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科学家已经把大脑行为预测的分辨率提升到了单细胞水平
人脑是一台神秘的超级计算机，数十亿神经元在错综复杂的电网中嗡嗡作响，控制着人类的每个思想、感觉和动作。解开人类大脑之谜的科学旅程，才刚刚开始。美国东北大学复杂网络研究中心（CCNR）在《Nature》发表最新文章，利用约含300个神经元和2200个突触的线虫简单模型，首次以前所未有的细致程度描述了线虫大脑控制身体运动的工作图谱。 CCNR Robert Gray Dodge教授以及大学卓越物理学教授、CCNR中心主任Albert-László Barabási说：“我很高兴我们看到了神经控制机体运动的首个直接证据，同样感到兴奋的是，它为我们提供了一种系统地精确预测神经元特定进程的方法
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Allen研究所承诺：活人脑组织正式加入豪华大脑数据库
对神经学家来说，新鲜人脑组织是稀缺资源。如今，手术中被丢弃的活脑组织将被添加到一个公开数据库中，帮助解析人类认知的运作。10月25日，西雅图艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）编绘了包括大型数据库和脑图谱在内的一组神经科学研究工具，宣布发表第一份人类活脑细胞数据报告。利用人类大脑样本进行小规模研究始于1970s。当代人脑研究大多数是从扫描志愿者的大脑获得功能脑成像，或尸体脑组织切片下手。这部分图像和信息都录入一个数据库中，以便研究人员分析单个活细胞或神经元，鉴定细胞行为的生物学基础。如今，艾伦研究所发布了迄今为止最广泛和最系统的人类数据，是鉴别
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“记忆”长什么样？
人类大脑有数十亿神经细胞，它们的相互作用仿佛交响乐一般，秩序井然且不含多余音节。近日，德国弗莱堡大学Marlene Bartos课题组在《Nature Communications》揭示脑细胞记忆存储内容基本过程，在BrainLinks-BrainTools卓越集群和Bernstein中心的协助下，他们强调了抑制神经回路在海马区高频脑波产生中的作用。BRAIN计划：为创建大脑的神经元目录而努力“研究人员很长一段时间都怀疑大脑各种细胞网络的同步合作受30赫兹以上频率协调。例如，这个频率范围的活性降低与阿尔兹海默症显著相关，”Bartos总结道。但是，这种被称作γ波的信号如何出现在脑部多个区域的呢
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Cell子刊：人类大脑皮层沟回折叠的新机制
2017年10月12日，中国科学院生物物理研究所王晓群课题组与北京大学汤富酬课题组、首都医科大学安贞医院张军课题组合作在Cell Stem Cell杂在线发表题为“The primate-specific gene TMEM14B marks outer radial glia cells and promotes cortical expansion and folding”的研究论文。该文阐述了课题组前期研究发现的脑皮层形成过程中独特的神经干细胞亚型oRG 细胞参与人类大脑皮层沟回形成的细胞与分子新机制。哺乳动物的大脑皮层是复杂认知行为的控制中心，人类大脑皮层上复杂的沟回折叠以及巨大的神经
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AI时代，人类有必要进行“强化大脑”的科学研究吗？
人-机互动可用于治疗疾病或驱动假肢，随着大脑语言和接口搭建的不断完善，运用科学手段提高感官甚至智力的科幻故事能否实现？图解将计算机代码植入人类大脑斯坦福神经生物学教授、神经科学研究所主任William Newsome博士说，脑-机接口研究进一步扩大了长久以来有关医学研究的伦理道德之争。“在地球上，人类大脑是高度进化的产物，它是多种策略平衡之下的最终选择，例如，快速学习和长远规划这两种互相牵制的能力，”Newsome说。“如果打破这种平衡可能会引发负面后果。”William Newsome“尤其令人担忧的是，硅谷对‘黑客入侵大脑’的高涨热情，”Newsome说。“部分民营企业，如亿万富翁Elon
