新探針簡化神經(jīng)電路研究

新探針簡化神經(jīng)電路研究

20日出版的《自然·神經(jīng)科學(xué)》雜志刊登了光遺傳學(xué)研究領(lǐng)域一項(xiàng)重大進(jìn)展：美國麻省理工學(xué)院（MIT）科學(xué)家開發(fā)出一種全新探針，將之前需要三步處理和多個(gè)外科手術(shù)才能完成的過程簡化成一步操作，性能還得到了大大提升。

作為生物技術(shù)的最熱門工具之一，光遺傳學(xué)技術(shù)幫助科學(xué)家們用光控制神經(jīng)細(xì)胞，十幾年來已經(jīng)滲透到神經(jīng)學(xué)的每個(gè)角落，不僅可研究大腦神經(jīng)回路的基本功能，還通過動(dòng)物模型探索疾病的發(fā)病機(jī)理。但其共需基因遞送、光植入和記錄電極三個(gè)步驟，分別為：向大腦注射攜帶光敏基因的病毒載體、植入硅基光纖或發(fā)光二極管等向神經(jīng)細(xì)胞傳送光并操控鈉離子和氯離子以激活或抑制神經(jīng)反應(yīng)、植入能記錄大腦電活性的電極裝置以確定被激活的神經(jīng)細(xì)胞，這些步驟不僅每步都需外科程序，而且三次手術(shù)必須非常精確地在同一個(gè)位置操作，嚴(yán)重限制了技術(shù)的發(fā)展。

而新研究中，MIT科學(xué)家珀妮娜·安妮科娃帶領(lǐng)其課題組將三個(gè)步驟集成到一個(gè)裝置內(nèi)，整個(gè)過程只需一次外科手術(shù)。這次專門設(shè)計(jì)的新電極裝置選用了超薄聚合物材料，既能記錄又能傳遞神經(jīng)信號(hào)，且其高導(dǎo)電性能使得裝置尺寸變得超小，為探針省出空間以放置傳送光的波導(dǎo)和遞送轉(zhuǎn)基因病毒的微流體通道等部件。

安妮科娃團(tuán)隊(duì)通過一系列老鼠實(shí)驗(yàn)對(duì)新探針進(jìn)行了檢測，其中一個(gè)研究，他們向老鼠大腦前額皮質(zhì)區(qū)（已知刺激此處神經(jīng)元會(huì)讓老鼠跑得更快）遞送了一種光敏基因，結(jié)果植入新探針的老鼠比對(duì)照組明顯跑得更快。

新探針還有一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)，其內(nèi)超薄纖維具有熱拉伸工藝，使其能拉伸到數(shù)百米長，從而可切割成數(shù)百個(gè)實(shí)驗(yàn)用探針，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制．Ⅰ．最新研究發(fā)現(xiàn)，乙酰膽堿（神經(jīng)遞質(zhì)）作用于骨

Ⅰ（1）反射弧神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)過程中，神經(jīng)纖維膜外電流方向與神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向相反；題中所述乙酰膽堿是一種神經(jīng)遞質(zhì)，在傳出神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)合成，儲(chǔ)存于突觸小泡中．
（2）免疫系統(tǒng)除了具有防衛(wèi)功能之外，還有監(jiān)控和清除功能．免疫功能一旦失調(diào)就會(huì)失去穩(wěn)態(tài)，重癥肌無力是自身免疫病病，其病因主要是患者體內(nèi)產(chǎn)生的抗體與乙酰膽堿的受體結(jié)合．臨床上可采用切除胸腺來治療重度患者，其原因是切除胸腺使T細(xì)胞不能生成，淋巴因子不能產(chǎn)生，從而減少相應(yīng)抗體的產(chǎn)生．
Ⅱ（1）與下丘腦作用有關(guān)的是①血糖調(diào)節(jié)、②體溫調(diào)節(jié)、③水鹽平衡的調(diào)節(jié)、④生物節(jié)律的控制．
（2）激素調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是微量高效、通過體液運(yùn)輸和作用于靶器官、靶細(xì)胞．
故答案為：
Ⅰ（1）相反??? 傳出神經(jīng)
（2）監(jiān)控和清除?? 自身免疫病???? T?? 淋巴因子
Ⅱ（1）①②③④
（2）通過體液運(yùn)輸

為什么深呼吸能幫助你冷靜下來

violetblue/Shutterstock） 深呼吸可以讓你的神經(jīng)平靜下來，現(xiàn)在科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了大腦中控制這一過程的神經(jīng)通路。

