大脑定位系统是怎样构成的——2014年诺贝尔生理学或医学奖工作介绍

<正>2014年10月6日,瑞典卡罗林斯卡医学院的诺贝尔生理学或医学奖评审委员会宣布,将本年度的诺贝尔生理学或医学奖授予来自美国的认知神经生物学教授约翰·奥基夫(John O'Keefe)和来自挪威的神经生物学家梅-布里特·莫泽(May-Britt Moser)和爱德华·莫泽(Edvard Moser)夫妇(图1),以表彰他们发现了大脑中构成定位系统的神经细胞。     

老鼠大脑惊现“速度”细胞

<正>一种寻找多时的神经系统"速度计"在老鼠中现身:一组当老鼠快速移动时会迅速放电,当它们慢吞吞行进时放电速度变慢的专用神经元。这些细胞能帮助人们了解自己身处何地,以及曾到过哪里。它们在特隆赫姆市挪威科技大学Edvard Moser和May-Britt Moser实验室进行的一个7年期项目中被发现。Moser夫妇因在2005年发现了大脑系统的另一个基本部分——根据空间中的位置放电并且像GPS一样导航的网格     

2014年诺贝尔生理学或医学奖

瑞典卡罗琳斯卡研究所的诺贝尔委员会决定将2014年诺贝尔生理学或医学奖授予约翰·奥基夫(John O’Keefe)、梅-布里特·莫泽尔(May-Britt Moser)和爱德华·莫泽尔(Edvard I.Moser)三位科学家,以表彰他们发现构成大脑定位系统的细胞。     

Cajal对神经科学的贡献及当代神经生物学对Cajal理论的发展

Cajal是20世纪初期最伟大的神经生物学家之一，在Cajal的一生中，他不但建立了神经元学说，还提出了动态极化原理和连接特异性原理，并且对神经中枢的组件式筑构学，形成神经元形状的决定因素及神经胶质细胞，神经营养因子、Cajal间质细胞的认识都作出了划时代的贡献，随着现代生物医学技术进步，Cajal的上述理论不断得到证明，但是，对比Cajal的神经元时代，人们对神经系统的认识无论是在广度上还是在深度上都大大的拓展了。     

成年鼠脑中神经干细胞的纯化

神经干细胞具有自我复制和多向分化的潜能 ,它可分化为成熟神经元和神经胶质细胞 ,人们希望利用神经干细胞的分化潜能治疗帕金森病等神经系统疾病 ,但首先必须分离纯化这些细胞。以往 ,人们从发育外周神经系统中纯化神经干细胞 ,而脑中干细胞纯化率从未超过 5 %。最近 ,ＲｏｄｎｅｙＬ .Ｒｉｅｔｚｅ等以 80 %的纯化率分离成年鼠脑干细胞并检测这些细胞的特性。他们发现 ,其中一种可在室管膜和脑室下腔区域找到的干细胞活性很强 ,在 ｑｕｅｒｋｏｐｆ变异鼠 (一种嗅觉神经元缺陷的鼠 )中 ,这种细胞选择性缺失 ,提示它可能是离体主要的功能性…     

应用生物材料激活内源性神经干细胞治疗脊髓损伤

<正>脊髓损伤是尚未解决的重大医学难题.在脊髓损伤研究中,损伤后重建神经元联系被奉为研究圣杯.人们为此进行了外源细胞移植(包括神经干细胞以及各种成年体细胞)的实验研究,却鲜有成功[1].最近,李晓光和孙毅团队在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上连续发表2篇文章,成果令人兴奋.他们在脊髓损伤治疗中通过载有神经营养素     

解码大脑的空间方位认知

在过去的几十年间,与大脑空间方位认知功能相关的位置细胞、网格细胞、头朝向细胞和边界细胞陆续被发现,它们共同构成了大脑内部的导航定位系统。O'Keefe教授和Moser夫妇这三位科学家也正是由于发现了位置细胞和网格细胞,而共同获得了2014年的诺贝尔生理学或医学奖。     

放射状胶质细胞发育与分化的研究新进展

放射状胶质细胞(radial glia/RG或radial glial cell/RGC)产生于神经上皮,在中枢神经系统发育过程中起重要作用,包括发育早期和出生后作为干细胞产生神经元或胶质细胞,发育中晚期提供放射状纤维支架引导神经元的正确迁移等。本文就放射状胶质细胞的产生、特性、功能等研究新进展做一综述。     

