关于通过生物力学与神经生物学联合途径探索神经血管耦合规律和脑疾病发病机理的探讨

随着我国人民生活方式的改变和人口老龄化进程加快,脑疾病的发病率逐年升高,严重危害国民健康,给患者及其家庭乃至社会带来沉重的经济负担.脑疾病伴随着血流动力学的改变,在以往的研究中,人们认为脑功能仅基于神经元活动和其网络连接.但是,近二十年来的研究指出,胶质细胞和血管也紧密参与到脑活动及其调控中,而脑血管的病变更有可能直接与痴呆等神经退行性疾病相关.因此,迫切需要研究在不同尺度上和不同生理状态下血管与神经的相互调节关系.

哺乳动物昼夜节律调节的神经基础——昼夜光感受器

哺乳动物昼夜光感受器为一组具有直接感光功能的特殊视网膜神经节细胞 ,其基本感光色素为黑视素 .昼夜光感受器具有直接、广谱和稳定感受昼夜光变化的功能特点 .昼夜光感受器的功能是通过导引作用 ,使下丘脑视交叉上核内的昼夜节律活动与外界明

皮层感觉信息处理之成像研究--皮层神经元感觉信息输入的树突模式(英文)

神经元由胞体、树突和轴突3部分组成。其中树突接收其他神经元轴突通过电信号刺激释放出的神经递质,从而产生信息输入。因此,研究感觉输入的关键是了解感觉信息处理过程中树突接收信息的特点和规律。突触输入中存在多种树突分布和组织处理模式,在离体情况下,目前已提出几种树突组织处理模式:①1个神经元只接受1种特异性的信息传入;②突触传入信息整合沿单个树突分布;③具有同一特征的信息传入聚集在同一树突部分;④传入信息的整合分布于整个树突上。在在体情况下,科学家通过双光子成像技术提出突触信息传入的椒盐型树突组织模式,也就是说,具有相同方向的信息输入分布于整个树突树上,整个树突树作为"运算单元"接收各种感觉信号。换句话说,树突上的树突棘接收不同感觉信号的空间分布是非常不均匀的,即使是同一树突上的相邻树突棘也可以接收和编码不同的感觉信息。在未来,我们需要继续发展超速双光子显微成像技术,以便验证在更深皮层中(>100～300μm)甚至皮层下的大脑区域是否也存在此类椒盐型组织模式?此外,还需要探索更多的基本问题,例如,信息传入的复杂性是如何决定神经元的传出信号的?树突输入信息组织处理在清醒动物体内是怎样的?

冰片对长时连续作业大鼠前额叶皮层单胺类递质水平的影响

目的研究冰片对长时连续作业大鼠前额叶皮层单胺类递质水平的影响。方法采取跑台训练方法,建立大鼠长时连续作业模型。连续作业结束后,灌胃给予冰片(0.4 g/kg),测试其对大鼠随后夜间行为状态分布模式及主动回避行为的影响。采用高效液相-电化学方法测定大鼠前额叶皮层单胺类神经递质水平的变化。结果跑台冰片组夜间活动明显高于跑台石蜡组;跑台冰片组主动回避反应时间(6.26±0.96)s较跑台石蜡组(6.85±1.24)s显著降低。跑台石蜡组前额叶皮层单胺类递质包括去甲肾上腺素、5-羟色胺和多巴胺水平较对照组下降,而给予冰片后去甲肾上腺素和5-羟色胺水平显著增加。结论冰片可明显改善长时连续作业大鼠的觉醒水平,这种作用与其增加前额叶皮层去甲肾上腺素和5-羟色胺水平有关。

Orexin-A对急性乙醇中毒昏迷大鼠的实验性促醒疗效研究

目的建立大鼠急性乙醇中毒昏迷模型,观察orexinA对昏迷动物的促醒作用。方法取成年雌性SD大鼠74只,分别通过腹腔注射乙醇的方法建立大鼠急性乙醇中毒昏迷实验模型。通过翻正反射判断大鼠意识状态的改变;通过脑电图判断脑电活动变化。结果给予腹腔注射32%乙醇(14ml/kg)后,大鼠行为状态和脑电图变化符合昏迷诊断标准。同对照组比较,高剂量orexinA治疗组(7.70nmol/kg)大鼠翻正反射消失持续时间明显缩短,行为觉醒改变较为显著,而低剂量治疗组(3.85nmol/kg)行为变化不明显。此外,给予高剂量orexinA可引起大鼠脑电活动改变,同给药前比较,δ波显著减少。结论侧脑室使用orexinA对昏迷大鼠具有促醒治疗作用。

