科学家们发现了一种新的日常节奏 使人们了解到大脑活动是如何被微调的

科学家们发现了一种新的日常节奏使人们了解到大脑活动是如何被微调的该结果发表在《PLOS生物学》杂志上，可能有助于解释细微的突触变化如何改善人类的记忆。来自国家神经疾病和中风研究所（NINDS）的研究人员领导了这项研究，该研究所是国家卫生研究院的一部分。"抑制对大脑功能的各个方面都很重要。但二十多年来，大多数睡眠研究都集中在了解兴奋性突触上，"NINDS的高级调查员WeiLu博士说。"这是一项及时的研究，试图了解睡眠和清醒如何调节抑制性突触的可塑性"。Lu博士实验室的博士后WuKunwei调查了小鼠在睡眠和清醒时抑制性突触的情况。从海马体（一个参与记忆形成的大脑区域）的神经元进行的电记录显示了一种以前未知的活动模式。在清醒状态下，稳定的"强直"抑制活动增加，但快速的"阶段性"抑制活动减少。他们还发现，在清醒的小鼠神经元中，抑制性电反应的活动依赖性增强得多，这表明清醒，而不是睡眠，可能在更大程度上加强这些突触。抑制性神经元使用神经递质γ-氨基丁酸（GABA）来减少神经系统的活动。这些神经元在抑制性突触处将GABA分子释放到突触裂隙中，突触裂隙是神经元之间神经递质扩散的空间。这些分子与邻近的兴奋性神经元表面的GABAA受体结合，使其减少发射次数。进一步的实验表明，清醒时的突触变化是由α5-GABAA受体数量增加所驱动的。当受体在清醒小鼠体内被阻断时，活动依赖性的相位电反应的增强就会减弱。这表明，清醒时GABAA受体的积累可能是建立更强大、更有效的抑制性突触的关键，这是一个被称为突触可塑性的基本过程。"当你在白天学习新信息时，神经元受到来自大脑皮层和许多其他区域的兴奋性信号的轰击。"Lu博士说："为了将这些信息转变为记忆，你首先需要调节和完善它--这就是抑制的作用。"先前的研究表明，海马体的突触变化可能是由抑制性中间神经元发出的信号驱动的，这种特殊类型的细胞在大脑中只占大约10-20%的神经元。在海马中有超过20种不同的中间神经元亚型，但最近的研究强调了两种类型，即被称为副白蛋白和体蛋白，它们关键性地参与了突触调节。为了确定哪种神经元负责他们所观察到的可塑性，Lu博士的团队使用了光遗传学，这是一种使用光来打开或关闭细胞的技术，并发现清醒状态导致更多的α5-GABAA受体和来自副白蛋白的更强连接，而不是体蛋白的神经元。人类和小鼠拥有类似的神经回路，是记忆储存和其他基本认知过程的基础。这种机制可能是抑制性输入精确控制神经元之间和整个大脑网络的信息起伏的一种方式。Lu博士说："抑制实际上是相当强大的，因为它允许大脑以一种微调的方式执行，这基本上是所有认知的基础。"由于抑制对大脑功能的几乎每一个方面都至关重要，这项研究不仅有助于帮助科学家了解睡眠-觉醒周期，而且有助于了解植根于大脑节律异常的神经系统疾病，如癫痫。在未来，Lu博士的研究小组计划探索GABAA受体贩运到抑制性突触的分子基础。这项研究的部分资金来自于美国国家疾病预防控制中心的院内研究项目。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335699.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335699.htm

