母性大改造：科学家解释怀孕如何"重塑"大脑

母性大改造：科学家解释怀孕如何"重塑"大脑弗朗西斯-克里克研究所（FrancisCrickInstitute）的研究人员发现，怀孕荷尔蒙会"重新连接"大脑，使小鼠为做母亲做好准备。他们的研究结果于10月5日发表在《科学》（Science）杂志上，结果表明，雌激素和孕酮都作用于大脑中的一小部分神经元，甚至在后代到来之前就开启了为人父母的行为。这些适应性导致了对幼崽更强烈和更有选择性的反应。众所周知，常规情况下雌性啮齿动物与幼崽的互动并不多，而母亲则将大部分时间用于照顾幼崽。人们认为，分娩时释放的荷尔蒙对母性行为的发生起着至关重要的作用。但早前的研究也表明，剖腹产的大鼠和暴露于妊娠荷尔蒙的处女小鼠仍然会表现出这种母性行为，这表明孕期荷尔蒙的变化可能更为重要。在目前的研究中，研究人员发现，雌性小鼠在妊娠晚期确实表现出了更多的亲子行为，而且这种行为的变化并不需要接触幼崽。他们发现，下丘脑中一个名为内侧视前区（MPOA）的大脑区域中与育儿有关的神经细胞群（表达加兰宁的神经元）受到了雌激素和黄体酮的影响。大脑记录显示，雌激素同时降低了这些神经元的基线活动，并使它们变得更加兴奋，而黄体酮则通过招募更多的突触（神经元之间的交流场所）来重新连接它们的输入。让这些神经元对荷尔蒙不敏感，就能完全消除怀孕期间父母行为的开始。小鼠甚至在分娩后也没有表现出为人父母的行为，这表明这些激素在怀孕期间有一个起作用的关键时期。其中一些变化在产后至少持续了一个月，而另一些变化似乎是永久性的，这表明妊娠可导致雌性大脑的长期重新布线。克里克研究所状态依赖神经处理实验室组长乔尼-科尔（JonnyKohl）说："我们知道，女性的身体在怀孕期间会发生变化，为孕育后代做准备。其中一个例子就是在分娩前很长时间就开始分泌乳汁。我们的研究表明，大脑中也在进行这种准备。""我们认为，这些通常被称为'婴儿脑'的变化导致了优先顺序的改变--处女鼠专注于交配，因此不需要对其他雌鼠的幼崽做出反应，而母鼠则需要做出强有力的育儿行为，以确保幼崽的存活。令人着迷的是，这种转换并不是在出生时发生的--大脑在更早的时候就在为这一重大的生命变化做准备了。"克里克研究所博士后研究员拉奇达-安马里（RachidaAmmari）和博士生弗朗切斯科-莫纳卡（FrancescoMonaca）是该研究的第一作者："我们已经证明，大脑有一个可塑性窗口，可以为未来的行为挑战做好准备。这些神经元接受来自大脑其他部位的大量输入，因此现在我们希望了解这些新信息来自何处。"研究人员认为，人类在怀孕期间也可能以类似的方式重新连接大脑，因为同样的荷尔蒙变化预计也会影响大脑的相同区域。这可能会影响父母的行为以及环境和社会线索。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390363.htm

