MIT研究人员发现40赫兹的振动可减轻阿尔茨海默病的症状

MIT研究人员发现40赫兹的振动可减轻阿尔茨海默病的症状有证据表明，对40赫兹伽马频率的大脑节奏进行非侵入性感官刺激可以减少阿尔茨海默病的病理和症状，多个研究小组已经在小鼠和人类身上证明了这一点，现在又扩展到了触觉刺激。麻省理工学院科学家的一项新研究显示，阿尔茨海默氏症模型小鼠每天接触40赫兹振动一小时，持续数周，与未接受治疗的对照组相比，大脑健康和运动功能得到改善。麻省理工学院的研究小组并不是第一个表明伽马频率的触觉刺激可以影响大脑活动和改善运动功能的研究，但他们是第一个表明这种刺激还可以降低阿尔茨海默氏症标志性蛋白磷酸化tau的水平，使神经元不至于死亡或失去突触回路连接，并减少神经DNA的损伤。该研究的通讯作者、麻省理工学院Picower学习与记忆研究所和老龄化大脑计划主任、脑与认知科学系（BCS）Picower教授蔡丽慧说："这项工作展示了我们可以用来增加大脑中伽马功率的第三种感官模式。我们非常高兴地看到40赫兹的触觉刺激有利于运动能力，这一点在其他方式中还没有显示出来。观察触觉刺激是否能使运动功能受损的人类受试者受益，这将是非常有趣的。"论文中一个放大的细节显示，在接受40赫兹触觉刺激的TauP301S模型小鼠中，初级体感皮质神经元的磷酸化tau（品红色）减少了（右）。左边是未经处理的对照组的图像。资料来源：TsaiLab/MITPicowerInstituteHo-JunSuk、NicoleBuie、GuojieXu和AritBanerjee是《老龄化神经科学前沿》中这项研究的主要作者，麻省理工学院Y.EvaTan神经技术教授EdBoyden是该论文的共同第一作者。博伊登是皮克沃研究所的附属成员，也被任命为BCS以及生物工程系和媒体艺术与科学系、麦戈文大脑研究所和K.LisaYangCenerforBionics的成员。在2016年开始的一系列论文中，由Tsai实验室领导的合作已经证明，光的闪烁和/或40赫兹的声音刺激（这项技术被称为GENUS，即使用感官刺激的伽马调控），可以降低淀粉样蛋白-β和tau蛋白的水平，防止神经元死亡，保存突触，甚至在各种阿尔茨海默病小鼠模型中维持学习和记忆。最近，在试点临床研究中，该团队表明，40赫兹的光和声刺激是安全的，并成功地增加了大脑活动和连接性，并似乎在一小批患有早期阿尔茨海默病的人类志愿者中产生了明显的临床效益。其他小组已经复制并证实了40赫兹感官刺激的健康益处，麻省理工学院的一家衍生公司CognitoTherapeutics已经启动了光和声刺激作为阿尔茨海默氏症治疗的第三阶段临床试验。这项新研究测试了全身40赫兹触觉刺激是否在两种常用的阿尔茨海默氏症神经变性小鼠模型中产生了有意义的益处，即TauP301S小鼠和CK-p25小鼠，前者再现了该疾病的tau病理学，后者再现了人类疾病中的突触损失和DNA损伤。研究小组重点分析了大脑的两个区域：处理触觉的初级体感皮层（SSp），以及大脑产生身体运动指令的初级运动皮层（MOp）。为了产生振动刺激，研究人员将小鼠笼子放在播放40赫兹声音的扬声器上，使笼子振动。未受刺激的对照组小鼠被关在同一房间的笼子里，这样所有的小鼠都能听到相同的40赫兹声音。因此，在受刺激小鼠和对照小鼠之间测得的差异是通过增加触觉刺激来实现的。首先，研究人员证实，40赫兹的振动使健康（即非阿尔茨海默氏症）小鼠的大脑神经活动发生了变化。通过c-fos蛋白的表达来衡量，SSp的活动增加了2倍，MOp的活动增加了3倍多，后者的增加具有统计学意义。研究人员知道40赫兹的触觉刺激可以增加神经活动后，他们评估了这两种小鼠模型对疾病的影响。为了确保男女都有代表，研究小组使用了雄性P301S小鼠和雌性CK-p25小鼠。与未受刺激的对照组相比，受刺激三周的P301S小鼠在两个脑区都显示出神经元的显著保留。受刺激的小鼠还显示出SSp中tau的两项指标明显减少，并在MOp中表现出类似的趋势。CK-p25小鼠接受了六周的振动刺激。与未受振动的对照组小鼠相比，这些小鼠在两个脑区都显示出较高的突触蛋白标记物水平。他们还显示出DNA损伤水平的降低。最后，研究小组评估了接触振动的小鼠与未接触的小鼠的运动能力。他们发现，两种小鼠模型都能够在一个旋转杆上停留的时间明显更长。P301S小鼠挂在铁丝网上的时间也明显长于对照组小鼠，而CK-p25小鼠显示了一个积极的趋势，尽管并不显著。作者总结说："目前的研究以及我们以前使用视觉或听觉GENUS的研究表明，有可能使用非侵入性的感官刺激作为一种新的治疗策略，以改善神经退行性疾病的病理状况并提高行为表现，"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360809.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360809.htm

