研究发现男性和女性大脑在认知能力上存在显著差异

研究发现男性和女性大脑在认知能力上存在显著差异 虽然许多研究都测试了星形胶质细胞受体对行为的影响，但没有一项研究涉及生理性别是否起作用，而且大多数研究只测试了男性。5月24日发表在《细胞报告》（Cell Reports）上的这项研究挑战了长期以来的假设，即星形胶质细胞信号传导对两性具有相似的认知效应。威尔康奈尔医学院费尔家族脑与心智研究所和海伦与罗伯特-阿贝尔阿尔茨海默氏症研究所的Nan和Stephen Swid额颞叶痴呆症研究助理教授、神经科学助理教授Anna G. Orr博士说："我们的研究发现，以前报道的男性认知效应不能推断到女性身上。"在各种已知存在性别差异的神经系统疾病中，包括神经退行性疾病、精神分裂症、中风和癫痫，都会出现星形胶质细胞受体的变化。然而，人们对促进性别差异的机制仍然知之甚少。男女大脑有何不同？在这项研究中，第一作者、奥尔实验室前研究生萨曼莎-M-梅多斯（Samantha M. Meadows）博士重点研究了mGluR3，它是星形胶质细胞中的主要谷氨酸受体，也是痴呆症的首要改变基因。研究小组利用基因编辑和刺激动物模型中的工程受体来选择性地操纵星形胶质细胞，并研究 mGluR3 和相关受体对学习、记忆以及其他认知和行为结果的影响。研究人员发现，提高星形胶质细胞的mGluR3水平可增强老年女性的记忆力，而降低这些水平则足以损害年轻女性的记忆力，这表明mGluR3可促进女性的记忆回忆。然而，在男性中，降低mGluR3水平会增强记忆力，而提高受体水平则没有影响。Meadows博士说："有趣的是，这些受体对认知的影响在两性之间并不一致。"这张小鼠海马体的图像显示了星形胶质细胞（绿色）、神经元（红色）和细胞核（蓝色）上的 mGluR3 受体。图片来源：奥尔实验室为了了解这些不同的效应是mGluR3所独有的，还是反映了星形胶质细胞受体信号转导的更广泛特征，Meadows博士与合著者、脑与心智研究所和阿佩尔阿尔茨海默病研究所神经科学研究助理教授Adam L. Orr博士合作，在小鼠执行涉及学习和记忆的任务时选择性地刺激不同的星形胶质细胞受体。令他们惊讶的是，研究小组发现了进一步的证据，表明受体激活会导致记忆增强或受损，这取决于生物性别。亚当-奥尔博士说："正常的大脑功能似乎需要特定性别的星形胶质细胞信号平衡。"这项研究表明，正在开发用于治疗精神分裂症和焦虑症等疾病的mGluR3调节剂可能需要进一步研究，以评估它们对不同性别的影响。影响星形胶质细胞受体的治疗药物可能会导致性别特异性认知效应，部分原因是星形胶质细胞在男性和女性中的作用不同。实验室正在研究是什么导致了这种不同的影响，以及大脑的其他功能是否也会以性别特异性的方式发生变化。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新冠被好多人吹成了大号流感。但是他最近后遗症的最新报道是，据研究表明，哪怕是轻症，也会造成脑神经的提前10年衰老。新冠的病毒毒素

新冠被好多人吹成了大号流感。但是他最近后遗症的最新报道是，据研究表明，哪怕是轻症，也会造成脑神经的提前10年衰老。新冠的病毒毒素会直接作用于大脑灰质层。那些味觉、嗅觉以及性功能的退化，其实都是大脑皮层的永久性损伤引起的。如果是重症或者反复感染，很有可能会造成大脑涨大或缩导致记忆力衰退，判断能力下降，最严重的情况甚至会对肯德基疯狂星期四失去兴趣。V我50证明你的大脑没有受损。

