脑科学的重大突破：多模态MRI揭示维持人类意识清醒的脑干连接 背景介绍 意识包含觉醒（wakefulness）和意识（awareness）两个基本组成部分。尽管过去两十年科学家们已经取得了在大脑皮层网络方面的显著进展，进一步理解了意识中觉醒的神经解剖基础，但对于人类觉醒的皮层下网络（subcortical networks）的理解依然非常有限。这一认识领域的缺失部分原因在于传统神经影像技术的空间分辨率不足，无法区分脑干内的个别觉醒核（arousal nuclei），也难以描绘脑干与间脑、基底前脑及大脑皮层之间复杂的轴突连接轨迹。 研究来源 该研究由Brian L. Edlow等人撰写，作者隶属于麻省总医院（Massachusetts General Hospital）和哈佛医学院（Harva...
研究背景与动机 神经性疼痛（neuropathic pain）是一种复杂且常见的临床问题，伴随着持久的自发性疼痛（spontaneous pain）。患者常报告自发性疼痛、触电感、灼烧痛等症状。这类疼痛的生理机制复杂，且难以找到可靠的研究模型或生物标志物，使得针对此问题开发诊断工具和有效治疗手段变得尤为困难。当前的临床和前临床研究主要依赖机械或热激引发的疼痛行为评估，但其转化价值有限，因为神经性疼痛患者主要症状是自发性疼痛，而非刺激诱发的痛觉。 在此背景下，Alexandre等人开展了一项深入研究，旨在探讨神经性疼痛如何影响小鼠的非快速眼动睡眠（Non-Rapid Eye Movement Sleep, NREMS），并找出驱动这种睡眠破碎现象的神经通路。 来源 此篇研究论文由Chloé A...
脑部血管疾病领域的新突破：小型光学相干断层扫描成像探头的临床应用 学术背景与研究动机 近年来，脑部血管疾病如脑动脉瘤、缺血性中风、动脉夹层和颅内动脉粥样硬化病（intracranial atherosclerotic disease，ICAD）的介入治疗逐渐成为首选方法。然而，当前的成像技术在空间分辨率和对比度方面存在局限，导致准确诊断和治疗监控存在一定困难。数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、计算机断层扫描（computed tomography，CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等常用的成像手段无法充分显示动脉壁病变、动脉瘤形态以及植入装置的详细情况。此外，术中和术后可能出现的并发症，...
小脑-橄榄体神经元群体活动编码小鼠和患者的特发性震颤频率 研究背景 特发性震颤（Essential Tremor, ET），是一种以动作震颤为主要特征的常见运动障碍，影响约20%的老年人口。震颤的频率和强度是ET的一些核心特征。然而，目前对震颤频率编码的神经机制仍然缺乏了解，致使现行的治疗方法在许多患者中效果并不理想，大约有一半的患者对目前的药物治疗没有反应，外科手术如深部脑刺激（DBS）虽然初步效果较好，但通常会产生治疗耐受。 近年来，研究表明小脑的突触修剪缺陷和攀爬纤维的过度生长会导致增强的小脑振荡和ET震颤。然而，确定震颤频率的具体神经编码机制仍不明确。这一研究空白使得对ET更有效的治疗缺乏理论依据。 论文来源 这篇论文的主要作者是Yi-Mei Wang等，研究团队主要来自Nation...
本研究围绕神经退行性疾病的一个关键问题：血脑脊髓屏障（BSCB）的破坏是否足以引发神经退行性疾病。血脑脊髓屏障的破坏是多种神经系统疾病的一个显著特征，包括阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症（ALS）、多发性硬化症、创伤性脑和脊髓损伤、卒中和神经性疼痛等。然而，目前尚不清楚BSCB的受损是否能单独引发这些病理变化。此外，限制BSCB过度通透性的治疗策略仍然十分有限。 论文来源 本文是由Jeremy M. Sullivan等人撰写，并发表于2024年5月22日的《Science Translational Medicine》期刊上，题为“在内皮细胞中具有增益功能的TRPV4突变导致血脑脊髓屏障的破坏和小鼠中的运动神经元退化”。 本文是由多名研究者共同撰写，他们分别来自约翰霍普金斯大学医学院、罗德岛大...
