胶质细胞有无关系呢？来自伊坎西奈山医学院的研究团队针对这一问题，进行了全面的转录组研究。他们对额内侧回（MFG），颞上回（STG），脑室下区（SVZ）和丘脑（Thalamus）四个区域的小胶质细胞进行RNA测序和基因分型，系统性地阐述了性别、脑区、年龄、疾病诊断等因素对于小胶质细胞异质性的影响。研究发现性别对小胶质细胞异质性无影响；SVZ分别与MFG、STG这两个皮层区域的差异基因较多，这些差异基因可能与络丝蛋白 、干扰素、糖皮质激素通路有关；年龄的差异基因可能与免疫炎症相关。帕金森病、双相情感障碍等对小胶质细胞基因差异表达无影响。但是一些神经精神疾病的易感基因与小胶质细胞的数量性状位点（quantitative trait loci）存在重合，且大部分重合于小胶质细胞特异性的增强子区域，意味着像阿尔兹海默症这样疾病的易感基因会改变小胶质细胞的功能。（导读：Li Xun）

图片来源：https://cn.bing.com/images/trending?form=HDRSC2

文章来源：https://doi.org/10.1038/s41588-021-00976-y

Neuron | 什么让睡梦中的我们在危险迫近时能快速觉醒并作出防御行为？

动物在睡眠中面临威胁时，迅速醒来的能力是成功抵御急性威胁的先决条件。前人研究发现，相较于非快速眼动睡眠(NREM sleep),从快速眼动睡眠(REM sleep)中醒来的动物对外界环境更加的警觉，所以REM sleep可能会促进个体对危险的防御。那么REM sleep是否真的能够促进动物的觉醒和对危险的防御，其背后的神经环路又是什么呢？针对这一问题，中国科学院深圳先进技术研究院王立平团队发现，当危险来临时，相比于NREM sleep，小鼠的确更容易从REM sleep中醒来。这一现象源于危险信号对丘脑内侧下核(mSTN)的促肾上腺素释放激素(CRH)神经元的激活，并投射到外侧苍白球（LGP）脑区，唤醒睡眠中的小鼠并做出防御。此外，研究者还发现，无论是对个体正常REM sleep的节律，还是因长期应激导致的REM sleep的增加，这类CRH神经元都在其中扮演着重要的调节角色。总的来说，这一研究结果直接揭示了快速眼动睡眠的存在和变化可以保护我们免受威胁的神经环路机制。（导读：HT）

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.12.033

图片来源：

https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0896627321010886-fx1.jpg

导读：栗晶，呆苏克，Nero，HT

责编：呆苏克

主播：可盐胖胖

背景音乐：夏影（麻枝准）

FM脑科学新闻 | AD治疗新思路；嗅觉与肠道菌群不得不说的事儿；吸毒影响判断力；你为什么会焦虑？

导读：栗晶、lvy、星辰β、HT

责编：Zhu Xiao

配音：行者

背景音乐：

lovely piano song-Guru

导读：TATA，Sasha飔,Litchi，小艺

责编：Effie Liu

主播：可盐胖胖

背景音乐：夏影（麻枝淮）

FM脑科学新闻 | 神经假体调节血压！“水逆”的感觉从何而来？多巴胺、前外侧前额叶，决策过程是哪般？

导读：胡巴、 行者、TATA、Litchi、circle、HT

责编：Zhu Xiao

配音：行者

背景音乐：lovely piano song-Guru

第35期FM脑科学新闻|母体Treg细胞为免疫异常型自闭症治疗带来新希望，脑膜淋巴引流可影响阿兹海尔默症抗 β 淀粉样蛋白免疫治疗疗效，内部状态对学习的影响

导读：TATA，Kino, Nero, 杏侩，Lexie

责编：Effie Liu

主播：可盐胖胖

背景音乐：夏影（麻枝准）

导读：无信号仪器，Litchi，CCecho

责编：皮皮佳

主播：可盐胖胖

背景音乐：夏style

导读：阿柔，胡巴，皮皮佳

责编：Effie Liu

主播：小胡

背景音乐：夜的钢琴曲五