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新冠被好多人吹成了大号流感。但是他最近后遗症的最新报道是，据研究表明，哪怕是轻症，也会造成脑神经的提前10年衰老。新冠的病毒毒素会直接作用于大脑灰质层。那些味觉、嗅觉以及性功能的退化，其实都是大脑皮层的永久性损伤引起的。如果是重症或者反复感染，很有可能会造成大脑涨大或缩导致记忆力衰退，判断能力下降，最严重的情况甚至会对肯德基疯狂星期四失去兴趣。

研究人员制造出混合大脑：让一个物种的神经元帮助另一个物种

研究人员制造出混合大脑：让一个物种的神经元帮助另一个物种 大鼠（红色）和小鼠（绿色）神经元的混合体在混合大脑中形成了环形气味处理中心什么是混合大脑？听起来像是科幻电影情节中的东西或者是史蒂夫-马丁主演的80年代古怪喜剧但它实际上是两个物种细胞的结合，发育成一个完整的功能性大脑。因此，杂交脑通过创建"合成"神经回路来恢复受损或退化大脑的功能，对于推动再生神经科学的发展非常重要。在哥伦比亚大学欧文医学中心研究人员领导的一项新研究中，大鼠干细胞在发育初期就被引入到小鼠细胞中，从而产生了利用整合的大鼠细胞嗅觉的小鼠大脑。哥伦比亚大学瓦格罗斯内外科医学院遗传学和发育学教授、该研究的共同通讯作者克里斯汀-鲍德温（Kristin Baldwin）说："我们拥有漂亮的培养皿细胞模型和称为器官组织的三维培养物，它们都有各自的优点。但它们都无法让你确定细胞是否真正发挥了最高水平的功能。这项研究开始向我们展示，我们如何扩大大脑的灵活性，使其能够容纳来自人机界面或移植干细胞的其他类型的输入。"大鼠-小鼠嵌合体的制作示意图 Throesch 等人研究人员将大鼠胚胎干细胞植入小鼠胚泡（受精卵分裂而成的细胞团），然后将胚泡移植到代孕小鼠妈妈的子宫内发育。尽管在进化过程中存在差异（大鼠大脑发育较慢，体积较大），但研究人员观察到，大鼠细胞与小鼠神经元同步生长。在成熟的大鼠-小鼠或嵌合体中，大鼠细胞整合成整个小鼠大脑的神经回路，并与小鼠神经元形成活跃的连接。鲍德温说："几乎在整个小鼠大脑中都能看到大鼠细胞，这让我们相当惊讶。它告诉我们，插入的障碍很少，这表明许多种小鼠神经元都可以被类似的大鼠神经元取代。"接下来是测试大鼠细胞的功能能力，以及它们是否能取代受损的小鼠神经元。研究人员开发了小鼠模型，这些小鼠的嗅觉神经元（OSNs）在基因上有缺陷或被消融，即被破坏，而嗅觉神经元是检测和传递气味信息的神经元。他们发现，大鼠细胞拯救了小鼠大脑。鲍德温说："我们在每个小鼠笼子里都藏了一块饼干，结果非常惊讶地发现，它们能通过大鼠神经元找到饼干。"然而，与OSN被破坏的小鼠相比，OSN被基因沉默（即神经元存在，只是不工作）的小鼠找到饼干的成功率较低。这表明，增加替代神经元并非"即插即用"。如果想获得功能性替代神经元，可能需要清空闲置在那里的功能障碍神经元，这可能是某些神经退行性疾病的情况，也可能是自闭症和精神分裂症等神经发育障碍的情况。研究人员在研究中遇到的一个问题是，大鼠细胞随机分布在不同的小鼠体内，这阻碍了他们将研究扩展到其他神经系统。目前，他们正试图找到驱动插入细胞发育成特定细胞类型的方法，这可能会提供更高的精确度。扫清这一障碍将为创造具有灵长类神经元的混合大脑铺平道路，这将帮助我们更接近了解人类疾病。这项研究发表在《细胞》杂志上。 ... PC版： 手机版：