长时连续作业对大鼠觉醒能力的损害作用

目的建立长时连续作业大鼠模型,并研究长时连续作业对大鼠觉醒能力的影响。方法采取跑台训练方式,使大鼠连续作业两个昼夜周期(48h),随后测试其夜间的行为状态分布模式、觉醒时间、直立次数以及主动回避行为,以此探索长时连续作业对大鼠觉醒能力的影响作用。结果跑台训练较好地模拟了长时连续作业过程中多种复杂的干扰因素,包括机体运动因素、脑力活动因素、应激和精神紧张因素以及睡眠剥夺因素等;大鼠经过连续作业后,其夜间的行为活动、觉醒时间、警觉能力以及认知功能显著减少或者降低。结论长时连续作业可明显损害大鼠的觉醒能力。

Orexin A对麻醉大鼠前额叶皮层神经元单位放电的影响及其机制研究

目的研究orexinA对麻醉大鼠前额叶皮层神经元自发放电的影响,并初步探讨其作用机制。方法用玻璃微电极记录大鼠前额叶皮层神经元的单位放电,分别观察侧脑室给予orexinA、组胺H1受体拮抗剂pyrilamine、以及pyrilamine+orexinA后放电活动的变化。结果侧脑室给orexinA溶液可明显增加前额叶皮层神经元的自发放电频率;而给pyrilamine对前额叶皮层神经元自发放电频率无显著影响;给予pyrilamine预处理后,orexinA未能引起前额叶皮层神经元放电频率发生改变。结论OrexinA对麻醉大鼠前额叶皮层神经元放电活动有明显的兴奋性,这一作用可能与活跃的组胺能系统有关。

纳洛酮对麻醉大鼠前额叶皮层神经元单位放电的影响及其机制研究

目的研究纳洛酮对大鼠前额叶皮层神经元自发放电的影响,并初步探讨其可能机制。方法用玻璃微电极记录大鼠前额叶皮层神经元的单位放电,分别观察侧脑室给予纳洛酮、吡拉明(组胺H1受体拮抗剂)以及吡拉明+纳洛酮后放电活动的变化。结果在大鼠额叶皮层区总共记录到80个单位放电活动,其放电形式为混合型(43·3%)、单个不均型(36·7%)、束簇状(20·0%),平均放电频率为(4·33±2·85)Hz。经侧脑室给予3组不同剂量纳洛酮溶液,其中8μg纳洛酮(n=16)和4μg纳洛酮(n=14)溶液可明显增加额叶皮层神经元的发放频率(P<0·05),但后者作用弱于前者;相反,2μg纳洛酮(n=12)对放电频率并无显著性影响(P>0·05);另外,给予组胺H1受体拮抗剂吡拉明150μg对自发放电无影响(n=11,P>0·05),而在给予吡拉明150μg预处理之后,8μg纳洛酮不能改变皮层电活动(n=15,P>0·05)。结论纳洛酮对大鼠额叶皮层神经元存在剂量-效应依赖性兴奋性作用,其机制可能与组胺H1受体途径有关。

腺苷对小鼠前额叶皮质锥体细胞超极化激活阳离子电流的影响

目的应用膜片钳全细胞记录技术,探讨腺苷对小鼠前额叶皮质锥体细胞的超极化激活阳离子电流(hyper-polarization-activated cation current,IH)的影响。方法制备小鼠前额叶皮质脑片,在膜片钳全细胞记录模式下,观察腺苷对锥体细胞IH的调节作用。结果记录的43个细胞中有41个观察到IH;腺苷能够使该电流幅度减小,并使I-V曲线显著下移(P<0.01,P<0.05),此效应呈剂量依赖性(P<0.05)。结论腺苷具有抑制前额叶皮质锥体细胞IH的作用。

Nicastrin:一种新型的γ-分泌酶组成蛋白

Nicastrin属Ⅰ型跨膜糖蛋白,新近被证实为γ-分泌酶复合体的组成部分.Nicastrin可调节γ-分泌酶复合体其他组分的稳定、转运等过程.Nicastrin的主要功能是通过γ-分泌酶复合体参与阿尔茨海默病中Aβ生成和Notch信号系统转导.