科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异

科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异一个多国研究小组现在已经更好了解物种之间大脑皮层神经元架构的差异，这要归功于高分辨率显微镜。波鸿鲁尔大学发育神经生物学研究小组的研究人员在PetraWahle教授的领导下，已经证明灵长类动物和非灵长类动物在其结构上一个重要差异：轴突的起源，这是负责传输被称为动作电位电信号的过程。这些结果最近发表在《eLife》杂志上。研究小组研究了各种动物，包括啮齿类动物（小鼠、大鼠）、有蹄类动物（猪）、食肉动物（猫、雪貂），以及动物学灵长类的猕猴和人类。科学家们通过使用五种不同的染色技术和对超过34,000个神经元的评估得出结论，非灵长类动物和灵长类动物之间存在着物种差异。与非灵长类动物的兴奋性锥体神经元相比，灵长类动物大脑皮层外层II和III的兴奋性锥体神经元上携带轴突的树突明显较少。此外，对于抑制性中间神经元，在猫和人类物种之间发现了携带轴突的树突细胞百分比方面的巨大差异。在比较具有初级感觉和高级大脑功能的猕猴皮层区域时，没有观察到定量差异。研究人员表示，高分辨率显微镜在研究中特别重要，这使得检测轴突起源可以在微米级准确跟踪，这在传统显微镜下有时并不那么容易。通常，一个神经元将到达树突的兴奋性输入与抑制性输入进行整合，这一过程被称为体突整合。然后，神经元决定输入是否足够强大和重要，以通过动作电位传送到其他神经元和脑区。携带轴突的树突被认为是有特权的，因为这些树突的去极化输入能够直接唤起动作电位，而无需参与体细胞整合和体细胞抑制。为什么会演变出这种物种差异，以及它对灵长类动物的新皮层信息处理可能具有的潜在优势，目前尚不清楚。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301255.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301255.htm

是什么让人类的智慧与众不同？科学家找出了解大脑的新窗口

是什么让人类的智慧与众不同？科学家找出了解大脑的新窗口研究人员发现，人类大脑增强的处理能力可能源于我们神经元结构和功能的差异。图像来源：昆士兰大脑研究所/斯蒂芬-威廉姆斯教授他们最近在《细胞报告》杂志上发表了他们的发现。昆士兰大学昆士兰大脑研究所（QBI）的斯蒂芬-威廉姆斯教授解释说，他的团队研究了人类新皮层锥体神经元嵌入其神经元网络的电特性。"为了研究人类神经元，我们从人类新皮层的小块组织中制备了活体组织片，这些组织片是从两家医院接受神经外科手术以缓解难治性癫痫或切除脑肿瘤的病人身上收集的，"威廉姆斯教授说。"我们通过对人类和啮齿类动物的锥体神经元的细胞体和细树突进行错综复杂的同步电记录来比较人类和啮齿类动物的电特性。我们的研究显示，人类和啮齿动物的新皮层锥体神经元具有共同的基本生物物理特性。例如，我们发现人类和啮齿类新皮层锥体神经元的树突都会产生树突钠尖峰，这表明整合一个神经元接收的成千上万个输入信号的机制是一致的。然而，我们发现人类新皮层锥体神经元的计算功能得到了极大的加强"。该研究的共同作者、QBI博士后HelenGooch博士表示，研究小组发现人类新皮层锥体神经元的树状结构，也就是携带电信号的树枝状延伸部分比其他哺乳动物，如啮齿类动物的树状结构更大、更复杂。Gooch博士说："人类树突树的这种阐述伴随着在多个地点产生树突尖峰，这些尖峰积极地在神经元中扩散，以驱动每个神经元的输出信号。我们认为，这种分布式树突信息处理的增强因此可能是提高我们大脑整体处理能力的一个因素"。这种发现的转化为更好地理解人类大脑的电活动在疾病中如何受到干扰铺平了道路。母校医院神经科医生和共同作者LisaGillinder博士说："作为临床研究人员，我们不仅对了解人类脑细胞的正常功能感到兴奋，而且通过这一领域的未来研究，我们还旨在更好地了解像癫痫这样的疾病所发生的功能变化，希望能改善治疗。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333357.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333357.htm

