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星形胶质细胞解码睡眠的秘密
长期以来,我们对于睡眠的了解大多基于神经元方面的研究,然而事实上星形胶质细胞这种经常被误以为只具有支持和分隔神经元作用的细胞对于睡眠活动来说也是必不可少的。不同于神经元,星形胶质细胞通过钙信号而非电信号传递信息。为了查明星形胶质细胞在睡眠和清醒时的活动状况,研究人员对小鼠前额叶皮质中的这一钙信号进行了记录和分析。结果发现,星形胶质细胞在小鼠睡意最强的时候具有较高的活跃度,而在睡眠的后期其活跃度则会显著下降。这种活跃模式与神经元截然相反,证明星形胶质细胞并非只是在单纯的复刻神经元的激活情况。在对星形胶质细胞的钙信号传递进行抑制后,实验小鼠的睡眠时长有了明显的缩短,且在睡眠剥夺后也不再显得困倦,可见星形胶质细胞在调节睡眠需求方面起着重要的作用。在未来,该团队还将对其他脑区的钙信号进行研究,以期能通过星形胶质细胞的运作机制解答有关睡眠障碍等方面的问题。
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冥想有助于提高BCI操作能力
脑机接口(BCI)技术能帮助人们使用意念控制体外设备,一般分为有创和无创两种。在使用无创BCI设备控制计算机鼠标时,使用者需要在脑中想象鼠标的运动轨迹,而EEG设备则负责将读取到的脑电信号转化成计算机指令。卡耐基梅隆的贺斌教授实验结果表明,冥想训练能有效提升使用BCI时所需的这种想象力和注意力。无论是在刚接触BCI设备时还是在提高熟练度的过程中,经历过冥想培训的人群其操作水平都显著高于未接受过培训的人群,且两者的差异甚至能通过脑电图显现出来。冥想的这一效用的发现为BCI设备的算法设计以及后期调试提供了重要的理论信息。
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压力、睡眠与免疫力
许多人都曾有过因压力过大而辗转难眠的时候,但很少有人知道压力为何会引发失眠。最新的神经科学研究结果表明,大脑中那些能促进肾上腺皮质激素进行分泌的神经元与下视丘分泌素神经元有着紧密的联系。当前者受压力刺激被激活后,会一同激活后者,从而促使下视丘分泌素开始进行分泌,并将机体维持在觉醒状态。使用基因编辑技术抑制促肾上腺皮质激素神经元的活动后,压力信号就不会传输到下视丘分泌素神经元,有效的遏制了机体的兴奋状态。由促肾上腺皮质激素神经元所主导的这一回路不但会对睡眠产生影响还会对免疫系统造成破坏。在对这一回路进行刺激后,血液中特定免疫细胞的数量有了明显的下降,且其功能也出现了异常。这一机制的发现加深了我们对压力、睡眠、免疫力这三者关系的理解,并为将来人为干预手段的研发提供了重要的理论基础。
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意识到底是连续的还是间断的?
乍看之下,我们的意识似乎是连续不断的,只有在深度睡眠的时候才会中断。然而事实上,我们根本做不到无时无刻的对事物进行有意识的感知。譬如,在对自身的运动状况做出明确的判断与感知之前,一些极小单位的视觉信号会需要先在大脑中进行整合,而这一过程完全是在无意识中进行的。所以说,我们的意识更像一小段一小段的间隔,而在这些间隔当中都存在着一长段无意识的感知期。这一新模型的建立加深了我们对意识的理解,为思维干预提供了一定的理论基础。
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锁定掌控生物钟的两种神经元
使用生物发光成像技术,该团队研究了下丘脑视交叉上核(SCN)中下属两种神经元在调控生物钟方面的不同作用机制。其中,VIP神经元通过接收视网膜中的光信号来同步SCN与外界的节律,而AVP神经元的调节作用则无需光信号。AVP神经元的正常运作对维持生物体的昼夜节律至关重要,因为当VIP神经元出现异常时可通过与SCN中其他神经元的耦合作用恢复正常,而当AVP神经元内的节律基因表达出现问题时,VIP神经元无法补偿其功能异常。对生物钟神经元的了解有助于我们对失眠的理解,并能助力相关治疗手段的研发。
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双色单细胞成像揭露两种神经元的生物钟调节机制
使用生物发光成像技术,该团队研究了下丘脑视交叉上核(SCN)中下属两种神经元在调控生物钟方面的不同作用机制。其中,VIP神经元通过接收视网膜中的光信号来同步SCN与外界的节律,而AVP神经元的调节作用则无需光信号。AVP神经元的正常运作对维持生物体的昼夜节律至关重要,因为当VIP神经元出现异常时可通过与SCN中其他神经元的耦合作用恢复正常,而当AVP神经元内的节律基因表达出现问题时,VIP神经元无法补偿其功能异常。对生物钟神经元的了解有助于我们对失眠的理解,并能助力相关治疗手段的研发。