FM脑科学新闻 | 视觉皮层动态刺激让失明者“看见”字母，仿生眼球。。。

导读：Wendy，胡巴，皮皮佳

责编：Soma

主播：鸽子

背景音乐：MT1990-Point The Star

排版：Kino

Cell |视觉皮层动态刺激让失明者“看见”字母

义肢为很多残障人士的生活提供了便利，植入在视觉皮层上的“义肢”如何让视力健全者和失明者“看”到字母呢？原有的视皮层刺激方法希望通过对多个皮层位点进行电刺激从而产生多个视觉光点，这些光点能够组成图形，产生类似于许多像素组成的图案，但这一方法没有达到理想的效果。来自贝勒医学院的研究团队采用了一种新的刺激方法，用动态刺激的轨迹把图案“画”在视觉皮层上，就像用手指在掌心上写字一样。视力正常被试和后天失明被试均在动态刺激下准确地识别出了对应的字母形状，且失明被试识别字母的速度可达到每分钟86个。这项研究说明“神经义肢”能够形成协调、可识别的视觉认知。（导读：Wendy）

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420304967

图片来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420304967

Nature | 血脑屏障失调预示了APOE4引起的认知退化

随着诸多靶向清除Aβ或tau蛋白的AD（阿尔兹海默症）治疗药物宣告失败，科学家们提出血脑屏障的破坏或许可以作为认知功能退化的一个早期标志。随着认知退化程度加深，血脑屏障破坏的程度也越来越大，但到底是什么导致了血脑屏障被破坏还不太清楚。在人群中，携带APOE4（载脂蛋白E-4）基因变体的人患老年痴呆症的风险高于平均水平，且有证据表明APOE4加速血脑屏障的破坏，那么是不是APOE4通过这种脑血管效应削弱病患的认知能力呢？近期的一项工作表明，APOE4与老年痴呆相关，或许就是因为分泌出胞外的APOE4影响了组成血脑屏障的血管内皮细胞和周细胞，破坏了血脑屏障的完整性进而引发了后续认知退化等表现，而且这种血脑屏障的破坏与A-β或tau蛋白积累并无明显相关性。未来，能否通过对血脑屏障的修复实现APOE4携带者认知能力退化的早期干预呢？虽然现在还没有确切的答案，但是从血脑屏障的角度来思考AD诊断治疗手段，或许是一个不错的选择。（导读：胡巴）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2247-3

图片来源：http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180921/f2f9ae9c404f44aab6824399cc07cdad.jpeg

Nature | 我们离仿生眼球不远了吗？

人眼具有优越的图像感知能力，比如极其宽广的视野范围、高分辨率以及对极小色差的敏感性。开发仿生眼球不管对于机器人还是残障人士都具有重要意义，但是天然人眼的精细结构导致仿生眼球的开发一直充满挑战。近日，香港科技大学范智勇团队开创性地制造出了一种可与天然人眼性能比肩的仿生眼球。该眼球模仿半球形视网膜的天然结构，采用电化学材料的微阵列模拟视网膜的光感受器及其信号传输，同时组装人眼模拟镜头、人工虹膜及人工玻璃体，能无限接近天然人眼结构。在功能上，该仿生眼球可以进行基本的图像获取，传感性能佳；可以感受较广的光强度范围，并快速地对光刺激做出响应，而且所获取图像的分辨率也较高。虽然目前制作过程耗资较大且无法批量生产，而且该眼球在手术后的寿命尚不清楚，但是该成果确实为仿生光感器件开发打开了新的大门，未来，一切皆有可能。（导读：胡巴）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2285-x

