背景介绍: 大规模神经记录数据通常可以用神经元协同激活模式来描述。但是,将神经活动变异限制于固定的低维子空间的观点可能会忽略更高维的结构,例如固定的神经序列或缓慢演化的潜在空间。本研究认为,神经数据中与任务相关的可变性也可以在试次或时间上共同波动,定义不同的”协变量类”(covariability classes),这些类可能会在同一数据集中同时出现。 研究动机: 传统的降维方法(如主成分分析(PCA))通常只能捕捉单一的协变量类。为了区分混合在一起的多种协变量类,研究人员开发了一种新的无监督降维方法——切片张量分量分析(SliceTCA)。 研究方法: SliceTCA是一种新型张量分解方法,基于切片秩(slice rank)。它可以将神经数据张量分解为三种切片类型的分量:神经元切片、试次...
阿尔茨海默症(AD)是一种与年龄相关的慢性神经退行性疾病,其病理机制涉及多种因素,包括脑部炎症。小胶质细胞,特别是那些表达AD风险基因TREM2的细胞,被认为在AD发病中发挥重要作用,但它们的确切贡献尚未完全阐明。近期一项研究发现,在与淀粉样蛋白沉积相关的老化和疾病小鼠模型中,存在一群表达高水平TREM2的”衰老”小胶质细胞,它们的蛋白质表达谱与之前发现的TREM2依赖的”疾病相关”小胶质细胞(DAM)有明显区别。研究人员通过清除这些表达TREM2的”衰老”小胶质细胞,从而改善了AD小鼠模型的认知功能和大脑炎症状况,暗示这些细胞在AD病理机制中可能发挥不同于DAM的作用。该研究为我们认识TREM2在小胶质细胞活化和衰老中的双重角色提供了新的视角。 作者与论文来源 该研究论文发表于《自然神经科...
这是一项关于癫痫性皮层发育畸形(FCD)II型的研究报告。作者们试图探究FCD II型中存在的细胞衰老现象,以及靶向这些衰老细胞是否可以减轻癫痫发作。 背景介绍: FCD II是一种常见的导致儿童癫痫和发育迟缓的皮层畸形疾病。它由于PI3K-AKT-mTOR通路基因(如AKT3、DEPDC5、mTOR、PIK3CA等)的体细胞mosaic突变所导致。这些突变会导致部分神经细胞出现mTOR通路过度活化,形成异常的巨大神经元(dysmorphic neurons, DNs)和气球细胞(balloon cells, BCs),这些细胞散布于正常皮层组织中。FCD II型通常对抗癫痫药物治疗无效,需要手术切除癫痫灶区。阐明DNs和BCs的分子机制及其与癫痫活动的关联,对于寻找新的治疗靶点十分重要。 ...
评估化学暴露对神经退行性疾病的风险 引言 近年来,从溶剂到农药,许多环境化学品被认为与神经退行性疾病的发展和进展有关。然而,迄今为止还缺乏一种类似于全基因组关联研究的系统方法,后者已经发现了与阿尔茨海默症、帕金森病和其他神经退行性疾病有关的数十个基因。幸运的是,现在可以在暴露组框架下研究数百到数千个化学特征。这种新兴的方法利用质谱技术的进步,可以产生暴露组数据来补充基因组数据,从而更好地理解神经退行性疾病。 随着人类寿命的延长,与年龄相关的神经退行性疾病已成为导致残疾和死亡的主要原因。最常见的两种神经退行性疾病阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)分别影响着全球超过4500万和600万人。尽管它们临床表现不同,但这些疾病在发病机制上存在共性,如错折蛋白质聚集、蛋白质降解系统中断、线粒体功能障...
单细胞测序技术揭示了发育和成年小鼠及人脑中特殊的剪接模式 在神经系统中,信使RNA(mRNA)的剪接形式在建立细胞身份和调控细胞功能方面起着关键作作用。然而,迄今为止,还缺乏一份全面描绘脑区mRNA剪接形式的图谱。近日,来自纽约的一个研究小组利用增强版的单细胞长读长技术(scIsoR-seq2),系统性地研究了小鼠和人类脑区的mRNA全长剪接形式,并在不同脑区、发育时期和细胞类型之间进行了比对。 这项研究由威尔cornell医学院(Weill Cornell Medicine)的Hagen U. Tilgner博士和M. Elizabeth Ross博士课题组主导,论文发表在《自然神经科学》(Nature Neuroscience)杂志上。研究人员从小鼠大脑的不同发育时期(出生后14天、21...
