大脑所需的能量

大脑具有极其复杂的功能,其物质代谢十分活跃,需要摄取大量的能源物质。最重要的能源物质是葡萄糖。脑每天平均需要116—145克葡萄糖,几乎每分钟每100克脑组织要摄取55毫克葡萄糖,平均每小时要消耗葡萄糖6—8克。在休息时,全身所需能量的20％用于供应脑细胞,所需葡萄糖总量的20％被大脑细胞所消耗。脑不仅消耗了较多的葡萄糖,还有一定的储备,大约每1克脑组织中储存着1—2微克分子量(μM)葡萄糖或糖元,以及3μM的三磷酸腺苷(ATP)。     

日美联手利用基因工程培育对疯牛病具有免疫力的牛

Ag Biotech Reporter 2004年21卷7期7页报道：日本排名第二的啤酒公司——Kirin啤酒公司,将与美国的一家公司合作,利用基因工程培育出不携带可引起脑消耗病的普里昂蛋白或传染性蛋白,对疯牛病（牛海绵状脑病,BSE）具有免疫力的牛,进而利用这些牛来生产用于治疗丙型肝炎、肺炎和风湿病的药物。     

食物及其成份对脑和人类行为的影响

迄今为止,一般认为脑功能通常是同消耗食物相关的代谢变化无关。虽然与饥饿或过饱相关的外因代谢变化可以影响脑功能有已被公认,但食物对脑的其他效应未必深究过。可是在1971年,Fernstrom 和 Wurtman 发现,在一定条件下,膳食中蛋白质与糖类的比例能影响一种特殊的神经递质的浓度。这种特殊的神经递质——5—羟色胺(5—HT)参与调节中枢神经系统(CNS)的各种动能,包括睡眠、痛觉、攻击行为以及营养选择的方式。还已证实,别的神经递质系统的活性,在一定的条件下也会受到饮食成份的影响,无论是普通饮食还是精制食品。例如,摄入酪氨酸(胺酸的前体)可改变中枢神经系统二种儿茶酚胺(多巴胺、去甲肾上腺素)神经递质的更新,当神经细胞释放这些单胺时会经常发生。同     

一种心肌保护剂：磷酸肌酸

磷酸肌酸 (ｐｈｏｓｐｈｏｃｒｅａｔｉｎｅ ,ＰＣｒ)是参与细胞能量代谢的重要物质之一 .它在 192 7年就被发现 (早于 1930年发现的ＡＴＰ) ,但对它生理功能的了解却花了约 5 0年时间 .ＰＣｒ在细胞中的含量可高达 2～ 30ｍｍｏｌ/Ｌ .它的主要生理功能在于 :首先它是高耗能细胞胞内ＡＴＰ浓度恒定的“缓冲剂” .高耗能细胞是指肌肉、心肌、脑、视网膜、肾和精子等器官或细胞 .这些器官或细胞的共同特点是 ,在生命活动过程中要消耗大量ＡＴＰ ,所耗ＡＴＰ的补充要靠胞内的ＰＣｒ来转化 .其次它是这些细胞的能量从产生部位向消耗部位转移的…     

江西九连山常绿阔叶林主要树种叶建成消耗的比较

叶建成消耗（或叶构建消耗）是指构建单位质量（面积）叶片所需要的葡萄糖当量,是植物碳收获过程中必要的成本投资．反映植物在叶片水平上的能量和碳分配策略。基于热值、灰份含量、叶氮含量和比叶面积的测定,估算了江西九连山常绿阔叶林16个主要树种的叶建成消耗,分析比较了不同树种、不同叶寿命、比叶面积和冠层不同部位对叶建成消耗的影响。结果表明,热值组分的变化对单位质量叶建成消耗的影响最大;树种间单位质量叶建成消耗的差异不大（变化率仅3％～6％）,但其单位面积叶建成消耗则存在显著差异（变化率达27％～28％）;热值和单位质量叶建成消耗与比叶面积密切相关,而比叶面积随取样高度呈显著的降低趋势,最终导致热值及单位质量和单位面积的叶建成消耗均随取样高度呈显著的增加趋势。研究结果指出：（1）较高的叶建成消耗是由于植物叶片内含有较高能量投资的化学组分;（2）叶建成消耗和比叶面积随取样高度的变化综合反映了植物对光照和水分资源垂直梯度变化的可塑性适应。     

运动干预神经精神疾病的整合生物学研究与中国“脑计划”

