主题：神经元

加利福尼亚大学圣地亚哥医学院的研究人员首次在散发性遗传性老年痴呆症在体模型上创造了细胞衍生的干细胞，利用源自患可怕神经退行性疾病患者的诱导多功能干细胞。
\"此前，从来没有在皿中创造过高度纯化、功能性的人类老年痴呆症神经元\"，研究的通讯作者Lawrence  Goldstein博士说，他是细胞与分子医学系的教授，也是霍华德  ·  休斯医学研究所  的研究员、加利福尼亚大学圣地亚哥干细胞计划的主要负责人，\"这是第一步。这些不是完全的模型。它们是一种观点的证据。但是，现在我们知道怎样制造它们。这要求格外小心与勤奋，实际上是诱导一致行为的严格质量控制，但是我们能做到\"。
这个壮举发表在1月25日版的杂志Nature上，代表着一种研究AD病因的新的、急需的方法，AD是一种折磨着近540万美国人的进行性痴呆。更重要的是，活细胞为开发与测试此病治疗药物提供了一种前所未有的工具。
\"我们正在研究人类大脑。你们在病人上不能只做活组织检查\"，  Goldstein说，\"相反，研究人员不得不围绕着它做工作，如在非神经元细胞中模仿此疾病的某些方面或用有限的动物模型进行模仿。这两种方法都不令人满意。\"
Goldstein和同事们从皮肤组织中提取初级成纤维细胞，所用的皮肤组织分别取自两个患家族性AD（与一种遗传易感性有关的罕见、早发性疾病）的病人、两个散发型AD患者（病因未知的常见形式）和两个无已知神经学问题的正常人。他们将成纤维细胞重编程为诱导多功能干细胞（iPSC），这些细胞能分化成为起作用的神经元。
源自老年痴呆症患者的iPSC衍生神经元展现出正常的电生理活性，形成功能性突触联系，精确地显示出AD信号灯作用。具体地说，它们拥有与疾病相关的高于正常水平的蛋白质。
用体外的老年痴呆症神经元，科学家们能更深入地研究AD如何开始发病，绘制最后破坏与如记忆般的认知元件相关的大脑细胞的生化过程。目前，AD研究大部分依赖于死后组织的研究，这些组织往往是长时间损伤后的。
\"健康神经元与老年痴呆症神经元间的区别是细微的\"，  Goldstein说，\"这基本上可归结为长时间累积的具有灾难性后果的低水平损伤\"。
研究人员已经得到一些惊人的研究发现。\"在这项研究中，我们展示了老年痴呆症神经元中的早期变化，这些变化被认为是疾病过程中的始发事件，证明不是那么明显\"，  Goldstein说，补充说他们发现了一件发挥更大作用的不同早期事件。
科学家们也发现，来自2个散发型AD患者其中一个的神经元展现出可能与此疾病相关的生化改变。这个发现表明，这种疾病可能有一些亚类，将来潜在的治疗方法可能针对于AD患者的特殊群体。
虽然只是个开始，Goldstein强调说，iPSC源性老年痴呆症神经元在绝斗中呈现出巨大的机会。\"在结束的那一天，我需要用象这些一样的细胞来更好地理解老年痴呆症，来寻找治疗药物。我们需要做我们能做的每一件事，因为这个疾病的花费太大、太可怕以致于不敢考虑。没有解决办法  ，它将在感情上、经济上击溃我们。\"

近日来自美国霍华德•  休斯医学研究所、韩国科学技术院及浙江大学等机构的研究人员展开合作，开发了一种称为mGRASP的新技术，实现了光学显微镜下快速准确重建哺乳动物大脑神经网络，为了解大脑功能打开了新的篇章。相关研究成果于12月4日发表在《自然—方法学》（Nature  Methods）杂志上。
  
来自美国霍华德•  休斯医学研究所的Jeffrey  C  Magee博士和韩国科学技术院的Jinhyun  Kim博士为这篇文章的共同通讯作者。来自浙江大学求是高等研究院的赵挺副教授与Jinhyun  Kim博士为这篇文章的共同第一作者。
  