解码小鼠的思维：索尔克研究所具有里程碑意义的表观基因组大脑图谱

解码小鼠的思维：索尔克研究所具有里程碑意义的表观基因组大脑图谱 这些工作由美国国立卫生研究院的"通过推进创新神经技术进行大脑研究计划"（BRAINInitiative）负责协调，该计划的最终目标是为哺乳动物的大脑绘制一幅全新的动态图像。索尔克教授、遗传学国际理事会主席、霍华德-休斯医学研究所研究员约瑟夫-埃克（Joseph Ecker）说："通过这项工作，我们不仅获得了关于哪些细胞构成了小鼠大脑的大量信息，还了解了这些细胞内的基因是如何被调控的，以及这些基因是如何驱动细胞功能的。当利用这个基于表观基因组的细胞图谱，开始研究已知会导致人类疾病的基因变异时，就会对哪些细胞类型在疾病中可能最脆弱有了新的认识"。美国国立卫生研究院大脑计划于 2014 年启动，已为研究人员提供了 30 多亿美元的资金，用于开发变革性技术并将其应用于脑科学。2021年，得到"脑神经启示录计划"（BRAIN Initiative）支持的研究人员包括索尔克（Salk）的团队公布了小鼠大脑图谱的初稿，该图谱开创了描述神经元特征的新工具，并将这些工具应用于小鼠大脑的小切片。今年早些时候，许多相同的技术被用于绘制最初的人脑图谱。在最新的工作中，研究人员扩大了研究细胞的数量和小鼠大脑的区域，并使用了过去几年才出现的新的单细胞技术。左上图：解剖小鼠大脑的三维效果图，根据解剖的脑区划分为不同的部分；左下图：小鼠大脑的三维效果图，根据解剖的脑区划分为不同颜色的部分（黄色、蓝色、水蓝色、绿色、粉色、橙色、棕色、红色）。右上角：小鼠大脑的垂直切片，不同颜色（橙色、绿色、蓝色、水蓝色、红色、紫色）代表不同细胞类型，代表特定细胞类型在该切片中的空间位置；右下角：小鼠大脑的垂直切片，不同颜色（橙色、绿色、蓝色、水蓝色、红色、紫色）代表不同细胞类型，代表特定细胞类型在该切片中的空间位置：多色圆圈（黄色、蓝色、水蓝色、绿色、粉红色、橙色、棕色、红色）代表根据表观基因组剖析在小鼠整个大脑中发现的细胞类型的数量和多样性。资料来源：索尔克研究所全脑分析和公众可及性两篇新论文的资深作者爱德华-卡拉韦教授说："这是整个大脑的研究，以前从未有过。观察整个大脑会产生一些想法和原理，而这些想法和原理是你每次观察一个部分所无法了解的"。为了帮助其他研究小鼠大脑的研究人员，新数据通过一个在线平台公开发布，不仅可以通过数据库进行搜索，还可以使用人工智能工具 ChatGPT 进行查询。索尔克研究教授玛格丽塔-贝伦斯（Margarita Behrens）补充说："将小鼠作为模式生物的人非常多，这为他们在涉及小鼠大脑的研究中提供了一个非常强大的新工具。"这期《自然》特刊共刊登了 10 篇美国国立卫生研究院大脑计划（NIH BRAIN Initiative）的文章，其中 4 篇由索尔克研究人员合著，描述了小鼠大脑的细胞及其连接。这四篇论文中的亮点包括单细胞 DNA 甲基化图谱为了确定小鼠大脑中的所有细胞类型，索尔克研究人员采用了一次分析一个脑细胞的尖端技术。