正现代科技日新月异的发展为人类持续探索未知事物提供了可能.虽然载人飞船和深潜器已经帮助人们实现了"上天入地"的愿望,但对于统领身体、赋予一切创造力的大脑,至今却依旧知之甚少.平均重量仅占体重2%的成年人脑内包含约140亿个神经元和超过这个数值9倍之多的胶质细胞.细胞之间通过突触等超微结构统一协调形成神经环路,负责将外界信息整合加工,产生思维、意识和情感,并支配其他器官应对周围环境的变化.在消耗全身20%氧气     

不同状态下脑电信号的双谱分析

根据脑电的非高斯随机特性,应用双谱技术分析脑电信号,引出脑电的参数化双谱估计,旨在克服脑电功率谱分析的缺陷。对四种不同脑功能状态（清醒闭眼、安神睁眼、快速心算、急促呼吸）的脑电进行双谱分析,并对对称脑电信号的互双谱作了初步的讨论。实验结果显示：所有脑电均出现明显的双谱结构,但不同生理状态下的脑电双谱结构存在明显的差异,结果表明双谱可能为研究脑电提供新的辅助信息。     

乙醇消耗菌的分离鉴定及其对基因工程集胞藻乙醇产量的影响

为研究产乙醇基因工程集胞藻培养液中的乙醇消耗菌污染情况及其对乙醇产量的影响,从污染的培养液中分离出4株乙醇消耗菌,通过16S rDNA、26S rDNA序列分析对分离出的菌株进行鉴定,并研究其乙醇消耗能力及对基因工程集胞藻乙醇产量的影响。结果表明,分离出的4株菌分别为红酵母(Rhodotorula sp.)、季也蒙酵母(Meyerozyma guilliermondii)、短波单胞菌(Brevundimonas sp.)、微杆菌(Microbacterium sp.)。其中乙醇消耗能力最强的是红酵母,乙醇比消耗速率达到391 g/(1015 cfu?d);其次为季也蒙酵母,乙醇比消耗速率为80.1 g/(1015 cfu?d);短波单胞菌和微杆菌的乙醇比消耗速率远低于红酵母和季也蒙酵母。将分离出的菌株与产乙醇集胞藻共培养7d后,污染红酵母、季也蒙酵母、短波单胞菌、微杆菌的实验组乙醇产量分别下降了53.8%、23.6%、40.7%、27.3%。4株菌对基因工程集胞藻的生长无明显影响,均通过直接消耗乙醇而降低集胞藻的乙醇产量。     

人体几种细胞、组织和器官的能源利用

1.骨胳肌骨胳肌是进行运动和体力劳动的主要组织。一个轻体力劳动者每日消耗能量约为2100—3500千卡,但若从事激烈的运动和体力劳动,则在几小时内就可以消耗2000—3000千卡能量。这说明,肌纤维收缩要消耗大量的能量。在正常情况下,肌肉收缩时所消耗的能量主要来自糖、     

脑钠素的分子生物学

脑钠素具有很强的利钠、利尿、扩张血管和降血压等功能,在调节体内水盐平衡和血压过程中起着极其重要的作用。脑钠素在体内分布广泛,特别在脑内相对含量较高。许多情况下,脑钠素和心钠素共用同一受体,但在猪大脑的穹隆下器官(SFO)存在脑钠素的特异受体。脑钠素的基因有种属差异,但不同种属脑钠素前体原蛋白的N端和C端有较高的同源性。脑钠素含有一对二硫键,它是保持脑钠素生物活性所必需的。     

温、湿度对粘虫蛾飞行能源物质利用的影响

系统研究了不同温、湿度对粘虫蛾飞行能源物质消耗的影响,结果表明,温、湿度对成虫飞行能源物质消耗有显著影响,在适宜的温、湿度下飞行时,粘虫蛾主要飞行能源物质（甘油三酯和糖原）消耗最少,其飞行单位距离所需的甘油三酯也最少,即能源利用效率最高,随着温,湿度从适宜到不适宜,甘油三酯消耗有逐渐增多的趋势,但温,湿度对成虫飞行能源物质消耗会因蛾龄及性别的不同而异,在所测试的几种温,湿度下（高温35℃除外）,5日龄成虫在飞行中消耗的甘油三酯最多,低龄和高龄时消耗均较少,高温下飞行时,雄蛾比雌蛾消耗的能源物质多,而在高温或低湿条件下,雌蛾比雄蛾消耗的多,进一步对影响成虫飞行能源物质消耗的海藻糖酶活力及呼吸强度研究表明,温、湿度对海藻糖酶活性有明显影响,在适宜的温,湿度下,酶的活性高,反之,酶的活性降低,其中高温对酶活性的抑制作用比低温明显,但高湿和低湿对酶活性的抑制作用基本一致,成虫呼吸强度随温度的升降而升降,飞行初期成虫呼吸强度急剧增加,但0.5h后开始下降并维持在一个较稳定的水平,根据所获结果对温、湿度与粘虫蛾飞行能源物质消耗之间的内在联系进行了讨论.     

