文章導(dǎo)讀

2023年第1期研究論文

神經(jīng)元電生理

軸突始段的GABA能輸入雙向調(diào)控神經(jīng)元的輸入-輸出功能

枝形吊燈細(xì)胞（ChC）或軸突-軸突細(xì)胞是一類獨(dú)特的中間神經(jīng)元，其軸突在興奮性主（錐）體神經(jīng)元的軸突始段（AIS）形成突觸連接。雖然ChC與其它類型中間神經(jīng)元相似釋放突觸遞質(zhì)γ-氨基丁酸（GABA），但對所支配的主體神經(jīng)元的膜電位產(chǎn)生去極化（或興奮性）還是超極化（或抑制性）效應(yīng)仍有爭論。神經(jīng)元AIS是生成動作電位的關(guān)鍵部位，因此ChCs的GABA能輸入一直以來被認(rèn)為在神經(jīng)元信息輸出中發(fā)揮門控作用。然而，對AIS-GABA能輸入如何與源自樹突的興奮性輸入進(jìn)行整合（integration）并調(diào)控動作電位發(fā)放等基本過程尚缺乏系統(tǒng)的定量闡述。本文結(jié)合腦片電生理與NEURON仿真計算，闡明了AIS-GABA能突觸輸入（GPSPAIS）雖然引起膜電位去極化（興奮性），但既可促進(jìn)、又可減弱神經(jīng)元的信息輸入-輸出功能，這種雙向調(diào)控作用由它與興奮性輸入（EPSPdend）整合的特定時間窗所決定。詳情請點擊“2023年第1期封面文章”

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00887-w

抉擇

眼動抉擇中頂內(nèi)溝外側(cè)壁神經(jīng)元對獎賞和亮度的編碼

頂內(nèi)溝外側(cè)壁（LIP）可能是眼跳選擇過程中視覺顯著性和獎賞相互作用的候選區(qū)域。然而，尚無揭示單個LIP神經(jīng)元是否在抉擇過程中整合視覺顯著性和獎賞的研究。LIP可能存在具有功能差異的子區(qū)域這一特征提示，利用神經(jīng)電生理手段研究LIP功能時無偏采樣的重要性。本文研究人員訓(xùn)練獼猴執(zhí)行一項二元抉擇任務(wù)。在任務(wù)中，研究人員在獨(dú)立操控每個選項的獎賞量和亮度水平的同時，記錄LIP神經(jīng)元的發(fā)放。結(jié)果顯示，LIP神經(jīng)元在基于獎賞的選擇過程中整合與被選項相關(guān)的獎賞量和視覺顯著性，進(jìn)一步支持LIP表征視覺空間注意優(yōu)先級的假說。詳情請點擊“上線文章長摘要”。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00948-0

恐懼

小鼠初級視覺皮層的情境恐懼學(xué)習(xí)和消退

準(zhǔn)確檢測和評估危險對于生存至關(guān)重要?？謶钟洃浨榫郴瘜τ谶x擇適應(yīng)行為至關(guān)重要。經(jīng)典恐懼條件反射（CFC）是一種用于研究潛在危險預(yù)測神經(jīng)機(jī)制的常用行為模型。初級視覺皮層（V1）以經(jīng)驗依賴的方式在CFC訓(xùn)練中發(fā)揮著重要作用。本文利用化學(xué)遺傳學(xué)、突觸前軸突成像和鈣成像研究CFC是否導(dǎo)致V1的結(jié)構(gòu)和功能改變，并對小膠質(zhì)細(xì)胞是否參與CFC誘導(dǎo)的神經(jīng)元活動可塑性展開研究。結(jié)果表明，CFC學(xué)習(xí)和消退會導(dǎo)致V1突觸前結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元活動模式的發(fā)生變化，并且小膠質(zhì)細(xì)胞在V1大腦皮層信息處理中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00889-8