蚊子是如何找到人类的？科学家揭开背后的秘密

蚊子是如何找到人类的？科学家揭开背后的秘密无论是蚊香液、蚊香、驱蚊水，在夏天人类必然要面对的是蚊子的侵扰。那么这些蚊子是如何找到我们的呢？现在研究人员发现了背后的秘密。人类散发出一种由体味、热量和二氧化碳组成的独特气味，这种气味虽然因人而异，但是蚊子利用它追踪人类。虽然大多数动物都有一组特定的神经元来检测每种类型的气味，但蚊子可以通过几种不同的途径来接收气味。该研究发表在科学杂志《细胞》上。该研究的主要作者之一，来自波士顿大学生物学助理教授MegYounger说：“结果表明和目前已知的其他动物相比，蚊子对它们所遇到的气味进行编码的方式是不同的”。研究小组随后检查了蚊子触角中的气味受体，这些受体与漂浮在环境中的化学物质结合，并通过神经元向大脑发出信号。Younger表示：“我们假设蚊子会遵循嗅觉的中心教条，即每个神经元只表达一种类型的受体。但结果和预期相反，同一个神经元中不同受体可以对不同的气味做出反应”。这意味着失去一个或多个受体并不影响蚊子对人类气味的接收能力。研究人员说，这种备份系统可能已经进化为一种生存机制。Younger说：“埃及伊蚊专门叮咬人类，据说它们之所以进化成这样，是因为人类总是靠近淡水，因此蚊子在淡水中产卵。”研究人员说，最终，了解蚊子的大脑如何处理人类的气味可以用来干预叮咬行为，减少蚊子传播的疾病的传播，如疟疾、登革热和黄热病。Younger表示：“控制蚊子的一个主要策略是把它们吸引到诱捕器中，把它们从咬人的人群中清除出去。如果我们能够利用这些知识来了解人类的气味在蚊子的触角和大脑中是如何体现的，我们就可以开发出比人类更吸引蚊子的混合剂。我们还可以开发针对那些检测人类气味的受体和神经元的驱虫剂”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306477.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306477.htm

小鼠帮助科学家揭示男性性欲背后的驱动因素

小鼠帮助科学家揭示男性性欲背后的驱动因素研究发现，当雄性小鼠遇到一只新的雌性小鼠时，大脑的一个区域就会被打开，从而激活下游的神经元，引发交配行为以及随之而来的快感和奖赏反应。他说："人类的下丘脑中很可能也有类似的神经元组来调节性奖赏、行为和满足感。它们很可能与我们在小鼠身上观察到的神经元非常相似。"该研究小组早些时候的工作表明，操纵从纹状体末端床核（BNST）投射到前视下丘脑的神经元，可以开启或关闭性识别。沙赫说："我们想知道，一旦发生识别，这些神经元中到底是哪些神经元在与视前下丘脑中的哪些神经元对话。"在最新的研究中，研究小组重点研究了一组能分泌一种名为"物质P"的慢效肽的BNST神经元。通过刺激这一神经束，回路到达了具有"物质P"受体的下丘脑前神经元，这些神经元随后启动了雄性交配行为。当科学家直接刺激视下丘脑前叶的P物质神经元时，刚刚完成交配行为的雄性小鼠被驱使立即恢复性活动。研究结果表明，正常的禁欲期（射精后性欲和交配能力恢复的时间）被完全覆盖。几乎所有的哺乳动物都需要这段时间来进行性活动的生理重组。它们只需要一秒钟或更短的时间就能恢复性活动。这相当于将禁欲期缩短了40多万倍。反过来说，抑制这种神经活动可以完全削弱男性的性欲。如果只让这组视网膜前-下丘脑神经元沉默，雄性就不会交配了。操纵P物质受体神经元甚至还可以引发雄性小鼠与无生命的物体交配（见下面的视频）。虽然这项研究的重点是操纵雄性小鼠的神经元，但科学家们相信，这种触发机制很可能在哺乳动物物种间是一致的。因此，这可能是开发治疗人类性行为新药的关键发现。治疗药物有可能降低性欲亢进男性的性活动，或增强性欲低下男性的性活动。"如果人类体内存在这些中枢--现在我们知道该去哪里找了--那么就有可能设计出用于调节这些回路的小分子药物，"沙赫说。"这类药物将与今天的磷酸二酯酶抑制剂截然不同，一般不会增强全身小血管的血流量，而是直接放大或抑制控制男性性欲的特定脑区。"研究人员还指出，增强小鼠的神经活动对攻击性没有影响，这对任何潜在的药物开发来说都是个好消息。研究小组现在的目标是找到驱动女性性欲的等效回路。在下面的视频中，刺激神经回路不仅会引发雌性小鼠的交配行为，还会导致雄性小鼠骑在无生命的物体上。这项研究发表在《细胞》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381493.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381493.htm