动物内温性进化研究进展

对动物内温性进化的研究进行了较为系统的论述,包括内温性动物概念的由来、特点和起源的选择因子。内温性起源的选择因子包括8个模型：热生态位扩展模型、恒温与代谢效率模型、降低个体大小模型、姿势改变模型、增加脑大小模型、有氧呼吸能力模型、双亲行为模型和同化能力模型。其中后3个模型较为重要。有氧呼吸能力模型认为,选择提高支持物理运动的最大呼吸能力,而增加的静止代谢作为其相关反应而得以进化。该假说得到种内研究数据的支持,而种问的数据并小完全支持。双亲行为模型是指在鸟兽类中,内温性是对双亲行为选择的结果,因为内温性为双亲控制抚育温度提供了保证。同化能力模型认为,在鸟类和兽类中内温性进化由以下两个因素所推动：①子代出生后双亲行为加强;②为支持每日总体能量高速消耗所需,动物内脏器官能力增强而导致的较高维持消耗。     

脑空间信息学——连接脑科学与类脑人工智能的桥梁

提出脑空间信息学是示踪、测量、分析、处理和呈现跨层次多尺度脑空间信息数据的一门综合与集成的科学.讨论了脑空间信息学的研究内容、技术体系和关键科学问题,分析了其学科定位,展望了其应用前景.以显微光学切片断层成像为核心的全脑网络可视化技术体系的建立,标志着脑空间信息学这一新兴交叉学科日臻成熟.基于具有明确时空尺度和位置信息的神经元类型、神经环路和网络、血管网络等三维精细脑结构与功能大数据,提取跨层次、多尺度的脑连接时空特征,脑空间信息学将帮助科学家更好地破译脑功能与脑疾病,并推动类脑人工智能的发展.     

2022年脑科学与类脑智能发展态势

脑科学是理解人和自然的“终极疆域”,现已成为重要的科学和技术前沿领域之一。该文主要从研究计划、研究进展、产品研发与产业发展的视角分析2022年脑科学与类脑智能领域的进展,并对未来发展趋势加以展望。2022年,美国、中国等国家/地区的脑计划取得较大进展;在脑图谱绘制、脑发育与脑认知功能解析、脑疾病机制探索及类脑智能技术与产品开发方面取得重要研究突破;脑疾病药物研发管线丰富,将推动相关产业快速发展。未来,借助各类新技术,研究人员将在多尺度解析脑认知功能,识别其中的功能障碍,开发出多种有效的脑疾病治疗药物;脑科学与人工智能等领域相互借鉴,推动类脑智能领域快速发展并广泛应用;数据治理和伦理安全的突破有助于脑科学与类脑智能研究的良性发展。     

脑电信息处理

脑电信息处理是脑功能研究重要组成部分。本文介绍了脑电信息处理的前沿领域,包括诱发电位、事件相关电位（ＥＲＰ）、正弦调制光（声）诱发脑电、４０ＨｚＥＲＰ和脑电非线笥动力学研究,并论及了认知活动与分形维数的关系。     

茶尺蠖幼虫脑的解剖结构

【目的】明确茶尺蠖Ectropis obliqua Prout 5龄幼虫脑解剖结构,并分析和构建幼虫脑以及脑内部各神经髓结构的三维结构模型。【方法】采用免疫组织化学方法,利用突触蛋白抗体,染色标记脑内神经突触,定位突触联系密集分布的区域,获得脑内部神经髓的结构。利用激光共聚焦显微镜获取脑扫描图像,然后利用三维图像分析软件AMIRA进行图像分析,构建脑的三维结构模型,并计算脑以及脑内各神经髓结构的体积。【结果】突触蛋白抗体染色显示,茶尺蠖5龄幼虫脑内具有很多神经突触联系密集分布的区域,这些不同区域即为脑的不同神经髓结构。茶尺蠖幼虫脑主要包括前脑、中脑和后脑3个组成部分。其中前脑最大,包括成对的视叶、蕈形体、前脑桥和侧副叶以及不成对的中央体。视叶位于前脑的两侧后端。蕈形体位于脑半球正中间位置。侧副叶在中央体的下前方两侧。中央体在脑的正中心。前脑桥在中央体的上方后侧。除这些形态结构明显的神经髓区域外,前脑还包括大量内部边界不明显的神经髓区域,位于前脑左右两侧以及背侧和腹侧,这些区域被总称为中间脑,占整个脑神经髓的66%。触角叶为中脑的主要组成部分,在脑的下部最前端,为一对球状结构。后脑在脑的腹侧和触角叶下方,即围咽神经索进入脑的入口处。【结论】构建了茶尺蠖5龄幼虫脑以及各神经髓结构三维模型,分析了脑内各个神经髓之间的空间位置关系,明确了各神经髓的体积。茶尺蠖幼虫脑体积小而且结构简单的特征与其幼期视觉、嗅觉等感觉器官不发达、活动能力弱、行为简单的生物学习性相对应。     