大脑是由无数神经元组成的信息计算和传导网络，要了解大脑的运行机制，我们必须了解大脑中的基本计算单位—神经元—是如何相互连接的。神经元之间的连接部位称为“突触”。自上世纪以来，虽然神经科学家发明了各种技术对突触进行定位，以确定神经元之间的连接，但神经网络重建仍是一项非常耗时和耗人力的工作，因为目前的技术要借助于复杂的电子显微成像才能对突触进行准确定位。比如线虫总共只有302个神经元，但用电子显微镜重建其整个神经网络却花了10年以上的时间，而人类大脑有多达1000亿个神经元！因此快速的神经网络重建方法一直是神经科学家梦寐以求的技术。
  
2008年，来自斯坦福大学的华人科学家沈康（Kang  shen）和美国洛克菲勒大学的Cornelia  I.  Bargmann联合开发了一种称为GRASP（green  fluorescent  protein  reconstitution  across  synaptic  partners）的新技术，可实现对活体神经系统中的突触定位。相关研究成果发表在了当年的《Neuron》杂志上。
  
GRASP技术巧妙地利用了绿色荧光蛋白(GFP)标记技术。GFP是一种在水母中发现的特殊蛋白，吸收蓝光后会发出绿色荧光。GRASP技术将GFP的基因序列分割为两部分，即将GFP拆成两个组件，分离后的组件不具发光功能。沈康等通过在两组神经元中分别表达GFP的两个组件的方法，来检测神经元间的距离，是否形成了突触连接。当两组神经元形成连接时，GFP的两个组件在突触部位会自动组合形成完整的具有正常功能的GFP。GFP受蓝色激光照射后，会产生绿色荧光，是原本透明的突触结构在黑暗的显微镜视场中清晰地显示出来。如果两组神经元相距很远，则不会产生荧光。GRASP技术具有快速、准确、高空间分辨率等特点，被广泛应用于线虫和果蝇研究中，但用于哺乳动物大脑检测还受到一定的限制。
  
在新文章中，研究人员对携带GFP组件的载体进行了改造，开发出了哺乳动物GRASP(mGRASP)技术。通过这一新技术，研究人员实现了小鼠大脑中神经元突触的定位。此外，研究人员还将生物、化学技术与计算机生物图像信息学技术相整合，开发了一套完整的定量分析系统，利用这一系统可自动将多个视场下的显微镜图像拼接成包含完整神经元的三维图像，然后将图像中神经元的形态及其突触提取出来，转化为易于分析的数字模型，从而使高通量的神经网络重建成为可能。
  
研究人员估计，有了这样的技术，可以使原需几十年的神经网络重建工作在几个星期内完成。另外，该技术还可应用于疾病机制的研究，比如自闭症和帕金森病等神经疾病可能与神经元连接异常相关，通过mGRASP可以观察这些疾病下神经网络发生了怎样的变化，从而推断其病理机制。（来源：生物通  何嫱）

仙女蜂(Megaphragma  mymaripenne)确实微小，如此之微小，人们很难用肉眼看到它们。当跟阿米巴变形虫和草履虫一起放在载玻片上，它是当中最小的有机体。正因为此，俄罗斯莫斯科国立大学的一个研究小组开始着手研究如此微小的昆虫种神经系统将如何运转。就像该小组在发表在Science  Direct旗下杂志上的论文描述的那样，仙女峰，昆虫界第三小的生物，拥有大量没有细胞核的神经元。
细胞核对于细胞而言通常非常重要，毕竟那是储存DNA的地方。它也是细胞发挥功能的一部分，如更新蛋白从而让细胞保持活性。这当然就让研究人员好奇如果一个昆虫的大多数神经元没有细胞核，它将如何能够存活下来。
研究小组发现秘密就在于该昆虫如此小，在虫蛹阶段发育的神经元(带有完整细胞核)明显地制造出足够多的蛋白来维持它成年时期的全部5天生活，因而就不再需要细胞核，绝大部分细胞核通过爆裂的形式被摧毁，以便使得细胞变得更小并为其他更加重要的细胞腾出空间。研究小组注意到这是首次记录的在野外存在的无需细胞核的神经元案例。
研究小组还发现仙女蜂神经系统是世界上最小神经系统之一，只有7400个神经元，但是能够飞行、寻找食物和计算出在何处安置它的卵；相比于另一种微小昆虫的卵，它的卵长度不大于1微米。它是通过将它的神经系统几乎全部只塞进它的头部来实现这一壮举的，因而才需要尽可能地缩小神经元数目和降低细胞大小。
仙女蜂也有其他的变动之处从而允许能够以尺寸小的状态存活下来。比如，它拥有一个缩小的翅膀表面，这就意味着相比于其他较大的昆虫运动时产生的拍打，它的翅膀简直就是沧海之一粟，只够让它随着移动的空气在四周飘移。

