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Science:人类大脑项目对超级计算机提出新的要求
图片:大大脑数据的类型和背景中的一台超级计算机资料来源:蒂莫·迪克沙伊德,萨沙·克雷克劳/ Forschungszentrum Juelich“要了解大脑的所有复杂性,需要从基因组学、细胞和突触到整个器官水平的多个尺度进行洞察。这意味着要处理大量数据,而超级计算正成为处理大脑的不可或缺的工具。”人类大脑项目(HBP)的科学主任、C. and O. vogt脑研究所所长Universit?tsklinikum Düsseldorf和研究中心Jülich的神经科学和医学研究所所长(INM-1) Katrin Amunts说。Jülich
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我国学者发现多体量子相变的新动力学行为
图1 光晶格超流至Mott态Kibble-Zurek动态相变,左图为改进后的光晶格准动量测量,右图为绝热和非绝热速率条件下超流相至Mott绝缘体的非相干比例 在国家自然科学基金项目(批准号:91736208)等资助下,北京大学信息科学学院陈徐宗、周小计教授团队与清华大学物理系胡嘉仲、陈文兰教授团队合作,利用新型光晶格能带映射方法研究从超流体到莫特绝缘体多体量子相变的动力学行为,观察到相同量子临界参数的不同
来源:国家自然科学基金委员会
时间:2021-11-27
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PNAS:为什么熬夜后记忆力会变差?
我们都知道熬夜是非常有害的。除了让人第二天感到不舒服,它还会损害皮肤和肝脏,甚至增加患心脏病和癌症的风险。2021年8月,美国密歇根大学在《PNAS》杂志发表文章。研究发现,熬夜导致睡眠不足时,海马状突起中负责导航、处理和储存新记忆的抑制性神经元的活动增加。这些抑制性神经元会限制周围神经元的活动,使海马体中正常的神经元活动无法聚集,从而破坏记忆巩固。 之前的研究表明,在几个小时的学习之后,会有一个敏感的时间窗口,在这段时间里,你必须睡觉,以充分巩固之前学习产生的记忆。此时,海马体中的神经元活动必须保持不受干扰,神经元也必须保持不受干扰。RNA转录和蛋白质翻译必须正常进行。首先,研究团
来源:medicaltrend
时间:2021-11-26
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首次揭示疱疹病毒侵入神经系统的机制
超过一半的美国成年人是HSV1(单纯性疱疹病毒1型)的携带者,这种病毒潜伏在周围神经系统中,永远无法根除。一些HSV1携带者甚至不会经历这么多的疱疹。但对其他一些HSV1携带者来说,它会导致失明或危及生命的脑炎。越来越多的证据表明,它有助于痴呆的发生。HSV2是HSV1的近亲,多通过性接触传播,可在分娩时以新生儿疱疹的形式由母亲传染给新生儿。新生儿疱疹的表现是全身病变。大多数婴儿可以康复,但在最坏的情况下,它会导致大脑损伤或扩散到所有器官,并导致死亡。在一项新的研究中,来自西北大学芬伯格医学院的研究人员揭示了HSV1感染神经系统的狡猾策略,这为HSV1和HSV2的疫苗开发开辟了一条长期需要的道
来源:medicaltrend
时间:2021-11-26
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生物医学工程师发现,休息时的神经活动是高度有序的
图片:生物医学工程研究人员发现,在休息期间,单个神经元以有组织的级联方式放电,触发整个大脑的活动。这里,老鼠大脑的一个部分显示了五个单个神经元的尖峰活动。资料来源:宾夕法尼亚州立大学根据宾夕法尼亚州立大学(Penn State)和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的研究,当老鼠休息时,单个神经元会在几秒钟内发出协调的级联反应,触发整个大脑的活动。以前,这被认为是一个相对随机的过程——单个神经元在没有外部刺激的情况下,在随机的时间自发地放电。这一发现发表在11月18日的《美国国家科学院院刊
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2021-11-26
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MIT发现帮助大脑做出外出“觅食”决定的回路
