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Nature子刊：深度学习人工智能算法分析单细胞ATAC-seq数据
真核生物的染色质具有复杂的高级结构，由DNA一圈一圈缠绕在组蛋白上形成串珠式模型并进一步折叠聚集而成。基因的转录必须要将相应的染色质打开形成开放区域才能结合其他的转录调控因子。因此可以说染色质开发区域是基因组编码生命的窗口。单细胞ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing）技术在单细胞层次上通过Tn5 DNA转座酶在开放染色质插入测序接头进行标记并测序，从而获取“高分辨“的单细胞精度的染色质开放图谱，并依此揭示细胞异质性的调控机制。越来越多的研究者们应用单细胞ATAC-seq技术，在肿瘤、免疫、发育领
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Nature重要成果：第一次发现神经活动对人类寿命的影响
生物通报道：哈佛医学院Blavatnik研究所的科学家最新研究表明，很早之前被证实与痴呆症和癫痫有关的大脑神经活动，在人类衰老和寿命中也发挥着作用。这一重要发现公布在10月16日的Nature杂志上，这项研究基于人脑，小鼠和线虫，表明大脑过度活动与较短的寿命有关，而抑制这种过度活动可延长寿命。短暂事件对寿命的影响这些发现提供了神经系统活动影响人类寿命的第一个证据。尽管以前的研究表明，神经系统的某些部分会影响动物的衰老，但神经活动在衰老中的作用，尤其是在人类中，仍然模糊不清。文章通讯作者，HMS遗传学教授Bruce Yankner说：“我们发现了一个有趣现象——像神经回路活动状态这样短暂的事件可
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真的假的，少量口腔细胞即可预测年龄和自闭症？
英属哥伦比亚大学、加州大学洛杉矶分校等机构的研究人员近日提出了一种无创策略，能够根据口腔拭子样本的DNA甲基化图谱估算儿童的年龄。这项成果于本周发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。研究人员收集了1,700多名个体的DNA甲基化图谱，这些个体来自11个不同的队列，年龄介于0岁至20岁之间。利用这些图谱，他们建立并验证了年龄相关的甲基化特征。这种表观遗传学特征被称为“小儿口腔表观遗传学（PedBE）时钟”，通常与儿童的年龄相吻合。他们已经利用其他组织验证了这些特征的真实性，比如儿童的唾液或血液样本，以及成人的口腔细胞样本。根据之前的成人研究成果，他们还寻找了根据DNA甲基化预测的年龄与
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Science：无论是白天或黑夜，突触功能都与整体睡眠需求紧密相关
根据两项小鼠研究显示，对睡眠的自然需求与脑突触功能有密切的关联；这表明剥夺睡眠也可能剥夺大脑进行突触活动（包括可塑性）所需的关键蛋白。睡眠对我们的大脑是必不可少的，而剥夺这一至关重要的过程可能会导致严重的认知障碍—后者仅能通过安眠得到弥补。我们的睡眠能力受每日节律和大脑对睡眠的需求或睡眠压力的支配，后者会随着我们保持清醒的时间变长而逐步增加。但是，人们对睡眠如何能恢复脑功能或如何计算对睡眠的需求却了解甚少。在两项研究中，Sara Noya、Franziska Brüning和同事报告了对小鼠前脑（这是包括大脑皮层的脑的最大分部）中突触转录组和蛋白质组磷酸化每日变化的综合概述。Chiara Ci
来源：EurekAlert中文
时间：2019-10-12
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清华大学Nature子刊发现一种不需要蛋白质合成却能长期维持的情境依赖记忆
10月7日，清华大学生命科学学院钟毅课题组在《自然通讯》（Nature Communications）发表了题为“果蝇能够形成一种不需要蛋白质合成依赖的固化的长时程记忆”（Long-term memory is formed immediately without the need for protein synthesis-dependent consolidation in Drosophila）的研究论文。该论文首次揭示了“情境效应”是依赖于一种不需要蛋白质合成却几乎能够终生维持的情境依赖记忆，并揭示了这种记忆提取的多感官整合神经机制。这一研究颠覆了人们对于长期记忆的认知，并启发科学家们