Nogo-P4对神经干细胞分化成神经元样细胞的影响

目的观察Nogo-P4对神经干细胞分化成神经元样细胞是否存在抑制作用。方法体外培养大鼠脊髓来源神经干细胞,分为A、B、C和D组,在神经干细胞分化过程中分别加入0μmol/L、2μmol/L、4μmol/L和6μmol/L的Nogo-P4,免疫荧光标记神经元样细胞,计数神经元样细胞分化比率,使用Image-ProPlus5.0软件测量神经元样细胞神经突长度。结果神经干细胞分化第3d,A-D各组神经元样细胞平均神经突长度分别为97.80±6.97μm、88.25±5.83μm、80.54±6.75μm和79.31±6.57μm;神经元样细胞比率分别为(35.82±6.53)%、(35.31±6.11)%、(38.97±5.79)%和(34.75±5.61)%。A-C组神经突长度随着Nogo-P4浓度的升高而下降,P<0.05;C、D组神经元样细胞神经突长度较A组缩短约17%;各组神经元样细胞分化比率无显著差异。结论Nogo-P4对神经干细胞分化过程中形成的神经元样细胞具有神经突生长抑制作用,对神经元样细胞分化比率无影响。     

Nat Biotechnol:将人星形胶质细胞重编程为多巴胺能神经元,有助治疗帕金森病

正帕金森病是一种主要影响运动系统的神经退行性疾病。它的特征在于大脑中的多巴胺能神经元(dopaminergic neuron)渐进性丧失。尽管当前的疗法旨在补充多巴胺水平,但是没有一种疗法能够恢复这些丢失的细胞。如今,在一项新的研究中,来自瑞典、奥地利、西班牙和美国的研究人员开发出一种方法:将神经胶质细胞(glial cell)转化为活性的多巴胺能神经元,并且所产生的多     

G-蛋白 Rab3a 对神经生长抑制因子 (GIF) 抑制神经元细胞生长作用的影响

为了深入研究 Rab3a 和神经生长抑制因子 (GIF) 的相互作用,在大鼠海马神经元细胞原代培养体系中,用 MTT 还原法定量研究了 Rab3a 对 GIF 神经生长活性的影响,发现 Rab3a 可以替代脑提取物而使 GIF 发挥神经生长抑制活性 . 接着又利用多克隆抗体方法研究了 GIF 与 Rab3a 的相互作用,结果说明 Rab3a 是 GIF 发挥神经生长抑制活性所必需的蛋白质,并且它们的相互作用受空间位置的因素影响较大 . 在随后对它们相互作用的机理和可能的生物学意义进行了讨论 .     

植物细胞的程序化死亡

细胞程序化死亡(programmed cell death,PCD)是多细胞生物体中一些细胞所采取的一种由自身基因调控的主动的死亡方式。与细胞增殖一样,作为细胞生命活动的一个重要组成部分,PCD的研究越来越受到生物学家的重视。 1972年,Kerr、Wyllie和Currie将他们观察到的一种与细胞坏死(Necrosis)形态特征截然不同的细胞死亡的现象,称之为细胞凋亡     

利用粒子滤波重建位置细胞编码的运动轨迹

粒子滤波解码算法在神经信息解码中已有较多应用,但在海马区位置细胞集群编码的运动轨迹重建中极其少见.针对大鼠海马区位置细胞的神经元响应特性,采用二次指数泊松方程建立了大鼠运动轨迹的位置细胞集群状态空间编码模型,然后利用仿真数据和实测数据研究了粒子滤波在大鼠运动轨迹重建中的性能,并与扩展卡尔曼和无迹卡尔曼重建算法进行了对比.仿真数据重建结果显示,与后两种算法相比,在相同的重建精度下,粒子滤波算法需要的位置细胞个数相对更少.实测数据重建结果显示,粒子滤波算法重建的轨迹与真实轨迹之间的相关系数和均方根误差均优于扩展卡尔曼和无迹卡尔曼重建算法.这些结果表明,粒子滤波算法不仅能够高效地利用位置细胞集群编码信息,而且具有更高精度的轨迹重建性能,将为空间认知神经机制的深入研究提供有力的技术支持.     

神经干细胞治疗阿尔茨海默病的研究进展

神经干细胞(neural stem cell,NSCs)为阿尔茨海默病(Alzheimer抯 disease,AD)神经系统的损伤修复和治疗提供了一个崭新的手段,具有广阔的应用前景.NSCs治疗AD的目的是修复和替代受损的神经细胞,重建细胞环路和细胞功能,主要通过两种途径:内源性途径,即诱导内源性NSC增殖与分化;外源性途径,即直接替代缺损组织或植入基因工程细胞,使受损伤的中枢神经系统修复.NSCs给AD的治疗带来了希望,如何诱导脑内的内源性NSCs增殖并分化为神经元形成功能网络是今后 AD治疗的重要研究方向.     

