Semaphorins在神经发育及突触可塑性中的作用

在神经发育过程中Semaphorins为轴突导向和神经细胞的迁移提供导向信息。在成年脑中,这些导向分子通过抑制自发的或异常的轴突生长来维持已建立的神经连接,并参与突触可塑性,以及中枢神经受损后抑制神经再生与神经细胞的死亡。本文主要介绍Semaphorins在神经发育及突触可塑性中的作用。     

鸟类鸣啭学习神经回路的发育可塑性

鸟类鸣啭控制系统已成为人们研究神经系统与学习、行为和发育关系的重要模型。鸣啭系统在发育中所表现出的神经和行为明显变化的特点,为我们理解语言学习敏感期、突触联系的再分布、结构特化以及细胞死亡与神经发生提供了宝贵的信息。在许多方面,鸣禽鸟啭系统都有别于哺乳动物,这为特定理论问题的研究提供了新的途径。     

突触可塑性与脑疾病的神经发育基础

大脑神经回路高度有序的神经元活动是高级脑功能的基础,神经元之间的突触联结是神经回路的关键功能节点。神经突触根据神经元活动调整其传递效能的能力,亦即突触可塑性,被认为是神经回路发育和学习与记忆功能的基础。其异常则可能导致如抑郁症和阿尔茨海默病等精神、神经疾病。将介绍这两种疾病与突触可塑性的关系,聚焦于相关分子和细胞机制以及新的研究、治疗手段等进展。     

中华蜜蜂视觉系统中神经胶质的组成和胚后发育

神经胶质作为视觉系统的重要成分之一, 对视觉系统的发育及功能起着重要的作用。本研究通过组织解剖观察、 免疫组织化学等技术, 对中华蜜蜂Apis cerana cerana幼虫和蛹的视觉系统中神经胶质的类型和发育过程进行了比较研究。研究表明： 在中华蜜蜂视觉系统中, 根据神经胶质的位置和形态主要分为表面神经胶质、 皮层神经胶质和神经纤维网神经胶质3种类型; 神经胶质主要来源于视柄和视叶中的神经胶质前体中心; 神经胶质细胞数量的增加一方面来自于细胞的迁移, 另一方面来自于神经胶质细胞自身的分裂增殖。本研究为昆虫神经胶质的发育以及功能研究提供理论基础。     

木槿的发育可塑性及种下分类研究

对紫花单瓣木槿、紫花重瓣木槿和牡丹木槿在叶和花部性状上的发育可塑性研究表明,三个种下类群,特别是紫花单瓣木槿和牡丹木槿的叶片性状具有很大的发育可塑性,但花部性状的发育可塑性则相对很小,暗示着花部性状较叶片性状具有更大的分类价值。通过种下类群间表型性状的比较,发现牡丹木槿在叶缘、叶柄长度、花色、花冠直径、花梗长度、果实长宽比等性状上都与其它两个类群存在显著差异,从而建议将牡丹木槿确立为亚种(H. syriacus Linn. subsp. paeoniflorus (Gagnep.)G. R. Shi)     

环境信号诱导发育的可塑性

有关环境因素作为影响发育的信号导致产生表观多型性的研究,属于遗传学、发育生物学、进化生物学和生态学研究领域的热点问题,在长期的积淀和拓展中形成了一门新的交叉学科——生态发育生物学。该学科以发育的可塑性为理论基础,研究多种环境因子诱导机体在发育中产生表观多型性的机制,包括非遗传多型性和应激性多型性。对于环境、发育和进化三者关系的研究尤为重视。本文介绍了该学科形成的背景,并对其研究主题进行分析和归纳,重点讨论了不同环境因子导致动物表观多型性的机制,包括季节和捕食者诱导的非遗传多型性,营养和激素调节社会性昆虫的品级分化,温度依赖型性别决定中的基因、酶与激素,动物对环境的适应与进化,机体的免疫应答与神经元的可塑性、环境污染物的致畸作用等。并对生态学与发育生物学结合的未来研究前景做了展望。     

哺乳动物母体环境程序化后代表型和神经发育可塑性的研究进展

繁殖期环境程序化后代生理和行为等适合度特征、神经系统的发育可塑性是生理和行为调节的关键机制。概述了繁殖期环境对野生小型哺乳动物代谢生理、行为和神经可塑性的影响。早期环境对野生动物生理和行为表型及神经再生的长期影响正越来越受到生物学家的关注,对于解释野外不同季节出生的后代具有不同生活史特征的神经机制具有重要意义。     

