- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
通过光遗传学刺激海马CA3细胞群人工关联记忆事件
摘要： 先前利用光遗传学技术进行的增益功能研究表明，操纵海马齿状回或CA1细胞群对记忆重激活及人工/虚假记忆的生成具有重要作用。然而，针对CA3细胞群的增益功能研究尚未见报道。海马CA3区包含一个重复性兴奋回路，该结构被认为对同一脑区内存储信息间关联的形成至关重要。我们探究了单一脑区（海马CA3）内细胞群的同步放电是否能关联不同事件：通过通道视紫红质-2（ChR2）-mCherry标记了对环境探索及情境恐惧条件反射产生反应的CA3细胞群。当这些细胞群被同步激活时，小鼠会在从未遭受足部电击的中性环境中出现僵直行为。这种人工关联恐惧记忆的提取具有情境特异性。在体电生理记录显示，以与行为实验相同的刺激方案（20Hz光刺激）激活表达ChR2-mCherry的CA3神经元，可诱发CA3-CA3突触间长时程增强效应。综上，这些结果表明海马CA3区单一脑区内细胞群的同步激活足以建立不同事件的关联。我们的电生理研究结果提示，这种人工记忆关联可能通过重复回路增强了CA3细胞群间的突触效能而形成。
关键词： CA3、突触可塑性、人工关联、光遗传学、循环回路、长时程增强（LTP）、海马体
更新于2025-09-23 15:22:29
-
《行为神经科学手册》体内神经可塑性技术卷28 || 突触可塑性的功能磁共振成像
摘要： 功能性磁共振成像（fMRI）利用MRI技术间接测量神经元活动。最常见的fMRI形式采用血氧水平依赖（BOLD）对比度，其原理基于大脑通过局部调节血流和血容量来满足神经元激活时增加的能量需求。局部神经活动增强与脑血流量（CBF）变化之间的关系被称为神经血管耦合（或功能性充血）。尽管确切的分子机制尚不明确且其在不同脑区的同质性存在争议，但BOLD信号与同步记录的电生理指标之间的相关性已得到充分证实。功能性磁共振成像可实现空间分辨率低至数百微米、时间分辨率达秒级的脑区激活成像。
关键词： 海马体、BOLD对比度、突触可塑性、神经血管耦合、功能性磁共振成像
更新于2025-09-23 15:21:21
-
小鼠经颅光生物调节治疗协议
摘要： 经颅光生物调节是一种潜在的创新非侵入性治疗手段，可改善大脑生物能量学、多种神经精神疾病的脑功能，并增强与年龄相关的认知衰退和神经退行性疾病中的记忆力。我们描述了小鼠经颅光生物调节治疗（PBMT）的实验室方案：对18月龄的BALB/c老年小鼠每日进行一次660纳米激光经颅照射，持续两周。激光透射数据显示，头皮入射红光约1%能穿透至距皮层表面1毫米深度，到达背侧海马区。通过两种方法评估治疗效果：一是评估海马依赖性空间学习和记忆任务的巴恩斯迷宫测试；二是测量作为生物能量学指标的海马ATP水平。巴恩斯迷宫结果显示，与同龄对照组相比，激光治疗的老年小鼠空间记忆能力增强。激光治疗后的生化分析表明海马ATP水平升高。我们推测这种记忆表现的提升可能源于红激光治疗诱导的海马能量代谢改善。该小鼠实验观察结果可推广至其他动物模型，因为本方案可能适用于转化神经科学中常用的其他物种（如兔、猫、狗或猴）。经颅光生物调节是一种安全且具成本效益的治疗方式，在年龄相关认知障碍治疗领域具有应用前景。
关键词： 低强度激光疗法、光学特性、红光、海马体、小鼠、衰老、经颅光生物调节、学习、记忆、第141期、神经科学