图片来源： https://www.nature.com/articles/s41586-020-2285-x/figures/1

Cell Stem Cell | 干细胞移植治疗PD效果差，GDNF来帮忙

移植多能性干细胞补回帕金森（PD）患者死亡的多巴胺能神经元是现在前景良好的一个治疗策略。虽然有相关的研究已经开始进行临床试验，但是干细胞治疗面对的挑战还是不少，比如移植后干细胞的分化效率低，难以建立功能性连接等。近期，Clare L. Parish团队发现，胶质细胞源性神经营养因子GDNF（glial cell-derived neurotrophic factor）的参与或许可以改善移植效率。研究人员利用有PD表型的小鼠和大鼠，在干细胞移植前或者移植后提供GDNF这种对于发育至关重要的蛋白，发现GDNF对移植效率的改善效果有时间依赖性。干细胞移植3周后，GDNF的施加能够有效提高前体干细胞分化为多巴胺能神经元的比率，加强神经可塑性发生，同时促进DA相关代谢反应发生，极大地促进机体功能恢复。该工作显示出神经营养因子与干细胞移植相辅能够大幅改善PD症状的可喜前景，对于PD的临床治疗有启发意义。同时GDNF改善移植效率具有时间依赖性，即先移植后给予GDNF效果会更好，这进一步显示出了神经再生生物学过程的复杂性。（导读：胡巴）

文章链接：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(20)30010-2

图片来源：http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190409/5142b0b372b94de2bf41e6d2db6443c7.jpeg

Neuron | 腹侧被盖区的谷氨酸能神经元介导先天防御行为

从进化学角度看，先天防御行为能帮助增强动物生存的概率。一直以来，中脑腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）的多巴胺、GABA和谷氨酸能神经元都被认为参与奖励与厌恶的神经环路中，然而它们的具体作用机制却迟迟没有被揭示。今年4月，M. Flavia Barbano和Marisela Morales等人在《Neuron》上发表了一篇工作，明确了VTA谷氨酸能神经元与GABA能神经元在先天防御行为中发挥的作用。他们在VTA中特异性地敲除谷氨酸能神经元，发现小鼠应对恐惧刺激时不再表现出逃跑行为；同时，对VTA谷氨酸能神经元的化学遗传学抑制，也会使小鼠在恐惧刺激出现时的逃跑行为大大降低。随后，作者在电子显微镜下观察了VTA谷氨酸能神经元，并通过电生理实验进一步证实了其有很大一部分的输入来源源于外侧下丘脑区域（lateral hypothalamic area，LHA）的单突触输入；抑制这些输入，会大大降低小鼠的恐惧逃跑行为。这篇研究的亮点在于，先在宏观上通过功能缺失实验证实了这一环路的可行性，随后又在超微观层面提供了最直接的结构学图像，为日后先天防御行为的深入探索提供了可靠的环路证据。（导读：皮皮佳）

文章链接：https://doi.org/ 10.1016/j.neuron.2020.04.024

图片来源：http://www.huffingtonpost.com/2013/09/19/mice-fear-cats-infection-parasite_n_3953158.html

Neuron | 全脑神经元突触定位技术

兴奋性与抑制性突触之间的平衡，对于神经环路中的信息处理至关重要。但是由于缺乏对神经元中突触分布的足够了解，我们仍然无法回答诸如“兴奋性与抑制性突触组成如何影响神经元的放电特性”这类问题。在今年的《Neuron》上，Daniel Maxim Iascone和Franck Polleux等人开发了一个能够定位小鼠全脑突触的开源软件，标注了超过90000个突触的数据集，并建立了计算模型展示局部的兴奋性/抑制性（excitatory/inhibitory，E/I）平衡会限制树突和胞体的放电性质。他们首先用不同的荧光蛋白与低浓度的Cre重组酶混合，然后通过电转技术标记上小鼠的兴奋性与抑制性突触，并对全脑神经元进行成像。实验现象包括，位于L2/3的PN神经元上表现出E/I分布的显著差异，比如E/I突触的大小符合对数正态分布，这可能说明E/I突触大小背后的分子机制本质上是乘法而非加法。虽然这项研究无法揭示神经元胞体附近的突触分布特性，但它开启了彻底定位E/I突触的先河。（导读：皮皮佳）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.02.015

图片来源：https://knowingneurons.com/2017/01/25/excitation-inhibition/

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