应用3D打印技术辅助识别昆虫脑解剖结构

【目的】明确烟芽夜蛾Heliothis virescens雄成虫脑的结构,构建和打印脑的三维模型,并将该技术扩展应用到黑腹果蝇Drosophila melanogaster、西方蜜蜂Apis mellifera和沙漠蝗Schistocerca gregaria上,制作这些模式昆虫脑的3D打印模型。【方法】首先采用突触蛋白抗体免疫组织化学染色标记的方法研究烟芽夜蛾雄成虫脑的结构,利用激光扫描共聚焦显微镜获取脑解剖结构图像,利用图形分析软件创建三维脑模型,并利用3D打印技术进行三维图像打印。【结果】鉴定出烟芽夜蛾雄成虫脑及颚神经节、触角叶、视叶、前视结节、中央体和蕈形体等主要神经髓结构,并构建了三维数字化模型。首次成功应用3D打印技术打印了烟芽夜蛾雄成虫脑的三维数字化模型,获得实体模型。并将该技术进一步应用到黑腹果蝇、西方蜜蜂和沙漠蝗,获得了这些昆虫的脑实体模型。基于脑模型,对这些昆虫的味觉中枢、嗅觉中枢、视觉中枢和学习及记忆中枢等神经髓结构做了系统比较。【结论】3D打印模型为脑解剖结构的观察提供了新形式,并提供了便利工具。3D打印所得脑实体模型大小适中,可以放在手中,任意旋转,从不同角度观察昆虫脑不规则结构的形态、位置和空间关系,也便于比较不同昆虫脑结构异同,加深对昆虫脑结构和功能及其演化的认识。     

树木根系碳分配格局及其影响因子

根系作为树木提供养分和水分的“源”和消耗C的“汇”,在陆地生态系统C平衡研究中具有重要的理论意义。尽管20多年来的研究已经认识到根系消耗净初级生产力占总净初级生产力较大的比例,但是,根系（尤其是细根）消耗C的机理以及C分配的去向一直没有研究清楚。主要原因是细根消耗光合产物的生理生态过程相当复杂,准确估计各个组分消耗的C具有很大的不确定性,常常受树种和环境空间和时间异质性、以及研究方法的限制。综述了分配到地下的C主要去向,即细根生产和周转、呼吸及养分吸收与同化、分泌有机物、土壤植食动物,及有关林木地下碳分配机理的几种假说,分析了地下碳分配估计中存在的不确定性。目的是在全球变化C循环研究中对生态系统地下部分根系消耗的C以及分配格局引起重视。     

牛磺酸对脑创伤大鼠脑超微结构及P2X7受体表达的影响

目的:探讨牛磺酸对脑创伤大鼠脑超微结构及P2X7受体蛋白表达的影响。方法:雄性SD大鼠40只,随机分成4组(n=10):假手术组、脑创伤组、脑创伤+低剂量牛磺酸组和脑创伤+高剂量牛磺酸组。采用Marmarou’s方法建立脑创伤模型,免疫组织化学法观察顶叶皮层、海马P2X7受体蛋白表达,透射电镜观察顶叶皮层超微结构。结果:与假手术组相比,脑创伤组顶叶皮层、海马P2X7阳性表达细胞显著增多(P<0.01);与脑创伤组相比,脑创伤+低、高剂量牛磺酸组顶叶皮层、海马P2X7阳性表达细胞显著减少(P<0.01或P<0.05),与脑创伤+低剂量牛磺酸组相比,脑创伤+高剂量牛磺酸组顶叶皮层、海马P2X7阳性表达细胞显著减少(P<0.05或P<0.01)。脑创伤+高剂量牛磺酸组顶叶皮层病理改变明显减轻。结论:牛磺酸可对脑创伤大鼠发挥脑保护作用,其机制可能与下调P2X7受体蛋白表达有关。     

脑电与认知活动的相关性

本文简要介绍了认知活动与脑电（包括自发脑电、诱发脑电、脑电事件相关电位、４０ＨＺ脑电事件相关电位）的相关性及其应用前景。