第41期脑科学新闻 | 孤独的果蝇睡得少吃得多，年轻鼠的脑脊液改善老年鼠的记忆能力
导读：海德，陶火，Li Xun
责编：呆苏克
主播：小胡
背景音乐：夜的钢琴曲五_石进
Nature | 孤独的果蝇，睡眠更少，吃得更多
自新冠疫情爆发以来，“隔离”就成了我们生活中“常客”。与隔离一同出现的，除了焦躁不安的情绪、人际关系的疏离，往往还有与日俱增的体重和日益减少的睡眠。事实上，这种现象不仅仅出现在人类身上，小小的果蝇也是如此。
近日，来自洛克菲勒大学的研究人员使用定量行为分析和生物信息学分析来研究了果蝇在短期或长期社会隔离后大脑状态的差异，发现短期社会隔离（与群体分隔1天或3天）并不会导致果蝇睡眠不足，而长期社会隔离（与群体分隔5天或7天）则会显著降低果蝇睡眠时间。此外，缺乏社交活动的果蝇大脑状态与其饥饿时非常相似，表明长期社会隔离可能会改变代谢相关基因的表达，从而引发“饥饿”。研究人员在进一步研究中发现P2神经元对该效应有重要作用。沉默果蝇的P2神经元可显著降低长期社会隔离对果蝇的影响，而激活短期社会隔离组果蝇的P2神经元则会导致睡眠不足和更多的食物摄入。这些结果表明，P2神经元参与了调节社会隔离效应的回路，并可能发挥类似“计时器”的作用，监测隔离持续的时长。
这一研究揭示了果蝇和人类在面对长期的“社会隔离”时具有许多相似之处，并建立起了一个可以用于研究社会隔离对大脑、心理的影响的模型，同时给予了我们更多利用低等生物来模拟和研究人类心理健康现象的灵感。（导读：海德）
文章来源：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03837-0
图片来源：
https://static01.nyt.com/images/2020/03/24/science/24BRODYISOLATION/24BRODYISOLATION-superJumbo.jpg
Nature | 年轻鼠的脑脊液改善老年鼠的记忆能力
在缓慢老去的过程中，人的记忆力往往会越来越差，且目前尚无能够有效改善或提高记忆力的方法。在人均寿命日益延长的今天，减缓大脑衰老或设法保持大脑的认知、记忆功能成为了一个亟待解决的问题。
近日，来自斯坦福大学的Tony Wyss-Coray团队尝试将年轻小鼠（10周龄）的脑脊液灌注进老年小鼠（18月龄）的脑中，发现这一举措可以显著改善老年小鼠在恐惧条件反射任务中的记忆表现。通过对海马体进行转录组分析，研究人员发现少突胶质细胞可能是介导这一变化的关键细胞类群，并在体外和体内分别证实了年轻的脑脊液能够促进少突胶质细胞祖细胞的增殖、分化。研究人员随后用SLAMseq技术对新生成的mRNA进行标记，发现了受年轻脑脊液影响最大的“头号种子”——血清反应因子。对脑脊液中潜在的血清反应因子激活剂进行筛选，研究人员进一步确定了灌注成纤维细胞生长因子17 (Fgf17)能够诱导老年小鼠的少突胶质细胞祖细胞增殖并巩固长期记忆，而阻断Fgf17则会损害年轻小鼠的认知功能。
利用年轻个体的身体成分“逆转”衰老过程的研究由来已久，但其背后的机制始终难寻。这一研究揭示了年轻的脑脊液中发挥作用的关键因子——Fgf17，厘清了“返老还童”这一神奇生理过程背后的生物学机制，也为治疗方法和药物的研发提供了新的可能。此外，这篇文章还证明了通过脑脊液给药方式治疗痴呆的可行性，对当今人口老龄化问题愈发严重的人类社会大有裨益。（导读：海德）
文章来源：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04722-0.pdf?origin=ppub
图片来源：
https://posturepractice.com/wp-content/uploads/2015/11/aging-memory-declin.jpg
Molecular Psychiatry｜调节抑郁样行为的新环路：从内嗅皮层到次级视觉皮层
根据世卫组织最新报告，抑郁症已成为人类致残的首要原因，全球罹患抑郁症的人群超2.8亿。但抑郁障碍病因复杂，相关机制研究和治疗手段仍十分有限。由于抑郁症涉及多个脑区，其被视作一种“神经环路疾病”（circuitopathies）。今年四月，清华大学郭增才课题组在线发表在《分子神经病学》（Molecular Psychiatry）上的一篇文章首次揭示了一条从内嗅皮层到次级视觉皮层内侧区的神经环路在抑郁症中具有双向调节作用。研究发现，在具有抑郁样表型的慢性社会挫败应激（CSDS）小鼠模型上，其内嗅皮层Va亚层神经活性降低。通过化学遗传和光遗传学方法，研究组发现抑制Ent→V2M通路可以诱发健康小鼠和加重应激小鼠抑郁样表型，而激活该通路则可以快速缓解抑郁样表型。该通路的作用机制与驱动小鼠转向抗抑郁状态相关。这为临床抑郁症的治疗提供了潜在靶点，特别是非侵入性刺激治疗，如经颅磁刺激、经颅直流电刺激等。（导读：陶火）
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41380-022-01540-8
图片链接：https://pixabay.com/vectors/mental-therapy-counseling-people-6841357/?download