研究：促进神经元的形成可以帮助恢复阿尔茨海默病的记忆

研究：促进神经元的形成可以帮助恢复阿尔茨海默病的记忆科学家们发现，在患有阿尔茨海默病(AD)的小鼠中增加新神经元的生产可以挽救动物的记忆缺陷。该研究显示，新神经元能够融入存储记忆的神经回路并恢复其正常功能。这表明，促进神经元的产生可能是治疗AD患者的可行策略。新神经元是由神经干细胞通过一个被称为神经发生的过程产生。以前的研究表明，AD患者和携带跟AD有关的基因突变的实验室小鼠的神经发生都受到损害。这种损害在大脑中一个叫做海马体的区域尤为严重，该区域对记忆的获取和检索至关重要。伊利诺伊大学芝加哥医学院解剖学和细胞生物学系的OrlyLazarov教授说道：“然而，新形成的神经元在记忆形成中的作用及神经生成的缺陷是否导致与AD相关的认知障碍目前还不清楚。”在新JEM研究中，Lazarov和他的同事们通过基因增强神经元干细胞的生存以促进AD小鼠的神经生成。科学家们删除了在神经元干细胞死亡中起主要作用的基因Bax并最终导致了更多新神经元的成熟。以这种方式增加新神经元的产生恢复了动物的认知能力，这在测量空间识别和背景记忆的两种不同测试中得到了证明。通过荧光标记在记忆获取和检索过程中激活的神经元，科学家们发现，在健康小鼠的大脑中，参与存储记忆的神经回路包括许多新形成的神经元和较老、较成熟的神经元。在AD小鼠中，这些储存记忆的回路包含较少的新神经元，但当神经发生增加时，新形成的神经元的整合得到了恢复。对形成记忆储存回路的神经元的进一步分析显示，促进神经发生也会增加树突棘的数量。这些是突触中的结构，已知对记忆的形成至关重要。此外，促进神经生成还能恢复神经元基因的正常表达模式。Lazarov及其同事证实了新形成的神经元对记忆形成的重要性，他们在AD小鼠的大脑中特意使其失活。这逆转了促进神经生成的好处并阻止了动物记忆的任何改善。Lazarov说道：“我们的研究首次表明，海马神经发生的障碍通过减少用于记忆形成的未成熟神经元的可用性，在跟AD相关的记忆缺陷中发挥了作用。综合来看，我们的结果表明，增强神经生成可能对AD患者有治疗价值。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309715.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309715.htm

睡得好与学得少 新研究发现睡眠状况对学习的影响

睡得好与学得少新研究发现睡眠状况对学习的影响想象一下，你是一名学生，现在是期末考试周，你正在准备一场重要的考试：是通宵达旦还是好好休息？许多在考试中昏昏沉沉、目光呆滞的人都知道，睡眠不足会让人格外难以保留信息。密歇根大学的两项新研究揭示了这一现象的原因，以及在睡眠和睡眠剥夺期间大脑内部发生了什么，从而帮助或损害了记忆的形成。特定的神经元可以对特定的刺激进行调谐。例如，迷宫中的老鼠一旦到达迷宫中的特定位置，其神经元就会亮起。这些神经元被称为"位置神经元"，在人体内也很活跃，可以帮助人们在环境中导航。但睡眠时会发生什么呢？麻省大学医学院麻醉学副教授卡姆兰-迪巴（KamranDiba）博士说："如果该神经元在睡眠期间有反应，你能从中推断出什么呢？"由迪巴和前研究生库罗什-马布迪（KouroshMaboudi）博士领导的一项研究对海马体中的神经元进行了研究，发现了一种在动物熟睡时可视化与某个位置相关的神经元模式调整的方法。在安宁状态和睡眠期间，海马体会在数小时内每隔几秒钟产生一种名为"尖波涟漪"的电活动。研究人员对这些涟漪的同步性和传播距离感到非常好奇，它们似乎在将信息从大脑的一个部分传播到另一个部分。这些跃迁被认为是神经元形成和更新记忆（包括位置记忆）的过程。在这项研究中，研究小组在老鼠完成一个新迷宫后，测量了老鼠睡眠期间的大脑活动。利用一种名为贝叶斯学习的统计推理，他们首次能够追踪哪些神经元会对迷宫中的哪些位置做出反应。"比方说，一个神经元偏好迷宫的某个角落。在睡眠过程中，我们可能会看到该神经元与其他表现出类似偏好的神经元一起激活。但有时，与其他区域相关的神经元可能会与该细胞共同激活。"迪巴说："我们随后发现，当我们把它放回迷宫时，神经元的位置偏好会发生变化，这取决于它们在睡眠时与哪些细胞一起激活。"通过这种方法，他们可以实时观察神经元的可塑性或表象漂移。该研究还进一步证实了一个由来已久的理论，即睡眠期间神经元的重新激活是睡眠对记忆非常重要的部分原因。鉴于睡眠的重要性，迪巴的团队希望研究在睡眠不足的情况下大脑会发生什么变化。第二项研究同样发表在《自然》杂志上，由迪巴和前研究生巴蓬-吉里（BapunGiri）博士领导的研究小组比较了神经元再激活的数量--即在迷宫探索过程中发射的场所神经元在休息时会自发地再次发射，并比较了睡眠时与失眠时神经元再激活的顺序（量化为重放）。他们发现，参与重新激活和重放迷宫体验的神经元的发射模式在睡眠期间比睡眠不足期间更高。与睡眠不足相对应的是，尖波波纹的出现率相似或更高，但波幅较低，波纹的功率也较低。迪巴说："然而，在几乎一半的病例中，锐波涟漪时迷宫体验的重新激活在睡眠剥夺期间被完全抑制。当睡眠不足的大鼠能够补觉时，虽然再激活功能略有回升，但却无法与正常睡眠的大鼠相比。此外，重放功能也受到了类似的损害，但当失去的睡眠得到恢复后，重放功能就不会恢复了。"由于重新激活和重放对记忆非常重要，因此研究结果证明了睡眠不足对记忆的不利影响。迪巴的团队希望继续研究睡眠过程中记忆处理的性质、为什么需要重新激活记忆以及睡眠压力对记忆的影响。编译来源：ScitechDailyDOI:10.1038/s41586-024-07397-xDOI:10.1038/s41586-024-07538-2...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435702.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435702.htm

