单细胞拓扑分析揭示细胞毒性T细胞的生物力学特征 引言 近年来，对免疫系统功能在不同机械化学环境中的执行方式的研究表明，免疫细胞通过动态改变形状和对周围环境施力，来感知物理参数并激活免疫反应。这些物理参数对细胞的基因表达、新陈代谢以及中尺度细胞行为有重要影响。尤其是细胞毒性T细胞（CTLs），它们在杀伤感染或转化靶细胞时，释放穿孔素（perforin）和颗粒酶（granzymes），这种分泌行为与力学作用密切相关。然而，CTL衍生的力如何精确定位穿孔素和颗粒酶的释放，以及这些力对目标细胞膜的影响仍然是未解决的问题。有鉴于此，本文作者使用超分辨率牵引力显微镜（traction force microscopy, TFM）比较CTL与其他T细胞亚群及巨噬细胞形成的免疫突触，以揭示特殊的力输出模式，...
GPCR-G蛋白偶联的生物传感器差异研究 背景介绍 G蛋白偶联受体（GPCRs）是跨膜信号转导的重要分子，能够选择性地与由Gα、Gβ和Gγ亚单位组成的异源三聚体G蛋白结合，调控细胞内的多种信号传导过程。研究GPCR的功能选择性对于理解其生物学功能和开发新药具有重要意义。然而，GPCR与G蛋白的选择性偶联并不总是简单明了，不同的配体可以引导受体偏向不同的Gα蛋白家族亚型。为了研究这一复杂性，生物发光共振能量转移（BRET）技术被广泛应用于开发多种生物传感器，用于监测GPCR-G蛋白的相互作用。然而，不同类型的BRET生物传感器可能对偶联事件的报告存在差异。 研究来源 这项研究由Shane C. Wright等人完成，论文于2024年6月18日发表于《Science Signaling》。作者分...
迷你G蛋白阻止SameGPCR的内化并破坏下游细胞内信号传导 引言 G蛋白偶联受体（GPCRs）是最大的一类跨膜蛋白，调控着细胞对外界刺激（如激素和神经递质）的反应。GPCR通过连接鸟嘌呤核苷酸结合调节蛋白（G蛋白）进行信号传递。激动剂的结合引起受体构象的变化，进而激活三聚体G蛋白复合物，由这种变化引发的信号传导链能导致具体的细胞效应。信号传递完成后，通过固有的GTP酶活性，Gα亚基会返回到其不活跃的GDP结合状态。 近年来，为了更好地研究GPCR的结构，科学家们采用了共表达与其相应的热稳定Gα亚基迷你G蛋白的策略。这些迷你G蛋白能够稳定GPCR的活性构象。然而，如今迷你G蛋白的使用越来越广泛，因此需要谨慎地定义迷你G共表达对GPCR内化和细胞内信号传导的潜在影响。 研究来源 本文由Yusm...
多感觉闪烁调节广泛脑网络并减少间歇性癫痫样放电的研究报告 背景介绍 在治疗神经系统疾病方面，调节脑电振荡有巨大的潜力。尤其是针对广泛脑网络的神经性疾病，例如癫痫和阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease, AD），非侵入性且适用于日常家庭使用的干预措施成为了科学界的关注焦点。重复的视听刺激（sensory flicker）是一种简单可行的方法，已被证明在小鼠中可以调节海马（hippocampus）的活动，但其在人类中的作用尚不明确。鉴于此，研究人员希望通过量化闪烁刺激对人类患有局灶性癫痫的患者的神经生理影响，并尝试发现这种方法是否可以降低间歇性癫痫样放电（Interictal Epileptiform Discharges, IEDs）。 研究来源 这篇研究论文由Emory Un...
深度学习模型揭示语义饱和机制 语义饱和（semantic satiation），即一个词或短语在被重复很多次后失去意义这一现象，是一种众所周知的心理学现象。然而，导致这一机制的微观神经计算原理仍然未知。本文使用连续耦合神经网络（continuous coupled neural network, CCNN）建立深度学习模型，研究语义饱和的机制，并用神经元成分精确描述这一过程。研究结果表明，从介观角度来看，语义饱和可能是一个自下而上的过程，与现有的宏观心理学研究认为语义饱和是一个自上而下的过程不同，本文的模拟采用与经典心理学实验类似的实验范式，观察到相似的结果。语义目标的饱和类似于本文网络模型用于物体识别的学习过程，依赖于对象的连续学习和切换，神经耦合的增强或削弱影响饱和。综上，神经和网络机制...