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训练免疫系统接受移植大脑细胞？Johns Hopkins实现小鼠大脑细胞移植无需终生使用抗排斥药
约翰霍普金斯大学医学院的研究人员开发出一种方法，可以成功地在小鼠实验中移植某些保护性脑细胞，而无需终生使用抗排斥药。这项研究报告于9月16日发表在《Brain》杂志上，详细介绍了这种新方法如何选择性地规避了对外来细胞的免疫反应，使移植的细胞在停止免疫抑制药物后很长一段时间都可以存活，生长并保护脑组织。成功地将健康细胞移植到大脑中而无需常规抗排斥药，这将有望推动寻找治疗方法，帮助出生患有罕见髓鞘蛋白基因异常的遗传病的儿童，如Pelizaeus-Merzbacher病（佩梅样病，家族性中叶性硬化）。髓鞘是包裹在神经元周围以保护神经元传递信息的保护层，在美国出生的每10万名儿童中，大约有1名患有上述
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用胶质细胞大量再生神经元 新基因疗法助力脑中风后的功能恢复
脑中风是全球范围内致残的主要原因之一，每年有1500万新发脑中风患者。最近研究人员报道了一种新的基因疗法，可以将小鼠脑中风后的应激型胶质细胞转化为功能性神经元，从而帮助修复大脑内由于中风引起的缺血性损伤，并显着改善小鼠的运动功能。这篇关于NeuroD1基因疗法的论文最近在“分子疗法”（Molecular Therapy）期刊上发表。 在进一步优化之后，此项基于NeuroD1的基因疗法有可能被应用于广大脑中风患者的治疗。 “NeuroD1介导的原位星形胶质细胞向神经元的转化可以在缺血性损伤后再生大量功能新的神经元。具体来说，使用基于NeuroD1腺相关病毒（AAV）的基因疗法，能够再生由缺血性损
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三篇Nature证明：癌细胞的行为类似于神经元
生物通报道：9月18日发表在Nature杂志上的三项研究证明了癌细胞间令人惊讶的现象——很多癌细胞可以将自己“伪装”成神经细胞，与真正的神经细胞形成一种特殊的突触结构，通过偷取神经细胞的信号分子，来滋养自己长。这些发现可以解释为什么某些脑癌如此难以治疗，同时也有助于科学家们开放新的癌症治疗方法。这三篇文章分别由斯坦福大学Michelle Monje、瑞士洛桑联邦理工学院Douglas Hanahan，以及德国海德堡大学Varun Venkataramani和Frank Winkler课题组完成。其中两项研究针对的是称为高级神经胶质瘤的脑癌。第三项研究的重点则是转移到大脑的乳腺癌细胞。研究人员发
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2019国家自然科学基金：阿尔兹海默症研究
生物通报道：国家自然科学基金委员会近日公布了2019年国家自然科学基金申请项目评审结果，其中阿兹海默症研究项目包括（按金额排序）：项目名称项目负责人批准金额（万）依托单位批准号血液单核细胞Aβ外周清除功能障碍在阿尔茨海默病发生中的作用及免疫功能重建研究王延江297中国人民解放军第三军医大学81930028通过γ分泌酶与特异性抑制剂复合物结构，研究γ分泌酶结合抑制剂机理及研发新型阿尔兹海默症药物施一公249西湖大学81920108015线粒体铜稳态失衡在铅暴露诱导阿尔茨海默病样神经变性中的作用及调控机制研究郑刚248中国人民解放军第四军医大学81920108030CDT2介导Aβ毒性参与阿尔茨海
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Aging最新研究：喝茶能改善大脑健康
生物通报道：最近由新加坡国立大学（NUS），剑桥大学的研究人员合作完成的一项研究表明，普通饮茶的人，与不饮茶的人相比，大脑区域组织性更强，这与健康认知功能有关。这一研究发现公布在Aging杂志上。研究人员通过检查36名老年人的神经影像学数据得出的这一结论。“我们的研究结果首次证明了饮茶对大脑结构的积极贡献，指出定期饮茶对大脑组织中与年龄相关的衰退具有保护作用，”文章通讯作者，新加坡国立大学医学院冯磊（Feng Lei，音译）助理教授表示。经常饮茶的好处之前的研究表明，茶的摄入有益于人体健康，其积极作用包括改善情绪和预防心血管疾病。2017年冯教授领导的一项纵向研究表明，每天食用茶可以将老年人认