科学家发现儿童记忆发展背后的分子机制

科学家发现儿童记忆发展背后的分子机制小白蛋白中间神经元（蓝色）被神经元周围网包围。图片来源：病童医院(SickKids)在由博士领导的《科学》杂志上发表的一项研究中。PaulFrankland和SheenaJosselyn都是SickKids神经科学与心理健康项目的资深科学家，研究人员查明了小鼠从要点状记忆转变为情景记忆的分子机制。研究小组指出，了解这种通常发生在四岁到六岁儿童之间的变化，可能会为儿童发展研究和影响大脑的疾病（从自闭症谱系障碍到脑震荡）提供新的见解。“几十年来，研究人员一直在研究情景记忆是如何发展的，但由于精确细胞干预的发展，我们现在第一次能够在分子水平上研究这个问题，”弗兰克兰说，他也是加拿大研究主席。认知神经生物学。神经周围网络的增长可能会引发记忆的变化在成人中，记忆痕迹（也称为印迹）由10%到20%的神经元组成，但这些印迹的总体大小在幼儿中翻倍，其中20%到40%的神经元构成支持记忆的印迹。那么为什么要改变呢？海马体是大脑中负责学习和记忆的部分，包含多种神经元，其中包括一种称为表达小清蛋白（PV）中间神经元的抑制细胞。这些抑制细胞限制印迹的大小并实现记忆特异性。研究小组发现，随着这些中间神经元的成熟，记忆会从一般记忆转变为更具体的记忆，并形成适当大小的印迹。利用德国神经退行性疾病中心分子神经可塑性研究小组负责人AlexanderDityatev博士开发的病毒基因转移技术，研究人员决定更深入地研究并探索这种变化的原因。他们发现，随着海马体中这些中间神经元周围形成密集的细胞外基质（称为神经周网络），中间神经元就会成熟，从而改变我们的大脑创建印迹和存储记忆的方式。“一旦我们确定神经周围网络是中间神经元成熟的关键因素，我们就能够加速该网络的发育，并在幼年小鼠中创造特定的情景记忆，而不是一般的记忆，”加拿大电路基础研究主席Josselyn说。的记忆。提供有关大脑功能和认知的新见解虽然研究小组能够通过加速神经周围网络的发育来触发记忆类型的这种变化，但他们也指出，主旨记忆和情景记忆之间年龄差异的原因不应被忽视。“当你思考记忆的用途时，你会发现儿童的记忆功能与成人不同，这是有道理的，”博士AdamRamsaran解释道。弗兰克兰实验室的候选人和该研究的第一作者。“三岁的时候，你不需要记住细节。要点式的记忆可以帮助孩子建立一个庞大的知识库，随着年龄的增长和经验的丰富，这些知识库会变得更加具体。”在这些分子发现的基础上，研究小组通过提供丰富的环境来形成特定记忆，从而加速了神经周围网络的生长，这一发现有助于为SickKids和多伦多大学正在进行的儿童发展研究提供信息。“除了记忆发育之外，我们还发现大脑不同感觉系统中存在类似的成熟型机制，”弗兰克兰说。“相同的大脑机制可能被多个不同的大脑区域用于多种不同的目的，这为研究和合作提供了令人兴奋的新机会。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370373.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370373.htm