研究人员发现神经元能在我们说话前预测我们要说什么

研究人员发现神经元能在我们说话前预测我们要说什么麻省总医院（MGH）的研究人员最近进行了一项研究，利用先进的大脑记录方法揭示了人脑中神经元的协作功能，从而使人们能够将自己的想法形成文字，并随后用语言表达出来。这些发现共同提供了一幅详细的地图，显示辅音和元音等语音如何在说话之前就在大脑中呈现，以及在语言生成过程中它们是如何串联在一起的。这项发表在《自然》（Nature）杂志上的研究揭示了大脑神经元对语言生成的影响，这将有助于改善对言语和语言障碍的理解和治疗。资深作者、麻省总医院和哈佛医学院神经外科副教授、医学博士齐夫-威廉姆斯（ZivWilliams）说："虽然说话通常看起来很容易，但我们的大脑在自然说话的过程中会执行许多复杂的认知步骤--包括想出我们想说的话、计划发音动作以及发出我们想要的声音。我们的大脑以惊人的速度完成了这些壮举--在自然语音中大约每秒三个单词，而且错误极少。然而，我们是如何精确地完成这一壮举的一直是个谜"。神经元记录技术的突破威廉姆斯和他的同事利用一种名为"神经像素"（Neuropixels）探针的尖端技术，记录了人脑前额叶皮层单个神经元的活动。他们还发现，大脑中存在着专门负责说话和听力的独立神经元群。在人体中使用Neuropixels探头是MGH的首创。威廉姆斯说："这些探针非常了不起--它们比人类头发丝的宽度还小，却拥有数百个通道，能够同时记录数十甚至数百个单个神经元的活动，因此，使用这些探针可以提供前所未有的新见解，让我们了解人类神经元是如何集体行动的，以及它们是如何共同产生语言等复杂的人类行为的。"威廉姆斯曾与麻省总医院和哈佛医学院神经学教授、医学博士悉尼-卡什（SydneyCash）合作开发这些记录技术，后者也是这项研究的负责人。解码语音要素这项研究显示了大脑中的神经元是如何代表构建口语词汇所涉及的一些最基本要素的--从简单的语音（称为音素）到将其组合成更复杂的字符串（如音节）。例如，"狗"（dog）一词需要辅音"da"，它是通过舌头接触牙齿后面的硬腭产生的。通过记录单个神经元，研究人员发现，某些神经元会在这个音素被大声说出之前变得活跃。其他神经元则反映了构词过程中更复杂的方面，如将音素具体组合成音节。研究人员利用他们的技术表明，可以在个人发音之前可靠地确定他们会说的语音。换句话说，科学家可以在实际说话之前预测辅音和元音的组合。利用这种能力，可以制造出能够产生合成语音的人工假肢或脑机接口，这将使一系列病人受益。这项研究的共同作者阿尔琼-卡纳（ArjunKhanna）说："在多种神经系统疾病中都能观察到语音和语言网络的中断，包括中风、脑外伤、肿瘤、神经退行性疾病、神经发育障碍等等。我们希望更好地了解实现语音和语言的基本神经回路将为开发这些疾病的治疗方法铺平道路。"研究人员希望通过研究更复杂的语言过程来扩展他们的工作，从而研究人们如何选择他们想说的话，以及大脑如何将词语组合成句子，向他人传达个人的思想和情感等相关问题。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418453.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418453.htm