斑马鱼和其他物种嗅球中的神经元通过复杂的放电对气味作出反应，其放电含有振荡成分和非振荡成分，但这些不同成分在功能上的重要性尚不清楚。Rainer  Friedrich及其同事利用光学遗传模拟，对端脑背侧（Dp，相当于斑马鱼的嗅觉皮层）的后部区域中的振荡嗅球活动的下游读出数据直接进行了研究。Dp神经元在很大程度上对同步振荡活动是不敏感的，但会对稳定态的活动作出反应。这些发现用Dp神经元的像过滤器一样的“低通”生物物理性质有可能得到解释，同时也说明了过滤作用何以能提取出神经元编码的个别成分。

近日，据国外媒体报道，美国哈佛大学干细胞研究所的杰弗里·马克利斯及其研究团队的一项新研究表明，神经元移植能够修复受损的大脑回路。这一发现有望推动自闭症和帕金森综合征等脑部受损疾病的治疗。
据悉，这些科学家从健康老鼠胚胎中取出神经元，并将其移植到肥胖荷尔蒙（即瘦素）缺失的成年肥胖老鼠体内。肥胖荷尔蒙的功能是促进新陈代谢，抑制食欲，控制体重。
研究发现，这些神经元在成年老鼠体内存活，融入其大脑回路，分化成4种神经元，与已有的神经元相整合，对肥胖荷尔蒙、胰岛素和葡萄糖有所回应。上述情况表明，植入的神经元已经修复了成年老鼠的大脑回路。接受神经元移植的患病老鼠，比同类未接受治疗的老鼠体重轻30%。
对于这项研究成果，科学家们表示，他们的研究目标是治疗帕金森病、自闭症、癫痫等运动神经元疾病和脊椎受损疾病，研究肥胖症状只是因为其视觉效果比较明显。
马克利斯说：“我们用复杂的（大脑）回路来做实验，看看通过精心挑选和控制的神经元移植是否能够使受损的脑神经重新连接。研究表明，神经元不仅能够发展成相应的细胞，还能发出和接受受体大脑的信号。”
鉴于这次试验的成功，马克利斯对未来的研究信心满满。他说：“我们下一步将研究移植神经元是否能修复其他的大脑回路和脊髓神经，这些将涉及到运动神经元疾病和脊髓损伤。至于我们能不能重塑哺乳动物的大脑回路，我想我们是可以的。”

来自哈佛医学院，麻省总医院等处的研究人员发表了题为“Transplanted  Hypothalamic  Neurons  Restore  Leptin  Signaling  and  Ameliorate  Obesity  in  db/db  Mice”的文章，证明了从健康小鼠胚胎中获取的未成熟的神经元可修复受损的脑部回路，这一验证性的发现代表了人们朝着神经元替换疗法这一终极目标前进的漫长道路上向前迈出了一步。相关成果公布在Science杂志上。
这项研究由多位哈佛学者完成，其中包括哈佛大学医学院神经和病理学系主任Matthew  P.  Anderson教授，哈佛医学院Beth  Israel  Deaconess医学中心的Jeffrey  S.  Flier教授等，其中后者是著名的代谢方面研究专家，他在糖尿病和肥胖领域的杰出成就增进了人们对肥胖发病机制的了解，为糖尿病的预防和治疗奠定了基础。
研究发现，脑部受损，比如下丘脑损伤的小鼠会出现某种基因缺陷而病态性肥胖，在这篇文章这种，研究人员从正常小鼠胚胎的下丘脑中取出未成熟的神经元并将其移植入缺乏瘦素这种激素的某种受体的成年小鼠的下丘脑中，结果发现这些移植的神经元能恢复了肥胖小鼠脑中的瘦素信号传导，帮助它们廋下来。
研究人员发现供体神经元能够分化成4种独特的神经元类型，它们接着会在肥胖小鼠的脑中形成功能性的连接，然后这些移植的神经元显然恢复了这些肥胖小鼠脑中的瘦素信号传导，因为这些小鼠瘦了下来且它们的代谢开始恢复到了正常水平。不过研究人员也表示，神经元替换肯定不是治疗肥胖症的一种实用的方法，但他们的研究为移植处于合适发育阶段的供体神经元可促进恢复脑部控制许多复杂特质的区域的功能提供了证据。
这一验证性的发现代表了人们朝着神经元替换疗法这一终极目标前进的漫长道路上向前迈出了一步；研究人员希望神经元替换疗法能够在某一天可用来修复因创伤或疾病而受损的脑组织。
同期Science还公布了大脑研究的另外一项成果：研究人员发现像急迫的应激性处境会使我们的大脑感官变得敏锐，出现一种害怕的激发状态，强化我们对应激体验的记忆并损害我们缓慢审议的能力。
他们通过用一种叫做BOLD-fMRI的成像技术来分析这些志愿者的脑部活动，并同时采收他们的唾液样本来检测其中的应激诱导的化合物。那些观看了暴力情节的志愿者显示，在其与注意力、警觉性和神经内分泌系统有关的脑部区域网络内的反应性和相互连接性有所增加。研究人员还检查了2种关键性的应急相关性激素的相对作用并发现：去甲肾上腺素，而不是皮质醇，似乎驱动了这一网络结构的重组。