闭环光遗传学神经调控实现高保真抗疲劳肌肉控制 背景介绍 骨骼肌是动物和人类几乎所有运动的生物执行器。然而，在多种神经系统条件下，中枢神经系统与神经肌肉组件之间的通信通道被切断，从而导致运动障碍如瘫痪。神经假肢(NP)可以通过人工刺激传递精确命令来替代缺失的神经输入，以恢复肌肉功能。然而，现有的功能性电刺激(FES)由于其非生理性的肌肉单位募集机制，难以准确调节肌肉力量，并表现出快速疲劳。这迫使研究人员寻找新的刺激方式，以提供可靠的长时间渐进肌肉调节。 近年来，功能性光遗传刺激(FOS)作为一种将光用于遗传修饰神经细胞的技术，展现出了按序募集运动单元的潜力，为神经假肢提供了一种新的神经调节策略。然而，刺激参数与力生成之间的关系仍不清楚，亟需研究。 论文来源 本论文由Guillermo Herr...
同步记录高达百万个神经元的皮层动态揭示神经元数量与维度性无界缩放 文章简介 这篇题为《同步记录高达百万个神经元的皮层动态揭示神经元数量与维度性无界缩放》的科学报告发表于《Neuron》期刊（112卷，第1694–1709页），由Jason Manley, Sihao Lu, Kevin Barber, Jeffrey Demas, Hyewon Kim, David Meyer, Francisca Martínez Traub 和 Alipasha Vaziri撰写。文章发布于2024年5月15日，是由Rockefeller University和The Kavli Neural Systems Institute联合研究的成果。这项研究深入探讨了神经元动态的维度性与神经元数量的关系，以及...
功能性超声成像在研究人体脊髓中的应用 背景介绍 脊髓是神经系统中的重要感知运动整合中心，负责监控全身各部分的运动学和姿势。由于外伤或疾病引起的脊髓信息流中断，可能导致一系列不良后果，如反射活动增强、慢性疼痛、运动或感觉功能部分或完全丧失、排便/排尿功能障碍等。尽管脊髓在感知、运动和自主功能中的重要性，关于其功能架构的研究仍然较少。目前，功能性脑成像技术（如fMRI和立体电极皮层电图）在脑科学研究中广泛应用，但在脊髓研究中应用有限。自20世纪90年代末，功能性磁共振成像（fMRI）被引入到脊髓研究领域以来，尽管有少量研究揭示了脊髓的功能组织，但成像技术上的挑战（如脊髓横截面积小、磁场不均匀性和运动伪影）限制了其进展。 功能性超声成像（Functional Ultrasound Imaging,...
背景介绍 嗜酸性氨基丁酸（GABA）是大脑中主要的抑制性神经递质，通过两种不同的模式——短暂性的（phasic）和持续性的（tonic）——调节神经元的活动性和可塑性。然而，关于GABA在神经胶质细胞中的传递机制和生理功能仍然理解有限。胶质细胞，特别是星形胶质细胞，能够通过释放神经胶质递质（如GABA、谷氨酸、D-丝氨酸和ATP）来调节突触稳态和调控行为。然而，尽管有研究表明神经胶质细胞能够合成和释放GABA以维持神经兴奋-抑制平衡等功能，但对其具体机制的理解依旧不完善。 为了进一步探讨这一问题，本研究选择了模式生物线虫（Caenorhabditis elegans），其神经系统由仅302个神经元和56个胶质细胞组成，与哺乳动物的胶质细胞在起源、发育、形态和功能上有相似之处。研究聚焦于线虫的...
糖皮质激素通过调节ZBTB16表达改变人类皮质神经发生 背景介绍 在妊娠期间，糖皮质激素（glucocorticoids, GCs）是中枢神经系统（central nervous system, CNS）发育过程中至关重要的类固醇激素。GCs能调节胎儿器官的发育，尤其是肺和大脑。然而，当GCs水平超出生理范围或时间窗口，如因合成糖皮质激素(synthetic GCs, sGCs)的治疗使用或母体内分泌及压力相关疾病导致，将会对胎儿发育产生影响。此外，母体压力和抑郁症会减少胎盘对皮质醇的代谢，合成糖皮质激素如倍他米松和地塞米松亦能容易穿过胎盘，增加胎儿的暴露水平。因此，针对高风险早产的妊娠，常从怀孕第22到33周间使用sGCs来促进胎儿肺的成熟，从而提高存活率。 临床和社会对于孕期GCs使用的...