FM脑科学新闻 | 脑水肿与脑脊液流入有关；活细胞来当工程师，自制衣服变属性

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FM脑科学新闻丨运动学习新框架；发育中的噪声也会造成个体差异 mp.weixin.qq.com

导读：胡巴，皮皮佳，lhx，啊哈
责编：Effie Liu
主播：Soma
背景音乐：good mornin-ameba
排版：小箱子

Science / 脑水肿与脑脊液流入有关

每年都有数以万计的人因为脑卒中（中风）而丧生，而中风后脑水肿的变化能够预测最终中风损伤的严重程度，然而现在对于脑水肿如何形成及缓解认识尚不全面导致临床干预手段也十分有限。脑水肿，顾名思义即脑中由于液体流入导致的肿胀，经典的观点认为该肿胀罪魁祸首要数血液，然而Mestre等人却发现这个锅也可以让脑脊液来背。在脑卒中刚刚发生之后，缺血导致的扩散式去极化（spreading depolarization，也称“大脑风暴”，一种不可逆的电化学能量散失）引起血管收缩，腾出空间进而导致大量脑脊液反常地涌入大脑形成肿胀，压迫周围组织神经加速病情恶化。该工作提示靶向脑脊液内流相关分子也可能是脑卒中治疗的备选方案。看来脑脊液流动不仅能够参与神经退行性病变与睡眠过程中垃圾清除保护大脑，也能够参与引起脑水肿损伤大脑。（导读：胡巴）

原文链接： https://science.sciencemag.org/content/367/6483/eaax717
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Science / 活细胞来当工程师，自制衣服变属性

被誉为光遗传学之父的Karl Deisseroth，不仅在2005年拉开了光遗传应用的全新领域，更是在2013年发明了CLARITY透明脑技术，这次，他又带着另外一项创新性的工作来袭，那就是在活细胞、组织甚至活体动物中进行遗传改造，在特定细胞周围定向合成功能性高分子材料，改变细胞特性影响行为输出。该技术主要理念是将催化高分子聚合的酶特异性地表达在目标细胞类群的细胞膜外表面，再将可以聚合为高分子的原材料单体或者二聚体引入细胞周围，在合适的反应条件下，细胞膜表面的酶会利用这些前体物质进行聚合反应，产物堆积在膜表面形成网状结构，仿佛给细胞穿了一层高分子聚合材料的衣服。细胞的属性及功能也会因为这件衣服的特性而改变，比如文中作者尝试了电活性的材料，在具有电响应特性的神经元或者肌肉细胞表面引入特异性的酶，提供绝缘或者导电高分子聚合物的前体，细胞膜周围仿佛披上了一件外套，原有的动作电位发放属性或者该细胞支配的功能也随之发生了改变。该项技术为特异性地进行细胞尤其是神经元功能调控提供了一种思路，如果给脱髓鞘疾病患者特定神经元穿上一层人工绝缘衣，给自发放电频繁的癫痫等患者特定细胞穿上导电衣，是不是会改善症状呢？虽然现在还存在一些诸如安全性、如何在高等动物中应用等难题，但是Karl Deisseroth的创新性思维总是令人拍案叫绝。（导读：胡巴）

原文链接： https://science.sciencemag.org/content/367/6484/1372?
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Neuron /冷激活的TRMP8离子通道参与热觉的感知过程

冷热觉是与我们日常生活息息相关的两种感觉，关于这两种感觉的研究多得数不胜数。但是，研究人员的目光大都聚焦在伤害性冷热觉上，而对于非伤害性的冷热觉却知之甚少。在今年3月份的《Neuron》上，Ricardo Paricio-Montesinos与Gary R. Lewin等人首次揭开了小鼠感知非伤害性热觉的真相，证实小鼠前爪能够感知精确至1℃的温度变化并且可以区分冷热感觉。他们先通过行为学实验，即在冷热交替的间隔内给予小鼠水的奖励，确定小鼠可以感知热觉并能区分冷热觉。随后，他们使用了一个体外皮肤-神经记录仪，成功记录到随温度变化而兴奋的热激活和冷激活的C纤维的放电模式。为了进一步探究热感觉通路中的分子机制，他们对冷激活的C纤维中的TRPM8离子通道进行了基因敲除，发现小鼠无法感受热觉，因此冷激活的C纤维中的TRMP8对于热觉感受通路行使正常功能必不可少。这项研究工作的亮点在于大胆地探索了前人不太关注的非伤害性热觉，并首次证实了冷激活的C纤维不仅仅对冷觉的感知起作用，更对热觉的传导至关重要。（导读：皮皮佳）

原文链接： https://www.pinterest.com/pin/701294973208827105/
图片来源： https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30186-0?rss=yes

