脑中定位系统的发现者——约翰·奥基夫

<正>2019年11月18日是诺贝尔生理学或医学奖得主约翰·奥基夫的八十寿辰。奥基夫于2014年获得诺奖,今年正好5周年。我们借此机会来回顾他的学术登顶之路。并没有赢在起跑线上的诺奖得主2014年,拥有英、美双重国籍的神经科学家约翰·奥基夫(John O′Keefe)由于发现了"构成脑中定位系统的细胞"而与挪威神经科学家莫泽夫妇(EdvardMoser和May-Britt Moser)分享了诺贝尔生理学或医学奖。奥基夫于1939年11月出生在美国     

科学触角

记忆存储的位置美国麻省理工学院的研究人员发现,记忆是存储在大脑的特定细胞(神经元)中的。他们通过触发一小丛神经元,可以让小鼠唤起特定的记忆。相关研究3月份在线发表于《自然》(Nature)杂志上。激活单个的神经元需要有特殊的方法,因为神经元非常小,你不可能在上面接上电极。研究者采用了光遗传学(Optogenetics)的方法,通过对细胞的基因进行改造,使之对光敏感。然后,就可     

三磅的宇宙

正关于大脑连接组计划,大众更为关心的是:是否可以治愈或至少延缓脑疾病的发生发展?是否能促进少年儿童的智力发育?是否能让大脑跳"广场舞",使其永葆青春?我们每个人都有一个"小宇宙"——大脑,虽然它只有三磅(1.36kg)重,但为了研究这"三磅的宇宙",近十年间,世界各国神经科学家开展了一项探索大脑奥秘的宏伟工程——连接组计划,希望全面认识大脑中神经元之间的连     

智能手机操控大脑？

正一项于2019年8月5日发表在Nature Biomedical Engineering的研究称,韩、美两国科学家能通过智能手机操控微型大脑植入物,以达到控制大脑的目的。听起来很科幻,其实该设备的主体是一个可替换的药盒,与其连接的超薄柔性探针植入小鼠大脑,通过微流体通道和比盐粒还小的发光二极管进行药物和光传输。在通过低能量蓝牙与智能手机连接后,神经科学家便可无线操作,对特定的神经元递送药物或施加光照。     

吃冰淇淋能够刺激大脑“快乐区”

伦敦精神病学研究所的神经科学家们对正在吃香草冰淇淋的人的大脑进行了扫描。结果发现,冰淇淋对这些人大脑中的部分区域产生了直接影响。当人们觉得开心时,这些区域就变得非常活跃,这其中就包括前额脑区底部、大脑前部的“处理”区域。     

人类为何无法冬眠

科学家发现,能进行冬眠的动物的大脑细胞中含有一种经过修饰了的特殊蛋白质,看起来非常像阿尔茨海默症患者大脑中的蛋白质分子。大脑神经元之间的突触在冬眠期间有不同程度的退化。当春天来临的时候,冬眠的动物开始苏醒,退化的神经元会重新自我修复,看不出有任何的创伤。如果是人类的     

用思维操作电脑

美国科学家发现,在猴子大脑中植入特殊电极后,这些家伙竟然可以“通过自己的思维”,不用动“手”就能移动屏幕上的鼠标指针了。这一实验最终可能找到让截肢和瘫痪病人重新自由活动的重要方法。在实验中,这些猴子大脑中控制运动部分的每个神经元附近,都放有微小的电极,共有50到100个电极被安置在猴子大脑中,但这些“外来户”的总宽度不过人的半根头发般粗细。这些猴子先被训练学会“用自己的手玩电子游戏”,主要就是操作鼠标在屏幕上移动三维空间内的小球。在大脑中某一特殊部位对这样的活动“接受了足够刺激”以及猴子适应了“脑子中的异物…     

新一代微型双光子荧光显微镜

长期以来,在自由行为动物中获得树突棘水平的神经元活动图像是神经科学家们梦寐以求的目标。为了实现这个目标,必须微型化经典的双光子显微镜,使得它们可以佩戴在自由运动的动物身上,高分辨率的观察亚细胞结构和功能变化,同时不干扰它们的正常行为。在过去的十五年中,许多课题组发表了不同的设计,但是都没有一个被神经科学界广泛接受。本工作中我们总结了阻碍当前微型双光子显微镜在高分辨率成像中自由行为的小鼠中普遍应用的主要挑战以及可能用于解决每个挑战的不同解决方案。基于这些理论分析,我们研制出了新一代高时空分辨率的微型化双光子显微镜(FHIRM-TPM),重量仅有2.2g,分辨率和成像速度可与大型双光子相媲美。     

