神经元-胶质细胞缝隙连接与神经环路的相互作用

间隙连接(gap junction,GJ)也称为缝隙连接,广泛存在于神经元及胶质细胞之间,能够连接相邻细胞并介导相邻细胞间电信号的传递。而这种存在于神经元间,能够介导胞间电信号传递的GJ通道,亦可称为电突触。间隙连接蛋白(connexins,Cxs)是构成GJ的分子基础,在不同的神经元及胶质细胞上都有着不同程度的表达。GJ的存在能够介导神经元以及神经胶质细胞间的不同功能建立,进一步去影响各类成熟神经环路的建立,其对于研究神经精神类疾病发病机制有一定意义。该篇综述联系有关于GJ以及不同Cxs对神经元和不同神经胶质细胞作用的影响,去讨论GJ与神经环路之间的关系,为治疗神经精神疾患提供新的研究思路。

情绪调节的神经环路及其在情绪障碍人群中的表现

情绪调节是影响个体身心健康的重要适应性功能,而情绪失调是情绪障碍患者的跨诊断特征,是其病因和症状维持的关键因素.结合经典的情绪调节过程模型,首先综述情绪调节的神经环路,发现外侧前额叶是构成情绪调节神经环路的关键脑区.不同调节策略对应不尽相同的脑网络:分心策略需要背外侧前额叶、顶叶完成注意转换;重新解释策略依赖负责语言加工的腹外侧前额叶、颞叶;分离策略需要颞顶联合区调整心理距离;表达抑制策略依赖前脑岛整合情绪与身体意识、辅助运动区控制外在情绪表达.接着总结情绪障碍患者情绪失调的关键脑节点,发现患者均表现出外侧前额叶功能失调:抑郁和双相情感障碍以外侧前额叶与杏仁核的功能连接减弱为关键脑功能损伤,焦虑障碍在情绪调节过程中表现出额-顶区注意控制网络激活降低.建议未来研究结合“脑调控+脑观测”技术进一步揭示情绪调节的神经环路,开展旨在提高情绪障碍患者情绪调节能力的临床治疗研究.

食物成瘾及其神经环路调控机制

食物成瘾是指人们对某些特定食物(高度加工、可口、高热量的食物)的依赖性达到难以控制的程度,并表现出一系列成瘾样的行为学变化,具有强迫性、长期性和反复性的特点。食物成瘾可引起肥胖症,而且是大部分人不能维持减肥效果或坚持限制性饮食以保持健康体重的核心因素。深入理解食物成瘾及其神经生物学机制,将为干预食物成瘾以改善肥胖提供准确的靶点。食物成瘾的诊断标准是耶鲁大学食物成瘾量表,而食物成瘾的动物模型为小鼠食物自我管理模型。外侧下丘脑-腹侧被盖区-伏隔核神经环路、腹侧被盖区-前边缘皮质-伏隔核神经环路和外侧隔核-结节核神经环路是调控食物成瘾的关键神经环路机制。

脑卒中神经环路研究技术进展

神经环路由神经元之间通过突触结构相互连接而形成,是大脑信息传递和处理的基本单元,在神经功能调控中发挥重要作用。卒中后,脑梗死区域及梗死周围区域与远程区域的神经连接受损,导致患者出现神经功能障碍甚至残疾。然而,随着检测技术进步,越来越多研究已证实卒中患者在慢性期时能产生一定的功能恢复,可能与突触连接和神经环路的重新建立有关。因此,开发特定的技术来识别和操纵神经元活动模式,以及使用高时空分辨率成像策略解读这些神经变化过程,使我们能够了解卒中恢复的全脑网络动力学和神经环路重建的发生机制,从神经生物学角度理解卒中病理学发展到行为结果的闭环关系。目前研究神经环路的技术主要集中于光遗传学、化学遗传学、在体钙成像和功能磁共振成像技术。本文将介绍这4种主要技术的工作原理,重点总结各自在解析卒中后神经重塑研究中的应用成果,并简要分析了每种技术的应用场景、优劣性和未来发展趋势,帮助临床及基础研究人员利用这些技术发现新的治疗策略以及评估康复策略的有效性。

