新探针简化神经电路研究

新探针简化神经电路研究

20日出版的《自然·神经科学》杂志刊登了光遗传学研究领域一项重大进展：美国麻省理工学院（MIT）科学家开发出一种全新探针，将之前需要三步处理和多个外科手术才能完成的过程简化成一步操作，性能还得到了大大提升。

作为生物技术的最热门工具之一，光遗传学技术帮助科学家们用光控制神经细胞，十几年来已经渗透到神经学的每个角落，不仅可研究大脑神经回路的基本功能，还通过动物模型探索疾病的发病机理。但其共需基因递送、光植入和记录电极三个步骤，分别为：向大脑注射携带光敏基因的病毒载体、植入硅基光纤或发光二极管等向神经细胞传送光并操控钠离子和氯离子以激活或抑制神经反应、植入能记录大脑电活性的电极装置以确定被激活的神经细胞，这些步骤不仅每步都需外科程序，而且三次手术必须非常精确地在同一个位置操作，严重限制了技术的发展。

而新研究中，MIT科学家珀妮娜·安妮科娃带领其课题组将三个步骤集成到一个装置内，整个过程只需一次外科手术。这次专门设计的新电极装置选用了超薄聚合物材料，既能记录又能传递神经信号，且其高导电性能使得装置尺寸变得超小，为探针省出空间以放置传送光的波导和递送转基因病毒的微流体通道等部件。

安妮科娃团队通过一系列老鼠实验对新探针进行了检测，其中一个研究，他们向老鼠大脑前额皮质区（已知刺激此处神经元会让老鼠跑得更快）递送了一种光敏基因，结果植入新探针的老鼠比对照组明显跑得更快。

新探针还有一个显着优势，其内超薄纤维具有热拉伸工艺，使其能拉伸到数百米长，从而可切割成数百个实验用探针，实现规模化生产。

神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制．Ⅰ．最新研究发现，乙酰胆碱（神经递质）作用于骨

Ⅰ（1）反射弧神经冲动的传导过程中，神经纤维膜外电流方向与神经冲动的传导方向相反；题中所述乙酰胆碱是一种神经递质，在传出神经细胞内合成，储存于突触小泡中．
（2）免疫系统除了具有防卫功能之外，还有监控和清除功能．免疫功能一旦失调就会失去稳态，重症肌无力是自身免疫病病，其病因主要是患者体内产生的抗体与乙酰胆碱的受体结合．临床上可采用切除胸腺来治疗重度患者，其原因是切除胸腺使T细胞不能生成，淋巴因子不能产生，从而减少相应抗体的产生．
Ⅱ（1）与下丘脑作用有关的是①血糖调节、②体温调节、③水盐平衡的调节、④生物节律的控制．
（2）激素调节的特点是微量高效、通过体液运输和作用于靶器官、靶细胞．
故答案为：
Ⅰ（1）相反??? 传出神经
（2）监控和清除?? 自身免疫病???? T?? 淋巴因子
Ⅱ（1）①②③④
（2）通过体液运输

为什么深呼吸能帮助你冷静下来

violetblue/Shutterstock） 深呼吸可以让你的神经平静下来，现在科学家们发现了大脑中控制这一过程的神经通路。

在一个对老鼠的实验中，科学家们发现了一条神经回路——一个只有350个神经细胞的小簇，在老鼠大脑中数百万个调节呼吸和高阶大脑活动之间联系的细胞中，高阶大脑活动影响着老鼠的平静或工作状态。

当科学家们移除这些细胞时，他们发现老鼠仍然正常呼吸，但它们异常平静。研究人员说，这一发现可能有一天会导致治疗有焦虑、压力和惊恐发作的人。【降低压力的11个小贴士】

一篇描述这项工作的论文今天（3月30日）发表在《科学》杂志上，

呼吸基本上是一种无意识、无意识的行为，是生命最基本的节律之一。这是大多数动物吸入氧气以产生细胞水平的能量，然后呼出二氧化碳，这是细胞呼吸的副产物。“KDSPE”“KDSPs”，然而人类已经知道几千年来，长时间缓慢缓慢的深呼吸可以起到镇静作用和减轻压力。相反，惊恐发作会使人呼吸急促，进一步加剧不安感。

研究人员已经知道大脑中的神经回路调节呼吸，但直到现在，他们还没有确定将呼吸连接到焦虑和镇静的情绪状态的神经通路。新工作中的“KDSPE”“KDSPs”是由加利福尼亚斯坦福大学斯坦福大学医学院的生物化学教授Mark Krasnow博士领导的一个小组。研究了大脑中控制呼吸节奏的主要区域，称之为脑前博辛格复合体（pre-Bótzinger complex），它位于脑干的一个叫做脑桥（pons）的基本部分。在一项实验中，多年来的研究取得了成果，包括神经定位和基因工程小鼠等技术，克拉斯诺的研究小组专注于负责任的电路。

研究小组发现，在前Bótzinger复合体中，有一个子集的神经元将信号传送到脑桥的一个区域，该区域调节警觉、注意力和压力的感觉。[关于咖啡因的10个有趣的事实]

他们还发现，这些神经元表达两种蛋白质，即钙粘蛋白-9（CDH9）和发育中的脑同源框蛋白1（DBX1），这两种蛋白质分别由CDH9和DBX1基因控制。

研究人员随后转向基因工程小鼠，在这些小鼠中他们可以使CDH9和DBX1基因沉默Dbx1基因。这项研究使研究者能够选择并杀死大约350个被认为是将呼吸连接到觉醒的神经元，但剩下的所有神经元都没有被接触，根据该研究的主要作者，UCSF医学院的助理研究员Kevin Yackle博士。随后，研究人员发现，小鼠在平静状态下花费更多的时间。“KDSPE”“KDSPs”虽然深呼吸是控制焦虑和压力的一种简单而安全的方法，但Yakle认为开发针对这些基因的药物的潜力。“KDSPE”“KDSPs”在惊恐障碍中，几乎不可能一个人控制呼吸。“雅克告诉《现场科学》。”因此，一种药理学的方法对于预防过度通气引发的恐慌发作是至关重要的。

Yackle还说，当婴儿睡眠时大脑感觉不到缺氧，从而无法唤醒身体时，可能会导致婴儿猝死综合征（SIDS）。有些婴儿可能由于遗传或早产而患上小岛屿发展中国家的风险更高。Yackle说，在这些情况下，患SIDS风险最高的婴儿可能会受益于一种改善吸氧和觉醒之间神经信号传导的疗法，

跟随Christopher Wanjek@Wanjek，以幽默的方式在健康和科学方面发表每日推文。Wanjek是《工作中的食物》和《坏药》的作者，坏药，定期出现在生命科学上

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