科学家归纳出驱动大脑洞察力的通用工作流程

科学家归纳出驱动大脑洞察力的通用工作流程揭开神经元功能的秘密：通用工作流程。蓝脑公司推出了一种通用工作流程，利用进化算法创建精确的神经元模型。这种方法简化了模型的创建，产生了代表整个神经元类型的典型模型，并为未来的改进铺平了道路。图片来源：©BlueBrainProject/EPFL这些电子模型在推动我们了解神经元形态如何影响兴奋性以及特定离子电流如何促进细胞功能方面发挥了关键作用。此外，它们在构建神经元回路以模拟和研究大脑活动方面也发挥了重要作用，让我们得以一窥支撑我们思想和行动的神经元的复杂舞动。创建能忠实复制实验观察结果的精确电子模型并非易事。这需要量化模型响应与实际电生理行为之间的相似性，而当离子通道电导和被动膜特性等参数无法直接测量时，这就具有挑战性。要想获得较高的相似性分数，往往需要对参数空间进行广泛的探索，这项工作既艰巨又耗时。为了应对这些挑战，研究人员向进化算法（EAs）寻求帮助。进化算法是在高维空间中进行全局参数优化的高效工具。其中，基于指标的进化算法（IBEA）在这方面大有可为。然而，该领域仍然缺乏完全开源和可复制的模型优化工作流程。在这项刊登在11月份《模式》杂志封面上的新研究中，蓝脑（BlueBrain）项目提出了一种开创性的通用工作流程，用于创建、验证和推广详细的神经元模型。这种方法建立在开源工具的基础上，所有步骤均可免费使用，为研究人员构建神经元模型提供了全面的解决方案，这些模型既可以代表单个生物细胞，也可以代表预定义的细胞类型。该工作流程的独特功能之一是能够构建所谓的典型神经元模型。BBP小组组长维尔纳-范盖特（WernerVanGeit）解释说："我们创建的不是针对单个神经元定制的模型，而是代表整个神经元类型的模型。"这种方法在研究特定神经元类型的特性和构建大型神经元回路时特别有用"。在这项研究中，作者应用工作流程创建了40个模型，代表了幼鼠体感皮层中的11种电类型（e-types），体感皮层是大脑皮层中负责处理来自身体各部位的与触觉、压力、温度和疼痛有关的感觉信息的区域。每个模型都根据一组电生理特征进行了优化，以确保与实验数据密切匹配。然后在各种形态上对这些典型模型进行测试，以评估它们的通用性。通过分析这些模型中使用的参数，科学家们深入了解了它们的生物物理特性。"灵敏度分析有助于揭示哪些参数对模型性能至关重要，哪些参数可以变化而不影响结果，"共同第一作者克里斯蒂安-罗塞特（ChristianRössert）强调说，"这种更深入的理解对完善模型的创建大有帮助。虽然这种方法很强大，但作者指出了目前的一些局限性。某些神经元类型能很好地概括各种形状，而其他类型则很难。了解为什么某些模型在特定形态下效果更好是一个正在进行的研究领域。此外，创建一个单一的典型模型意味着忽略真实神经元中的一些变异性。为了解决这个问题，神经科学家可以根据相同的输入创建多个模型，引入变异以代表真实世界的多样性。共同第一作者玛丽亚-雷瓦（MariaReva）指出："这里介绍的这套电子模型是基于对神经元主体的贴片钳记录进行的电学测量。在未来的版本中，这些模型可以丰富更多细节，如突触和树突整合以及额外的离子电流，这些改进将使我们更接近于了解神经元的功能。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389221.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389221.htm