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BRAIN计划：为创建大脑的神经元目录而努力
大脑是人体中最复杂的组织，也是当今科学中最大的挑战之一。尽管神经科学近年来已经飞速发展，但大多数神经和精神疾病的内在原因仍不清楚。为了开发有效的疗法，研究人员需要更多的工具和信息，才能了解大脑在健康和疾病状态下如何工作。为了解决这些挑战，美国前总统奥巴马在2013年4月启动了推动创新神经技术大脑研究（BRAIN）计划。这个计划的研究内容很广泛，小到原子和分子，大到思想和行为，主要是将细胞活动和大脑功能相关联。为此，美国国立卫生研究院（NIH）召集了一个工作组，为实现这一宏伟目标而制定了一个严格的计划。BRAIN 2025报告在2014年6月发布，提出了从2016财年开始的十年大计：前五年主要侧
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喂，你好！《Neuron》曝光大脑细胞通讯的重要组织者
Salk研究所的科学家11日在《神经元》杂志发表文章，报道通过诱导神经元对的特定变化，形胶质细胞发起两个神经元之间沟通始于早期发育。由于自闭症、ADHD和精神分裂等神经发育障碍部分归因于神经元之间的错误交流，因此这项工作对这些疾病具有重要影响。背景神经元是最广为人知的大脑细胞，但它们仅占脑细胞数量的50%，另一半是其他各种类型细胞，其中最丰富的是星形胶质细胞（astrocytes）。近年来，人们发现星形胶质细胞对神经元的跨突触激活通讯至关重要。但背后的确切机制至今仍是个迷。过去科学家们发现星形胶质细胞的分泌蛋白质似乎能影响神经元发育，但是，被各大实验室发现的分泌蛋白中没有一种能诱导出促神经元之
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Science新闻：跟人一样，狗狗睡觉时也在学习
主人们常常好奇，当家里的狗狗睡觉时，它们都在想什么？匈牙利爱狗科学家Ivaylo Borislavov Iotchev等人也想知道这个问题的答案。根据他们最新发表在《Scientific Reports》杂志的文章，研究人员用英语短句训练15只宠物狗坐下和躺下，随后在狗的头上贴上小电极，记录它们睡觉时的大脑活动。脑电图（electroencephalograms，EEGs）在3个小时的午睡期间检测到了狗狗们大脑内简洁、重复的持续时间约为0.5到5秒的慢波（slow-wave）脑活动。人体和啮齿动物实验中，这些冲动被称为睡眠纺锤波（sleep spindles），在非快速眼动睡眠（non-REM
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《Cell》声明大多数自闭症来自“新突变”，而非“遗传突变”
“我们的发现让人不得不重新认识该疾病的遗传性，”这项基因组研究的带队教授Evan Eichler说。Evan Eichler教授的博后研究员Tychele Turner（文章一作）尽管部分自闭症存在家族谱系传播规律，实际上大多数病例来自普通（没有病史）家庭，后者被称为“单纯自闭症”。单纯自闭症的新突变（de nove mutations，DNMs）首次出现于父母的精子或卵子细胞之中，不影响父母任何一方的基因组，也不太可能影响患者的兄弟姐妹。在新文章中，研究人员期望鉴定与自闭症风险和严重程度有关DNMs。他们调用了Simons基金会自闭症研究计划的基因组数据库，包括5900万SNVs、9212种
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被低估的一项人类技能可被用于阿尔兹海默症诊断
妮莎7岁，她开始怀疑自己似乎缺少了什么能力，因为她的妹妹总能预知妈妈晚饭做什么，而妮莎完全没有线索。如今，妮莎已经21岁了，她已经知道原来是她的嗅觉能力十分有限，无法检测到饭菜的香味。幼年妮莎困惑广泛存在于很多人心里，普通人常常认为“闻”是一件理所当然的事，直到失去这项能力……洛克菲勒大学正在开展一项临床前实验，妮莎是志愿患者，科学家们试图开发新的嗅觉测试。因为嗅觉障碍与许多健康状况存在关联，例如影响食欲、社交互动、孤独症、焦虑和抑郁等等，开发可靠的、便捷的诊断方法十分重要。“在生活中，听力和视力随处需要用到，但嗅觉异常的筛查方法比较有限，”神经学家Leslie Vosshall说。最近，Le