为了持续跟踪神经活动,正如钙引发的闪光所表明的那样,Flavell实验室发明了一种显微镜,可以跟踪线虫的移动。为了识别一个新的回路,他们追踪了大约10个关键神经元的活动模式。 麻省理工学院(MIT)的神经科学家们发现了一个基本的决策脑回路的优雅架构,这个回路让线虫既可以觅食,也可以在找到食物来源后停下来大吃大喝。该电路能够整合多个感官信息流,仅使用几个关键神经元来维持持久的行为,但在环境条件允许的情况下,在它们之间灵活切换。“对于觅食的线虫来说,决定漫游还是定居将极大地影响它的生存,”该研究的资深作者、麻省理工学院皮考尔学
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蜜蜂体内的肠道细菌可以改善记忆
一个国际研究小组发现蜜蜂体内的一种特殊肠道细菌可以改善记忆力。这项研究是由中国江南大学的科学家与伦敦玛丽女王大学和芬兰奥卢大学的研究人员合作进行的,研究表明,一种被称为apis乳酸杆菌的肠道细菌与蜜蜂的记忆力增强有关。研究人员发现,肠道中这种细菌较多的蜜蜂比细菌较少的蜜蜂有更好的记忆力。研究还发现,吃了含有更多这种肠道细菌的食物的蜜蜂比饮食正常的个体拥有更持久的记忆。为了测试蜜蜂的记忆和学习能力,研究人员创造了不同颜色的人造花朵;其中五种颜色与甜味的蔗糖溶液有关,另外五种与含有奎宁的苦味溶液有关,奎宁是蜜蜂的驱虫剂。然后,研究人员观察了蜜蜂学习哪些颜色与糖奖励有关的速度,以及它们能否在三天后的
来源:scitechdaily biology
时间:2021-11-26
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大脑中的胰岛素会影响多巴胺的水平
鼻内胰岛素诱导纹状体[11C] raclopride结合电位升高,这表明突触多巴胺水平降低。?IDM在人脑中,胰岛素激素也作用于奖赏系统中最重要的神经递质多巴胺。德国糖尿病研究中心(DZD)的研究人员在Tübingen上证实了这一点。胰岛素会降低大脑特定区域(纹状体*)的多巴胺水平,纹状体负责调节奖赏过程和认知功能等。这种相互作用可能是大脑调节葡萄糖代谢和饮食行为的重要驱动因素。这项研究已经发表在《临床内分泌与代谢杂志》上。 在世界范围内,越来越多的人患有肥胖症和2型糖尿病。研究表明,大脑在这些疾病的发生中扮演着重要的角色
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与朊蛋白结合的配体诱导其蛋白水解释放,在神经退行性蛋白病中具有治疗潜力
摘要朊蛋白C)是神经退行性疾病(如朊病毒病或阿尔茨海默病)的核心参与者。与促疾病细胞表面PrP相反C细胞外片段通过阻断神经毒性疾病相关蛋白构象发挥神经保护作用。恰如其分,PrPC金属蛋白酶ADAM10的释放代表了一种保护机制。我们使用生化、细胞生物学、形态学和结构学方法来研究刺激这种蛋白水解脱落的机制。Shed-PrP与朊病毒转化呈负相关,并且在存在朊病毒沉积或淀粉样斑块的情况下,在小鼠大脑中显著地重新分布,表明存在隔离活动。PrP导向配体引起PrP的结构变化C细胞和器官型脑片培养的脱落增多。作为一个例外,一些针对重复表位的PrP导向抗体不会导致脱落,而是引起PrP的表面聚集、内吞和降解C.这
来源:sciencemag
时间:2021-11-25
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新型基因敲入帕金森病小鼠模型,揭示潜在致病机理
上海交通大学医学院附属瑞金医院神经科和脑科学合作创新中心的Jun LIU教授联合凯斯西储大学Xiongwei Zhu和Wenzhang Wang课题组开发了VPS35 D620N基因敲入小鼠模型,再现了帕金森病基本特征。空泡蛋白排序35同源基因(VPS35)中的D620N突变导致晚发常染色体显性家族性帕金森病(PD),并导致特发性PD。然而,D620N突变如何导致体内PD相关缺陷尚不清楚。通过VPS35 D620N knockin (KI)小鼠模型,这篇发表在《Aging Cell》杂志上的研究在小鼠14个月龄再现了PD的一系列主要特征,包括年龄依赖性进行性运动障碍、纹状体多巴胺(DA)和DA
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《神经元》揭示了价值决策是如何编码到大脑中的
