科学家发现长颈鹿长脖子背后的意外驱动因素

科学家发现长颈鹿长脖子背后的意外驱动因素这项研究探讨了野生长颈鹿和圈养长颈鹿的身体比例，论文发表在最近出版的《哺乳动物生物学》杂志上。研究小组说，研究结果表明，脖子的长度可能是雌性长颈鹿深入树丛觅食难以触及的树叶的结果。进化理论与观察让-巴蒂斯特-拉马克和查尔斯-达尔文在他们的经典进化理论中都提出，长颈鹿长脖子的进化是为了帮助它们够到树上高处的叶子，避免与其他食草动物竞争。然而，最近一种被称为"性颈"的假说认为，长颈的进化是由雄性长颈鹿之间的竞争驱动的。也就是说，脖子更长的雄性可能在竞争中更成功，从而繁衍后代，并将自己的基因传给后代。这项研究的第一作者、宾夕法尼亚州立大学生物系教授道格-卡弗纳（DougCavener）说："'颈部性别假说'预测雄性动物的颈部会比雌性动物长。从技术上讲，它们的脖子确实更长，但雄性的一切都更长；它们比雌性大30%到40%。在这项研究中，我们分析了数百张野生和圈养的马赛长颈鹿的照片，以调查每个物种的相对身体比例，以及它们在长颈鹿成长和成熟过程中可能发生的变化"。虽然雄性和雌性长颈鹿出生时的身体比例相同，但它们在性成熟时却有很大不同。与雄性长颈鹿相比，雌性长颈鹿的脖子更长，身体更长，这可能有助于觅食和养育孩子；而雄性长颈鹿的脖子更宽，前腿更长，这可能有助于在与其他雄性长颈鹿的搏斗中获胜，并有助于交配。资料来源：宾夕法尼亚州立大学研究人员从可公开访问的照片库Flickr和SmugMug收集了数千张圈养马赛长颈鹿的照片，以及他们在过去十年中拍摄的野生成年动物的照片。由于在没有已知长度参照点的情况下，很难通过照片确定绝对的测量值，例如整体高度，因此研究人员转而关注相对于彼此的测量值或身体比例--例如，颈部长度相对于动物整体高度的比例。他们的分析仅限于符合严格标准的图像，例如只使用与相机垂直的长颈鹿图像，这样他们就能始终如一地进行各种测量。卡文纳说："我们可以通过长颈鹿独特的斑点图案来识别长颈鹿个体。在动物园和水族馆协会的帮助下，我们还掌握了北美动物园和野生动物园中所有马赛长颈鹿的完整血统或家谱，以及它们的出生日期和转移历史。因此，通过仔细考虑这些信息、照片拍摄时间和动物的大致年龄，我们几乎可以识别出每张圈养长颈鹿照片中的具体个体。这些信息对于了解雄性和雌性长颈鹿何时开始表现出体型差异以及它们的生长是否不同至关重要。"出生时，雄性和雌性长颈鹿的身体比例相同。研究人员发现，虽然雄性长颈鹿在第一年通常长得更快，但在它们三岁左右开始研究性成熟之前，身体比例并没有明显差异。由于身体比例在生命早期就会发生变化，因此研究小组将他们对野生动物的研究仅限于完全成年的动物--这些动物的年龄大多未知。在成年长颈鹿身上，研究人员发现，雌性长颈鹿的脖子和躯干（即身体的主要部分，不包括腿部或颈部和头部）按比例较长。而成年雄性长颈鹿的前肢更长，脖子更宽。这种模式在圈养长颈鹿和野生长颈鹿中都是一样的。卡文纳说："我们经常看到长颈鹿，尤其是雌性长颈鹿不是伸长脖子去吃最高树枝上的叶子，而是伸到树的深处。长颈鹿很挑食--它们只吃少数树种的叶子，较长的脖子使它们能够伸到树的深处，吃到别人吃不到的叶子。一旦雌性长颈鹿长到四五岁，它们几乎总是在怀孕和哺乳，因此我们认为雌性长颈鹿对营养需求的增加推动了长颈鹿长脖子的进化。"研究人员指出，性选择--雄性之间的竞争或雌性对体型较大的配偶的偏好--很可能是造成雄性与雌性之间总体体型差异的原因，这与许多其他大型有蹄类哺乳动物的情况一样，这些哺乳动物都是一夫多妻制，即一只雄性与许多雌性交配。他们认为，在长颈进化之后，性选择--包括雄性的推体和拼颈行为--可能促成了雄性更宽的脖子。此外，雄性更长的前腿可能有助于交配，研究人员说，交配是一件短暂而具有挑战性的事情，很少有人观察到。卡文纳说："有趣的是，长颈鹿是少数几种身高测量到头顶的动物之一，就像人类一样，而不是像马和其他牲畜那样测量到腰部--背部最高的部位。雌性长颈鹿的轴向骨骼--颈部和躯干更长--按比例来说更长，外观上也更倾斜，而雄性长颈鹿则更垂直。"研究小组还利用遗传学来确定野生长颈鹿群体中的关系，以便更好地了解哪些雄性长颈鹿能够成功繁殖。其目的是进一步揭示配偶选择和性选择，并为这一濒危物种的保护工作提供指导。"如果正如我们所猜测的那样，雌性觅食是这一标志性特征的驱动因素，那么这确实凸显了保护它们日益减少的栖息地的重要性，"卡弗纳说。"马赛长颈鹿的数量在过去30年里迅速减少，部分原因是栖息地丧失和偷猎，我们必须了解其生态学和遗传学的关键方面，以便制定最有效的保护策略来拯救这些长相雄伟的动物。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434084.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434084.htm