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Nature医学：减肥成不成功，竟然取决于免疫系统和神经系统
生物通报道：有关肥胖的生物学原因一直备受关注，最新一项研究显示，与神经元相关的一类免疫系统竟然直接影响了肥胖。这一研究成果公布在10月9日的Nature Medicine杂志上，由葡萄牙IGC研究所的Ana Domingos教授领导完成。2015年，Domingos教授与洛克菲勒大学的研究人员合作，发现白色脂肪是受神经支配的，直接刺激脂肪里的神经元足以促使脂肪分解。他们解剖了小鼠脂肪中的神经纤维，发现它们都是交感神经元，并且通过构建基因工程小鼠，让它们的交感神经元可以被蓝光激活，从而利用强大的光遗传学技术局部激活小鼠脂肪垫里的交感神经元，成功促使脂肪分解和脂肪量减少。这项研究首次在功能上证实白
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中国学者PNAS发布重要发现：从不知晓的大脑海马体功能
生物通报道：香港大学电机电子工程系，生物医学工程系的研究人员发表了题为“Low-frequency hippocampal–cortical activity drives brain-wide resting-state functional MRI connectivity”的文章，在揭开大脑神秘面貌方面取得重大突破：揭示大脑重要区域：海马体，之前科学家们从未了解过的新功能，这对提升记忆力和治疗认知障碍症等脑疾病带来了启示。这一研究成果公布在PNAS杂志上，文章的通讯作者是香港大学电机电子工程系教授、生物医学工程首席教授吴学奎（Ed X. Wu），吴教授长期致力于生物医学磁共振成像基础技术
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科学伉俪再发Cell文章：m6A修饰在神经发生过程中的作用
生物通报道：表观遗传修饰的重要性越来越被人们所认识，但在人类大脑中的作用并不是很清楚，实际上在胚胎和成人大脑中，神经干细胞增殖并通过一些受到高度调控的过程生成神经元和神经胶质，包括DNA和组蛋白修饰以及非编码RNAs调控在内的表观遗传学机制在神经发生的不同阶段发挥至关重要的作用。另一方面异常的表观遗传调控也会导致各种脑疾病发生。来自宾州大学，约翰霍普金斯大学医学院的宋红军（Hongjun Song）教授和明国丽（Guo-li Ming）教授发表了题为“Temporal Control of Mammalian Cortical Neurogenesis by m6A Methylation”的
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表观遗传学研究解开成瘾和复吸的大脑机制
为什么吸了毒，很多人戒掉还会复吸？曾经因为吸毒失去了家人、朋友、健康和生计，整个人生几乎被毁，为什么还要重新沾染毒品？阿片制剂的戒断过程本身并不可怕，可怕的是戒断之后必须面对彻底脱离原来虚幻的精神状态而融入现实正常生活。戒掉海洛因后，Anthony Sharples这样写道：在实际生活中我尽量避免在于吸毒者接触，因为他们的出现和谈话最能激发我对海洛因的强烈欲望，同样，所有与此相关的东西、地理、社会、经济以及文化方面的种种因素，只要和吸毒有关我就必须避免。早期毒品使用环境是触发复吸的持续的、强有力的诱因。环境对表观遗传学的影响不言而喻。9月27日，南卡医科大学（MUSC）的研究小组在《Neuro
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根据 “讲话习惯”分类神经元
9月21日冷泉港实验室（CSHL）在《Cell》杂志发表文章，报道有关神经元细胞的分子遗传基础。本文运用复杂的计算手段，分析了小鼠大脑基因转录的神经元激活信息，指出细胞-细胞的沟通方式是不同类型神经元细胞具有严格区别的核心特征。神经元是构成大脑回路、支持大脑活动和行为的基本组成部分。CSHL教授Josh Huang领导的研究小组认为沟通风格和模式是决定细胞身份的重要依据。“打个比方，如何了解我是一个怎样的人？”文章一作Anirban Paul 博士说。“最直接的方法是观察我跟其他人交流的方式。比如我跟我奶奶沟通时用的是电话还是微信？语气是怎样的。我跟我儿子或者我的同事们沟通时语气又是怎样？”研