图:小宫山高木教授(左)和博士后服部龙马。资料来源:加州大学圣地亚哥分校2019年,加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了大脑中做出“价值决策”的区域。他们发现,大脑中有一个被称为压后扣带皮层(RSC)的区域,是我们做出价值选择的地方,比如我们决定今晚去哪家餐馆吃饭。然后,我们根据我们对晚上的汤和意大利面的新印象,向RSC更新最新信息。生物科学部博士后学者服部Ryoma和Takaki Komiyama教授领导的新研究揭示了这些动态信息是如何处理的细节。11月23日发表在《神经元》(Neuron)杂志上的研究结果表明,持久性允许值信号在
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Science深度学习揭示蛋白质相互作用成为可能
通过深度学习和进化分析,蛋白质相互作用的三维计算结构建模成为可能。科学家们正在结合进化分析和深度学习的最新进展,建立真核生物中大多数蛋白质相互作用的三维模型。这项研究成果对理解所有动物、植物和真菌共有的生物化学过程具有重要意义。这项开放获取的研究发表在11月11日的《科学》杂志上。作为多机构合作的一部分,大卫·贝克在华盛顿大学蛋白质设计医学研究所的实验室帮助指导了这一新的发展。贝克说:“要真正了解导致健康和疾病的细胞条件,就必须知道细胞中不同的蛋白质是如何一起工作的。在这篇论文中,我们提供了真核细胞中几乎每个核心过程的蛋白质相互作用
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慢性压力和抑郁会促进大脑的这种受体,Science最新研究能阻止它
在这项研究中,11月18日发表在《科学》杂志上,研究人员使用超冷,单粒子电子显微镜,或低温电子显微镜,地图,在分辨率约一米的1000000000的三分之一,GPR158的原子结构,自己和当绑定到一个组协调其活动的蛋白质。“我们研究这个受体已经超过10年了,并对它做了很多生物学研究,所以第一次看到它是如何组织的真的很令人欣慰,”Scripps研究中心神经科学系主任兼教授Kirill Martemyanov博士说。临床抑郁症,也被称为重度抑郁症,估计在美国每年大约有2000万人受到影响。目前的治疗方法对包括单胺在内的其他已知受体有效,但并不总是对所有人都有效,因此需要其他选择。Martemyano
来源:Scripps Research Institute
时间:2021-11-23
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《PNAS》唐氏综合征与大脑衰老
“我们发现影响单个脑细胞的分子和细胞多样性水平高得惊人,这为理解唐氏综合症和阿尔茨海默病提供了新的途径,”神经科学药物发现教授和高级副总裁Jerold Chun医学博士说。老问题需要新技术唐氏综合征,也被称为21三体综合征,当身体有一个额外的人类21号染色体副本,导致3个副本,而不是通常的2个。它是最常见的染色体疾病,每700个新生儿中就有一个患有此病。除了终身的认知挑战,所有唐氏综合症患者在晚年都特别容易发生神经退化。“到他们40多岁的时候,每一个唐氏综合征患者都会经历一些阿尔茨海默病,”Chun说。“我们想知道阿尔茨海默病发病前大脑中发生了什么。”虽然唐氏综合征患者罹患阿尔茨海默病的一些基
来源:Sanford Burnham Prebys
时间:2021-11-23
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Science:大脑利用身体信号来调节恐惧
我们通常认为恐惧是极其不愉快的。然而,这种情绪有一个至关重要的功能:它阻止我们从事过于冒险的行为。然而,这只有在恐惧保持在一个健康的范围内才有效。过于强烈的恐惧会严重损害我们的日常生活,比如焦虑症或恐慌症发作。那么,怎样才能保持恐惧的平衡呢?显然,身体信号可能起着关键作用,因为恐惧会使我们的身体发生明显的变化:心跳加快或呼吸变浅。然而,大脑究竟如何处理这些信息,最终调节恐惧等情绪,在很大程度上仍是未知的。Nadine Gogolla研究小组的科学家们现在已经获得了重要的新见解,即身体和大脑的相互作用对情绪调节的影响。他们关注的是岛叶皮层,这是一个同时处理积极和消极情绪的大脑区域。此外,它还从身
来源:Max-Planck-Gesellschaft
时间:2021-11-23
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科学家们在描述运动功能背后的大脑网络时发现了“漏洞”