糖影响大脑"可塑性" 有助于学习、记忆和恢复

糖影响大脑"可塑性"有助于学习、记忆和恢复复杂的糖分子控制着神经元周围网（图中绿色）的形成，这些网环绕着神经元，帮助稳定大脑中的连接。资料来源：LindaHsieh-Wilson实验室研究人员于8月16日在美国化学学会（ACS）秋季会议上展示了他们的研究成果。美国化学学会2023年秋季会议将于8月13-17日以虚拟和现场相结合的方式举行，大约有12000个关于各种科学主题的报告。复合糖和大脑可塑性给水果、糖果或蛋糕增添甜味的糖实际上只是多种糖类中的几个简单品种。当它们串联在一起时，就能形成各种各样的复合糖。GAG是通过连接其他化学结构（包括硫酸基团）而形成的。"如果我们研究大脑中GAGs的化学结构，就能了解大脑的可塑性，并希望将来能利用这些信息恢复或增强记忆中的神经连接，"在会议上介绍这项研究的项目首席研究员琳达-谢-威尔逊（LindaHsieh-Wilson）博士说。她解释说："这些糖能调节许多蛋白质，它们的结构在发育过程中和疾病发生时会发生变化。"谢-威尔逊现就职于加州理工学院（Caltech）。在大脑中，最常见的GAG形式是硫酸软骨素，它存在于大脑许多细胞周围的细胞外基质中。硫酸软骨素还能形成被称为"神经元周围网"的结构，这种结构包裹着单个神经元，并稳定它们之间的突触连接。硫酸化模式及其影响改变GAG功能的一种方法是硫酸化图案，即糖链上的硫酸基团模式。谢-威尔逊的团队对这些硫酸化模式如何发生改变，以及它们可能如何调控神经可塑性和社会记忆等生物过程很感兴趣。有朝一日，研究人员也可以通过调节这些功能来治疗中枢神经系统损伤、神经退行性疾病或精神疾病。当研究小组删除了小鼠体内负责形成硫酸软骨素两种主要硫酸化模式的Chst11基因后，小鼠的神经元周围网出现了缺陷。然而，在没有硫酸化图案的情况下，神经元网络的数量实际上增加了，从而改变了神经元之间突触连接的类型。此外，这些小鼠无法辨认出它们以前接触过的小鼠，这表明这些模式会影响社会记忆。记忆和治疗的潜力有趣的是，这些网络可能比以前认为的更具活力--它们可能在儿童期和成年期都发挥着作用。当研究人员在成年小鼠的大脑中特异性地靶向Chst11时，他们发现它对神经周细胞网和社会记忆产生了同样的影响。谢-威尔逊说："这一结果表明，有可能在青春期或成年期操纵这些网络，从而有可能重新连接或加强某些突触连接。"在最近的其他实验中，研究小组希望了解GAGs及其硫酸化模式如何影响轴突再生，或神经元在损伤后的自我重建能力。研究人员目前正在努力确定能与特定硫酸化图案结合的蛋白质受体。到目前为止，他们已经发现，特定基团会导致这些受体在细胞表面聚集在一起，抑制再生。阻断这一过程可以创造出促进轴突再生的工具或治疗方法。Hsieh-Wilson说，对这一过程有更深入的了解有朝一日可以帮助修复某些神经退行性疾病或中风造成的损伤。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377789.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377789.htm

研究：深部脑刺激法 睡眠中改善增强记忆

研究：深部脑刺激法睡眠中改善增强记忆美国和以色列研究员发现，在睡眠期间使用深部脑刺激疗法，除了能显著改善记忆准确性，还能在睡眠期间增强记忆。新华社星期六（6月10日）报道，这项发表在英国《自然·神经学》杂志上的研究首次证明了一个长久以来的说法——睡眠期间，海马体和大脑皮层的协同活动是增强记忆的关键机制，即通过睡眠期间海马体和大脑皮层之间的交流，大脑中的记忆能够得到增强。深部脑刺激法是治疗帕金森病等神经疾病的重要方法之一，即把电极植入脑中特定的神经区域，再外接电池给予刺激，以改善脑细胞的功能。新研究由美国加州大学洛杉矶分校和以色列特拉维夫大学等机构的研究人员合作完成。研究人员在18名癫痫患者脑中植入电极，研究睡眠期间深部脑刺激法的作用。研究指出，睡眠期间深部脑刺激法可改善大脑中负责获取新记忆的海马体，以及负责长期存储记忆的额叶皮层之间的交流。此外，透过监测睡眠期间海马体活动发现，这一疗法能够精确、定时将电刺激传递到额叶皮层。研究员对接受和不接受深部脑刺激法两组受试者进行对比后发现，睡眠期间深部脑刺激法能够显著改善受试者记忆的准确性。研究人员还监测了这一方法以单个神经元为单位对大脑活动的影响，结果发现，在睡眠期间开展精准刺激有助于加强海马体和额叶皮层之间的交流。研究员认为，作为特殊的干预式刺激疗法，深部脑刺激法有助于改善和巩固记忆，增强大脑中海马体和大脑皮层的协同性，有望为治疗痴呆症等记忆障碍疾病带来启发。