幼年斑马鱼的视觉系统与捕食行为

神经环路的研究是揭示动物行为神经机制的关键。斑马鱼作为一种低等脊椎动物, 在神经环路的研究中有着独特优势。文章描述了斑马鱼视觉系统及其下游的神经环路, 重点讨论了它们在捕食行为中的可能作用。斑马鱼捕食行为主要依赖于视觉功能, 该过程涉及到视觉-运动通路各个层次的神经环路, 包括下游的网状脊髓命令神经元、脊髓内部的运动控制环路以及一些亟待研究的功能单元。随着在体记录和操纵神经元活动技术的成熟, 以及行为学范式的完善, 对斑马鱼捕食行为相关神经环路的研究将在未来数年内迅速发展, 同时也将推动神经科学相关研究的进步。     

计算神经科学的一个范例

计算神经科学的最终目标,是要阐明人类和动物的神经系统是怎样使用它的微观组件及其相互作用来表征和处理信息的.这一目标体现在近半个世记以来神经网络研究的曲折发展之中.近10年来,计算神经科学已在三个主要方面发生了显著的变化:神经科学在分于、细胞、回路、网络、系统、行为乃至心理等各各个研究水平上的全面进展,使得我们对神经系统的结构与功能有了更多的认识;对大规模形式神经元网络理论模型的研究,使得我们对神经网络系统的协同行为和自发计算性能有了更加深刻的理解;包括超级计算机、高度并行的联结机和     

计算神经科学的一个范例

<正>计算神经科学的最终目标,是要阐明人类和动物的神经系统是怎样使用它的微观组件及其相互作用来表征和处理信息的.这一目标体现在近半个世记以来神经网络研究的曲折发展之中.近10年来,计算神经科学已在三个主要方面发生了显著的变化:神经科学在分于、细胞、回路、网络、系统、行为乃至心理等各各个研究水平上的全面进展,使得我们对神经系统的结构与功能有了更多的认识;对大规模形式神经元网络理论模型的研究,使得我们对神经网络系统的协同行为和自发计算性能有了更加深刻的理解;包括超级计算机、高度并行的联结机和     

以透明脑,观澄明心——斑马鱼神经功能研究进展

斑马鱼是一种相对新颖的模式脊椎动物,具有脊椎动物保守的神经系统构造和丰富的行为模式.近年来随着在体电生理、光学成像、遗传工程等方法的建立和完善,幼龄斑马鱼因其脑部透明、结构简单的特点,日益成为从突触、神经元、环路到行为等多层次,在全脑尺度上探究神经系统功能机制的理想动物模型.本文综述了近年来利用斑马鱼在感觉信息处理、运动控制、学习与神经可塑性等方向上所取得的重要研究进展,并对新技术的开发提出了展望.随着研究思路的深化和实验手段的推陈出新,斑马鱼模式动物必将成为探索脑工作原理之利器,为神经科学研究带来更多的突破.     

利用嗜神经病毒跨突触追踪神经网络研究进展

解析大脑神经网络的连接图谱是认识大脑功能的前提。发展追踪大脑神经环路结构的技术,已成为神经科学研究中的迫切需求。基于嗜神经病毒发展而来的跨突触追踪技术,是揭示大脑神经网络结构的最有效手段,也是神经科学研究中发展十分迅速的领域。不同的嗜神经病毒类型或毒株,都有其独特的分子生物学特性、跨突触标记特性、改造方式。通过使用遗传重组改造的嗜神经病毒追踪神经环路,可以获得特定区域或特定类型神经元多级输出网络、输入网络及单级输入或输出网络。主要介绍神经科学研究中常用的神经病毒及相关的辅助工具病毒特性,及嗜神经病毒介导的各种神经回路标记技术。     

电生理法评价培养心肌细胞的功能

心脏学研究已经跨入分子和细胞水平,国外进展迅速。培养的心肌细胞是从微观上研究心肌结构、功能、代谢和发育不可缺少的实验材料。 培养心肌细胞用途是:1。研究离子通道的行为与特征。膜片记录单离子通道电流是近十年来生理学研究的最新领域,从分子水平阐明膜及受体的功能,培养的心肌细胞是主要的实     

国家基础性研究重大关键项目——脑功能及其细胞和分子基础

1 意义动物的神经系统,特别是人脑,是自然界最复杂的系统。揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最大挑战之一。脑的研究具有重大的科学和哲学意义和多方面的实用意义。作为长期进化的产物,人脑的结构、功能以及人类的行为极其复杂。正是神经系统的活动构成了人类的感觉、学习、思维,情感和行为的基础。认识神经系统的活动规律和特性,在各个层次(系统、回路、细胞、分子等水平)阐明其机制,是神经科学的长期目标。神经科     

