星形胶质细胞调控行为的新发现：AstroLight工具的应用 学术背景 长期以来，神经科学研究主要集中在神经元的活动上，而忽略了星形胶质细胞（astrocytes）在脑功能中的作用。尽管星形胶质细胞是大脑中数量最多的细胞类型之一，传统上它们被认为是均匀的、功能单一的支持细胞。然而，越来越多的研究表明，星形胶质细胞在调节突触活动、神经元通信以及行为调控中扮演着重要角色。尽管如此，由于缺乏能够精确操控特定星形胶质细胞亚群的工具，研究人员对星形胶质细胞在神经网络中的功能异质性及其具体作用机制了解有限。 本研究旨在解决这一难题，通过开发一种新型工具AstroLight，能够基于星形胶质细胞的钙信号（calcium signaling）在光依赖条件下诱导基因表达，从而精确标记和操控特定功能亚群的星形胶...

NOMPC离子通道铰链形成门控弹簧启动机械感觉 学术背景 机械感觉是生物体感知外界机械刺激并转化为电信号的过程，这一过程在触觉、听觉、重力感知以及内脏和肢体运动中起着至关重要的作用。机械感觉的起始依赖于机械敏感的离子通道（Mechanosensory Transduction Channels, MET通道），这些通道通过门控弹簧（gating spring）将机械力传递到通道的闸门，从而控制通道的开闭。门控弹簧的弹性使得通道能够在机械刺激的作用下在开闭状态之间切换。 长期以来，科学界对门控弹簧的分子身份存在争议。大部分研究聚焦于力传递蛋白如锚蛋白（ankyrin）重复结构域，认为它们可能充当门控弹簧。然而，这些假设缺乏直接的实验证据。本研究通过结合蛋白质结构域复制、机械测量、电生理学、分子...

肾病与帕金森病之间的病理联系 学术背景 帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，其主要病理特征为大脑中的α-突触核蛋白（α-synuclein, α-syn）异常聚集，形成路易小体（Lewy bodies, LBs）和路易神经突（Lewy neurites, LNs）。近年来，越来越多的研究表明，α-syn的病理聚集可能始于外周器官，并通过类似朊病毒的方式传播到中枢神经系统（CNS）。尽管已有研究表明，慢性肾衰竭（chronic renal failure, CKD）患者中帕金森病的发病率显著增加，但两者之间的具体机制尚不明确。因此，本研究旨在探讨肾脏在α-syn病理传播中的作用，并揭示肾病与帕金森病之间的潜在联系。 论文来源 本论文由Xin Y...

神经机制与关系学习：神经网络中的快速知识重组 背景介绍 人类和动物具备一种惊人的能力，能够从有限的经验中学习项目之间的关系（如刺激、物体和事件），从而实现结构化泛化和快速信息整合。这种关系学习的一个基本类型是顺序学习，它使得个体能够进行传递性推理（例如，若a > b且b > c，则a > c）以及列表链接（例如，a > b > c和d > e > f在得知c > d后迅速重组为a > b > c > d > e > f）。尽管这一领域已有长期研究，但传递性推理和快速知识重组的神经生物学机制仍然不明确。本文通过赋予神经网络以神经调制的突触可塑性（允许自我导向学习）并通过人工元学习（学习如何学习）来识别这些机制，展示了神经网络如何执行传递性推理和列表链接，并进一步表达了在人类和动物中广泛观察到的...

亨廷顿病中的异常剪接与TDP-43功能失调及m6A RNA修饰改变 学术背景 亨廷顿病（Huntington’s disease, HD）是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，主要表现为运动、认知和精神症状。该病由HTT基因中的CAG重复扩增引起，导致亨廷顿蛋白（huntingtin, HTT）中多聚谷氨酰胺重复序列的异常扩展。尽管HTT基因的突变机制已被广泛研究，但HD中RNA加工异常的机制仍不清楚。特别是，RNA剪接异常在HD中的具体作用尚未完全阐明。近年来，RNA结合蛋白（RNA-binding proteins, RBPs）和RNA修饰（如m6A甲基化）在神经退行性疾病中的作用逐渐受到关注。TDP-43（TAR DNA-binding protein 43）是一种在肌萎缩侧索硬化症...