慢性社会应激模型的构建及其对雄鼠生殖健康影响的研究

目的构建慢性社会应激模型,探究慢性社会应激对雄性C57BL/6小鼠生殖健康的影响。方法将C57BL/6小鼠分成应激组和对照组;应激组予以慢性社会应激25d后,通过社会交互作用的行为学实验和体质量变化评估应激模型的构建状况,并对比两组小鼠生殖腺质量、精子计数等指标评估生殖健康的影响。结果慢性社会应激结束后,通过社会交互作用的行为学实验,发现应激组小鼠在行为上具有明显社会逃避行为;同对照组相比应激组小鼠生殖腺质量、精子数目均明显降低。结论慢性社会应激可以损伤雄鼠生殖功能,主要表现在生殖腺萎缩、精子数目减少等。

长时连续作业对大鼠下丘脑及背缝核orexin-A和受体的影响

目的研究长时连续作业对大鼠促觉醒肽orexin- A及受体表达的影响。方法使用长时连续作业动物模型,采用免疫组织化学方法结合图像分析技术测定orexin -A及受体OX1R在下丘脑外侧区,背缝核的变化。结果经过长时连续作业训练后,跑台组与对照组相比,orexin- A阳性细胞在下丘脑外侧区、orexin- A阳性纤维在背缝核及OX1R在背缝核均显著减少。结论长时连续作业可造成促觉醒肽orexin- A和OX1R的表达降低。

内嗅皮层-海马投射末梢基于光纤技术的钙活动记录

目的运用光纤探测系统建立轴突末梢Ca^(2+)活动的光学记录方法,并初步探究麻醉和自由活动状态下小鼠皮层-海马通路的活动规律。方法向8~10周龄雄性C57BL/6小鼠内侧内嗅皮层(medial entorhinal cortex,MEC)浅层(Ⅱ层)注射神经元特异并携带Ca^(2+)荧光指示蛋白基因的腺相关病毒(AAV-Syn-GCa MP5G),继续饲养1个月后将光纤植入到海马齿状回(dentate gyrus,DG)分子层上沿,记录麻醉和自由活动状态下轴突末梢的Ca^(2+)活动;相同方法记录AAV-Syn-增强绿色荧光蛋白(e GFP)小鼠作为对照。向MEC浅层注射河豚毒素(tetrodotoxin,TTX),同步记录轴突末梢Ca^(2+)活动,注射人工脑脊液(artificial cerebrospinal fluid,ACSF)作为对照。结果内嗅皮层Ⅱ层神经元投射至海马DG的轴突纤维密集表达GCa MP5G。在麻醉和自由活动的小鼠中均能稳定记录到轴突末梢Ca^(2+)信号,e GFP对照小鼠未记录到类似Ca^(2+)信号。MEC浅层注射TTX后,轴突末梢Ca^(2+)信号100 s内最高幅度降至注射前的12.6%。与ACSF比较,TTX对轴突末梢Ca^(2+)活动有明显阻断作用(P<0.01)。内嗅皮层投射至DG的轴突末梢处Ca^(2+)活动在麻醉状态下以一定节律同步发放,自由活动状态下则表现为无节律非同步发放,且Ca^(2+)信号幅度有所增强。结论通过GCa MP5G特异标记了内侧内嗅皮层Ⅱ层投射至DG的轴突纤维,并运用光纤探测系统建立了长远投射轴突末梢Ca^(2+)活动的光学记录方法。与麻醉状态相比,自由活动状态下内嗅-海马通路呈现更强的Ca^(2+)活动发放。

移植用小鼠胶质前体细胞的培养及其移植后形态和功能初探

目的完善体外分离培养移植用胶质前体细胞的方法,并运用双光子显微镜在活体动物水平,对小鼠大脑皮层移植的胶质细胞进行单细胞水平的在体功能研究。方法体外分离培养小鼠胚胎神经干细胞,并将其诱导为胶质前体细胞及星形胶质细胞。分别用Nestin、A2B5以及GFAP对体外培养的神经干细胞、胶质前体细胞以及星形胶质细胞进行形态学鉴定。体外给予ATP及毒胡萝卜素(Thapsigargin),对体外分化的星形胶质细胞进行功能学鉴定。将以上诱导得到的胶质前体细胞移植入成年小鼠大脑皮层,并在移植12周后对其进行形态学观察。另外,应用双光子活体钙成像技术,观察移植胶质细胞对ATP刺激的反应。结果 1体外诱导神经干细胞成为胶质前体细胞(A2B5阳性)的比率达到(87.4±3.4)%,继续将其诱导为成熟星形胶质细胞(GFAP阳性)的比率达到(83.4±3.3)%。2体外诱导而来的星形胶质细胞可对ATP及毒胡萝卜素产生钙反应。3移植进入成年小鼠皮层的胶质前体细胞,在移植12周后仍可存活,并可分化为成熟的星形胶质细胞。4双光子活体钙成像实验证实,ATP可诱导活体小鼠皮层内移植细胞产生钙信号。结论神经干细胞来源的胶质前体细胞在移植进入成年小鼠皮层内可分化为成熟星形胶质细胞,并至少存活12周。另外,胶质前体细胞在移植4周后,便可在活体动物大脑皮层内具备功能活动。

