活在"矩阵"中的老鼠——用于神经科学的小鼠 VR 头盔

活在"矩阵"中的老鼠——用于神经科学的小鼠VR头盔康奈尔大学推出了MouseGoggles，这是一种固定小鼠头部的虚拟现实(VR)显示器。此类VR头盔可以应用在各种神经科学和行为学实验中，比如奖励学习、恐惧反应。现实空间中高成本甚至不可能的实验场景都可以在模拟空间中实现。该设备是开源系统，成本小于200美元。https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3301474/v1投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN

研究人员找到将VR头盔缩小到普通眼镜大小的方法

研究人员找到将VR头盔缩小到普通眼镜大小的方法来自斯坦福大学和Nvidia的研究人员已经合作，帮助开发了看起来更像普通眼镜的VR眼镜。好吧，由于从两只眼睛延伸出来的丝带，它们看起来相当愚蠢，但它们比今天常见的类似护目镜的虚拟现实头盔要平坦和紧凑得多。"然而，广泛采用VR技术的一个主要障碍是现有VR显示器的笨重外形以及与此相关的不适感，"发表在Siggraph2022上的研究论文说。这些恰如其分的"全息眼镜"可以使用厚度仅为2.5毫米的光学器件提供全色的3D全息图像。与传统的VR头盔的工作方式相比，即一个镜头将一个较小的显示屏放大到离它一定的距离，将所有先决条件的部件缩小到这么小的尺寸是VR的一个相当了不起的进步。——

科学家揭示了创伤是如何改变大脑的

科学家揭示了创伤是如何改变大脑的罗切斯特大学德尔蒙特神经科学研究所的ZVR实验室由助理教授本杰明-苏亚雷斯-吉梅内斯博士领导，致力于了解这些变化背后的机制，以及大脑如何学习其环境，预测潜在威胁，并识别安全。"我们正在学习更多关于暴露于创伤的人如何学习区分什么是安全的和什么是不安全的。他们的大脑让我们了解到在受创伤暴露影响的特定机制中可能出现的问题，特别是当涉及到情感时，"苏亚雷斯-吉梅内斯说，他作为哥伦比亚大学欧文医学中心教授尤瓦尔-内里亚博士实验室的博士后研究员开始这项工作。他们的研究最近发表在《通信生物学》(CommunicationsBiology)上，确定了暴露于创伤的人（有或没有精神病症，包括创伤后应激障碍、抑郁症和焦虑症）的显著性网络的变化涉及大脑中用于学习和生存的机制。使用fMRI，研究人员记录了参与者的大脑活动，因为他们看着不同大小的圆圈--只有一种大小与小冲击（或威胁）有关。伴随着显著性网络的变化，研究人员发现了另一个差异--这个差异是在暴露于创伤的复原力组中。他们发现接触过创伤而没有精神病态的人的大脑正在通过参与执行控制网络--大脑的主导网络之一--来补偿其大脑过程的变化。哥伦比亚大学临床神经生物学助理教授苏亚雷斯-吉梅内斯（Suarez-Jimenez）是本文的共同第一作者，他与ZhuXi博士一起说："知道当某人受到创伤时在大脑中寻找什么，可以大大推进治疗。在这种情况下，我们知道大脑中哪里发生了变化，以及一些人如何围绕这种变化开展工作。它是复原力的一个标志"。加入情感元素威胁的可能性可以改变暴露在创伤中的人的反应--研究人员发现创伤后应激障碍（PTSD）患者的情况就是如此，正如《抑郁与焦虑》杂志最近的一项研究所述。苏亚雷斯-吉梅内斯、他的其他合著者和资深作者尼利亚发现，当不涉及情绪时，创伤后应激障碍患者可以完成与没有接触过创伤的人相同的任务。然而，当由威胁引起的情绪被添加到类似的任务中时，那些患有创伤后应激障碍的人更难区分其中的差异。研究小组使用了与其他实验相同的方法--不同的圆圈大小，其中一个大小与冲击形式的威胁有关。使用fMRI，研究人员观察到患有PTSD的人在海马体--大脑中负责情感和记忆的区域--和显著性网络--一种用于学习和生存的机制之间的信号传递较少。他们还检测到杏仁核（另一个与情绪有关的区域）和默认模式网络（当某人不关注外部世界时激活的大脑区域）之间的信号传递较少。这些发现反映了创伤后应激障碍患者无法有效区分圆圈之间的差异。"这告诉我们，创伤后应激障碍患者只有在有情绪成分的情况下才会有分辨的问题。在这种情况下，是厌恶；我们仍然需要确认对其他情绪如悲伤、厌恶、快乐等是否如此，"苏亚雷斯·吉梅内斯说。"因此，可能是在现实世界中，情绪使他们的认知能力超载，无法区分安全、危险或奖励。它对危险的概括性过强。""综合来看，这来自一项由NIMH资助的研究带来的两篇论文的发现，旨在揭示创伤、创伤后应激障碍和复原力的神经和行为机制，有助于扩展我们关于创伤对大脑影响的知识，"这项研究的首席PI尼利亚说。"创伤后应激障碍是由对恐惧处理和反应至关重要的大脑区域的显著功能障碍驱动的。我在哥伦比亚大学的实验室和罗切斯特的吉梅内斯博士实验室致力于推进神经生物学研究，这将有助于开发新的和更好的治疗方法，能够有效地针对异常的恐惧回路。"苏亚雷斯-吉梅内斯将继续探索大脑机制和与之相关的不同情绪，在他的实验室中借助虚拟现实技术，使用更多的真实情况。他想了解这些机制和变化是否是特定于威胁的，以及它们是否扩展到与环境相关的过程。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339411.htm