来自威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员发表了题为“Human  embryonic  stem  cell-derived  neurons  adopt  and  regulate  the  activity  of  an  established  neural  network”的文章，证明了来源于胚胎干细胞人类的神经元能够调节宿主神经细胞网络行为，这朝着成功的神经疾病细胞移植疗法迈出的关键一步。相关成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。
以前已有研究证明，从干细胞中提取出的人类神经元移植进鼠大脑后，其能与鼠大脑中的主神经元整合在一起并接收主神经元发出的信号。但科学家们一直没有证明这种移植细胞能成功地朝主神经元发出信号并调控主神经元的活动。
在这篇文章中，研究人员将被光活化后的来自人类胚胎干细胞（hESCs）的神经元移植有各种神经性退化疾病的小鼠大脑，用于分析在体外及在小鼠大脑中的移植的人类细胞整合到小鼠神经元的能力。
结果发现来自人类胚胎干细胞的神经元可以在活小鼠的大脑中功能整合起，这可能对于研发针对帕金森病、阿兹海默病、中风和癫痫的新治疗方法具有重要意义，文章通讯作者Jason  P.  Weicka表示，这令人不可思议，现在从本质上说，我们能够为特定的疾病定制神经元了。
研究人员把这些人类细胞与小鼠神经元细胞共同培养，显示出了同步的神经活动。尽管来自人类胚胎干细胞的神经元通常并不显示出这种行为，这些人类细胞逐渐在与小鼠神经元的生长过程中出现了冲动活动。此外，用光刺激这些人类神经元能引发小鼠神经元的冲动行为，这表明了人类与小鼠神经元的互动。光刺激也引发了移植来自人类胚胎干细胞的神经元的小鼠大脑切片的小鼠神经元的响应，这提示移植的神经元可以通过功能整合参与到神经元网络并且控制神经元网络的活动。
来自美国约翰霍普金斯大学的宋红军表示，“这十分令人激动”，“你能够放入小量的细胞并得到巨大的效果”，这项技术可提供一个平台，让科学家们研究诸如哪类主神经元会做出反应等问题。研究人员现正在将这些光能激活的神经元移植入罹患各种神经退化性疾病的老鼠大脑中。

一项新的研究披露，从健康小鼠胚胎中获取的未成熟的神经元可修复受损的脑部回路并在被移植到成年小鼠体内后令其代谢部分恢复正常；这些成年小鼠因为某种基因缺陷而出现病态性的肥胖。这一原则验证性的发现代表了人们朝着神经元替换疗法这一终极目标前进的漫长道路上向前迈出了一步；研究人员希望神经元替换疗法能够在某一天可用来修复因创伤或疾病而受损的脑组织。
Artur  Czupryn及其同事从正常小鼠胚胎的下丘脑中取出未成熟的神经元并将其移植入缺乏瘦素这种激素的某种受体的成年小鼠的下丘脑中；人们已知瘦素可调节体重。研究人员观察到，供体神经元能够分化成4种独特的神经元类型，它们接着会在肥胖小鼠的脑中形成功能性的连接。这些移植的神经元显然恢复了这些肥胖小鼠脑中的瘦素信号传导，因为这些小鼠瘦了下来且它们的代谢开始恢复到了正常水平。尽管研究人员说，神经元替换肯定不是治疗肥胖症的一种实用的方法，但他们的研究为移植处于合适发育阶段的供体神经元可促进恢复脑部控制许多复杂特质的区域的功能提供了证据。