这些单细胞方法既研究细胞内DNA的三维结构，也研究DNA上附着的甲基化学基团的模式这是基因受细胞控制的两种不同方式。2019年，埃克的实验室小组开创了同时进行这两项测量的方法，这让研究人员不仅能研究出不同细胞类型中哪些基因程序被激活，还能研究出这些程序是如何开启和关闭的。研究小组发现了基因在不同细胞类型中通过不同方式被激活的例子，就像用两个不同的开关打开或关闭电灯一样。了解了这些重叠的分子回路，研究人员就能更容易地开发出干预脑部疾病的新方法。埃克实验室的博士后研究员、本文第一作者刘汉清说："如果你能了解这些细胞类型中所有重要的调控元素，你也就能开始了解细胞的发育轨迹，这对了解自闭症和精神分裂症等神经发育疾病至关重要。"研究人员还对大脑的哪些区域含有哪些细胞类型有了新的发现。在对这些细胞类型进行编目时，他们还发现脑干和中脑的细胞类型远远多于大得多的大脑皮层这表明大脑的这些较小部分可能进化出了更多的功能。单细胞染色质图另一种间接确定DNA结构以及细胞正在积极利用哪段遗传物质的方法是测试哪些DNA可以被其他分子结合。加州大学圣地亚哥分校的任兵（Bing Ren）领导的研究人员（包括索尔克的埃克和贝伦斯）利用这种称为染色质可及性的方法，绘制了来自117只小鼠的230万个脑细胞的DNA结构图。然后，研究小组利用人工智能，根据这些染色质可及性模式，预测DNA的哪些部分是细胞状态的总体调控因子。他们发现的许多调控元件都位于DNA片段中，而这些DNA片段已经与人类脑部疾病有牵连；关于哪些细胞类型使用哪些调控元件的新知识有助于确定哪些细胞与哪些疾病有牵连。神经元投射和连接在贝伦斯、卡拉韦和埃克共同撰写的另一篇论文中，研究人员绘制了整个小鼠大脑神经元之间的连接图。然后，他们分析了这些图谱与细胞内甲基化模式的对比。这让他们发现了哪些基因负责引导神经元到达大脑的哪些区域。埃克实验室的博士后研究员、该论文的共同第一作者周景天（音译）说："我们发现了某些规则，这些规则根据细胞的DNA甲基化模式决定细胞投射到哪里。"神经元之间的连接对其功能至关重要，而这套新规则可能有助于研究人员研究疾病中出现问题的原因。比较小鼠、猴子和人类的运动皮层运动皮层是哺乳动物大脑中参与计划和执行自主肢体运动的部分。贝伦斯、埃克和任领导的研究人员研究了来自人类、小鼠和非人灵长类运动皮层的 20 多万个细胞的甲基化模式和 DNA 结构，以更好地了解运动皮层细胞在人类进化过程中的变化。他们能够确定特定调控蛋白的进化与基因表达模式进化之间的相关性。他们还发现，近 80% 的人类特有的调控元件是可转座元件DNA 的移动小段，可以很容易地改变在基因组中的位置。"我认为，总的来说，这一整套研究为其他人未来的研究提供了蓝图，"索尔克分子神经生物学文森特-科茨讲座教授卡拉韦说。"研究特定细胞类型的人现在可以查看我们的数据，了解这些细胞的所有连接方式以及它们的所有调控方式。这是一种资源，可以让人们提出自己的问题"。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