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世界最大全脑神经元三维数据库建成
神经元作为大脑的基础组成单元，对研究大脑的结构和功能至关重要。以往，受神经元标注和成像技术的局限，得到的图像有较高的噪声和不均匀的信号。9月15日，在东南大学举办的2019神经元重建及应用国际研讨会中，科技日报记者获悉，东南大学脑科学与智能技术研究院及东南大学-艾伦研究所脑数据联合中心，近日开发了一套基于VR和AI技术的开源精准数据标注系统TeraVR，在全脑水平上重建出目前世界最大、最精确的神经元三维结构，数据量世界第一。想获取神经元形态，通常需要做大脑细胞的稀疏标注、全脑成像、脑图像可视化、神经元形态重建等。其中，脑图像的可视化与神经元形态重建是整个流程中的瓶颈。东南大学脑科学与智能研究院
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Cell重要成果：包含1,000个神经元的小鼠大脑连接图谱
生物通报道：霍华德休斯医学研究所Janelia研究院的研究人员追踪每个细胞在大脑中的分支路径，确定它的去向以及它连接的细胞，构建了包含1,000个神经元的小鼠大脑神经元连接图谱。这一重要发现公布在Cell杂志上，研究小组报告说，这些神经元如果端对端放置，伸展超过80米，大约相当于两辆校车的长度。两年前，当Jayaram Chandrashekar和他的同事开始他们的神经绘制工作时，神经科学家对哺乳动物大脑的哪些区域相互交谈还只有一个大概的观点。但信号如何传递的，基础设施如何构建的，实际上还是一个谜。神经环路的绘制可以帮助科学家更好地了解大脑的连线方式，以及信息如何通过它传播。 2017年10月
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中科大，安徽医科大Nature Neuroscience解密为何疼痛会导致抑郁症
慢性疼痛，如病理性神经痛、癌痛、偏头痛和腰背痛等，是临床最普遍的病症之一，发病机理错综复杂，发病原因往往不明，也不可预知。针对顽固性的慢性疼痛，目前没有良好的治疗药物和治疗方案，同时还会滋生诸多的情绪疾病，如抑郁和焦虑等（超过50%的慢性痛患者表现出抑郁症状），形成恶性循环，产生机制尚不清楚。来自中国科学技术大学生命科学学院、中科院脑功能与脑疾病重点实验室张智课题组，与安徽医科大学第一附属医院汪凯和田仰华研究组及多家研究机构合作，发表了题为“A neural circuit for comorbid depressive symptoms in chronic pain”的文章，在慢性痛导致抑
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Nature子刊：突触结合蛋白17的双重作用
神经元上的突起可以分为轴突（axon）和树突（dendrites）。轴突相当于神经系统的电话线，将信息传递给其他神经细胞上的树突。这是一个相当复杂的网络，也是整个神经系统的支柱。威斯康星大学麦迪逊分校等机构的研究人员发现，突触结合蛋白17（syt-17）若表达受阻，则会抑制轴突的生长。当细胞产生更多的syt-17时，轴突生长则会加速。轴突生长对许多神经系统疾病有好处，包括脊髓损伤和一些神经退行性疾病。同时，他们还发现了syt-17的另一个功能。这篇题为“Synaptotagmin 17 controls neurite outgrowth and synaptic physiology via
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miR-153促进成年海马神经发生并提高老年小鼠的学习记忆能力
衰老相关的认知功能障碍是机体健康的主要威胁之一。随着衰老，成体海马区神经干细胞（NSCs）分化成为神经元的能力下降，进而引起认知能力的下降，因此，了解调节NSCs神经元分化的机制对衰老相关的认知功能障碍的治疗至关重要。来自同济大学康九红教授课题组在《Cell Death & Differentiation》杂志在线发表了题为“MicroRNA-153 improves the neurogenesis of neural stem cells and enhances the cognitive ability of aged mice through the notch signal