腹侧被盖区-内侧前额叶皮质神经环路在觉醒调控过程中作用的研究进展

腹侧被盖区(VTA)与内侧前额叶皮层(mPFC)之间存在相互神经投射,并形成环路,近年来的研究显示该环路在睡眠与全身麻醉的觉醒调控中发挥着重要的作用。本文通过对VTA与mPFC的解剖结构、二者中的各种神经元及投射通路在觉醒调控过程中的作用进行综述,期望为睡眠觉醒与全身麻醉机制研究提供新的思路。

睡眠-觉醒调控的神经环路研究

睡眠-觉醒是人类日常生活中不可或缺的生理状态,对身体健康和认知功能至关重要。在神经科学领域,研究人员长期致力于探索睡眠的调节机制和相关的神经环路。现对睡眠-觉醒神经环路的最新研究进展进行总结和展望,重点总结控制非快速眼动睡眠的核团和神经元,快速眼动睡眠的启动和终止神经核团和神经元,以及负责觉醒的神经核团,为理解睡眠障碍的发生机制、提高睡眠质量以及改善大脑功能提供重要的基础。

感觉信息在小脑皮层神经环路中的传递与整合机制研究进展

小脑作为重要脑结构,将接收的外部信息,进行整合、分析与计算,最终由小脑皮层浦肯野细胞发出编码指令,调节躯体平衡、姿势、精细运动,参与情感、认知、学习记忆和社交行为。本文综述课题组最新研究成果和国外文献资料,概述外部感觉信息通过不同途径传入小脑皮层神经环路对神经元活动和突触传递调节的时空机制,明确感觉信息在小脑皮层中的传递与整合的突触与受体机制。

基于经络、营卫学说探讨神经环路调控睡眠-觉醒的机制

失眠是常见的睡眠障碍之一,其发病率逐年攀升。研究显示,以腹侧被盖区(VTA)为核心的多巴胺能系统调控着伏隔核(NAc)、前额叶皮质(PFC)、缰核(Hb)及吻内侧被盖核(RMTg)等相关脑区,构成了VTA-NAc-PFC及Hb-RMTg-VTA神经环路,该神经环路在睡眠-觉醒调控中发挥着重要作用。中医学中的经络学说与脑内神经环路在解剖及生理功能上具有相似性。经络调控着营卫、阴阳、气血津液,维持机体的营养代谢和信息传递,与脑内神经环路从各脑区不同类型神经元,投射不同神经纤维,释放多种神经递质,参与细胞、体液间的信息传递是极为相似的。中医整体观念认为不寐的病机为营卫失和、阴阳失调。调和营卫、阴阳的正常出入才能使人“昼精夜瞑”,而营卫又与经络密切相关,调控着经络生理功能的正常发挥。文章试从经络、营卫学说阐释脑内神经环路对睡眠-觉醒的调控,为中医药防治失眠提供新的研究思路。

中枢神经环路调节骨代谢

骨重塑是维持骨稳态(bone homeostasis)的重要过程,人们通常认为骨重塑主要接受内分泌激素调节。近年来,越来越多的证据表明,中枢神经系统通过传出神经直接参与骨稳态调节。虽然,大脑和骨骼组织之间已被证实存在明确的神经连接,但这些神经联系在大脑调节骨稳态中的作用还不十分清楚。本文将关注骨与脑之间的神经联系,分别从中枢神经系统和神经环路(neural circuit)、自主神经系统以及感觉神经系统对骨稳态的调控等方面介绍大脑调控骨代谢(bone metabolism)领域的最新进展。