研究人员首次实现植入小鼠体内的人脑器官对视觉刺激的反应

研究人员首次实现植入小鼠体内的人脑器官对视觉刺激的反应这项研究最近发表在《自然通讯》杂志上，由加州大学圣地亚哥分校电子和计算机工程系的研究员DuyguKuzum领导，合作者包括来自波士顿大学AnnaDevor实验室、加州大学圣地亚哥分校AlyssonR.Muotri实验室和索尔克研究所FredH.Gage实验室的研究人员。加州大学圣地亚哥分校的博士生麦迪逊-威尔逊是这项研究的第一作者，该研究显示，植入小鼠体内的人脑器官已经与动物的大脑皮层建立了功能连接，并对外部感官刺激做出了反应。资料来源：DavidBaillot/加州大学圣地亚哥分校人类皮层器官来自于人类诱导多能干细胞，这些细胞通常来自于皮肤细胞。这些大脑器官最近成为研究人类大脑发育以及一系列神经系统疾病的颇有前景的模型。但直到现在，还没有一个研究小组能够证明植入小鼠皮层的人脑器官能够拥有相同的功能特性，并以相同的方式对刺激作出反应。这是因为用于记录大脑功能的技术是有限的，通常无法记录持续时间只有几毫秒的活动。研究人员在有机体上方的电极通道中观察到电活动，显示有机体对刺激的反应与周围组织相同。资料来源：DavidBaillot论文第一作者、加州大学圣地亚哥分校Kuzum研究小组的博士生MadisonWilson说："没有其他研究能够同时进行光学和电学记录。我们的实验显示，视觉刺激在器官中唤起电生理反应，与周围皮层的反应相匹配。"研究人员希望这种结合创新的神经记录技术来研究有机体将成为一个独特的平台，以全面评估有机体作为大脑发育和疾病的模型，并研究它们作为神经修复体来恢复失去的、退化的或受损的大脑区域的功能。研究人员能够检测和成像移植的人脑器官和小鼠大脑之间的边界。资料来源：麦迪逊-威尔逊/圣地亚哥大学Kuzum说："这个实验装置为调查人类神经网络层面的功能障碍开辟了前所未有的机会，这些功能障碍是发育性大脑疾病的基础。"Kuzum的实验室在2014年首次开发了透明石墨烯电极，此后一直在推进这项技术。研究人员使用铂金纳米粒子将石墨烯电极的阻抗降低了100倍，同时保持其透明。低阻抗的石墨烯电极能够在宏观和单细胞水平上记录和成像神经元活动。通过将这些电极阵列放在移植的有机体上，研究人员能够实时记录植入的有机体和周围宿主皮层的神经活动。利用双光子成像，他们还观察到小鼠血管长入类器官，为植入物提供必要的营养和氧气。研究人员对植入类器官的小鼠施加了视觉刺激--光学白光LED，同时小鼠处于双光子显微镜下。他们在有机体上方的电极通道中观察到电活动，表明有机体对刺激的反应与周围组织相同。电活动从最接近视觉皮层的区域通过功能连接传播到植入的有机体区域。此外，他们的低噪音透明石墨烯电极技术能够从类器官和周围的小鼠皮层中电记录尖峰活动。石墨烯记录显示，伽马振荡的功率增加，以及来自类器官的尖峰与小鼠视觉皮层的慢速振荡的相位锁定。这些发现表明，在植入三周后，有机体已经与周围的大脑皮层组织建立了突触连接，并接受了来自小鼠大脑的功能输入。研究人员将这些慢性多模态实验持续了11周，并显示植入的人脑器官与宿主小鼠的大脑皮层在功能和形态上的整合。接下来的步骤包括涉及神经疾病模型的更长时间的实验，以及在实验装置中加入钙成像，以可视化类器官神经元的尖峰活动。其他方法也可用于追踪类器官和小鼠皮层之间的轴突。Kuzum说："我们设想，沿着这条路走下去，这种干细胞和神经记录技术的组合将被用于在生理条件下建立疾病模型；检查病人特定器官的候选治疗方法；以及评估器官恢复特定损失、退化或受损脑区的潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342413.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342413.htm

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（JosephEcker）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"（BRAINInitiative）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（MargaritaBehrens）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（NIHBRAINInitiative）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（BingRen）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422384.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422384.htm

研究人员利用革命性的微型机器人治愈了小鼠的肺炎

研究人员利用革命性的微型机器人治愈了小鼠的肺炎据BGR报道，科学家们已经成功利用微型机器人来治疗小鼠的肺炎。这项发展在《自然材料》杂志上发表的研究中得到了详细说明。在这项研究中，研究人员说，“生物启发的微型机器人”可以在体内移动，处理与某些疾病有关的不同微生物。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1322471.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1322471.htm