科学触角

为什么觉得面熟?我们大概都有这样的经历,在商场或者宴会上碰见一个人,总觉得他/她有点面熟,甚至会想得脑袋疼?是的,此时我们的大脑正在竭尽全力高速运转,试图通过眼前这张脸告诉你,他/她到底是谁。神经科学家们此前一直认为,大脑内只有个别区域负责面部识别的功能,美国卡内基-梅隆大学的研究人员则发现,整个大脑皮层在识别面部时是形成网络而协同工作的,研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。     

褪黑素对致痫大鼠海马Bcl-2、Caspase-3表达的影响

探讨褪黑素干预急性癫痫脑损伤对大鼠海马CA3区神经元Bcl-2蛋白、Caspase-3蛋白的表达影响及其保护大脑损伤的作用机制.将SD大鼠30只,随机分为对照组、模型组和治疗组,建立急性癫痫模型.治疗组用褪黑素干预,采用免疫组化法测定褪黑素干预大鼠癫痫脑损伤后7 d对海马CA3区神经元Bcl-2蛋白、Caspase-3蛋白表达的变化.在模型组损伤7 d后,治疗组大鼠海马神经元CA3区内Bcl-2蛋白阳性神经元数较模型组明显增多,IOD值相比模型组亦升高,差异有统计学意义(P＜0.05);治疗组CA3区神经元内Caspase-3蛋白表达阳性神经元数较模型组明显减少,IOD值相比模型组降低,差异有统计学意义(P＜0.05);模型组Bcl-2、Caspase-3阳性细胞数的表达呈显著性负相关(r=-0.876,P＜0.01).MLT能上调 Bcl-2蛋白和下调Caspase-3蛋白表达,褪黑素可能通过抑制癫痫脑损伤后细胞凋亡机制,对其发挥保护作用.     

Q：人的记忆力和脑细胞数量有关吗？

A：一切精神活动都有物质基础,这些精神活动中就包括记忆。而所需物质基础就是大脑,再进一步讲就是大脑细胞（神经元）和由神经纤维联结脑细胞而形成的神经网络。大脑神经元的数量大概在1000亿左右。包括记忆在内的精神活动最终可归结为大脑细胞和神经网络的活动,因此人的记忆能力必然与脑细胞有关。换句话说,正是因为有了大脑细胞和神经网络,我们才有了记忆。     

小鼠海马神经网络对情景体验进行实时编码的功能单元的发现与鉴别

为了在神经网络层次上研究大脑对情景记忆信息实时编码的原理,我们创制了96通道微电极阵列系统．利用该系统,在小鼠经历惊吓事件过程中,对其大脑海马区多达260个神经元的放电活动进行了同步观察和记录．我们发现,惊吓情景刺激促发了小鼠海马CAI区神经元的放电模式发生改变,且这种改变与惊吓事件的特性及发生环境密切相关．运用统计学中的模式判别法。这些神经元的放电活动在低维空间形成了明显的集群式编码模式．进一步运用“移动窗口扫描”法,我们不仅能观察到神经网络实时编码的动态变化过程,而且能追踪惊吓事件之后记忆痕迹在神经元网络上的再现轨迹及次数．我们的分析表明：大脑海马CA1区神经网络的编码能力来自于由一系列神经元簇组成的功能性编码单元,神经元簇中的各神经元个体通过协同放电,从而克服了单一神经元放电的随机可变性,使对外界信息的实时编码获得稳定的高信噪比．这些功能性编码单元集群的激活形式能转换为具有实时性的一串串二进制数码,这一转换使不同动物大脑对各种行为事件获得了简明而通用的分类与编码．     

资讯

大脑夜间的力量 神经科学家—直认为，当一个人处于休息状态时，大脑的电路处于关闭状态。成像实验显示，这是有背景活动的持久性水平。此默认模式，是由于它被调用时，可能会审慎规划今后的行为。在默认模式下错接有关的大脑区域可能导致疾病等老年痴呆症的精神分裂症。     

刊中刊

<正>《科学美国人》2010年3月大脑夜间的力量神经科学家一直认为,当一个人处于休息状态时,大脑的电路处于关闭状态。成像实验显示,这是有背景活动的持久性水平。此默认模式,是由于它被调用时,可能会审慎规划今后的行为。在默认模式下错接有关的大脑区域可能导致疾病等老年痴呆症的精神分裂症。     