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（KristinBaldwin）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428726.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428726.htm

MIT研究人员发明可以用声音模拟世界的人工智能系统

MIT研究人员发明可以用声音模拟世界的人工智能系统计算机视觉是一个在过去几十年中被研究得相当多的领域，主要是因为它在建造自动驾驶汽车和其他可以像人类一样"看"世界的工具方面有着直接和明显的应用。然而，直到最近才看到这种水平的研究的一个领域是使用声音而不是视觉来模拟环境。现在，麻省理工学院（MIT）的研究人员已经撰写了一篇研究论文，涉及在这一领域训练的机器学习（ML）模型的构建。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331483.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331483.htm

研究人员移植新鲜脑细胞取代病变和衰老脑细胞

研究人员移植新鲜脑细胞取代病变和衰老脑细胞神经胶质细胞是神经细胞（神经元）支持系统细胞的总称。祖细胞是干细胞的后代，可以分化成特定的细胞类型，就神经胶质细胞而言，人类神经胶质祖细胞（hGPCs）可以分化成亚型，包括星形胶质细胞和少突胶质细胞，专门负责特定的功能。星形胶质细胞占中枢神经系统细胞的大部分，为神经元提供支持和保护，运输营养物质并清除废物。少突胶质细胞在一些轴突（神经元与另一个神经元连接并传递神经冲动的部分）周围铺设并维持富含脂质、被称为髓鞘的绝缘包裹。星形胶质细胞和少突胶质细胞功能失调与多种神经退行性疾病和神经精神疾病有关。鉴于hGPCs能够产生新的星形胶质细胞和少突胶质细胞，丹麦哥本哈根大学的研究人员对移植健康的hGPCs如何帮助恢复大脑功能进行了研究。亨廷顿氏病是一种罕见的致命遗传性疾病，会导致神经元进行性衰竭，研究人员之前已经证明，将健康的人类神经胶质细胞移植到亨廷顿氏病小鼠模型中，可以取代不健康的小鼠神经胶质细胞。在目前的研究中，他们想看看健康的人体细胞能否替代患病的人体细胞。因此，他们向注射了亨廷顿氏症患者干细胞的"嵌合"小鼠中引入了健康的hGPCs。研究人员发现，健康细胞超越并完全取代了患病细胞。该研究的通讯作者史蒂文-戈德曼（StevenGoldman）说："我们将健康的人类细胞移植到'人源化'的亨廷顿突变表达神经胶质的小鼠体内，健康的神经胶质细胞超越并取代了患病的神经胶质，实际上消灭了患病的神经胶质群体。"有趣的是，研究人员发现，当年轻的供体hGPC被引入人源化小鼠的大脑时，它们与健康、未患病但衰老的细胞竞争并取代了它们。研究人员说，他们发现健康的hGPCs既能替代患病细胞，也能替代衰老细胞，这一发现意义重大，凸显了开发可用于各种情况的治疗方法的潜力。戈德曼说："这告诉我们，这不仅仅是一个健康细胞取代亨廷顿氏病病变细胞的问题，就其潜在用途而言，这要广泛得多，因为我们可以进入有老年或病变神经胶质群体的各种疾病靶点。"就其可能的用途而言，优势是显著的，因为有各种各样的神经胶质细胞疾病。"神经胶质细胞对某些神经病理学的发展至关重要。神经退行性疾病肌萎缩侧索硬化症（ALS）（又称卢伽雷氏病）、癫痫、多发性硬化症（MS）、帕金森病和阿尔茨海默病都与神经胶质细胞功能失调有关。神经精神疾病、自闭症谱系障碍（ASD）、双相情感障碍和精神分裂症也是如此。如果我们能够替换病变和老化的细胞，那么我们就应该能够恢复这些退行性疾病的正常功能，正如我们在亨廷顿氏病的实验模型中所看到的那样。但这基本上只是一个原理证明，研究人员认为同样的方法也能用于其他一些疾病。在肌萎缩性脊髓侧索硬化症、一些额颞叶痴呆症，甚至在一些遗传性精神分裂症，以及髓鞘疾病和与年龄相关的白质缺失方面都是如此。研究人员提议进行临床试验，以检验hGPC移植对亨廷顿氏病和另外两种疾病（原发性进行性多发性硬化症（PPMS）和佩利泽斯-默茨巴赫病（PMD））的疗效。大多数多发性硬化症患者在病情缓解后会出现复发，而约有15%的多发性硬化症患者病情会持续恶化，没有缓解期。PMD是一种罕见的进行性遗传疾病，会损害少突胶质细胞，导致协调能力、运动能力和认知功能退化。研究人员希望在未来几年内开展人体临床试验。"事情进展得相当顺利，"戈德曼说。"我们仍然需要绝对确定细胞移植后的长期安全性。但我们预计在一年半左右就能获得这些数据。到那时，我们希望可以获得批准，对患者进行移植，所以我希望我们能在两年内启动这种方法的试验。"这项研究发表在《自然-生物技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372793.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372793.htm