预期眼动任务中反应时呈双峰分布的神经环路模型

在执行精确时间内产生预期眼动的任务时,猕猴的反应时间呈现双峰分布.对这一现象,本文设计了包含大脑皮层的顶内沟外侧区(lateral intraparietal area,LIP)和辅助眼区(supplementary eye fields,SEF)、基底节(basal ganglia,BG)与上丘脑(superior colliculus,SC)在内的并行神经环路模型,通过计算模拟复现出双峰分布.本文探究了该分布的神经机制,发现SEF和LIP神经元群体之间的竞争过程导致了2个峰的出现,并且SEF脑区主要负责预期性眼动,主导了第1个峰的出现,LIP脑区主要负责由视觉刺激引发的反应性眼动,主导了第2个峰的出现.本文进一步地讨论了影响双峰分布形态的关键参数,从计算神经科学的角度探索了时间预期执行的过程.

柴胡疏肝散对围绝经期肝郁证大鼠神经环路变化的影响

目的:研究围绝经期大鼠肝郁证神经环路的变化,探讨柴胡疏肝散对围绝经期大鼠肝郁证的改善作用。方法:采用去势法联合慢性不可预知性温和应激法即CUMS方法建立围绝经期肝郁证模型,通过巴氏染色法观察去势大鼠阴道脱落细胞涂片判断围绝经期的模型是否建立成功,通过行为学及大鼠的一般特征判断是否成功建立肝郁证模型,通过神经递质的变化评价围绝经期大鼠肝郁证的神经环路变化及柴胡疏肝散的作用与机制。结果:去势后大鼠阴道脱落细胞涂片呈大量白细胞,提示去势大鼠失去动情周期。行为学方面,与正常组大鼠相比,模型组大鼠旷场移动总距离减少(P<0.05),1%蔗糖水消耗率降低(P<0.05)。ELISA结果显示,肝郁组大鼠血清中5-羟色胺(5-HT)、乙酰胆碱(Ach)、多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)含量降低,而围绝肝郁组γ-氨基丁酸(GABA)含量显著增加(P<0.05)。柴胡疏肝散可显著增加去势联合CUMS模型大鼠血清中5-HT、Ach、DA、NE含量,降低大鼠的GABA水平(P<0.05)。结论:围绝经期肝郁证大鼠会引起多条神经环路的改变,包括单胺能上行激活神经环路、乙酰胆碱能神经环路等兴奋性神经系统和γ-氨基丁酸能等抑制性神经系统。不同环路中的神经投射到不同脑区导致围绝经期肝郁证大鼠自主神经系统功能紊乱、兴奋和抑制失衡、快感缺失而出现一系列症状,柴胡疏肝散能明显改善围绝经期肝郁证大鼠的抑郁样行为,其作用机制可能与改善5-HT、Ach、DA、NE、GABA等神经递质的表达异常,从而调节神经环路失调有关。

基于人机共融的神经环路调控康复机械手设计

作者阐述:针对现有技术中存在的不足,对康复机械手进行模块化设计,得出一款由直线推杆电机驱动、局部闭链十杆结构传动,能够进行人机融合的闭链级联式可穿戴外骨骼机械手。基于CPM理论和多自由度以及欠驱动原理设计了一款可穿戴式神经康复机械手,使康复机械手可以进行舒适。