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人工智能可助尽早诊断自闭症
自闭症谱系范畴的神经发育性疾病通常要到孩子几岁时才会被确诊，但那时对患者的干预和治疗已过了最佳时期。近日发表在美国《国家科学院学报》上的一项新研究显示，利用人工智能分析瞳孔变化或心率波动可帮助尽早诊断这类疾病。 此前研究发现，自闭症谱系障碍患者的大脑胆碱能神经环路异常，而大脑胆碱能神经环路异常会伴随患者瞳孔自发扩张或收缩以及心率异常。 美国波士顿儿童医院的研究人员观察了实验鼠的瞳孔变化，发现在实验鼠的自闭症症状出现之前，其瞳孔扩张和收缩就已经发生了改变。基于对这些实验鼠约60小时的观察，研究人员“训练”了一种深度学习算法，用以识别出异常的瞳孔变化模式。 然后，研究
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中外学者Nature子刊发现影响自闭症社交障碍的关键脑区
自闭症是备受关注的儿童精神疾病，发病率高达1%，是医学领域的世界性难题之一。自闭症核心症状包括社交障碍和刻板行为等，但其发病机制尚不清楚，有效临床治疗手段比较缺乏。来自空军军医大学基础医学院，麻省理工的研究人员最新研究聚焦儿童自闭症社交障碍的发病机制这一“黑箱”，综合采用了自闭症动物模型、稀疏病毒标记、电生理学、光遗传学等神经科学研究技术，发现前扣带回皮质（ACC）锥体神经元兴奋性突触异常在自闭症小鼠模型社交障碍中起到关键作用。这一研究成果公布在7月22日的Nature Neuroscience杂志封面上，由麻省理工冯国平教授，空军军医大学的武胜昔教授、王文挺副教授领导完成。第一作者为郭保霖。
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新思路：迷你胎盘+大脑类器官将如何揭开精神疾病的根源
生物通报道：它们漂浮在普通的实验室培养皿中，不会比普通的米色小扁豆更引人注目；它们往往如此脆弱，如果温度或“食物”或周围的空气偏离“完美理想区”就会萎缩死亡。科学家们之所以要精心伺候着这样的“类器官”——微型版本的肾、心脏、肠道，甚至大脑—— 是因为这可都是由人类干细胞构建产生的，它们的脆弱可能会耗费数月的工作。Lieber脑发育研究所的生物学家Jennifer Erwin却无意“娇惯”她培养出来的类器官：这是世界上第一个用干细胞生成的人类胎盘。尽管构建这样类器官颇具挑战性，她打算让它们接受缺氧、应激激素、以及其他条件的攻击——用于模拟妊娠并发症。妊娠并发症会增加胎儿大脑发育的风险，甚至有可能
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脑膜淋巴管是大脑“排毒”的关键！
大脑中，有毒蛋白质积聚会对神经造成巨大损伤，导致认知功能障碍，并增加神经变性疾病（阿尔兹海默症）风险。大脑通过脑脊液（CSF）排出废物，但实际上，人们对大脑的净化机制的准确途径还了解甚少。韩国基础科学研究所（IBS）血管研究中心的Gou Young Koh博士等人在《Nature》报告说，基底脑膜淋巴管（mLVs）是脑脊液引流的主要管道，他们证实，脑脊液中的大分子主要通过这条途径排出。值得注意的是，大脑主要引流系统，特别是mLVs随年龄增长受损。我们全身的淋巴管负责将多余的液体和废物从组织中清除。直到最近，科学家才发现大脑也有淋巴引流系统（疏通淋巴管可以提高智力！力压“科学年度最大奖项”的重要
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两篇Nature Genetics聚焦神经元核内包涵体病
神经元核内包涵体病（neuronal intranuclear inclusion disease，NIID）是一种罕见的神经退行性疾病，以中枢和周围神经系统内的嗜酸性透明包涵体为特征。这种疾病的临床症状多变，无特异性，使得医生难以诊断。近日，两个研究团队利用不同的测序方法来揭示NIID患者基因组内的重复扩增。这些成果于本周发表在《Nature Genetics》杂志上。6月，湘雅医院的唐北沙教授和沈璐教授团队也在《American Journal of Human Genetics》上报道了NIID的重复扩增。湘雅的团队首次揭示了神经元核内包涵体病致病机制与NOTCH2NLC基因中GGC异常
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