视觉学习与成人大脑的可塑性

我们对视觉特征和客体的分辨与识别能力会随着训练提高,这种现象被称为视知觉学习。对其神经机制的研究使我们更好地理解成人大脑可塑性。回顾了该研究领域的两大核心问题:(1)视知觉学习发生的皮层位置:学习发生在早期信息加工的视皮层,或是涉及决策等认知功能的高级额顶叶区域,抑或是视觉区域到高级认知区域的连接;(2)视知觉学习发生的形式:包括表征增强、表征锐化、易化等多种机制。最后,讨论了神经干预手段在知觉学习领域的应用,并展望该领域未来的研究方向。     

发育和成年时期的神经递质可塑性

神经系统具有广泛而复杂的功能。多年的研究表明,其复杂功能的执行以其复杂的解剖结构为基础:仅中枢神经系统就有10~(11)个神经元,每一个神经元又具备约10~4个相互间的联结。然而近年来,一些学者提出了神经元所具备的神经递质(包括经典递质和神经肽等)的可塑性,即某一神经元所含神经递质量和质的改变,是为神经系统执行复杂功能的又一基础。这一见解正在得到越来越多实验证据的支持,并在逐步被人们所接受。本文就下面四方面的问     

木槿叶片结构的发育可塑性研究

对4个木槿种下类群叶片结构的发育可塑性进行了比较研究。(1)木槿 4 个种下类群的叶片在栅栏组织厚度、下表皮厚度、上表皮气孔密度、上下表皮气孔密度比,叶片厚度以及中脉维管组织等性状上均表现出较大的发育可塑性,这种可塑性对叶片适应植株光热综合因子的时空异质性具有重要意义。(2)木槿 4 个种下类群的同类型叶片在解剖学性状上的变异很小,即性状具有很大的稳定性。针对这一特点,对 4 个木槿种下类群一年生茎初生叶片结构的比较研究表明,紫花单瓣木槿和白花重瓣木槿之间的亲缘关系较近,雅致木槿和牡丹木槿亦存在较近的亲缘关系。研究结果支持将牡丹木槿和紫花单瓣木槿提升为亚种等级,并建议将白花重瓣木槿和雅致木槿分别看作紫花单瓣木槿和牡丹木槿的变型。     

鸟鸣及其鸣唱控制系统发育可塑性研究进展

鸟类的鸣唱控制系统已成为研究神经系统与学习、行为和发育相关的一个重要模型。鸣禽鸣唱学习行为的神经基础为脊椎动物复杂习得行为的解剖学功能定位提供了一个范例。它也可为我们研究人类语言学习记忆提供借鉴,对近年来在鸟类鸣唱及其呜唱控制系统发育可塑性方面的研究进展进行了综述。     

大脑皮层发育及神经前体细胞

哺乳动物的大脑皮层是神经系统中最复杂的结构。现代医学对许多神经系统疾病往往束手无策。了解脑发育的过程和机制对认识神经系统如何正常行使功能,以及神经系统疾病的发生、发展、治疗具有重要意义。神经发育生物学的关键问题之一,即数量巨大的神经细胞如何从相对有限的神经前体细胞中有序产生。简要介绍了大脑皮层的发育过程及参与神经发生的各类神经前体细胞。     

神经可塑性与认知功能关系研究进展

认知是神经中枢的高级智能活动,其神经生理特性是中枢神经之高度可塑性,涵盖神经网络、神经再生及突触连接等层次的可塑性调节变化。因突触可塑性是神经元之间信息传递之中心枢纽,亦为神经可塑性之主要部位。故本文主要从与突触可塑性相关的LTP、突触素、相关神经递质及临床相关疾病等方面阐述突触可塑性对认知功能的影响。     

药物成瘾相关的神经结构可塑性改变

不计后果的药物渴求和滥用是药物成瘾的一个显著特征。药物滥用可以诱导行为学和心理学持续性改变的发生,这些持续性改变由相关神经通路(尤其是奖赏系统)神经结构的可塑性变化所引起。本文综述了安非他明、可卡因、尼古丁和吗啡等药物诱发的相关脑区的神经可塑性改变以及引起这些改变的可能原因。药物成瘾诱发的神经结构可塑性改变反映了相关神经系统突触连接的重塑,这些重塑改变该系统的功能,由此便产生了药物滥用的一系列后遗症状———包括成瘾。     