研究人员发现了导致冷感的蛋白质 长期未解之谜迎刃而解

研究人员发现了导致冷感的蛋白质长期未解之谜迎刃而解麻省大学生命科学研究所教授、新研究的资深作者、神经科学家肖恩-徐（ShawnXu）说："20多年前，随着一种名为TRPV1的热感应蛋白的发现，这一领域开始发现这些温度传感器。各种研究都发现了能感知高温、暖气甚至低温的蛋白质，但我们一直无法确认是什么能感知华氏60度以下的温度"。在2019年的一项研究中，徐的实验室的研究人员在秀丽隐杆线虫体内发现了首个冷感受体蛋白，秀丽隐杆线虫是一种身长一毫米的蠕虫，徐的实验室将其作为了解感官反应的模型系统进行研究。由于编码秀丽隐杆线虫蛋白质的基因在包括小鼠和人类在内的许多物种中都是进化保守的，这一发现为验证哺乳动物中的冷传感器提供了一个起点：一种名为GluK2（谷氨酸离子受体kainate型亚基2的缩写）的蛋白质。在这项最新研究中，来自生命科学研究所和麻省大学文学、科学和艺术学院的研究小组在缺少GluK2基因、因而无法产生任何GluK2蛋白的小鼠身上测试了他们的假设。通过一系列测试动物对温度和其他机械刺激的行为反应的实验，研究小组发现，小鼠对高温、暖气和低温的反应正常，但对有害的寒冷却没有反应。GluK2主要存在于大脑中的神经元上，它接收化学信号，促进神经元之间的交流。但它也在外周神经系统（大脑和脊髓之外）的感觉神经元中表达。麻省大学分子、细胞和发育生物学副教授、该研究的共同第一作者段博说："我们现在知道，这种蛋白质在外周神经系统中发挥着完全不同的功能，它处理温度线索，而不是感知寒冷的化学信号。"虽然GluK2因其在大脑中的作用而闻名，但徐推测，这种温度感应作用可能是这种蛋白质的原始用途之一。"GluK2基因在整个进化树中都有亲缘关系，一直可以追溯到单细胞细菌。但它非常需要感知环境，也许既需要温度，也需要化学物质，"身兼麻省理工大学医学院分子和综合生理学教授的徐说。"因此，我认为温度感应可能是一种古老的功能，至少对其中一些谷氨酸受体来说是如此，随着生物进化出更复杂的神经系统，这种功能最终被采用。"除了填补温度感应难题的空白，徐认为这项新发现还可能对人类的健康和福祉产生影响。例如，接受化疗的癌症患者常常会对寒冷产生痛苦的反应。GluK2是哺乳动物体内的一种冷传感器，这一发现为更好地理解人类为何会对寒冷产生疼痛反应开辟了新的途径，甚至可能为治疗冷觉过度兴奋患者的疼痛提供了潜在的治疗靶点。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425342.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425342.htm