應(yīng)激

伏隔核CRH–CRHR1系統(tǒng)介導(dǎo)成年小鼠早期生活應(yīng)激誘導(dǎo)的睡眠障礙和樹突狀細(xì)胞萎縮

早年的應(yīng)激經(jīng)歷會對成年后的行為和大腦產(chǎn)生長期的負(fù)面影響，睡眠障礙便是其中之一。由于CRH– CRHR1系統(tǒng)和伏隔核（NAc）在應(yīng)激反應(yīng)和睡眠覺醒調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，因此，本文對NAc中CRH–CRHR1系統(tǒng)是否介導(dǎo)成年小鼠早期生活應(yīng)激誘導(dǎo)的睡眠覺醒行為異常展開研究。結(jié)果顯示，小鼠早期生活壓力干擾成年期的睡眠覺醒行為，包括黑暗環(huán)境下覺醒增加和非快速眼動（NREM）睡眠時間減少，以及明亮環(huán)境下的快速眼動（REM）睡眠時間增加。這種應(yīng)激誘導(dǎo)的睡眠障礙還伴隨有NAc中的樹突萎縮。在應(yīng)激暴露期間每天全身給藥CRHR1拮抗劑安他拉明，這兩種情況在很大程度上得到了逆轉(zhuǎn)。NAc中過表達(dá)Crh的過度表達(dá)可以重現(xiàn)早期生活應(yīng)激對睡眠覺醒行為和NAc形態(tài)的影響，而將NAc中Crhr1敲低則可逆轉(zhuǎn)這些影響（包括黑暗環(huán)境下覺醒增強(qiáng)和NREM睡眠減少以及NAc樹突萎縮）。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00903-z

腦疾病研究

PiT2-loop7結(jié)構(gòu)域錯義突變誘導(dǎo)Pi穩(wěn)態(tài)失衡的機(jī)制

原發(fā)性家族性腦鈣化（PFBC）是一種以基底神經(jīng)節(jié)和/或其它腦區(qū)對稱性鈣化為主要特征的具有高度遺傳和臨床異質(zhì)性的神經(jīng)退行性疾病，患者臨床癥狀主要包括運(yùn)動障礙、認(rèn)知障礙、神經(jīng)精神障礙以及頭痛等，目前沒有任何有效的治療方法。SLC20A2是PFBC最主要的致病基因，該基因編碼的PiT2蛋白能夠依賴鈉離子（Na+）的濃度梯度將細(xì)胞外的無機(jī)磷（Pi）轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)，維持細(xì)胞Pi穩(wěn)態(tài)。該基因突變導(dǎo)致腦內(nèi)Pi穩(wěn)態(tài)失衡是PFBC的致病基礎(chǔ)。本文以PiT2-loop7結(jié)構(gòu)域錯義突變p.T390A和p.S434W為主要研究對象， 同時以PD結(jié)構(gòu)域錯義突變p.S121C和p.S601W為對照，結(jié)合放射性Pi吸收、電生理實驗、生物信息學(xué)分析、免疫印跡和免疫熒光實驗等方法，對結(jié)構(gòu)域錯義突變導(dǎo)致PFBC發(fā)生的分子機(jī)制進(jìn)行探究。研究結(jié)果顯示，PiT2-loop7結(jié)構(gòu)域錯義突變通過影響PiT2磷酸化而阻礙其向細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)，引起細(xì)胞磷穩(wěn)態(tài)失衡，從而導(dǎo)致PFBC。詳情請點擊“上線文章長摘要”。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00893-y

腦疾病治療

同步經(jīng)顱直流電刺激增強(qiáng)任務(wù)特異性運(yùn)動學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制

經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）廣泛用于無創(chuàng)調(diào)節(jié)健康受試者和腦疾病患者的腦功能。然而，tDCS效應(yīng)與刺激參數(shù)（電流強(qiáng)度、持續(xù)時間、時間、極性和刺激部位）、電極配置和患者個體差異相關(guān)。因此，為了確定最佳治療參數(shù)和方案，了解tDCS對大腦作用的神經(jīng)機(jī)制至關(guān)重要。本文對tDCS誘導(dǎo)的膜電位變化導(dǎo)致神經(jīng)元峰放電的調(diào)控是否可以有效調(diào)節(jié)tDCS期間活躍的神經(jīng)環(huán)路展開研究。結(jié)果表明，陽極tDCS與運(yùn)動任務(wù)訓(xùn)練同時應(yīng)用可以促進(jìn)運(yùn)動學(xué)習(xí)方面，提高治療效果。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00901-1