健康神经发育与自闭症谱系障碍和精神分裂症的成像、转录组和遗传学联系在一起: 大脑皮层基因表达格局的研究 背景介绍: 人类大脑的复杂解剖和功能组织是如何从20000多个基因的表达中发育而来的?这一过程在神经发育障碍中又会走向何方?过去10年,整个大脑整个基因组的转录组图谱(如艾伦人类大脑图谱)表明,健康大脑的组织可能依赖于大量基因协调表达的”转录程序”。第一主成分可能代表关键的神经发育转录程序,但高阶主成分的生物学意义尚不清楚。 作者和发表情况: 该研究由理查德·迪尔、康拉德·瓦格斯蒂尔、雅各布·赛德利茨等人合作完成,发表于2024年的《自然神经科学》杂志上。作者分别来自剑桥大学、伦敦大学学院、宾夕法尼亚大学、蒙特利尔麦吉尔大学、莫纳什大学、耶鲁大学以及美国国立卫生研究院。 研究工作流程: a...
这项研究利用人诱导多能干细胞(iPSC)衍生的神经元,探究了溶酶体相关囊泡在轴突内mRNA运输和线粒体稳态维持中的关键作用。研究者通过敲除BORC亚基(borcs5或borcs7)来阻断溶酶体相关囊泡进入轴突,发现这导致一大组主要编码核糖体和线粒体/氧化磷酸化蛋白质的mRNA在轴突中被大量减少。 RNA测序结果显示,在野生型神经元轴突中,mRNA主要富集于编码核糖体和线粒体/氧化磷酸化蛋白的基因。而BORC敲除突出降低了这些mRNA在轴突中的丰度。通路分析显示,这些减少的mRNA与帕金森症、阿尔茨海默病、亨廷顿病、朊病和肌萎缩侧索硬化(ALS)等常见神经退行性疾病有关。 利用RNA可视化技术,研究者直接观察到编码核糖体蛋白的rps7和rps27a mRNA的轴突运输在BORC敲除细胞中被阻断...
这项研究探讨了转录因子Meis2在小鼠胚胎发育过程中参与调控γ-氨基丁酸能(GABA)能神经元发育分化的作用机制。研究人员综合应用了CRISPR/Cas9敲低、单细胞RNA测序(scRNA-seq)、谱系示踪等技术,发现Meis2在胚胎基底节细胞区的投射神经元前体细胞中高表达,有利于这些前体细胞分化为外侧基底节来源的GABA能投射神经元。 Meis2与Dlx5家族转录因子协同作用,结合特定的顺式调控元件(cis-regulatory elements,cREs),激活与投射神经元分化相关的基因enhancer区域,从而诱导投射神经元命运。相比之下,在内侧基底节区,Lhx6转录因子的表达则抑制了Meis2-Dlx5复合物对这些enhancer的激活,促进了GABA能interneuron的分化...
这篇论文发表于2024年5月的《自然神经科学》杂志上,作者来自明尼苏达大学等机构。该研究针对大脑功能网络的个体差异问题,建立了一个开源的”精确功能网络图谱”(MIDB精确脑图谱)。 研究背景: 虽然大脑功能网络在总体上存在共性,但网络的空间拓扑结构在个体之间存在很大差异。传统的群组平均网络图谱忽视了这种个体差异,可能会降低大规模研究的统计能力和临床神经调控疗法的精确性。因此,需要构建精细描述个体网络拓扑结构的脑图谱资源。 数据来源: 作者利用了美国青少年脑认知发展研究(ABCD)的静息态功能磁共振数据,该项目招募了近1.2万名9-10岁青少年,计划追踪10年。此外,还使用了人类连接组计划发育组(HCP-D)和其他数据集。 研究流程: 1) 采用多种网络检测算法(Infomap、模板匹配、非负...
这篇文章报告了一项关于利用三光子显微镜技术研究小鼠大脑皮层和白质中的小胶质细胞动力学的原创研究。 引子: 小胶质细胞是中枢神经系统中产生髓鞘的细胞,对神经传导、认知功能和损伤后修复至关重要。之前的研究显示,不同的脑区小胶质细胞的产生和分化存在差异,但由于无法在活体内长期观测深层结构,这种区域特异性调控的机制尚不清楚。本研究利用三光子显微镜技术的深成像优势,实现了对小鼠大脑皮质柱和白质中小胶质细胞的长期原位成像。 论文来源: 作者:Michael A. Thornton等人 单位:科罗拉多大学安舒茨医学中心细胞与发育生物学系等 发表期刊:自然神经科学(Nature Neuroscience) 出版时间:2024年5月 研究流程: (a)将可表达增强绿色荧光蛋白(EGFP)的转基因小鼠mobp-...