图片:科学家们在描述运动功能背后的大脑网络上找到了“懈怠”资料来源:立命馆大学(Ritsumeikan University)的上田健二先生人体不断地调整姿势以适应外界环境。这被称为“全身动态平衡”,从日常活动到更复杂的体育活动,这都是必要的。全身动态平衡问题会导致跌倒。自然地,整个身体的参与使得这种姿势控制背后的神经网络难以置信地复杂。了解潜在的神经机制可能被证明是有价值的运动训练和康复后的创伤性脑损伤,如中风。然而,这些神经网络的研究是具有挑战性的,这方面的信息有限。日本立命馆大学的研究人员在《体育运动医学与科学》上发表了一项新
来源:Medicine & Science in Sports & Exercise
时间:2021-11-23
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做家务能增强老年人的记忆力,并能更好地保护他们的身体
做家务能增强老年人的记忆力,并能更好地保护他们的身体研究结果独立于其他类型的常规体育活动发表在开放获取杂志《英国医学杂志》(BMJ open)上的一项研究发现,做家务与老年人更敏锐的记忆力、注意力持续时间和更好的腿部力量有关,进而可以更好地防止摔倒。研究结果独立于其他定期的娱乐和工作场所的体育活动,以及活跃的通勤。有规律的体育活动有利于保持最佳的身心健康。在老年人中,它能降低长期患病、跌倒、一动不动、依赖和死亡的风险。然而,全球监测数据显示,2016年,身体活动远低于每周建议水平,而且10年来几乎没有变化,高收入国家的人成为电视人的可能性是低收入国家的两倍多。考虑到家务劳动涉及体力活动,是独立
来源:BMJ Open
时间:2021-11-23
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通过鼻内给药治疗神经系统疾病的微型机器人
图片:图片1。DGIST机器人工程学系教授崔洪洙(左)和全圣雄(右)该团队开发了一种基于磁性动力的人类核移植干细胞(hNTSC)的微型机器人,并开发了一种通过鼻内途径将治疗药物植入大脑的微创方法。他们还通过鼻内通道(绕过血脑屏障)将研发的干细胞微机器人移植到脑组织中。与传统手术方法相比,该方法在疗效和安全性上均有显著优势,有望为今后治疗阿尔茨海默病、帕金森氏病、脑肿瘤等多种疑难神经系统疾病带来新的可能性。 干细胞疗法的局限性在于,难以将精确数量的干细胞输送到体内深处的精确定位,因为在那里治疗具有很高的风险。另一个局限性是,
来源:Advanced Healthcare Materials
时间:2021-11-23
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科学家们研究了大脑唱歌和学习的机制
新的研究显示,在鸣禽神经回路中,触发复杂学习的特殊细胞与一种与人类大脑皮层中精细运动技能发展相关的神经细胞惊人地相似。俄勒冈健康与科学大学的科学家今天在《Nature Communications》杂志上发表了这项研究。俄亥俄州立大学Vollum研究所的资深科学家、资深作者恩里克·冯·格斯多夫博士说:“如果你想让雄鸟的歌声精确而独特,这样雌鸟就可以选择她想与哪只鸟交配,这些都是你需要的特性。你需要一个高度专业化的大脑来生产这些。”本杰明·泽梅尔博士是俄亥俄州立大学的博士后研究员,也是这项研究的主要作者,并进行了大多数具有挑战性的电生理学工作,包括使用薄脑组织切片和单细胞记录。研究表明,一组特殊
来源:Nature Communications
时间:2021-11-22
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《Nature》深入浅出揭露“疱疹是如何进入神经系统的?”
摘要科学家发现疱疹如何绑架蛋白质感染神经系统为HSV1和HSV2长效疫苗打开了大门超过一半的美国成年人是HSV1型疱疹的携带者病毒可导致失明,危及生命的脑炎,并可能导致痴呆1型疱疹它可能会伴随你一生。超过一半的美国成年人是HSV1(单纯性疱疹病毒1型)的携带者,这种病毒在周围神经系统中冬眠,永远无法根除。美国西北医学大学(Northwestern Medicine)的一项新研究发现了这种病毒感染神经系统的狡猾策略,为研制HSV1及其近亲HSV2病毒的疫苗开辟了一条道路。有些携带者甚至连HSV1病毒引起的唇疱疹都不会经历。但对其他人来说,它会导致失明或危及生命的脑炎。越来越多的证据表