彻底改变大脑健康：莱斯大学发明微型植入式脑刺激器

彻底改变大脑健康：莱斯大学发明微型植入式脑刺激器 莱斯大学的工程师们开发出了首个在人类患者身上起作用的微型脑刺激器。图片来源：Jeff Fitlow/莱斯大学这种被称为"数字可编程过脑治疗器"（DOT）的设备可以为耐药性抑郁症和其他精神或神经疾病的治疗带来革命性的变化，因为它提供了一种替代疗法，与目前基于神经刺激的疗法相比，它能为患者提供更大的自主性和可及性，与其他脑机接口（BCI）相比，它的侵入性更小。莱斯大学电气与计算机工程系和生物工程系教授罗宾逊说："在这篇论文中，我们展示了我们的设备，它只有豌豆大小，可以激活运动皮层，从而使患者移动他们的手。未来，我们可以将植入物放置在大脑的其他部位，比如前额叶皮层，我们希望它能改善抑郁症或其他疾病患者的执行功能"。现有的植入式脑刺激技术由相对较大的电池供电，这些电池需要放置在身体其他部位的皮下，并通过较长的导线与刺激装置相连。这种设计上的限制需要进行更多的手术，使患者承受更大的硬件植入负担、电线断裂或失效的风险，以及未来更换电池手术的需要。莱斯大学的雅各布-罗宾逊（Jacob Robinson）和他的研究团队开发出了最小的植入式脑刺激器，并在人类患者身上进行了演示，这将彻底改变抗药性抑郁症和其他精神或神经疾病的治疗方法。图片来源：Jeff Fitlow/莱斯大学罗宾逊实验室的电气工程研究生、发表在《科学进展》（Science Advances）上的这项研究的第一作者约书亚-伍兹（Joshua Woods）解释说："我们通过使用外部发射器为设备无线供电，消除了对电池的需求。"莱斯大学应用物理学专业的前研究生、现就职于 Motif Neurotech 公司的阿曼达-辛格（Amanda Singer）也是该研究的第一作者。该技术依赖于一种能将磁场转换为电脉冲的材料。这种转换过程在小范围内非常有效，并且具有良好的错位容差，这意味着它不需要复杂或微小的操作来激活和控制。该设备的宽度为 9 毫米，可提供 14.5 伏电压的刺激。罗宾逊说："我们的植入物通过这种磁电效应获得全部能量。"罗宾逊是 Motif 公司的创始人兼首席执行官，Motif 公司是通过莱斯大学生物技术启动平台成立的一家初创公司，该公司正致力于将这种设备推向市场。Motif是几家神经技术公司之一，这些公司正在探索BCIs在彻底改变神经系统疾病治疗方法方面的潜力。罗宾逊说："神经刺激是实现精神健康领域疗法的关键，因为药物的副作用和缺乏疗效使许多人没有适当的治疗选择。"临床测试和未来方向研究人员在一名人类患者身上对该装置进行了临时测试，用它来刺激大脑运动皮层大脑中负责运动的部分并产生手部运动反应。接下来，他们在猪身上展示了该装置与大脑的稳定接口，持续时间为30天。伍兹说："这在以前是没有过的，因为要通过硬脑膜刺激大脑所需的信号质量和强度在以前是不可能的，这么小的植入物是不可能通过无线功率传输的。"罗宾逊设想在家中就能使用这项技术。医生会开出治疗处方，并提供设备使用指南，但患者仍可完全控制治疗方法："回到家中，病人戴上帽子或可穿戴设备，为植入物供电并与之通信，按下 iPhone 或智能手表上的'开始'按钮，然后植入物发出的电刺激将激活大脑内部的神经元网络。"植入手术需要进行 30 分钟的微创手术，将装置植入大脑上方的骨头中。植入物和切口几乎看不见，病人当天就可以回家。约书亚-伍兹（左起）、雅各布-罗宾逊和法蒂玛-阿尔拉什丹。图片来源：Jeff Fitlow/莱斯大学贝勒医学院神经外科教授兼研究副主席、麦克奈尔奖学金获得者、卡伦基金会捐赠主席谢斯说："心脏起搏器是心脏护理中非常常规的一部分。在神经和精神疾病方面，与之相对应的是脑深部刺激（DBS），这听起来很可怕，而且是侵入性的。深部脑刺激实际上是一种相当安全的手术，但它仍然是脑外科手术，它的可感知风险会给愿意接受它并可能从中受益的人数设定一个很低的上限。这就是这种技术的用武之地。在门诊手术中心做一个 30 分钟的小手术，只不过是皮肤手术，比起 DBS 更容易被接受。因此，如果我们能证明它与更具侵入性的替代疗法一样有效，那么这种疗法很可能会对心理健康产生更大的影响。"但对于抑郁症和强迫症等疾病，每天只需几分钟的刺激就足以使目标神经元网络的功能发生预期的变化。关于下一步计划，罗宾逊说，在研究方面，他"真正感兴趣的是创建植入物网络，以及创建可以刺激和记录的植入物，这样它们就可以根据你自己的大脑特征提供自适应的个性化疗法"。从治疗开发的角度来看，Motif Neurotech 公司正在寻求美国食品和药物管理局（FDA）的批准，以便在人体中进行长期临床试验。患者和护理人员可以登录Motif Neurotech 网站，了解这些试验的开始时间和地点。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：