科学家发现帮助瘫痪病人重新行走的神经元

科学家发现帮助瘫痪病人重新行走的神经元一个小型装置被植入病人的脊髓附近，利用电脉冲刺激控制腿部运动的神经元。在过去十年中，研究人员对该技术进行了大量改进，显示出稳步提高的效果，帮助以前完全瘫痪的病人移动他们的腿，站立，甚至使用拐杖和框架等辅助工具行走。在一个名为NeuroRestore的研究中心的新临床试验中，九名患者恢复了行走能力，而且他们的运动功能改善甚至在康复过程结束后仍然持续。最重要的是，即使在电刺激设备关闭后，他们仍然可以行走，这是以前的研究中无法达到的一个里程碑。这表明用于行走的神经纤维发生了某种程度的重组，因此科学家们在小鼠和分子模型中调查了具体机制，以了解这种情况是否以及如何发生。九名瘫痪病人在接受硬膜外电刺激治疗后重新获得了行走的能该团队创建了脊髓的三维"地图"，直至单个神经元，并观察哪些神经元被电刺激所激活。他们将范围缩小到一个特定的神经元家族，这些神经元表达一种叫做Vsx2的基因。耐人寻味的是，这些神经元通常对健康人的行走并不重要，但它们似乎对受伤后重组神经纤维以修复运动功能至关重要。为了测试这一想法，研究小组随后使用了一种新版本的硬膜外植入物，它不仅刺激了脊髓，而且专门停用了Vsx2神经元。在对小鼠的测试中，那些有脊柱损伤的小鼠立即停止了行走，但健康的小鼠仍然可以正常行走。该团队表示，这项实验验证了Vsx2神经元作为硬膜外电刺激治疗瘫痪的目标。这最终可能会导致更有效的疗法，让人们重新行动。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332361.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332361.htm

科学家们揭示了与高热量食物引发的肥胖有关的遗传机制

科学家们揭示了与高热量食物引发的肥胖有关的遗传机制肥胖症是一个日益严重的全球健康问题，影响着全世界数百万人。导致肥胖的主要因素之一是食用高热量的食物。对小鼠的研究表明，删除CRTC1会导致肥胖，这表明它的存在会抑制这种情况。然而，负责通过CRTC1抑制肥胖的特定神经元及其背后的机制仍然未知，因为该基因在大脑的所有神经元中都有表达。大阪府立大学的科学家们发现，转录辅因子基因CRTC1通过调节对油脂的食欲、高脂肪饮食的代谢和血糖，介导了黑皮素-4受体（MC4R）的肥胖抑制作用。资料来源：大阪市立大学的ShigenobuMatsumura为了阐明CRTC1抑制肥胖的机制，由大阪府立大学人类生命与生态学研究生院的松村重信副教授领导的研究小组专注于表达黑皮素-4受体（MC4R）的神经元。他们假设在表达MC4R的神经元中表达CRTC1会抑制肥胖，因为已知MC4R基因的突变会导致肥胖。因此，他们创造了一个正常表达CRTC1的小鼠品系，除了在表达MC4R的神经元中被阻断，以检查在这些神经元中失去CRTC1对肥胖和糖尿病的影响。当喂食标准饮食时，与对照组小鼠相比，在表达MC4R的神经元中没有CRTC1的小鼠的体重没有变化。然而，当CRTC1缺陷的小鼠以高脂肪饮食饲养时，它们吃得过多，然后变得比对照组小鼠明显更肥胖，并患上糖尿病。松村教授说："这项研究揭示了CRTC1基因在大脑中发挥的作用，以及阻止我们暴饮暴食高热量、高脂肪和含糖食物的部分机制。我们希望这将使我们更好地了解导致人们暴饮暴食的原因"。这项研究得到了武田生命科学基金会、杉山产业学总社和日本科学促进会的资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342713.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342713.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