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疯牛病、糖尿病和帕金森病之间有何关联？
疯牛病在九十年代引起了恐慌，许多人甚至因此不敢吃牛排。这场瘟疫让世界知道了朊病毒（prion），即传染性蛋白粒子。这个术语是由加州大学旧金山分校的Stanley Prusiner创造的，他发现这些粒子引起牛海绵状脑病（疯牛病）、绵羊瘙痒症及人类Creutzfeldt-Jakob病。这一发现使他在1997年捧回了诺贝尔生理学/医学奖的奖杯。朊病毒疾病的可怕之处在于它们只依靠蛋白质来传播，而不涉及到核酸。朊病毒可以折叠成多个结构，至少有一种是致病的。这种致病形式可作为模板，让健康蛋白重新折叠成淀粉样蛋白的形式。细胞因此受到双重伤害：健康蛋白的功能受损，而聚集物抵制正常的蛋白处理过程。蛋白质传播疾病
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Cell子刊：脂肪代谢的神经调控机制
清华大学-北京大学生命中心，清华大学的研究人员发表了题为“Dense Intra-Adipose Sympathetic Arborizations Are Essential for Cold-Induced Beiging of Mouse White Adipose Tissue”的研究论文，报道了神经系统对白色脂肪组织代谢的调控机制。这一研究成果公布在9月14日的《Cell Metabolism》杂志上，文章的通讯作者为清华大学曾文文，第一作者为清华大学博士研究生姜昊辰和丁晓凡。白色脂肪组织是机体代谢平衡调节的重要组成部分。机体生理状态下，以脂肪形式存储和释放能量，维持代谢稳态。白色脂
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关键解谜线索：1个基因里的8个自闭症关联突变
科学家们在单个基因里找到了一个与自闭症相关的热点。通过比对成千上的自闭症基因组数据，南加州大学的一个跨学科团队追踪到TRIO基因的编码蛋白，该蛋白负责影响脑细胞发育和细胞间的关联强度。在Trio蛋白的一个小区域里集中了8个自闭症相关突变。儿童早期大脑发育的蛋白质功能变化就像高速公路上的任性司机，容易引发连环“车祸”，阻碍大脑细胞之间的联系，从而抑制大脑储存和处理信息的能力。“我从未见过自闭症相关突变如此密集地出现在一个狭小区域，”文章通讯作者神经生物学家Bruce Herring说。“这种事件发生的概率大概是1:1.8×10^9，我们无比确信这块区域对自闭症发展绝对很重要。”“许多基因都曾被认
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《Nature Neuroscience》神经系统和免疫系统的新关联
大脑或脊髓损伤会严重削弱免疫系统，导致肺部或泌尿道感染率上升。细菌感染不仅妨碍了神经组织再生，也影响病人康复，甚至危及生命。至今为止，科学界对神经组织损伤影响感染的确切方式理解仍处于初级阶段。在柏林夏里特医学院（Charité–Universitätsmedizin）神经系和德国神经退行性疾病中心（DZNE）研究员Dr. Harald Prüß和创伤性脊髓损伤系教授Dr. Dr. Jan M. Schwab的领导下，一队研究人员现已成功破译了其中原因。“在神经通路起源于脊髓，作用于淋巴结和脾等免疫系统器官的已知前提下，我们意外的发现淋巴结等免疫器官功能破坏实际上并不是直接
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超越小型神经模型，建立标准大脑模型
9月19日，美国和欧洲的21位领袖级神经科学家正式合作成立国际脑实验室（International Brain Lab，IBL），联手探索所有动物都具有的一种行为“觅食”的大脑工作原理。伦敦威康信托基金和华盛顿西蒙斯基金会承担IBL未来五年超过1200万美元的启动资金。该项目试图动摇通常由个体实验室通过有限数量的大脑回路研究简单行为的细胞神经学的科研模式。作为替代，“虚拟”IBL实验室将模拟自然条件下不断变化的环境，从整体水平探索小鼠复杂行为背后的大脑工作机理。使用有能力记录数千个神经元同时发出的电信号的芯片、光遗传学等新兴技术，生成并测试有关大脑如何编码和计算信息的统一理论，最终建立与物理学
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