Nature Neuroscience | 5-羟色胺与中脑多巴胺在厌食症的作用
在以瘦为美的时代，很多人都想拥有纤细的身材。但有一类患者，却因“瘦”而饱受折磨。厌食症（anorexia, AN）患者身形极度嶙峋，由于长期不能正常进食，他们严重营养不足，并且饱受精神折磨，痛苦不堪。近日，发表在Nature Neuroscience上的一篇文章研究了厌食症相关的分子机制。研究人员发现高浓度的多巴胺会增高中缝背核（dorsal raphe nucleus, DRN）5-羟色胺能神经元的放电频率与静息膜电位，而低浓度的多巴胺则产生相反效果。此外，腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）的多巴胺能神经元可以投射到DRN，并调节其中的5-羟色胺能神经元。在将ChR2光敏感通道蛋白注入VTA的多巴胺能神经元时，低频（2Hz）蓝光会抑制DRN中5-羟色胺能神经元并增加小鼠对于食物的摄入（此过程可以被多巴胺受体D2拮抗剂阻止），而高频（20Hz）蓝光会激活DRN中5-羟色胺能神经元并抑制小鼠对于食物的摄入（此过程可以被多巴胺受体D1拮抗剂阻止）。在活动型厌食症（activity-based anorexia, ABA）小鼠模型中，激活的多巴胺能神经元激活DRN的5-羟色胺能神经元，这一过程依赖于多巴胺受体D1而非多巴胺受体D2。本研究提出了厌食症可能的生理机制，可能会为未来的临床治疗提供依据。（导读：Li Xun）
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-022-01062-0
图片链接：https://cn.bing.com/images/search?q=%e5%8e%8c%e9%a3%9f%e7%97%87&form=HDRSC2&first=1&tsc=ImageHoverTitle
Nature Neuroscience | 青春期抑制丘脑活动对成年期前额叶的影响
神经系统在青春期时可塑性增强，此时，外界刺激可能会对神经系统造成长久的影响。此外，精神分裂症与人脑前额叶（PFC）功能异常相关。那么，青春期其他脑区的异常会影响到成年期PFC的功能吗？来自哥伦比亚大学的研究团队探索了这一问题，研究者发现，在小鼠青春期而非成年期抑制丘脑，成年后小鼠的与PFC相关的认知行为测试受到影响。并且，小鼠内侧前额叶皮层（mPFC）2，3层锥体细胞的突触前兴奋性输入的数量或功能下降，这种下降是由于投射到mPFC的丘脑神经元减少，而非丘脑本身神经元减少。研究者激活这些投射到mPFC区域的丘脑神经元后，发现小鼠与前额叶皮层相关的认知行为测试得到改善。在更深一步研究中，他们发现γ脑电波与β脑电波无法解释青春期丘脑抑制导致成年期行为学异常这一现象。随后，研究者将mPFC中每一个放电的神经元进行关联，发现在行为学测试时，存在一个关联高峰，而青春期丘脑抑制会减弱这个高峰，后续激活丘脑会使得这个高峰增强。这提示青春期时，其他脑区的改变会影响到大脑的前额叶皮层。（导读：Li Xun）
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-022-01072-y
图片链接：https://www.piqsels.com/zh/public-domain-photo-zbqcl
Nature | 阿尔茨海默症神经元中积累了更多体细胞突变
神经元功能障碍和死亡是阿尔茨海默症（AD）的症状之一，然而引发这一具体事件的生物学机制仍不清晰。近日，来自波士顿的研究人员分析了来自AD患者和正常对照组的319个神经元的单细胞全基因组测序数据，以探究与AD相关的体细胞突变数量、突变位置和突变种类。结果显示，AD神经元中的体细胞突变数目显著增加，且与正常衰老过程中主要是与年龄有关的模式积累突变特征A突变增加不同，AD神经元中由不正常的“灾难性”事件引发的特征C突变显著增多。研究人员推测这些变化可能与核苷酸的氧化相关，并通过实验证实了AD神经元中核苷酸氧化损伤水平上升。此外，AD神经元中的突变具有转录链偏好性，提示转录相关的切除修复可能在产生突变的过程中发挥作用。本研究发现AD神经元中体细胞突变异常积累且氧化应激水平上升，为神经退行性病变和AD的发病机制提供了新的研究线索和潜在的治疗靶点。（导读：海德）
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04640-1
图片来源：https://www.google.com.hk/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.genengnews.com%2Fnews%2Fmechanism-that-prevents-the-death-of-neurons-identified%2F&psig=AOvVaw0ldjqwYoqif9TKNyOm7OGe&ust=1653017303790000&source=images&cd=vfe&ved=0CAkQjRxqFwoTCOjEv7vP6vcCFQAAAAAdAAAAABAD