科学家发现大脑回路 解释为何婴儿哭泣能促进母亲乳汁分泌

科学家发现大脑回路解释为何婴儿哭泣能促进母亲乳汁分泌在纽约大学格罗斯曼医学院研究人员的领导下，这项研究探索了人类和其他哺乳动物几个世纪以来的观察结果，即当婴儿开始觅食时，仅凭哭声就能促使母亲释放母乳。数十年来的研究表明，这种对食物的呼唤，而不是吮吸本身，会促使催产素激增。然而，这种从哭声到乳汁的管道背后的机制和目的至今仍不清楚。根据今天（9月20日）发表在《自然》（Nature）杂志上的研究结果，当小鼠幼崽开始哭泣时，声音信息会传到母鼠大脑中一个叫做丘脑后层内核（PIL）的区域。然后，这个感觉枢纽会向另一个叫做下丘脑的区域中释放催产素的脑细胞（神经元）发送信号，下丘脑是激素活动的控制中心。大多数情况下，这些下丘脑神经元会被蛋白质"锁定"，这些蛋白质就像守门员一样，防止误报和浪费奶水。然而，在连续哭泣30秒后，来自PIL的信号被发现会积聚起来并压倒这些抑制蛋白，从而触发催产素的释放。"我们的研究结果揭示了哭泣的婴儿是如何使母亲的大脑做好哺乳准备的，"该研究的共同第一作者、纽约大学朗贡卫生学院研究生哈本-伊萨（HabonIssa）说。"如果没有这种准备，吸吮和乳汁流出之间可能会有几分钟的延迟，可能会导致婴儿沮丧和父母紧张"。研究结果还显示，催产素的促进作用只发生在母鼠身上，而从未生育过的雌鼠则不会出现这种情况。此外，母鼠的大脑回路只对幼崽的哭声做出反应，而不对计算机生成的模仿自然哭声的音调做出反应。伊萨认为，这项研究首次描述了听觉等感官体验如何直接激活母亲体内的催产素神经元。她指出，科学家们使用了一种名为iTango的相对较新的分子传感器来实时测量脑细胞实际释放的催产素。她说，在此之前，研究人员只能使用替代物进行间接测量，因为荷尔蒙体积小，降解速度快。在这项研究中，研究小组检查了数十只雌性小鼠的脑细胞活动。然后，他们以一种"逆向工程"的形式，追踪了声音信息如何通过大脑的不同区域触发乳汁流动。接下来，研究小组探索了这一电路如何影响育儿行为。伊萨说，通常情况下，当幼崽走失或被带离巢穴时，无论发生多少次，母亲都会迅速把它们找回来。然而，当研究人员用化学方法阻断PIL与催产素神经元的交流时，小鼠最终会感到疲倦，并停止叼回幼崽。一旦系统重新开启，母鼠们就会克服疲劳，继续照顾婴儿。研究的资深作者罗伯特-弗罗姆克（RobertFroemke）博士说："这些结果表明，啼哭引发的大脑回路不仅对哺乳行为很重要，而且对维持母亲的长期注意力以及鼓励母亲在精疲力竭时仍有效照顾幼仔也很重要。"Froemke是纽约大学朗格尼分校神经科学和生理学系的Skirball基金会遗传学教授。Froemke还是纽约大学朗格尼分校耳鼻咽喉头颈外科系的教授，他补充说，了解催产素系统在我们这个物种中是如何工作的（以及如何出错的），可能会为帮助那些想要母乳喂养但又难以做到的人类母亲提供新的方法。纽约大学朗格尼分校神经科学研究所成员弗罗姆克提醒说，研究人员并没有测量泌乳本身，只是测量了促使泌乳的激素释放。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385285.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385285.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