胰岛细胞环路

胰岛由分泌胰岛素的β细胞、分泌胰高血糖素的α细胞以及分泌生长抑素的δ细胞等多种细胞组成,其组织内的细胞环路对胰岛稳态和血糖维持有重要的调控作用,是目前胰岛功能和糖尿病研究的热点.最近的研究表明,α-β细胞对话对胰岛环路的建立以及正常β细胞的功能的发挥起着重要的调节作用,而且无论是β-δ环路功能障碍,还是δ-β环路的过度激活,都会导致胰岛稳态的破坏和血糖紊乱.这些研究为胰岛环路如何调节胰岛稳态和血糖水平提供了初步的线索,但更全面详细的研究尚未充分开展.因此,深入阐明胰岛环路的构成与功能,及其如何在生理和病理过程中发挥作用,不仅可以更好地理解胰岛如何作为一个组织在血糖代谢中维持自身稳态并发挥其功能,也可为通过调节和塑造胰岛环路,开发新型的糖尿病防治策略奠定基础.     

单细胞转录组测序在药物成瘾研究中的应用

药物成瘾是复杂的中枢神经系统疾病，相关基础与临床研究均证实药物成瘾的神经机制及神经环路在成瘾行为形成的不同阶段逐渐发生改变。利用全基因组关联研究、全基因组测序、全外显子测序或高通量转录组测序等技术的组学研究对包括药物成瘾在内的精神疾病遗传的脆弱性进行了深入研究。上述单核苷酸多态性检测技术或测序技术主要预测疾病的遗传风险位点。然而，许多中枢神经系统疾病的发生与环境因素密切相关，而且在疾病发展的不同阶段，相关基因的表达存在脑区特异性的细胞异质性信息。因此，传统研究对发病机制的解释存在一定的局限性。单细胞转录组测序技术是针对单个细胞进行转录水平的测定，规避了传统测序对细胞群体平均转录水平检测的缺点，可以定量描述细胞异质性。近年来，单细胞转录测序技术在神经精神科学研究中的应用逐渐受到关注，本文总结了该技术在神经科学研究中的重要应用，并以药物成瘾为例，重点阐述说明其在中枢神经系统疾病中的应用价值。     

细胞类型特异的遗传学操作：揭开复杂神经环路的面纱

现代神经科学的一个重要课题足阐明复杂神经环路及其细胞组成形成行为的机制。我们希望可以通过对特定神经元群体的区分和操作在引发行为的神经计算和特定神经元群体活性之间建立一种因果联系。运用BAC重组工程技术,我们建立了超过20个“敲入”驱动品系。在这些驱动品系中,Cre或者是可诱导的CreER能够在特定类掣的GABA能细胞中表达。另外,我们还建立了一些Cre报告小鼠品系和一。个基于病毒转染的蛋白表达系统。这些病毒包含一个Cre-激活的表达元件,可以将一些荧光蛋白或分了开关在体内以很高的效率表达。这种基因操作的策略可以使我们进行如下的一些观察和操作：（1）在突触水平观察中间神经元的形态和他们之间的联系;（2）观察中间神经元的活性及其过往的活动;（3）在生理的时间分辨率上操纵特定细胞群的发放和突触传递。这将使我们对复杂神经环路功能和组织的认识进入。个全新的领域。     

长时程增强翻转的研究进展

长时程增强(LTP)是突触传递功能可塑性的重要表现形式,是大脑内信息储存和记忆形成的细胞机制。近年来的研究资料表明,LTP诱导后,神经元的某些活动可使其翻转(LTP reversal),或称为去强化(depotentiation)。LTP翻转在一些生理功能的完成中具有重要作用,早时相LTP翻转参与了神经环路的细化过程,而晚时相LTP翻转可能是消除有害的或病理性记忆(如痛觉记忆、成瘾记忆)的重要机制之一。因而近年来LTP翻转研究成为神经科学领域的研究热点。本文对引起LTP翻转的条件与机制方面的研究资料予以综述。     

计算神经科学

计算神经科学在神经科学的研究中,本世纪以来分子生物学和细胞生物学的飞速发展以及它们与神经科学之间的渗透和交融,已使对脑所进行的分析在分子和细胞水平达到了空前的高度;但另一方面,由于神经系统是一个由大量非线性元件广泛联结所构成的多级系统：例如人脑大约有...     

