文章导读
2023年第1期研究论文
神经元电生理
轴突始段的GABA能输入双向调控神经元的输入-输出功能
枝形吊灯细胞（ChC）或轴突-轴突细胞是一类独特的中间神经元，其轴突在兴奋性主（锥）体神经元的轴突始段（AIS）形成突触连接。虽然ChC与其它类型中间神经元相似释放突触递质γ-氨基丁酸（GABA），但对所支配的主体神经元的膜电位产生去极化（或兴奋性）还是超极化（或抑制性）效应仍有争论。神经元AIS是生成动作电位的关键部位，因此ChCs的GABA能输入一直以来被认为在神经元信息输出中发挥门控作用。然而，对AIS-GABA能输入如何与源自树突的兴奋性输入进行整合（integration）并调控动作电位发放等基本过程尚缺乏系统的定量阐述。本文结合脑片电生理与NEURON仿真计算，阐明了AIS-GABA能突触输入（GPSPAIS）虽然引起膜电位去极化（兴奋性），但既可促进、又可减弱神经元的信息输入-输出功能，这种双向调控作用由它与兴奋性输入（EPSPdend）整合的特定时间窗所决定。详情请点击“2023年第1期封面文章”
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00887-w
抉择
眼动抉择中顶内沟外侧壁神经元对奖赏和亮度的编码
顶内沟外侧壁（LIP）可能是眼跳选择过程中视觉显著性和奖赏相互作用的候选区域。然而，尚无揭示单个LIP神经元是否在抉择过程中整合视觉显著性和奖赏的研究。LIP可能存在具有功能差异的子区域这一特征提示，利用神经电生理手段研究LIP功能时无偏采样的重要性。本文研究人员训练猕猴执行一项二元抉择任务。在任务中，研究人员在独立操控每个选项的奖赏量和亮度水平的同时，记录LIP神经元的发放。结果显示，LIP神经元在基于奖赏的选择过程中整合与被选项相关的奖赏量和视觉显著性，进一步支持LIP表征视觉空间注意优先级的假说。详情请点击“上线文章长摘要”。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00948-0
恐惧
小鼠初级视觉皮层的情境恐惧学习和消退
准确检测和评估危险对于生存至关重要。恐惧记忆情境化对于选择适应行为至关重要。经典恐惧条件反射（CFC）是一种用于研究潜在危险预测神经机制的常用行为模型。初级视觉皮层（V1）以经验依赖的方式在CFC训练中发挥着重要作用。本文利用化学遗传学、突触前轴突成像和钙成像研究CFC是否导致V1的结构和功能改变，并对小胶质细胞是否参与CFC诱导的神经元活动可塑性展开研究。结果表明，CFC学习和消退会导致V1突触前结构和神经元活动模式的发生变化，并且小胶质细胞在V1大脑皮层信息处理中发挥关键作用。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00889-8
应激
伏隔核CRH–CRHR1系统介导成年小鼠早期生活应激诱导的睡眠障碍和树突状细胞萎缩
早年的应激经历会对成年后的行为和大脑产生长期的负面影响，睡眠障碍便是其中之一。由于CRH– CRHR1系统和伏隔核（NAc）在应激反应和睡眠觉醒调节中发挥重要作用，因此，本文对NAc中CRH–CRHR1系统是否介导成年小鼠早期生活应激诱导的睡眠觉醒行为异常展开研究。结果显示，小鼠早期生活压力干扰成年期的睡眠觉醒行为，包括黑暗环境下觉醒增加和非快速眼动（NREM）睡眠时间减少，以及明亮环境下的快速眼动（REM）睡眠时间增加。这种应激诱导的睡眠障碍还伴随有NAc中的树突萎缩。在应激暴露期间每天全身给药CRHR1拮抗剂安他拉明，这两种情况在很大程度上得到了逆转。NAc中过表达Crh的过度表达可以重现早期生活应激对睡眠觉醒行为和NAc形态的影响，而将NAc中Crhr1敲低则可逆转这些影响（包括黑暗环境下觉醒增强和NREM睡眠减少以及NAc树突萎缩）。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00903-z
脑疾病研究