更新于2025-09-23 15:21:01
-
蓝斑核光遗传学光激活诱导大鼠齿状回穿通通路群体峰电位幅度的长期增强效应
摘要： 穿通通路诱发的群体峰电位在体内外均表现出去甲肾上腺素（NE）的长时程增强效应（NE-LTP）。向蓝斑核（LC，即齿状回NE的来源区）附近灌注化学激活剂可产生关联型NE-LTP——即需要与穿通通路（PP）输入同步配对。本研究探讨仅激活LC神经元的光遗传学刺激能否在齿状回诱导NE-LTP。我们采用含去极化通道的腺相关病毒载体（AAV8-Ef1a-DIO-eChR2(h134r)-EYFP-WPRE），通过立体定位法注入TH:Cre大鼠的LC区以构建光敏感LC神经元，观察到该通道在LC神经元中约有62%的共定位率。在乌拉坦麻醉状态下，证实LC区30毫秒光脉冲的5-10秒10赫兹串刺激能可靠激活光探针附近的LC神经元。当该刺激串与0.1赫兹PP电刺激配对10分钟时，可诱发群体峰电位幅度的延迟性NE-LTP（但EPSP斜率无变化），实验末期群体峰电位输入/输出曲线的左移也符合长时程群体峰电位增强特征。值得注意的是，10分钟光刺激期间LC神经元活动呈短暂性，仅在刺激前2分钟出现放电增加。相较于化学激活报道的结果，光遗传诱导的NE-LTP延迟更明显且强度较弱。根据既往LC轴突传导时间估算，NE的急性释放发生在LC神经元动作电位后40-70毫秒。通过单次LC光脉冲检测NE释放的急性效应发现：当LC光脉冲出现在PP脉冲前40-50毫秒（而非20-30毫秒）时可增强群体峰电位幅度，该结果与传导时间估算一致。这些光遗传激活LC的效应进一步证实了齿状回NE增强效应的连续性谱系，其单脉冲效应与既往LC电刺激研究相符，支持LC激活具有注意调控功能；而光遗传激活LC诱导的PP反应LTP则与其在长期学习记忆中的作用相吻合。
关键词： 去甲肾上腺素、穿通通路、短时程增强、齿状回、光遗传学、蓝斑核、长时程增强、海马体
更新于2025-09-22 18:26:18
-
利用快速电压敏感染料成像技术对海马CA1区切片中伴随长时程增强（LTP）的神经元信号传导模式进行整体评估
摘要： 神经回路输入-输出（I-O）关系的活动依赖性变化是大脑学习和记忆功能的基础。为理解全回路层面的中枢成像技术如何探测每个调整中的神经元膜电位，必须对回路中树突、轴突和胞体等光学组分进行观测。我们一直致力于开发快速电压敏感染料（VSD）成像方法以实现定量测量，尤其针对单光子宽场光学成像技术。评估全回路修饰所需的长期连续测量要求稳定且定量的长期记录。本研究表明，VSD成像（VSDI）可用于记录与θ爆发刺激（TBS）诱导的海马CA1区突触强度长时程增强（LTP）相关的回路活动变化。结合快速成像系统，我们的光学方案能以每帧0.1毫秒的最高速度，每隔60秒对整个CA1区神经元信号进行超过12小时的测量。我们还引入了一种通过将CA1区记录变化映射至CA1锥体细胞形态学定义坐标来评估回路活动变化的方法。结果清晰显示出LTP诱导存在两种空间异质性：第一种是LTP强度随距刺激位点距离增加而增强；第二种是LTP在锥体层（SP）-透明层（oriens）区域高于辐射层（SR）。研究进一步表明这种异质性模式会随诱导方案（如TBS或高频刺激HFS）改变。我们还证实部分异质性取决于回路元件的I-O响应特性。这些结果证明了VSDI在探究海马回路功能中的有效性。