Rho/ROCK信号通路与神经可塑性

在神经网络中,神经可塑性是大脑响应内在和外在刺激的重要特征。越来越多的研究已经阐明了神经可塑性与神经损伤性疾病之间的相关性。Rho/Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激酶(Rho/Rho associ-ated coiledcoil forming protein kinase, Rho/ROCK)通路是生物体广泛存在的经典信号通路,参与细胞迁移、树突发育和轴突延伸,并且与帕金森、精神发育迟滞和阿尔茨海默症等多种神经退行性或损伤性疾病有关。本文对Rho/ROCK信号通路与神经可塑性的研究进展予以综述,讨论了ROCK抑制剂对各种神经疾病的潜在治疗前景。     

点击化学在神经可塑性研究中的应用

神经环路结构和功能的可塑性过程需要大量的新生蛋白参与,鉴定这些蛋白质的组分和在体动态变化无疑会对神经可塑性机制研究提供重要线索。近几年新发展起来的两种点击化学技术,BONCAT(生物正交非天然氨基酸标记)和FUNCAT(荧光非天然氨基酸标记)为神经可塑性研究带来了新的技术手段,它们不仅可以提高检测新生蛋白成分的灵敏度,还可以实时跟踪定位亚细胞新生蛋白的表达情况,已经逐步发展为除荧光和同位素标记蛋白外的另一种重要技术。现就最近几年利用点击化学标记新生蛋白的新技术,包括和质谱联用、筛选新生蛋白以及在各模式动物研究中的应用做一综述。     

听觉选择性注意的可塑性及其神经机制研究

本文旨在研究音乐训练是否能增强基于音高和空间位置的听觉选择性注意力,以及音乐训练对听觉可塑性的神经机制.听觉感知实验中,受试者根据音高差异或空间位置差异,选择两个同时播放的数字之一.听觉认知实验在安静和噪声环境中播放频率分辨率不同的复合音,记录受试者听觉脑干频率跟随响应(frequency-following responses,FFRs).本文提出分析FFR的四种方法,即包络相关频率跟随响应(envelope-related frequency-following response,FFRENV)的短时锁相值、瞬时相位差极性图、相位差均值矢量以及时间细节结构相关频率跟随响应(temporal-fine-structure-related frequency-following response,FFRTFS)的幅度谱信噪比.实验结果表明,在完成基于音高的任务时,受过音乐训练的受试者准确率更高、反应时间更短.外界噪声不影响两组人群在基频(fundamental frequency,F0)的神经元锁相能力,但是显著降低了谐波处的神经元锁相能力.受过音乐训练的受试者的神经元在基频处的锁相能力和谐波处抗噪能力均增强,且其FFRTFS幅度谱信噪比与基于音高的行为学准确率呈正相关.因此,受过音乐训练的受试者其音高选择性注意感知能力的提高取决于认知神经能力的增强,经过音乐训练后,F0处FFRENV的锁相能力、谐波处FFRTFS的抗噪和持续锁相能力以及谐波处FFRTFS幅度谱信噪比均明显增强.音乐训练对听觉选择性注意具有显著的可塑性.     

神经胶质细胞与突触可塑性研究新进展

突触的可塑性是研究学习与记忆的基础,很长时间以来人们对突触的可塑性研究主要集中在神经元和突触上;而胶质细胞的作用较少受到注意。最近的研究发现胶质细胞也参与突触的构成并影响突触的活动。研究表明中枢神经系统中的胶质细胞包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞可分别通过谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、ATP等信号调节突触的可塑性,从而为突触的可塑性研究提供了新的思路和方向,并有助于阐明突触的发生以及学习与记忆的机制。     

Numb与神经发育

不对称性细胞分裂是一个母细胞通过一次分裂,产生两个不同命运的子细胞的分裂方式,是单细胞生物向多细胞生物进化的关键一步。根据现有的证据推论,不称性细胞分裂是在器官发育过程中产生细胞多样化的一种基本方式。Numb是第一个被发现决定多细胞生物不对称细胞分裂的信号蛋白。在果蝇中,Numb通过促进Notch泛素化拮抗Notch信号通路,从而决定子细胞的命运,后来的研究表明Numb是细胞内吞调节蛋白,并用通过内吞参与调节神经细胞的粘附,轴突的生长及细胞迁移等过程;并且发现Numb与肿瘤抑制基因p53、泛素化蛋白HDM2形成三聚体抑制p53的泛素化,从而调节肿瘤的恶性程度。本文系统地分析了Numb发现的历史及后来在脊椎动物中的作用和机制,重点介绍了Numb在神经发育过程中的功能。