PiT2-loop7结构域错义突变诱导Pi稳态失衡的机制
原发性家族性脑钙化（PFBC）是一种以基底神经节和/或其它脑区对称性钙化为主要特征的具有高度遗传和临床异质性的神经退行性疾病，患者临床症状主要包括运动障碍、认知障碍、神经精神障碍以及头痛等，目前没有任何有效的治疗方法。SLC20A2是PFBC最主要的致病基因，该基因编码的PiT2蛋白能够依赖钠离子（Na+）的浓度梯度将细胞外的无机磷（Pi）转运至细胞内，维持细胞Pi稳态。该基因突变导致脑内Pi稳态失衡是PFBC的致病基础。本文以PiT2-loop7结构域错义突变p.T390A和p.S434W为主要研究对象， 同时以PD结构域错义突变p.S121C和p.S601W为对照，结合放射性Pi吸收、电生理实验、生物信息学分析、免疫印迹和免疫荧光实验等方法，对结构域错义突变导致PFBC发生的分子机制进行探究。研究结果显示，PiT2-loop7结构域错义突变通过影响PiT2磷酸化而阻碍其向细胞表面转运，引起细胞磷稳态失衡，从而导致PFBC。详情请点击“上线文章长摘要”。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00893-y
脑疾病治疗
同步经颅直流电刺激增强任务特异性运动学习的神经机制
经颅直流电刺激（tDCS）广泛用于无创调节健康受试者和脑疾病患者的脑功能。然而，tDCS效应与刺激参数（电流强度、持续时间、时间、极性和刺激部位）、电极配置和患者个体差异相关。因此，为了确定最佳治疗参数和方案，了解tDCS对大脑作用的神经机制至关重要。本文对tDCS诱导的膜电位变化导致神经元峰放电的调控是否可以有效调节tDCS期间活跃的神经环路展开研究。结果表明，阳极tDCS与运动任务训练同时应用可以促进运动学习方面，提高治疗效果。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00901-1
快报
研究工具
AICellCounter：一种基于机器学习并且只需一张图像进行训练的自动细胞计数工具
脑功能研究通常需要预先标记脑细胞，然后使用高分辨率共聚焦系统成像进行观察。手动或自动计数方法广泛用于这些共聚焦图像的定量和半定量分析。然而，因为人工计数费时费力，细胞计数成为高效分析的“卡脖子”环节。本研究开发了一种名为AICellCounter的简单有效的自动化工具，通过结合深度学习和传统机器学习方法来进行细胞检测和计数。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00895-w
脑疾病治疗
深部经颅磁刺激作为精神障碍患者数字化疼痛管理的潜在方法
人类大脑成像研究表明，内侧前额叶皮层（mPFC）和前扣带回皮层（ACC）与慢性疼痛状况和负面情绪的产生有关。当情绪障碍和疼痛并存时，同时针对这两者的治疗方法，比单独针对其中一种更有效。焦虑症状及其处于基础水平的疼痛感知间的相互作用是慢性疼痛多学科治疗的重要预测因素。因此，研究人员假设ACC和mPFC中疼痛相关情绪处理环路或受体的调节可能有助于抗伤害性效应。本研究旨在评估深部经颅磁刺激（dTMS）治疗慢性疼痛和情绪障碍共病的疗效。结果显示，dTMS可能是治疗这两种共病问题的一种可行性方法，有助于改善患者的疼痛和高度情绪问题。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00919-5
脑研究工具
7T静息状态功能磁共振显示亨廷顿舞蹈症出现症状前的局部和全局异常
亨廷顿舞蹈症（HD）是一种常染色体显性神经退行性疾病，由HTT基因中CAG重复序列的异常扩增引起。CAP评分综合了CAG重复序列数目和年龄两个变量，常用于估计HD的病理进展。然而，这一评分无法评估HD早期阶段接受靶向干预患者的治疗效果。因此，有必要在高场MRI下开发整合同一患者群体局部和全局信息的功能成像生物标志物。本文采用7T MRI对症状前HD（preHD）、有症状HD（sHD）以及健康人群对照进行研究。研究结果显示，感觉运动网络中preHD的区域一致性（ReHo）与CAP呈负相关，而在sHD中没有发现这种相关性。preHD和sHD都表现出全局的功能连接（FC）增加，sHD更明显。因此，在FC变化的支持下，ReHo可作为评估未来疾病治疗效果的有效生物标志物。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00943-5