采用GCaMP活体钙成像解析神经环路调控机制的研究策略及意义

大脑中的神经元通过集体行为建立相互连接,构成多种神经环路进而执行不同的功能。神经环路的研究方向即寻找构成各神经环路的神经元细胞,研究这些神经元是如何产生通讯互动以此构成特定的环路及环路本身在中枢神经系统行使的生命活动。众多研究已经证实,在解析生理或病理条件下神经环路调控机制过程中,通过实时监测神经元内重要生物传感器钙离子的变化可精确反映大脑组织内神经元活动。GCaMP活体钙成像方法有助于从单细胞水平揭示生理或病理状态下不同环路的调控机制。本文系统综述了GCaMP活体钙成像作为一种示踪技术在神经环路研究中的应用及进展,为神经环路和神经药理学的研究提供了参考依据。     

神经科学与百年诺贝尔奖

神经科学是21世纪生物科学的基本研究内容之一。诺贝尔医学有生理学奖是对生物科学领域中所取得突出成就的最高评价。在诺贝尔奖设立一百年周年之际,神经科学已在神经元、神经活动、信号转导、感觉和知觉、脑的高级功能和神经发育等研究水平上取得了巨大成果,并获得近近二十项诺贝尔奖。预测了今后神经科学可能取得的突破性进展,并分析了我国神经科学发展的现状和研究的立足点。     

飞迪亚研究基金会奖金和奖学金

飞迪亚研究基金会(FRF)建立了一系列奖金和奖学金,对神经科学界的精英表示鼓励和敬意。一、美国科学院神经科学奖由FRF赠款给美国科学院,奖励神经科学领域优秀的研究工作者。从神经化学、神经生理、神经药理、发生神经科学、神经解剖和行为及临床神经科学中选择候选人。每三年发奖一次。     

致祖国70年华诞

<正>细胞分析学是从定量的角度对细胞的各种形态学参数、生物学特征、细胞生化成分的组成及含量以及细胞的各种功能等进行研究的学科,是现代医学发展的基础和关键学科。细胞分析学涉及的交叉学科较多,主要包括医学、生物学、生物技术、电子工程、生物信息学以及化学及物理学等领域。细胞分析学利用多种技术手段如流式细胞术、光学成像、质谱、基因组学分析等,从细胞的形态学、免疫表型、细胞遗传学和分子生物学不同层次对细胞进     

快反应基因在神经科学研究中的进展与动态

神经科学中快反应基因的研究已有近十年的历史。该基因是否作为“第三信使”调控慢反应基因的功能一直是争论热点。尽管这方面的证据不足,但在神经系统内快反应基因表达定位特性性、胞核与胞体双重染色细胞性分析,以及不同种类快反应基因表达之间比较,为神经解剖学在细胞一细胞水平的研究提供了机会。本文首次比较了快反应基因表达与电生理等方法的优缺点。     

《自然》:脑神经元连接同步定位首获成功

来自伦敦大学威康信托基金会神经科学学院的研究人员研发了一种新型技术,首次可以同时定位大脑中神经元之间的连接,以及功能,这对于未来研发计算机模拟大脑具有重要意义。这一研究成果公布在Nature杂志上。领导这一研究的是伦敦大学神经科学学院ThomasD.Mrsic-Flogel博士,其研究组主要兴趣在于大脑是如何编码信息,如何从一个或多个神     

痒觉的中枢环路机制

痒觉是一种诱发抓挠行为的不愉快的感受。近年来,我们对痒觉信息在脊髓水平处理的分子和细胞机制已经有了较为深入的认识。然而,痒觉信息如何从脊髓传递到大脑并不清楚。我们发现,在痒觉诱发抓挠的过程中,脊髓中投射到臂旁核的神经元被激活,光遗传学抑制这条环路的活性可以减少痒觉诱发的抓挠行为。脊髓中痒觉特异的胃泌素释放肽受体阳性神经元与投射到臂旁核的脊髓投射神经元形成兴奋性突触连接。我们进一步研究了臂旁核在痒觉行为过程中的活性变化和功能。我们发现,臂旁核神经元的兴奋性与痒觉诱发的抓挠过程具有很强的相关性。整体抑制臂旁核神经元的活性或者选择性阻断兴奋性神经元的突触传递可以显著降低急性痒引起的抓挠行为,并减缓慢性痒模型的建立。我们的工作揭示了痒觉从脊髓传递到大脑的一条重要环路,并且提示臂旁核是参与痒觉信息处理的重要脑区。该研究为深入阐明痒觉信息加工的脑内环路机制提供了重要基础。     

从微生物组到合成功能菌群

微生物组是指特定微环境中的微生物群落及其组学,自然界中的生物过程几乎都是通过微生物组完成的。随着测序技术的发展和成本降低,微生物组已经成为微生物生态学研究的热点领域。继合成生物学之后,基于微生物组的合成功能菌群研究正在兴起,在人类健康、农业、工业和生态等领域都有广泛的应用前景。本文从微生物组到合成功能菌群的角度系统论述了其在不同领域的研究现状与发展趋势,为微生物组从理论研究到应用提供思路。