关键词： 长时程增强、光学记录、长时程增强效应、θ爆发刺激、海马体、电压敏感染料、高频刺激
更新于2025-09-23 16:33:34
-
基于激光显微切割的大鼠癫痫模型海马区微蛋白质组学研究揭示了蛋白质丰度的区域差异
摘要： 内侧颞叶癫痫（MTLE）是一种慢性神经系统疾病，影响近40%的成年癫痫患者。海马硬化（HS）是MTLE患者常见的组织病理学异常，其特征是海马不同亚区出现广泛神经元丢失。本研究采用基于激光显微切割的微蛋白质组学技术，检测了电刺激啮齿动物模型中齿状回（DG）不同区域和层的蛋白质丰度——该模型表现出与MTLE患者相似的经典HS损伤。结果表明，齿状回不同层（颗粒细胞层和分子层）以及不同区域（腹侧和背侧）的蛋白质组特征存在差异。我们发现了存在于DG特定层和区域的新信号通路及蛋白质，如PARK7、RACK1和连接蛋白31/间隙连接蛋白。同时发现两条贯穿所有层和区域的共同主要信号通路：炎症反应与能量代谢。最后，研究结果凸显了高通量微蛋白质组学技术和组织空间限定分离法在复杂疾病研究中的价值，有助于充分认识中枢神经系统内不同细胞群体间存在的显著生物学异质性。
关键词： 微蛋白质组学、大鼠癫痫模型、海马体、蛋白质丰度、激光显微切割、PARK7蛋白、能量代谢、连接蛋白31/间隙连接、RACK1蛋白、炎症
更新于2025-09-19 17:13:59
-
无创经颅纳米脉冲激光疗法改善创伤性脑损伤大鼠的认知功能并防止海马区神经祖细胞异常迁移
摘要： 创伤性脑损伤（TBI）可能导致包括神经退行性疾病和癫痫在内的慢性疾病。海马体是TBI后受影响最严重的脑区之一，在学习和记忆中起关键作用，也是大脑中仅有的两个能通过齿状回（DG）神经干细胞（NSC）终身生成新神经元的区域之一。这些细胞会迁移至颗粒层并整合到海马体神经环路中。虽然已知海马体NSC在损伤后短期内增殖增强，但齿状回内神经前体细胞成熟度降低及异常迁移会导致认知与神经功能障碍（包括癫痫）。本研究采用大鼠液压冲击伤模型，测试了一种新型专有非侵入性纳米脉冲激光疗法（NPLT）——结合近红外激光（808 nm）与激光诱导的低能量光声波——对TBI所致神经发生障碍和认知功能损伤的改善效果。结果显示：接受NPLT治疗的损伤大鼠在海马体依赖性认知测试中表现显著优于假手术组。在齿状回区域，NPLT显著减轻了TBI导致的神经前体细胞成熟障碍与异常迁移，同时抑制了NSC中特定微小RNA（miRNAs）的TBI诱导性上调。NPLT未显著降低海马体中的TBI诱导性小胶质细胞激活。我们的数据有力表明：NPLT有望成为治疗TBI相关认知功能障碍及神经发生失调的有效工具，其神经?；ぷ饔每赡芡ü骺豰iRNAs介导。
关键词： 创伤性脑损伤、神经祖细胞、认知功能、光声激光疗法、海马体
更新于2025-09-16 10:30:52
-
更正：利用多孔金属有机框架薄膜对空气中苯进行表面增强红外检测
摘要： 背景：大脑易受甲基汞毒性影响，会导致神经元和胶质细胞不可逆损伤，而叶提取物Dendropanax morbifera Léveille（DML）在神经系统中具有多种生物功能。本研究考察了DML对汞诱导的增殖细胞和分化神经母细胞的影响。方法：对7周龄大鼠每日腹腔注射二甲基汞（5 μg/kg）和/或加兰他敏（5 mg/kg），同时口服DML（100 mg/kg），持续36天。给药1小时后进行新物体识别测试；连续5天Morris水迷宫训练后第6天开展空间探查测试。