2021年最受欢迎的神经生物学故事

从诺贝尔奖和光合作用驱动的大脑，到神经退化研究和一种新的阿尔茨海默氏症药物的争议，让我们回顾一下今年与大脑相关的一些最大的发展。

　　

诺贝尔奖

10月4日，生理学家David Julius和神经生物学家Arden Patapoutian因在温度、疼痛和触觉感知方面的研究而被授予诺贝尔生理学或医学奖。Julius研究了人们从辣椒中感受到的灼烧感，并确定了一种离子通道，即TRPV1，它可以被热激活。2002年，Julius和Patapoutian分别报告了TRPM8离子通道能够感知薄荷脑的“冷感”。Patapoutian的团队继续发现了涉及传感机械压力的压电陶瓷1和压电陶瓷2离子通道。诺贝尔委员会写道，这对夫妇的工作激发了进一步的研究，以了解神经系统如何感知温度和机械刺激，他们“发现了我们对感官和环境之间复杂相互作用的理解中缺失的关键环节”。

David Julius和Ardem Patapoutian

大脑与计算机接口

今年，我们看到了通过将大脑与先进的计算技术相结合来增强大脑能力的创新。例如，一位16年前失去视力的生物老师，在植入大脑的特殊眼镜的帮助下，能够区分形状和字母。一台与大脑植入系统相连的计算机识别出瘫痪患者的手写大脑信号，使他每分钟可以输入90个字符，准确率超过90%。这些研究是结合尖端神经科学和计算创新，试图改善人们生活的技术向前迈出的一步。

F. WILLETT ET AL./NATURE 2021/ERIKAWOODRUM

把梦想拉进现实

虽然不是《盗梦空间》，但研究人员今年在《当代生物学》(Current Biology)上报告说，他们能够与做清醒梦的人交流。研究人员将莫尔斯电码和语言交流相结合，向参与者提出简单的数学问题和“是/否”问题，其中一些人利用之前建立的眼睛信号正确回答了问题。在一次采访中，共同作者Kristoffer Appel说，这项研究为更互动地研究梦提供了机会，以探索梦的叙述是如何发展的等问题。

光合作用供能的大脑

在今年最奇怪的一项研究中，研究人员能够利用光合微生物为蝌蚪提供氧气，即使在低氧的条件下，大脑也能继续工作。研究小组将光合作用海藻注射到处于低氧环境的蝌蚪体内，当暴露在光照下时，动物心室中的氧气浓度增加，大脑活动恢复。然而，这一发现在光不能穿透皮肤到达大脑的动物身上的适用性是有限的。

一个蝌蚪注射蓝藻后

SUZAN ÖZUGUR AND HANS STRAKA

连接突触的大小和强度

突触允许神经元通过释放和接收由电动作电位引起的神经递质相互交流。瑞士苏黎世的研究人员进行的一项研究证实了长期以来的怀疑，即表面积越大的突触越强，这意味着它们可以向每一个电脉冲的接收神经元释放更多的神经递质。研究人员使用电子显微镜计算突触的大小，并通过记录小鼠大脑样本中微小电极的电压变化来测量突触的强度。他们发现，神经递质受体分布在神经元更大的表面积上的突触的电压变化更大，同时有数据表明，每个动作电位会释放多个神经递质囊泡。这一发现“深刻地改变了我们对突触传递的主要模式的看法”。

单细胞的大脑模型

事实证明，模型生物并不一定要有大脑才能对神经科学研究做出贡献。酵母在20世纪90年代首次被认为是神经退行性疾病的关键模型，它继续为神经科学提供有价值的见解，特别是随着生物医学技术的进步。研究人员可以以低成本诱导基因修饰，快速培育模拟疾病过程的酵母细胞，并将其作为细胞功能和健康的简单指标进行观察，这对数十年来各种神经退行性疾病的研究都有帮助。使用酵母的研究揭示了蛋白质聚集和受损的蛋白质质量控制在阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)和亨廷顿病中发挥的有害作用。此外，研究人员还利用酵母了解了ALS和痴呆症中细胞核和细胞质之间的运输，Friedrich共济失调中的线粒体功能缺陷，以及阿尔茨海默病中的囊泡运输受损。

一个有争议的里程碑

6月7日，Biogen公司的阿尔茨海默病药物Aduhelm(简称aducanumab)获得美国食品和药物管理局(FDA)批准，成为首个获批的旨在减缓阿尔茨海默病进展的治疗药物。但这种药物很快引起了争议，焦点在于它是否真的对病情进展有意义，以及它的高昂成本。FDA不顾顾问团的建议批准了该药物，该顾问团的几名成员随后辞职，并要求联邦政府对其批准过程进行调查。