Nature Neuroscience / 以毒攻酒，蝎毒可以治疗FASD？

胎儿酒精谱系障碍（fetal alcohol spectrum disorders, FASDs）由母亲孕期饮酒（prenatal alcohol exposure, PAE）引起，导致孩子学习和智力缺陷，往往以运动技能问题作为早期症状。目前酒精影响胎儿发育的机制以及补救办法还未得知。来自华盛顿国家儿童医院的科学家们就这一问题展开研究。他们在胚胎第16和17天（运动相关的上层皮层神经元生长时间）向孕鼠腹腔注射酒精，并在产后30天对子鼠进行大型和小型肌肉运动技能评估的行为学试验，发现PAE组都表现出显著的运动学习缺陷。他们进一步发现，PAE组子鼠的部分脑细胞中热休克信号（HS signaling）活化，且这些细胞内有93个基因表达出现差异，包括与学习记忆相关的Kcnn2基因，提示HS signaling在基因层面对后代神经元的分子特性产生长远影响，可能是导致PAE鼠学习障碍的原因之一。Kcnn2基因编码钙激活钾离子通道（Kcnn2），在Hsf1（Heat Shock Factor 1）介导下表达升高，导致细胞放电模式异常。而从印度红蝎毒液中提取的毒素（Tamapin）通过阻断Kcnn2，让细胞的放电模式回归正常，子鼠的两种运动技能也显著提升。这项研究提示Kcnn2阻断剂可以作为FASD学习障碍的新干预方式。（导读：lhx）

原文链接： https://www.nature.com/articles/s41593-020-0592-z
图片来源： https://neurosciencenews.com/fasd-scorpion-venom-15943/amp/

Nature Communication / 光遗传学方法实现对灵长类视网膜神经节细胞活动的恢复

我们之前的漫画生动地介绍了光感受器细胞，视杆和视锥细胞。当光感受器细胞发生损伤时，眼睛会失去感光能力，其之后的神经节细胞不能被激活，因此致盲*。用光遗传学方法恢复神经节细胞的活动，可以作为一个有效的治疗手段。但是以往只能对小鼠进行在体研究，而对非人灵长类的研究只能做离体电生理记录。我们知道，只有非人灵长类才存在与人类相似的视网膜中央凹，因此使用活体灵长类作为模式动物实现其神经节细胞活动的意义重大。来自罗切斯特大学的研究人员，利用自适应光学仪器眼底镜检验和钙成像技术搭建了非人灵长类在体记录平台，在实现对其中央凹神经节细胞活动光遗传学恢复的同时，做到了精准的记录。他们的研究结果表明，使用光遗传学方法刺激和对光感受器的自然刺激可以对中央凹神经节细胞产生相同的激活模式。将光感受器去除后，光遗传学方法仍有效果。这项研究构建了非人灵长类视网膜水平的视觉恢复方法及记录平台，将非人灵长类作为临床预实验的模式动物，极大提高了医学转化的效益。（导读：啊哈）

*推荐读物链接： https://mp.weixin.qq.com/s/nTG7MxCwR9VGlavUZ6ihlw
原文链接： https://www.nature.com/articles/s41467-020-15317-6
图片来源： https://pic.baike.soso.com/p/20140220/20140220194528-1849795376.jpg

Neuron / 异源突触可塑性决定皮层兴奋性-抑制性平衡的调定点

在发育的初期阶段中，皮层的兴奋性与抑制性输入与其所引发的反应往往是错配的，即兴奋性神经元与抑制性神经元放电模式之间的相关性较低；在后天经验的不断影响下，兴奋-抑制平衡才逐渐建立起来。但是，该平衡点在大多数突触间是如何被定义的以及其背后的机制却很少被人研究。在今年3月，研究人员通过全细胞式膜片钳记录小鼠听觉皮层第五层（Layer 5）的放电模式变化，证明共激活的兴奋性突触与抑制性突触间的成对放电（spike pairing）可以诱导异源突触可塑性的建立。他们将兴奋性与抑制性放电模式进行了相关性分析，异源突触可塑性可以在几分钟内稳定兴奋性/抑制性之比，提高兴奋性、抑制性反应的相关性，也就是说大脑可能存在一个兴奋性-抑制性调定点（set point）。为了定量地计算出该调定点，他们构想了概率模型和生物物理模型，精确推导出这一动态平衡的调定点，并证实兴奋-抑制平衡是动态的、细胞特异的，并且是被不同可塑性规则来决定的。最后，他们通过钙成像技术验证了这一过程依赖于树突钙离子浓度的变化。本文的亮点在于，没有从全脑兴奋性-抑制性平衡的角度出发去寻找调定点，而是从同源与异源突触可塑性的角度出发，证实短时间内活动依赖的突触可塑性的变化就足以建立兴奋性-抑制性平衡。（导读：皮皮佳）