Molecular cell:中国科学家发现蛋白修饰与自噬起始新关系

<正>近日,来自浙江大学的刘伟教授研究小组在著名国际期刊molecular cell发表了一项最新研究成果,他们发现细胞自噬关键起始因子LC3能够在细胞核内被去乙酰化酶Sirt1去乙酰化,进而与核蛋白DOR结合转运至胞质内发挥自噬起始功能。这项成果为研究大分子核质穿梭如何调控细胞内生理过程提供了重要启示。刘伟教授指出,大分子在细胞不同位置之间穿梭能够帮助调控不同细胞活性发挥的时间和强度。他们发现参与自噬起始过程的关键起始因     

抑制谷氨酸可使脑癌生长放慢

脑癌细胞分泌谷氨酸 .谷氨酸正常时的作用如同神经递质 ,其用作脑细胞相互之间的信号交流 .然而 ,过多的谷氨酸溢出进入细胞与细胞之间 ,可引起神经元失控或死亡 .但在健康人中 ,任何过剩的谷氨酸都被神经胶质细胞迅速吸收 .但在许多神经胶质细胞癌 ,或称为神经胶质瘤中 ,肿瘤细胞代替正常细胞分泌谷氨酸 ,似乎杀死了神经元 ,建造出空间来 ,在头颅骨有限的空间中让神经质瘤得以生长 .此外 ,由神经胶质瘤细胞分泌的谷氨酸可使残存的神经元丧失功能 ,并开始引起癫痫发作 .今年早些时候欧洲的科学家报道 ,在实验皿中 ,谷氨酸增强各种癌细胞系的…     

鞘内注射M受体和GDNF反义寡脱氧核苷酸抑制吗啡戒断大鼠蓝斑c-Fos表达

应用免疫组化方法观察鞘内注射毒蕈碱型乙酰胆碱(muscarinic acetylcholine receptor,M) 受体和胶质细胞源性神经营养因子(glial cell derived neurotrophic factor,GDNF)反义寡脱氧核苷酸对吗啡戒断大鼠蓝斑(locus coeruleus,LC)区内Fos表达的影响。结果显示,鞘内注射M_2受体和GDNF反义寡脱氧核苷酸明显减少大鼠吗啡戒断症状评分值(n=6,P<0.05)。正常大鼠LC区神经元Fos基础表达较低,吗啡依赖大鼠LC区神经元Fos表达增加,吗啡依赖大鼠纳酪酮(4mg/Kg,ip)催促戒断后,Fos表达进一步增加;鞘内注射M_2受体和GDNF反义寡脱氧核苷酸处理后均减少吗啡戒断大鼠LC区神经元Fos表达(n=5,P<0.05)。而鞘内注射M_1受体反义寡脱氧核苷酸处理组LC 区神经元Fos表达较吗啡戒断组没有显著差异(n=5,P>O.05)。结果提示:脊髓M_2受体调节吗啡戒断时LC区的神经元激活,而这种神经上行性激活涉及神经元与胶质细胞之间的适应性调节。     

小鼠脑室内注射神经干细胞裂解液促进谷氨酸盐诱导的兴奋性神经元损伤的修复

先前的研究已经证实,阿魏酸钠诱导分化的PC12细胞裂解液的无细胞滤液具有改善抑郁症样模型大鼠的行为学障碍、上调其海马和大脑皮质神经生长因子(nerve growth factor,NGF)和脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的表达、增加海马神经干细胞(neural stem cells,NSCs)/神经前体细胞(neural progenitor cells)增殖的效果。该研究的目的在于探讨神经干细胞裂解液的无细胞滤液(cell-free filtrate ofneural stem cell lysates,FNSCL)脑室内注射促进谷氨酸盐诱导的成年小鼠兴奋性神经元损伤修复的可能性。成年小鼠谷氨酸单钠(monosodiumglutamate,MSG,2.0g/(kg·d))灌胃,连续10日,造成兴奋性神经元损伤模型。自孕15 d的昆明种小鼠取胎脑,分离、培养神经干细胞,免疫细胞化学法检测巢蛋白(nestin)抗原,制备神经干细胞裂解液的无细胞滤液。MSG+NSCs组动物在MSG灌胃后接收脑室内NSCs移植,MSG+FNSCL组动物在MSG灌胃...     

发现一种新的神经营养因子

以往人们只知道神经生长因子(NGF)可刺激神经发育和修复。在过去的几年中,至少有六种以上的神经营养因子被发现,如脑源性神经营养因子(BDNF),纤毛神经营养因子(CNTF)用胰岛素样生长因子(IGF)等。最近美国Synergen生物工程公司的研究人员发现了一种被称为胶质细胞神经营养因子(glial cell—de-     

星形胶质细胞的生物学功能

人类大脑由两类细胞组成:一类是神经元,另一类是神经胶质细胞。神经胶质细胞的数量约为神经元的10倍,但其作用长期以来一直被认为仅限于在神经元之间充当填充物,填满大脑中的剩余空间,同时为神经元提供营养。但近年来认识到神经胶质细胞的主要成员星形胶质细胞能够感知外界刺激,它的反应选择性甚至高于相邻神经元。神经元的反应活动很多都要经过星形胶质细胞的介导才能完成。本文介绍了星形胶质细胞在神经调制、突触调节和神经血管系统偶联方面的一些新进展,以期在不久的将来对星形胶质细胞的功能有更深入的了解,并能应用于临床实践。