快報

研究工具

AICellCounter：一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)并且只需一張圖像進(jìn)行訓(xùn)練的自動細(xì)胞計數(shù)工具

腦功能研究通常需要預(yù)先標(biāo)記腦細(xì)胞，然后使用高分辨率共聚焦系統(tǒng)成像進(jìn)行觀察。手動或自動計數(shù)方法廣泛用于這些共聚焦圖像的定量和半定量分析。然而，因為人工計數(shù)費(fèi)時費(fèi)力，細(xì)胞計數(shù)成為高效分析的“卡脖子”環(huán)節(jié)。本研究開發(fā)了一種名為AICellCounter的簡單有效的自動化工具，通過結(jié)合深度學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法來進(jìn)行細(xì)胞檢測和計數(shù)。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00895-w

腦疾病治療

深部經(jīng)顱磁刺激作為精神障礙患者數(shù)字化疼痛管理的潛在方法

人類大腦成像研究表明，內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）和前扣帶回皮層（ACC）與慢性疼痛狀況和負(fù)面情緒的產(chǎn)生有關(guān)。當(dāng)情緒障礙和疼痛并存時，同時針對這兩者的治療方法，比單獨(dú)針對其中一種更有效。焦慮癥狀及其處于基礎(chǔ)水平的疼痛感知間的相互作用是慢性疼痛多學(xué)科治療的重要預(yù)測因素。因此，研究人員假設(shè)ACC和mPFC中疼痛相關(guān)情緒處理環(huán)路或受體的調(diào)節(jié)可能有助于抗傷害性效應(yīng)。本研究旨在評估深部經(jīng)顱磁刺激（dTMS）治療慢性疼痛和情緒障礙共病的療效。結(jié)果顯示，dTMS可能是治療這兩種共病問題的一種可行性方法，有助于改善患者的疼痛和高度情緒問題。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00919-5

腦研究工具

7T靜息狀態(tài)功能磁共振顯示亨廷頓舞蹈癥出現(xiàn)癥狀前的局部和全局異常

亨廷頓舞蹈癥（HD）是一種常染色體顯性神經(jīng)退行性疾病，由HTT基因中CAG重復(fù)序列的異常擴(kuò)增引起。CAP評分綜合了CAG重復(fù)序列數(shù)目和年齡兩個變量，常用于估計HD的病理進(jìn)展。然而，這一評分無法評估HD早期階段接受靶向干預(yù)患者的治療效果。因此，有必要在高場MRI下開發(fā)整合同一患者群體局部和全局信息的功能成像生物標(biāo)志物。本文采用7T MRI對癥狀前HD（preHD）、有癥狀HD（sHD）以及健康人群對照進(jìn)行研究。研究結(jié)果顯示，感覺運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)中preHD的區(qū)域一致性（ReHo）與CAP呈負(fù)相關(guān)，而在sHD中沒有發(fā)現(xiàn)這種相關(guān)性。preHD和sHD都表現(xiàn)出全局的功能連接（FC）增加，sHD更明顯。因此，在FC變化的支持下，ReHo可作為評估未來疾病治療效果的有效生物標(biāo)志物。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00943-5

綜述

腦研究工具

神經(jīng)退行性疾病的磁共振成像研究：從方法到轉(zhuǎn)化研究

磁共振成像（MRI）是研究神經(jīng)退行性疾病患者大腦結(jié)構(gòu)和功能改變的有力工具，具有無創(chuàng)性和無放射性的優(yōu)點。MRI可以作為連接微觀與宏觀分析的橋梁，促進(jìn)實驗室到臨床的轉(zhuǎn)化研究。本文以帕金森病和阿爾茨海默病為例，簡要介紹了最新神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制以及臨床MRI的研究進(jìn)展，并討論將MRI應(yīng)用于神經(jīng)退行性疾病轉(zhuǎn)化研究的幾種可能策略和方向。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00905-x