下丘脑-缰核回路调控风险偏好的研究 学术背景 在复杂且不确定的环境中，动物需要评估风险以做出有利于生存的决策。面对安全选项和风险选项时，动物通常会表现出对某一选项的强烈偏好，并且这种偏好会在一段时间内保持一致。然而，这种风险偏好是如何在大脑中编码的，仍然是一个未解之谜。缰核（lateral habenula, lhb）被认为是参与价值导向行为的关键脑区，但其在风险偏好决策中的具体作用尚不清楚。本研究旨在揭示大脑中调控风险偏好的神经回路，特别是下丘脑-缰核回路在这一过程中的作用。 论文来源 这篇论文由Dominik Groos、Anna Maria Reuss、Peter Rupprecht等来自瑞士苏黎世大学（University of Zurich）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zuric...

大视场、单细胞分辨率的双光子与三光子显微镜用于深层和广域成像 研究背景与问题提出 多光子显微技术（Multiphoton Microscopy, MPM）是深组织成像的强大工具，尤其在活体脑功能研究中具有不可替代的地位。然而，传统的双光子显微镜（Two-Photon Microscopy, 2PM）虽然能够实现较大的成像视场（Field of View, FOV），但其成像深度通常局限于浅层皮质区域，难以穿透到大脑的深层结构。而三光子显微镜（Three-Photon Microscopy, 3PM）尽管可以实现更深的成像，但由于热损伤限制了激光重复率，导致其视场较小且成像通量较低。因此，如何在保持高分辨率的同时实现大视场（Large Field of View, LFOV）和深层成像，成为多...

图像合成在有限数据下的研究综述 研究背景与问题提出 近年来，深度生成模型（Deep Generative Models）在智能创作任务中取得了前所未有的进展，特别是在图像和视频生成、音频合成等领域。然而，这些模型的成功依赖于大量的训练数据和计算资源。当训练数据有限时，生成模型容易出现过拟合（Overfitting）和记忆化（Memorization）问题，导致生成样本的质量和多样性显著下降。这种限制对许多实际应用场景构成了挑战，例如医学影像生成、工业缺陷检测以及艺术品创作等。 为了应对这些问题，研究人员致力于开发能够在有限数据条件下生成高质量、多样化图像的新模型。尽管已有许多研究尝试解决这一问题，但目前尚缺乏系统性的综述来明确以下几点： 1. 有限数据下图像合成的定义、挑战及分类； 2. 对...

多巴胺能神经环路的功能分区及其发育机制 学术背景 多巴胺（dopamine）是大脑中一种重要的神经递质，参与调控多种生理功能，包括运动控制、情绪调节、动机、学习与记忆等。多巴胺能神经元主要位于中脑，其投射通路可分为三条主要路径：黑质-纹状体通路（nigrostriatal pathway）、中脑-边缘系统通路（mesolimbic pathway）和中脑-皮层通路（mesocortical pathway）。这些通路在解剖和功能上具有明确的区分，其功能障碍与多种神经精神疾病相关，如帕金森病（Parkinson’s disease）、抑郁症、精神分裂症、药物成瘾等。然而，多巴胺能神经环路的发育机制及其功能分区的形成过程尚不完全清楚。本文旨在探讨多巴胺能神经环路在发育过程中如何通过分子机制实现功...

学术背景 在哺乳动物的大脑皮层中，生长抑素（Somatostatin, SST）神经元是一类重要的抑制性神经元，它们不仅在电生理和形态学上表现出多样性，还参与了多种认知功能，如学习、记忆和感觉处理。然而，尽管SST神经元的多样性已被广泛研究，但其功能亚型的具体作用机制仍不清楚。近年来，随着单细胞转录组学的发展，研究者们发现SST神经元可以进一步分为数十种亚型，这些亚型在形态、电生理特性和功能上可能存在显著差异。理解这些亚型的多样性及其在脑功能中的具体作用，对于揭示大脑皮层的精细调控机制具有重要意义。 这篇综述发表于《Trends in Neurosciences》2025年2月刊，由卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）生物科学系和认知神经基础研究中心的Eun...