杏仁核介导的痛情绪神经环路研究进展

痛情绪的发生与特定中枢神经环路功能和结构改变密切相关。疼痛伴发抑郁、焦虑、痛厌恶记忆等情绪状态时,其激活或抑制的神经环路不同。边缘系统杏仁核(amygdala,AMY)参与疼痛与焦虑、抑郁、痛厌恶记忆等情绪的调节,并与疼痛和情绪相关的大脑核团存在广泛联系,共同调控疼痛、焦虑、抑郁、痛厌恶记忆等反应。该文对AMY介导的痛情绪相关的主要环路进行了梳理,总结出与抑郁相关的神经环路包括中央杏仁核→丘脑束旁核(CeA^(GABA)→PF^(Glu))、中缝背核→中央杏仁核(DRN^(5-HT)→CeA^(SOM))、中央杏仁核→腹外侧导水管周围灰质(CeA^(GABA)→vlPAG^(GABA)),与焦虑相关的神经环路包括腹侧被盖区→中央杏仁核(VTA→CeA^(DA))、蓝斑→基底外侧杏仁核(LC^(NE)→BLA),与痛厌恶记忆相关的神经环路为外侧臂旁核→中央杏仁核(lPBN^(CGRP)→CeA^(CGRP))。其中,激活CeA^(GABA)→PF^(Glu)环路可导致抑郁伴疼痛,激活CeA^(GABA)→vlPAG^(GABA)环路可减轻抑郁导致的痛敏,激活DRN^(5-HT)→CeA^(SOM)环路可以缓解疼痛感受和抑郁情绪;激活VTA→CeA^(DA)环路可以减轻痛敏以及焦虑样行为,抑制LC^(NE)→BLA环路可缓解疼痛导致的焦虑;激活lPBN^(CGRP)→CeA^(CGRP)环路可产生痛厌恶记忆。

丘脑内侧系统是慢性痛诱发负性情绪神经环路的关键环节

慢性痛及其导致的负性情绪反应(恐惧、焦虑、抑郁等)严重影响部队战斗力和患者的生活质量,但与其相关的神经环路和机制仍是尚未解决的生命科学难题。中枢内传递痛信息的神经通路包括丘脑外侧系统和内侧系统两个部分。丘脑内侧系统主要在背侧丘脑中线和内侧核团(TMMN)中继并上传到大脑边缘皮质和皮质下结构,除了与疼痛有关之外,还与负性情绪反应有关。故近年来我们集中对TMMN与大脑皮质和皮质下结构之间构成的神经环路在慢性痛及其诱发负性情绪反应中的作用进行研究,这些研究结果不仅说明丘脑内侧系统是慢性痛诱发负性情绪神经环路的关键环节,而且为揭示慢性痛及其诱发负性情绪反应的机制奠定了基础,也为今后的深入研究提供了线索。

我国科学家揭示环境关联的阿片镇痛耐受的神经环路机制

阿片类药物(吗啡、美沙酮等)是一种有效的镇痛药物,主要通过作用于大脑中的阿片受体发挥其生物学效应。长期使用该类药物可能会导致耐受和依赖的发生,且长期在固定不变的环境中接受阿片类药物治疗会导致镇痛耐受速度明显加快,这一现象被称为“环境关联的阿片镇痛耐受”(associative opioid analgesic tolerance, AOAT),其发生机制尚不清楚。

PET-CT检测首发单相重度抑郁症患者神经环路的葡萄糖代谢水平

目的:研究首发单相重度抑郁症患者神经环路中神经细胞的葡萄糖代谢水平。方法:选取30例健康受试者及30例首发单相重度抑郁症患者,每位受试者按0.2 m Ci/kg静脉注射18F-FDG,PET-CT检测神经环路各脑区(包括海马、丘脑、额叶及扣带回)的最高标准摄取值(SUVmax)值。结果:与对照组相比,首发单相重度抑郁症患者双侧海马、丘脑、额叶及扣带回的SUV max均明显减低(P<0.001或P<0.05),其中双侧丘脑SUVmax在神经环路脑区中减低最明显。结论:首发单相重度抑郁症患者神经环路中的神经细胞受损,主要体现在神经细胞对能量的摄取利用上,丘脑尤为明显。