综述
脑研究工具
神经退行性疾病的磁共振成像研究：从方法到转化研究
磁共振成像（MRI）是研究神经退行性疾病患者大脑结构和功能改变的有力工具，具有无创性和无放射性的优点。MRI可以作为连接微观与宏观分析的桥梁，促进实验室到临床的转化研究。本文以帕金森病和阿尔茨海默病为例，简要介绍了最新神经退行性疾病的发病机制以及临床MRI的研究进展，并讨论将MRI应用于神经退行性疾病转化研究的几种可能策略和方向。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00905-x
神经退行性疾病
帕金森病：一种多系统疾病
尽管已经有遗传学的证据，但大多数帕金森病（PD）病例都是散发性的，没有已知的病因。随着研究深入，包括生活方式、年龄等多种可能的致病风险因素被提出。PD曾一度被认为是一种以运动障碍为特征的脑部疾病。越来越多的证据表明PD是一种全身多系统参与的疾病，生物机械屏障（如肠屏障和血脑屏障）破坏在PD的病理学进展和发展中发挥了重要作用。本文在简要介绍了PD的风险因素后，对PD作为一种多器官和多系统的病理学展开讨论。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00934-6
感觉-运动
多感觉自身运动感知的皮层机制
生物体的空间导航通常包括基于地标信息和基于路径积分的两种策略。当环境中的地标信息不明确时，基于自身运动信息的路径积分策略往往发挥着重要作用。自身运动信息可来源于前庭、视觉、本体感觉、听觉等多种感觉通道。本文总结了利用侵入式电生理记录技术获得高时空分辨率的研究数据。在猕猴身上的研究结果显示，以背侧内上颞区（MSTd）为代表，双模态刺激的实验条件能增强部分细胞集群对空间中自身运动航向的调谐，提示这些多感觉脑区可能构成了行为的神经基础。一些工作从视觉和前庭信号的时间动力学角度出发，发现了新的信号解读机制。在基于前庭和视觉的空间航向感知任务中，大脑似乎并没有采取一种传统上人们认为的时间动力学匹配的方式，相反采取了异步的方式整合两种信号。详情请点击“上线文章长摘要”。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00916-8
脑疾病研究
脑损伤后意识障碍的临床决策
随着现代神经重症救治水平的提升，越来越多的脑损伤危重症患者有幸存活，以严重意识障碍（DOC）状态生存的患者数量激增。DOC主要包括昏迷、植物状态/无反应觉醒综合征（VS/UWS）和微意识状态（MCS）等。随着评估体系的日益完善（结合有价值的行为评估工具、先进的神经影像和脑电技术），临床上可以获得相对较高的苏醒诊断准确率（87%）。尽管多种干预促醒手段（药物治疗、神经调控等）的临床研究已被开展，然而仅有金刚烷胺和经颅直流电刺激（tDCS）获得了II级临床证据。先进的脑机接口技术、外科促醒技术将为DOC的促醒治疗提供新的契机。为了提高DOC诊断的准确性，实现临床管理优化，本文提出一项经验性的DOC序贯管理流程。其中，行为学评估是第一步，可以根据患者的特点建立初始诊断类别。然后对患者的大脑结构进行评估，识别出脑损伤后的残存结构。随后进行床旁脑电图评估，其较为便利的提供了描述和预测意识状态的可靠方法。进一步建议进行功能影像评估，提供补充数据以降低误诊率，并提供DOC的客观生物标志物。此外，本文还列出了具有高质量证据的临床治疗试验结果，以供临床参考。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00909-7