光纤成像技术记录小鼠眶额皮层奖赏相关神经元活性的应用

目的:探讨光纤成像技术用于记录小鼠眶额皮层奖赏相关神经元活性变化的可行性。方法:应用光纤成像的方法记录自由活动小鼠在饮用糖水时,携带有钙离子荧光探针(GCaMP6m)的眶额皮层奖赏相关神经元的活性。首先,在小鼠的眶额皮层注射携带GCaMP6m的腺相关病毒,同时在相应位点植入提前做好的光纤陶瓷插芯;等待小鼠术后恢复,病毒表达2周。然后在记录前,给予小鼠36小时禁水处理并运用光纤成像记录接受糖水刺激的小鼠眶额皮层锥体神经元的反应活性。最后,记录数据读入matlab软件进行数据分析并对小鼠进行心脏灌流、取脑、脑组织冰冻切片并显微荧光成像观察记录位点是否正确,病毒是否正常表达。结果:成功记录到对小鼠施加糖水刺激时,其眶额皮层内与奖赏相关的神经元活性变化。数据分析结果用热度图和事件相关的平均线图来表示。组织学切片及成像结果证实记录位点正确,病毒正常表达。结论:光纤成像的记录方法可以监测自由活动的小鼠在饮用糖水时眶额皮层内奖赏相关神经元活性的变化。     

原生动物伪红色双轴虫细胞纤毛器微管胞器的直接荧光标记

应用荧光紫杉醇直接荧光标记法显示,原生动物纤毛虫伪红色双轴虫(Diaxonellapseudorubra)细胞纤毛器微管中,口围带基部含小膜托架及与托架相联系的肋壁微管;额腹横棘毛基部含前纵微管束、后纵微管束、横微管束和周围微管束,其微管在不同棘毛基部的定向和发达程度不一;缘棘毛基部含前纵微管束、后纵微管束。细胞形态发生过程中,前仔虫口纤毛器微管独立发生于老口围带内侧,在细胞形态发生末期新纤毛器微管形成时,尚有部分老额棘毛、横棘毛和缘棘毛残存,此后老结构逐渐被吸收。结果表明,伪红色双轴虫的纤毛器基部微管的分化很可能具有种属级的特异性,新纤毛器微管分化过程中老结构可能具有定位和物质贡献作用。     

明视人听词分类任务时的视皮层激活——跨感觉通道的新证据

近期的脑成像研究在盲人等感官缺陷被试者身上发现了感觉替换现象,即传统上认为仅对单一感觉通道刺激反应的皮层区域也参与其他感觉通道的信息加工．类似的效应在感觉剥夺(蒙住眼睛)的明视人被试中也被观察到,提示脑内可能预存着多感觉交互作用的神经通路．通常认为,上述神经通路在常态的人脑中是以潜伏形式存在的,只有当感觉剥夺时才显露出来或得到加强．但是,感觉剥夺是否是该类神经通路发挥作用的必要条件,已有的研究尚缺乏确切的证据．采用统计力度较强的实验设计,给未蒙眼明视人被试听觉呈现一组名词,要求其对听到的每一个词语做出是人工物体还是自然物体的语义判断．对同步采集的功能磁共振信号进行统计分析,观察到视皮层脑区有显著激活．这些结果表明,跨感觉通道的神经通路在未实施感觉剥夺的条件下依然能够显示出来,因而在常态人脑中也不是完全以潜伏形式存在的．上述研究为建立多感觉交互作用神经机制的具体理论模型提供了一个约束条件．     

视觉假体的研究进展与面临的挑战

人工视觉假体是当今国际上对视网膜色素变性和老年性黄斑病变患者进行视觉修复的研究热点,该人工装置采集外界图像信息,并进行编码处理,通过微电流刺激器将刺激微电流信号加载到微电极阵列,对视觉神经系统进行作用,从而在视觉中枢产生光幻视,实现视觉功能修复。根据目前的国际研究现状,视觉假体可以对视觉通路的任意位置进行电刺激,以期产生视光感。按照植入位置的不同,视觉假体基本上可以分为视皮层假体、视网膜上假体、视网膜下假体和视神经假体。本文着重介绍了中国的C-Sight小组在视神经假体方面的工作进展和面临的挑战。     

