《Science | 小鼠大脑皮层缺氧袋的氧气成像》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-04-03
  • 2024年3月28日,哥本哈根大学的研究人员在Science上发表了题为Oxygen imaging of hypoxic pockets in the mouse cerebral cortex的文章。

    脑血流停止后,意识会在几秒钟内丧失。大脑无法储存氧气,氧化磷酸化过程的中断会在几分钟内致命。然而,人们对生理条件下大脑皮层部分氧张力(Po2)的动态了解甚少。

    该研究引入了绿色增强型纳米灯笼(GeNL),这是一种用于Po2成像的基因编码生物发光氧指示剂。在清醒的行为小鼠中,研究人员发现了自发的、空间上确定的 "缺氧口袋",并证明了它们与局部毛细血管流量减弱之间的联系。与静止状态相比,运动使缺氧袋的负担减少了 52%。

    这项研究深入揭示了清醒动物大脑皮层的氧动态,同时还建立了一种工具,用于描述氧张力在生理过程和神经系统疾病中的重要性。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2023-10-14
    • 2023年10月13日,艾伦脑科学研究所的研究人员在Science 上发表了题为Morphoelectric and transcriptomic divergence of the layer 1 interneuron repertoire in human versus mouse neocortex的文章。 新皮层1层(L1)是锥体神经元树突和反馈轴突之间的会聚点,在这里,局部抑制信号可以深刻地影响皮层的处理过程。人类新皮层的进化扩展以具有广泛L1分支的独特锥体神经元为标志,但L1中间神经元是否具有类似的多样性尚不清楚。 利用人类神经外科组织的Patch-seq记录,该研究确定了四个具有小鼠L1同源物的转录组亚类,以及小鼠L1中不同的亚型和不匹配的类型。亚类和亚型比较显示,人类L1的转录组差异更大,并且与小鼠L1变异不同的维度上的强形态电变异性相关。伴随着更大的层厚和其他细胞结构的变化,这些发现表明L1在进化中已经分化,反映了调节扩大的人类新皮层回路的需求。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/IwI13twn10xlGUJsNbQekg
  • 《Nature | 皮层调节对疼痛中的人的帮助行为》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-01-29
    • 2024年1月24日,加州大学洛杉矶分校(UCLA)洪暐哲团队在Nature 期刊发表了题为Cortical regulation of helping behaviour towards others in pain 的研究论文。 尽管先前的研究表明,人类和动物能够感知其他个体的状态和需求,但个体如何针对他人的特定需求和目标作出有针对性的帮助行为,以及其背后的神经机制仍然不清楚。虽然这些帮助行为需要个体能够识别他人的状态和需求,但是如果旁观者仅仅理解他人的需要而不采取行动来提供帮助,这对那些有需要的个体来说价值有限。帮助行为是如何发生的?它在神经网络中是如何被编码和调控的?这些行为过程的神经生物学机制并不清楚。 该研究使用小鼠作为模式生物,对动物间的帮助行为进行了深入的研究,并揭示了大脑中编码和控制这种行为的重要神经生物学机制。 研究团队在之前的研究中发现,小鼠能够表现出亲社会的安慰行为(allogrooming behavior)以向经历了负面刺激而处于焦虑状态的同伴提供情感上的支持。在这一发现的基础上,研究团队进一步发现,小鼠对处于疼痛中的同伴能够表现出有针对性的帮助行为——小鼠会有针对性地舔舐同伴的受伤部位,以帮助他们应对疼痛。这种帮助行为被作者称为targeted allolicking。它由其他小鼠的局部疼痛和伤害引起,并且能够减少受伤个体自己舔舐自己伤口的需求。这种帮助行为在动物界广泛存在。作者们的研究提供了确凿证据,表明小鼠能够感知处于疼痛中的个体的特定需求,并通过targeted allolicking帮助其他小鼠应对疼痛。这为研究这种行为的神经生物学机制奠定了基础。 利用这一行为模型,研究团队深入研究了大脑皮层区域Anterior Cingulate Cortex (ACC)在编码其他个体的疼痛状态,以及调节这种帮助行为方面的作用。作者们发现,ACC中的单个神经元和整体的神经活动能够编码其他个体的疼痛状态,并且与对其他个体正常状态的神经反应有显著不同。此外,ACC中存在不同的神经元参与编码两种不同形式的亲社会行为——针对其他个体局部疼痛的目标性帮助行为(targeted allolicking)和对其他个体的安慰行为(allogrooming)。这些发现为ACC如何感知其他个体不同形式的负面状态,并根据不同情境调控不同的亲社会行为提供了新的见解。有趣的是,与这项研究的发现类似,过去的研究使用脑电图发现人类幼儿表现出的安慰和助人行为也与不同的神经活动模式相关。 最后,研究团队通过光遗传学和化学遗传学提供了功能上的证据,证明了ACC神经元在控制这种帮助行为中的因果关系。该研究发现,抑制ACC的神经元会导致allolicking减少,而激活ACC可以增强针对受伤部位的allolicking行为。 目前人们对于帮助行为的神经编码和调节这一有趣的问题还知之甚少,因此这项发现具有重要的意义。这些发现对动物感知其他个体的特定状态和需求并表现出亲社会行为的神经机制提供了关键见解,并为亲社会行为的神经机制研究开辟了新的研究方向。