在一個(gè)對(duì)老鼠的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一條神經(jīng)回路——一個(gè)只有350個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的小簇，在老鼠大腦中數(shù)百萬個(gè)調(diào)節(jié)呼吸和高階大腦活動(dòng)之間聯(lián)系的細(xì)胞中，高階大腦活動(dòng)影響著老鼠的平靜或工作狀態(tài)。

當(dāng)科學(xué)家們移除這些細(xì)胞時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)老鼠仍然正常呼吸，但它們異常平靜。研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)可能有一天會(huì)導(dǎo)致治療有焦慮、壓力和驚恐發(fā)作的人。【降低壓力的11個(gè)小貼士】

一篇描述這項(xiàng)工作的論文今天（3月30日）發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，

呼吸基本上是一種無意識(shí)、無意識(shí)的行為，是生命最基本的節(jié)律之一。這是大多數(shù)動(dòng)物吸入氧氣以產(chǎn)生細(xì)胞水平的能量，然后呼出二氧化碳，這是細(xì)胞呼吸的副產(chǎn)物。“KDSPE”“KDSPs”，然而人類已經(jīng)知道幾千年來，長時(shí)間緩慢緩慢的深呼吸可以起到鎮(zhèn)靜作用和減輕壓力。相反，驚恐發(fā)作會(huì)使人呼吸急促，進(jìn)一步加劇不安感。

研究人員已經(jīng)知道大腦中的神經(jīng)回路調(diào)節(jié)呼吸，但直到現(xiàn)在，他們還沒有確定將呼吸連接到焦慮和鎮(zhèn)靜的情緒狀態(tài)的神經(jīng)通路。新工作中的“KDSPE”“KDSPs”是由加利福尼亞斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的生物化學(xué)教授Mark Krasnow博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組。研究了大腦中控制呼吸節(jié)奏的主要區(qū)域，稱之為腦前博辛格復(fù)合體（pre-Bótzinger complex），它位于腦干的一個(gè)叫做腦橋（pons）的基本部分。在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，多年來的研究取得了成果，包括神經(jīng)定位和基因工程小鼠等技術(shù)，克拉斯諾的研究小組專注于負(fù)責(zé)任的電路。

研究小組發(fā)現(xiàn)，在前Bótzinger復(fù)合體中，有一個(gè)子集的神經(jīng)元將信號(hào)傳送到腦橋的一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域調(diào)節(jié)警覺、注意力和壓力的感覺。[關(guān)于咖啡因的10個(gè)有趣的事實(shí)]

他們還發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)元表達(dá)兩種蛋白質(zhì)，即鈣粘蛋白-9（CDH9）和發(fā)育中的腦同源框蛋白1（DBX1），這兩種蛋白質(zhì)分別由CDH9和DBX1基因控制。

研究人員隨后轉(zhuǎn)向基因工程小鼠，在這些小鼠中他們可以使CDH9和DBX1基因沉默Dbx1基因。這項(xiàng)研究使研究者能夠選擇并殺死大約350個(gè)被認(rèn)為是將呼吸連接到覺醒的神經(jīng)元，但剩下的所有神經(jīng)元都沒有被接觸，根據(jù)該研究的主要作者，UCSF醫(yī)學(xué)院的助理研究員Kevin Yackle博士。隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠在平靜狀態(tài)下花費(fèi)更多的時(shí)間。“KDSPE”“KDSPs”雖然深呼吸是控制焦慮和壓力的一種簡單而安全的方法，但Yakle認(rèn)為開發(fā)針對(duì)這些基因的藥物的潛力?！癒DSPE”“KDSPs”在驚恐障礙中，幾乎不可能一個(gè)人控制呼吸?！把趴烁嬖V《現(xiàn)場科學(xué)》?！币虼耍环N藥理學(xué)的方法對(duì)于預(yù)防過度通氣引發(fā)的恐慌發(fā)作是至關(guān)重要的。

Yackle還說，當(dāng)嬰兒睡眠時(shí)大腦感覺不到缺氧，從而無法喚醒身體時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致嬰兒猝死綜合征（SIDS）。有些嬰兒可能由于遺傳或早產(chǎn)而患上小島嶼發(fā)展中國家的風(fēng)險(xiǎn)更高。Yackle說，在這些情況下，患SIDS風(fēng)險(xiǎn)最高的嬰兒可能會(huì)受益于一種改善吸氧和覺醒之間神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)的療法，

跟隨Christopher Wanjek@Wanjek，以幽默的方式在健康和科學(xué)方面發(fā)表每日推文。Wanjek是《工作中的食物》和《壞藥》的作者，壞藥，定期出現(xiàn)在生命科學(xué)上

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