随后处死大鼠，通过Ki67和双皮质素免疫组化染色分析，并检测乙酰胆碱酯酶（AChE）活性。结果：二甲基汞处理组大鼠在新物体识别测试中辨别指数降低，寻找平台时间较对照组延长；与单独二甲基汞处理相比，补充DML或加兰他敏显著改善了辨别指数下降并缩短平台寻找时间。二甲基汞组穿越平台次数少于对照组，而补充DML或加兰他敏显著增加了穿越次数。Ki67和双皮质素染色显示，二甲基汞处理组增殖细胞和分化神经母细胞数量较对照组显著减少；补充DML或加兰他敏显著增加了齿状回的增殖细胞和分化神经母细胞数量。二甲基汞处理显著提高了海马匀浆AChE活性，而二甲基汞+DML或二甲基汞+加兰他敏处理显著改善了这一升高。结论：结果表明DML可能是一种功能性食品，能改善二甲基汞诱导的记忆障碍，缓解增殖细胞和分化神经母细胞的减少，并显示齿状回AChE活性的相应激活作用。
关键词： 水银、树参提取物、莫里斯水迷宫、海马体、神经发生
更新于2025-09-11 14:15:04
-
利用部分波谱（PWS）显微镜对压力激素诱导的脑部纳米级结构改变进行光学研究
摘要： 慢性压力会抑制神经生长与重新连接，从而影响脑细胞/组织的纳米至微米级结构，进而干扰神经元活动。这会导致抑郁、记忆丧失甚至脑细胞死亡。我们最新研发的新型光学技术——部分波光谱（PWS）显微镜具有纳米级灵敏度，因此能检测压力导致的脑组织纳米级变化。本研究采用该技术量化了皮质酮处理应激小鼠模型中与压力相关的结构改变。结果显示：与正常（溶剂）小鼠相比，皮质酮处理小鼠的海马区呈现更高的纳米级结构无序性，且结构异常程度与应激持续时间呈正相关。我们进一步量化了该小鼠模型中这些变化的相对程度及空间定位，发现最大变化几乎对称地出现在海马区的两个亚区。与对照组小鼠相比，皮质酮处理小鼠海马区中与压力相关的BDNF和TrkB基因mRNA表达也显著降低。这些结果表明：长期皮质酮处理会诱导小鼠脑内与压力相关基因表达变化相对应的纳米级结构改变。
关键词： 脑组织、压力、紊乱强度、PWS、海马体、皮质酮
更新于2025-09-09 09:28:46
-
基于FRET的脑片器官型切片细胞内ATP成像
摘要： 活跃神经元需要大量三磷酸腺苷（ATP）来重建因跨质膜离子流而降解的离子梯度。与星形胶质细胞不同，神经元本身并不储存显著的能量底物。最新研究表明这两种细胞类型存在神经-代谢耦合现象：星形胶质细胞通过增强糖酵解和乳酸生成来支持神经元代谢。本研究利用基于荧光共振能量转移（FRET）的纳米传感器ATeam1.03YEMK（简称"Ateam"），建立了在脑器官型切片中动态检测胞内ATP水平变化的细胞特异性表达体系。通过分别采用突触蛋白启动子或胶质纤维酸性蛋白（GFAP）启动子驱动的腺相关病毒载体，实现了对神经元或星形胶质细胞的特异性转导。当用糖酵解和线粒体呼吸代谢抑制剂灌注组织切片引发化学性缺血时，细胞内Ateam信号迅速降至新低值，表明ATP基本耗竭。将胞外钾浓度提升至8mM（模拟活跃神经元钾离子释放）虽未改变神经元ATP水平，但导致星形胶质细胞ATP含量升高——该结果在急性分离组织切片中得到验证。综上，本研究表明器官型脑切片是神经元与星形胶质细胞ATP动态FRET成像的可靠工具，并证实高钾环境下星形胶质细胞（而非神经元）会出现ATP合成增强现象。
关键词： 代谢、ATeam1.03YEMK、海马体、钾、pH值、化学性缺血
更新于2025-09-09 09:28:46