思维脑电信号的关联维数分析

采用G-P算法计算了5种不同心理作业下的思维脑电信号的关联维数。计算结果表明:对同一个电极上的脑电数据而言,心算乘法和想象几何图形旋转这两种心理作业下平均关联维数的值比较大。这说明当大脑进行心算乘法和想象几何图形旋转时,大脑皮层神经元的活动加剧,导致脑电信号变的复杂。此外,每种心理实验作业下电极01、02处脑电信号关联维数值均较大,表明枕区皮层神经元相对于大脑皮层其他部位的神经元始终处于比较活跃的状态。     

动物有方向感吗

<正>为什么蝙蝠、蝴蝶等许多动物长途飞行或迁徙不会迷路?难道它们天生具有方向感或是有辨别方向的非凡本领?许多科学家对此十分迷惑,做了大量研究工作。挪威的科学家曾做过这样的实验。他们选取了一些出生不久的小白鼠作为实验对象,这时的小白鼠尚未睁开眼睛,对外界基本没有感知。科学家在小白鼠的脑中植入电极,一旦小白鼠某部分神经元放电,仪器便能探测到。结果,科学家惊奇地发现,小白鼠在睁开眼的一刹那便能够摸索着爬行,同时大脑中负     

警惕科学研究中的“爱因斯坦综合症”：以镜像神经元为例

 近20 年来,神经科学领域内最激动人心的发现之一莫过于“镜像神经元”。它最初是在豚尾猴脑的前运动区皮层发现的,它们在豚尾猴执行目标导向动作（例如,抓起一把花生放入口中）以及仅仅观察其他个体执行相同动作时都会产生放电行为--就像一面大脑中的魔镜可以直接映射其他个体的活动。     

运动延缓衰老

正20世纪90年代,研究人员曾公布了一系列新发现,神经科学的基础理论几近因此被颠覆。此前,科学家一直相信大脑一旦发育成熟就会失去产生新神经元的能力。按照这种观点,人类在成年后只会不断失去神经元,而不会再生。可是,越来越多的证据显示,成年人的大脑仍然能够生成新的神经元。其中有一项小鼠实验尤其引人注目。科学家在实验中发现,只是让小鼠在轮子上跑步,就可以促进海马体(大脑中一处与记忆相关的结构)中的神经元再生。     

大鼠在空间辨别性学习记忆时海马CA1,CA3区和DG的ACh能纤维和星形胶质细胞的变化

目的通过建立大鼠空间辨别性学习记忆的动物模型,观察大鼠海马CA1,CA3区和齿状回(DG)的乙酰胆碱(ACh)能纤维密度和含量的变化以及星形胶质细胞的数量及其胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)表达的变化,从形态学上探讨中枢ACh和星形胶质细胞与空间辨别性学习记忆的关系.方法建立空间辨别性学习记忆的动物模型,采用乙酰胆碱酯酶(AChE)的组织化学染色及GFAP标记星形胶质细胞.并用显微镜方格目测系统和图像分析仪对大鼠海马CA1,CA3区及DG的GFAP免疫阳性星形胶质细胞的数量及其GFAP表达进行检测.结果模型组与对照组相比大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量均增高,有显著性差异(P<0.05).而空白组和游水组相比大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量均无显著性差异(P>0.05),模型组内各组间两两比较大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量均无显著性差异(P>0.05);模型组与对照组相比大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP的表达均增加,有显著性差异(P<0.05).而空白组和游水组相比大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP的表达均无显著性差异(P>0.05),模型组内各组间两两比较大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP的表达均无显著性差异(P>0.05).结论在空间辨别性学习记忆过程中,大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量增高,说明中枢ACh参与空间辨别性学习记忆过程;在空间辨别性学习记忆过程中,大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP表达的增加,说明星形胶质细胞参与空间辨别性学习记忆过程.     

神经电生理研究中清醒猴的福利保护

<正>非人灵长目动物与人类有极亲近血缘关系,拥有多方面共同特征,因此在研究大脑各种认知功能所对应的神经元机制中,经过特殊训练从而能完成特定任务的清醒猴是非常理想的实验模型[1]。本实验室采用目前最先进的神经信号采集和处理技术,将微电极植入猴子的大脑皮层中,通过长期跟踪