Orexin A对麻醉大鼠前额叶皮层神经元电活动的影响及其机制研究

目的探明Orexin A对麻醉大鼠皮层调节作用的间接途径及可能机制。方法将55只大鼠分为4组:①对照组;②Orexin A组;③Pyrilamine组;④Pyrilamine+Orexin A组。用玻璃微电极记录4组大鼠前额叶皮层脑区神经元细胞外电活动。结果①Orexin A溶液可明显增加额叶皮层神经元的发放频率(n=12),在6min内达到高峰,与基础值比较,给药结束后前9min各时间段明显增加(P<0.05)。②经侧脑室给予150μg Pyrilamine预处理后,给予4nmol Orexin A溶液前后皮层神经元放电频率并无显著变化(n=15,P>0.05)。结论Orexin A对麻醉大鼠前额叶皮层神经元放电活动有明显的兴奋性,Pyrilamine对此兴奋性存在抑制效应。

大脑之美

《当代美术家》(以下简称“当”):艺术是否对您的科研工作产生过影响或启发?谌小维(以下简称“谌”):艺术对我的科研和工作有很大影响,我觉得主要有以下几个层面:第一,对我们科研工作来说,主要在比较复杂、抽象的领域进行研究,在发现和传递知识的过程中,艺术的表现形式非常有帮助,目前我个人感觉这样的帮助还太少了,应该有更多的艺术家来做这样的事情;第二个层面是,科学研究是比较乏味的,而艺术是丰富多彩的,包括有艺术背景的学生,其思维方式与纯理科背景的是不一样的,我觉得这种不同思维方式的交汇,对于我们的很多工作,包括科学发现,都是很有帮助的。

“技术世界与多维未来”——第四届哲学·艺术·科学高峰论坛

技术正在以令人惊诧的速度和深度,以前所未有的力量介入和改变着人类的生活。如果说古典世界、人文世界、科学世界等说法曾恰切地描述了人类历史上某种典型的生活模式的话,今天的人类无疑生活在一个技术世界。当今时代,技术正在愈加突破科学与技术的传统联盟关系,成为一种独立的、汹涌而来的事物。2021年4月17日至18日,“技术世界与多维未来”--第四届哲学·艺术·科学高峰论坛在四川美术学院顺利举行。论坛聚焦“技术世界与多维未来”这一具备前瞻性与未来性视角的主题,涵盖了科学之道、艺术之美、哲学之维三个学术版块。

冰片对长时连续作业大鼠觉醒能力及认知功能的影响

目的:探讨冰片对长时连续作业大鼠觉醒能力和认知功能损害的干预作用。方法:首先采取跑台作业方法建立大鼠长时连续作业模型,将模型大鼠分为跑台冰片组和跑台对照组,另设未跑台对照组。随后观察冰片对长时连续作业大鼠活动-静止行为、觉醒时间以及穿梭箱主动回避反应的影响。结果:3组纳入测试的大鼠各为6只。结果显示给予0.4g/kg冰片(经胃灌饲)可增加大鼠长时连续作业后的自主活动量(每分钟活动次数未跑台对照组为54.1±5.4,跑台对照组为15.5±8.3,跑台冰片组为26.8±7.8,3组之间两两比较,P均<0.05)和觉醒时间(未跑台对照组为639min±46min,跑台对照组为411min±36min,跑台冰片组为501min±52min,3组之间两两比较,P均<0.05),同时还可改善长时连续作业大鼠的认知功能(穿梭箱主动回避作为测试反应时间,未跑台对照组为5.63s±1.01s,跑台对照组为6.85s±1.24s,跑台冰片组为6.26s±0.96s,3组之间两两比较,P均<0.05)。结论:冰片可在一定程度上逆转长时连续作业对大鼠觉醒能力和认知功能的损害作用。

德国医学PhD培养对我国医学研究生教育的启示

与德国医学博士研究生培养模式相比较，我国医学博士研究生培养起步较晚，尚处于探索阶段，亟待完善和发展。本研究从德国现代高等医学人才培养模式的历史发展脉络人手，分析了德国医学PhD教育的特点，从培养目标、入学资格、导师制度等方面，对中德医学博士研究生培养模式进行比较研究，为改革我国医学研究生培养模式提供借鉴和参考。