二甲双胍调节初级视觉皮层兴奋性和抑制性平衡及改善视觉功能的研究

大脑皮层中兴奋和抑制系统之间的动态平衡决定了皮层神经元对刺激的反应特性. 已有研究表明,二甲双胍能够诱导γ-氨基丁酸受体向突触后膜聚集,增强神经系统的抑制效果. 本课题进一步探讨了二甲双胍对初级视觉皮层兴奋和抑制系统平衡的调节作用,以及其改善小鼠视觉功能的潜力. 实验使用成年雄性小鼠,实验组（metformin）10只每天给予二甲双胍250 mg/kg,对照组（control）6只每天给予0.3 ml生理盐水,灌胃处理3周. 结果发现二甲双胍可以显著升高囊泡GABA转运蛋白VGAT和突触后抑制性递质受体相关蛋白Gephyrin的合成. 此外,它显著降低突触后兴奋性受体GluA1和GluN1的表达. 多通道电极电生理记录结果显示,二甲双胍作用下小鼠初级视觉皮层的自发放和诱发放显著降低,而信噪比、方向和方位选择性显著增加. 实验结果表明,二甲双胍可以通过降低兴奋突触、增强抑制突触,调节初级视皮层的兴奋——抑制平衡,提高信息处理能力,增强视觉功能.     

多个GEO芯片联合分析阿尔茨海默病内嗅皮层的关键基因

运用生物信息学方法筛选阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)在内嗅皮层部位的关键基因和通路,探讨AD发生发展的潜在机制。从GEO数据库下载AD的内嗅皮层芯片数据,利用R软件中的sva包和limma包进行批次矫正,并筛选差异基因;运用Cytoscape软件中的ClueGO插件进行GO (Gene Ontology)与KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析;使用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,并利用Cytoscape软件中的cytoHubba插件分析关键基因。对于关键基因在脑组织不同部位及无症状AD与AD患者内嗅皮层表达的差异分析均采用Mann-Whitney U检验。分析发现,白细胞-细胞间黏附的正调控、细胞外基质组织、皮质类固醇反应、卟啉和叶绿素代谢等与AD发生发展关系密切。在差异分析筛选的17个基因中, VCAM1、CD44、FOS和SPARC在AD发生发展中发挥关键作用。这4个基因的表达水平在内嗅皮层和海马显著高于中央后回、颞叶皮层、小脑、额叶皮层(P0.05),且其在AD患者内嗅皮层中的表达水平显著高于无症状AD患者(P0.01)。以上研究结果表明, VCAM1、CD44、FOS和SPARC可能是AD在内嗅皮层部位发病的关键基因。这些关键基因可作为AD早期治疗的潜在靶点,并为阐明AD在内嗅皮层部位的发病机制提供了理论基础。     

猫初级视皮层内GIu/GABA表达比率的衰老性变化

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素.是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发牛改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚.为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive,Glu-IR)神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid.immunoreactive,GABA-IR)神经元密度进行了统汁分析.结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异(P>0.05);与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少(P<0.01),而Glu.IR/GABA.IR神经元密度比率去却显著增大(P<0.01).结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋-抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一.     

Disruption of Cortical Microtubules by Overexpression of Green Fluorescent Protein-Tagged α-Tubulin 6 Causes a Marked Reduction in Cell Wall Synthesis

It has been known that the transverse orientation of cortical microtubules （MTs） along the elongation axis is essential for normal cell morphogenesis, but whether cortical MTs are essential for normal cell wall synthesis is still not clear. In the present study, we have investigated whether cortical MTs affect cell wall synthesis by direct alteration of the cortical MT organization in Arabidopsis thaliana. Disruption of the cortical MT organization by expression of an excess amount of green fluorescent protein-tagged a-tubulin 6 （GFP-TUA6） in transgenic Arabidopsis plants was found to cause a marked reduction in cell wall thickness and a de- crease in the cell wall sugars glucose and xylose. Concomitantly, the stem strength of the GFP-TUA6 overexpressors was markedly reduced compared with the wild type. In addition, expression of excess GFP- TUA6 results in an alteration in cell morphogenesis and a severe effect on plant growth and development. Together, these results suggest that the proper organization of cortical MTs is essential for the normal synthesis of plant cell walls.