神經(jīng)退行性疾病

帕金森?。阂环N多系統(tǒng)疾病

盡管已經(jīng)有遺傳學(xué)的證據(jù)，但大多數(shù)帕金森?。≒D）病例都是散發(fā)性的，沒有已知的病因。隨著研究深入，包括生活方式、年齡等多種可能的致病風(fēng)險因素被提出。PD曾一度被認(rèn)為是一種以運(yùn)動障礙為特征的腦部疾病。越來越多的證據(jù)表明PD是一種全身多系統(tǒng)參與的疾病，生物機(jī)械屏障（如腸屏障和血腦屏障）破壞在PD的病理學(xué)進(jìn)展和發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。本文在簡要介紹了PD的風(fēng)險因素后，對PD作為一種多器官和多系統(tǒng)的病理學(xué)展開討論。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00934-6

感覺-運(yùn)動

多感覺自身運(yùn)動感知的皮層機(jī)制

生物體的空間導(dǎo)航通常包括基于地標(biāo)信息和基于路徑積分的兩種策略。當(dāng)環(huán)境中的地標(biāo)信息不明確時，基于自身運(yùn)動信息的路徑積分策略往往發(fā)揮著重要作用。自身運(yùn)動信息可來源于前庭、視覺、本體感覺、聽覺等多種感覺通道。本文總結(jié)了利用侵入式電生理記錄技術(shù)獲得高時空分辨率的研究數(shù)據(jù)。在獼猴身上的研究結(jié)果顯示，以背側(cè)內(nèi)上顳區(qū)（MSTd）為代表，雙模態(tài)刺激的實驗條件能增強(qiáng)部分細(xì)胞集群對空間中自身運(yùn)動航向的調(diào)諧，提示這些多感覺腦區(qū)可能構(gòu)成了行為的神經(jīng)基礎(chǔ)。一些工作從視覺和前庭信號的時間動力學(xué)角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了新的信號解讀機(jī)制。在基于前庭和視覺的空間航向感知任務(wù)中，大腦似乎并沒有采取一種傳統(tǒng)上人們認(rèn)為的時間動力學(xué)匹配的方式，相反采取了異步的方式整合兩種信號。詳情請點擊“上線文章長摘要”。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00916-8

腦疾病研究

腦損傷后意識障礙的臨床決策

隨著現(xiàn)代神經(jīng)重癥救治水平的提升，越來越多的腦損傷危重癥患者有幸存活，以嚴(yán)重意識障礙（DOC）狀態(tài)生存的患者數(shù)量激增。DOC主要包括昏迷、植物狀態(tài)/無反應(yīng)覺醒綜合征（VS/UWS）和微意識狀態(tài)（MCS）等。隨著評估體系的日益完善（結(jié)合有價值的行為評估工具、先進(jìn)的神經(jīng)影像和腦電技術(shù)），臨床上可以獲得相對較高的蘇醒診斷準(zhǔn)確率（87%）。盡管多種干預(yù)促醒手段（藥物治療、神經(jīng)調(diào)控等）的臨床研究已被開展，然而僅有金剛烷胺和經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）獲得了II級臨床證據(jù)。先進(jìn)的腦機(jī)接口技術(shù)、外科促醒技術(shù)將為DOC的促醒治療提供新的契機(jī)。為了提高DOC診斷的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)臨床管理優(yōu)化，本文提出一項經(jīng)驗性的DOC序貫管理流程。其中，行為學(xué)評估是第一步，可以根據(jù)患者的特點建立初始診斷類別。然后對患者的大腦結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，識別出腦損傷后的殘存結(jié)構(gòu)。隨后進(jìn)行床旁腦電圖評估，其較為便利的提供了描述和預(yù)測意識狀態(tài)的可靠方法。進(jìn)一步建議進(jìn)行功能影像評估，提供補(bǔ)充數(shù)據(jù)以降低誤診率，并提供DOC的客觀生物標(biāo)志物。此外，本文還列出了具有高質(zhì)量證據(jù)的臨床治療試驗結(jié)果，以供臨床參考。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00909-7