吗啡精神依赖大鼠VTA-NAc-PFC神经环路NR1表达的变化

目的:研究吗啡诱导条件性位置偏爱(conditioned place preference,CPP)大鼠中脑腹侧被盖区-伏核-前额叶皮质(VTA-NAc-PFC)神经环路各核团中N-甲基-D-天冬氨酸受体NR1亚基(NR1)表达的变化。方法:20只大鼠随机分为生理盐水对照组和吗啡条件性位置偏爱模型组,模型组采用大鼠颈背部皮下吗啡剂量递增注射(起始剂量10 mg/kg,每天递增10 mg/kg,至注射10 d时为100 mg/kg),CPP训练10 d,末次训练后48 h CPP检测确认模型建立成功后取材,利用Western Blot方法检测VTA,NAc和PFC内NR1蛋白的表达情况。结果:经CCP检测,模型组大鼠在白箱(吗啡伴药箱)停留时间在训练前和训练后分别为408±93 s和528±81 s,与生理盐水组比较(训练前和训练后分别为393±81 s和416±58 s)明显有所延长(P<0.05)。Western Blot检测到吗啡诱导条件性位置偏爱大鼠的NAc核团NR1表达水平较生理盐水组显著增加(P<0.05),而VTA和PFC两个核团的NR1表达水平则未见明显改变。结论:NR1在吗啡精神依赖过程中NAc核团中表达增加,而在VTA和PFC核团中没有增加。

情景变换诱发已消退恐惧记忆重现的神经环路

暴露疗法是治疗创伤后应激障碍的主要行为疗法。当被试反复暴露于可引起恐惧反应的条件刺激(如白噪音),但却不伴有非条件刺激(如足底电击)时,恐惧记忆将被消退,形成消退记忆。但恐惧记忆并未从根本上被擦除,当被试在消退训练以外的情景暴露于条件刺激时,已消退的恐惧记忆将会重现。海马、内侧前额叶皮层、杏仁核等脑区及其相互连接的神经环路是情景诱发恐惧记忆重现的生理基础。情景变化诱发恐惧记忆重现过程中,海马可能是通过直接投射至杏仁核基底核、杏仁核外侧核或通过边缘前皮质间接调控杏仁核基底核、杏仁核外侧核的功能,产生恐惧反应。

miR-132调控神经环路-突触可塑性与改善卒中后痴呆的机制研究

目的分析卒中后痴呆大鼠模型脑内和外周血中的miR-132的表达以及其对模型行为学的影响,并探讨其可能的机制。方法选取48只大鼠,建立卒中后痴呆的大鼠模型,实验分为4组,其中一组为模型组,另外3组为对照组,然后分别对4组大鼠的行为进行检测,探究miR-132对卒中后痴呆大鼠的影响及其可能的作用机制。结果水迷宫实验提示miR-132对卒中后痴呆大鼠的行为学有改善作用,同时大鼠旷野试验行为检测结果提示agomir-132组的大鼠垂直得分及水平得分均高于模型组(P<0.05),说明miR-132可改善卒中后痴呆相关的额叶-皮质下神经环路的突触可塑性,从而改善PSD小鼠认知功能;agomir-132+Grin2A组的大鼠垂直得分以及水平得分均明显低于其阴性对照(agomir-132+vector)和agomir-132组(P<0.05),并且agomir132+Grin2A组糖水消耗百分比明显低于其阴性对照和agomir-132组(P<0.05),表明Grin2A参与了miR-132对卒中后痴呆大鼠的治疗作用,Grin2A基因的表达可以抑制miR-132调控突触可塑性。结论 miR-132通过改善额叶-皮质环路突触的可塑性,改善卒中后大鼠的认知功能,Grin2A可以阻断miR-132对卒中后痴呆大鼠行为学的改善作用。

脊髓背角Ⅰ-Ⅲ层疼痛神经环路的研究进展

脊髓背角是痛信息传递的关键门户。大量研究结果证明，几乎没有来自于外周的痛信息仅在脊髓中继就简单地向上位脑结构传递。目前能够肯定的是，脊髓背角存在较为复杂的神经环路，该环路的传人是不同类型的初级传人纤维，