人的真实头方向电生理特征 导航是人类复杂认知现象的核心组成部分之一，其中头方向信息对于在空间中定位自己至关重要。然而，由于绝大多数神经影像实验要求头部固定在特定位置，而真实头方向信号需要物理旋转头部，因此关于人脑如何对真实头方向信号进行调谐的了解相对较少。为了解决这一问题，Benjamin J. Griffiths及其团队在Nature Human Behaviour期刊上发表了题为”Electrophysiological signatures of veridical head direction in humans”的研究报告，文章链接为：https://doi.org/10.1038/s41562-024-01872-1。 研究背景 人类对头方向的感知主要依赖于物理旋转头部，而以往关...
腹侧下束在雄性小鼠中通过多条通路促进觉醒 背景介绍 腹侧下束（ventral subiculum，vsub）是海马结构的主要输出区，在动机、压力整合和焦虑样行为中起着关键作用，这些行为都依赖于高度的觉醒状态。然而，vsub在觉醒中的作用及其底层神经回路知之甚少。通过使用体内光纤测钙技术和多通道电生理记录，我们发现vsub的谷氨酸能神经元在觉醒期间表现出高活性。此外，vsub谷氨酸能神经元的激活会导致觉醒和焦虑样行为增加，并诱发从睡眠到觉醒的快速转变。vsub谷氨酸能终端的光遗传学刺激和vsub谷氨酸能神经元的逆行化学遗传学激活揭示了vsub通过内侧下丘脑（lateral hypothalamus, LH）、伏隔核壳（nucleus accumbens shell, NAc）和前额叶皮层（pr...
癫痫发作起始与传播过程中皮层层次的差异性研究 癫痫是一种严重影响患者生活质量的神经系统疾病，约影响了全球1%的人口。在所有癫痫患者中，近三分之一的病例对药物治疗没有反应，即所谓的药物难治性癫痫。对于这一部分患者，最有效的治疗方法通常是通过手术去除或破坏癫痫发作起源区（Ictal or seizure onset zone），即大脑中负责产生和传播癫痫的区域。因此，准确定位癫痫发作起源区是成功进行癫痫手术的关键。尽管已经有几十年的研究，但科学家仍未能完全理解人类癫痫的自发发作及其在神经元微电路层次上的传播机制。 研究背景与动机 癫痫发作的发生和传播机制在神经科学中一直是一个未解之谜。传统的研究主要集中在利用颅内电极长时间记录癫痫发作，通过对大脑局部场电位以及大范围神经元的活动进行监测来确定病理...
全脑1/f指数在帕金森病中的拓扑图谱 作者: Pascal Helson、Daniel Lundqvist、Per Svenningsson、Mikkel C. Vinding、Arvind Kumar 研究背景 帕金森病（Parkinson’s Disease，PD）是一种进行性和使人衰弱的大脑疾病，以运动障碍为主要特征，但也会对感知和认知处理产生影响。由于症状的广泛性和多种神经调节器（如多巴胺）的脑遍布投射，许多脑区在PD中被同时影响。为了表征与疾病相关的全脑神经元功能变化，本研究分析了PD患者和健康对照者的静息态磁脑图（Magnetoencephalogram，MEG）。 传统的光谱分析已表明，PD患者的神经活动频谱在低频（θ波和α波）增加，而在高频（α波和γ波）减少。动力学的分析也显...
视觉Oddball任务难度调节与P3m幅度 背景介绍 在认知神经科学研究中，事件相关电位（Event-Related Potentials, ERP）和事件相关场（Event-Related Fields, ERF）是探讨大脑认知处理机制的重要手段之一。其中，P3成分（在脑磁图中称为P3m）的研究尤其受到关注。P3通常出现在刺激呈现后300到600毫秒内，表现为较大的正向偏转，其潜伏期和幅度可以受到不同任务参数的影响，例如任务难度、刺激概率等。同时，P3的变化与多种神经和精神障碍密切相关，如注意力缺陷多动障碍（ADHD）、阿尔茨海默病、精神分裂症和抑郁症，因此P3被认为是一种有潜力的生理标记物用于诊断这些疾病。 已有研究表明，任务难度的增加通常会导致P3(m)幅度的减少。然而，尚不清楚由于任...