飞秒激光测控神经活动

飞秒激光双光子显微成像技术在神经科学研究中发挥着重要作用. 实验中采用自行改进的双光子成像技术探测大鼠皮层脑片神经元钙活动, 记录到自发以及电刺激、药物刺激诱导的钙活动, 同时记录到飞秒激光诱发的神经钙活动. 结果表明, 神经元钙升高的幅度与其对应电活动强度呈线性关系; 谷氨酸能够诱导神经元产生大幅度的钙升高, 但当多次刺激时其钙响应的幅度降低; 通过同时记录多个神经元的自发钙信号, 可以分析判断这些细胞属于不同的微回路; 飞秒激光能诱导细胞的局部钙升高和整体钙升高. 飞秒激光神经活动测量和控制方法具有非接触、无损伤、可精确重复的优点, 为进一步认识神经生物现象提供了行之有效的实验手段.     

梅尔文·科恩(1922—2018)

正梅尔文·科恩是索尔克研究所联合创始人,基因调控和免疫系统研究的领导者,他为世人留下了丰厚遗产。梅尔文·科恩(Melvin Cohn)是索尔克研究所的联合创始人,凭借免疫学和基因调控方面的杰出成就而闻名于世。他于2018年10月23日在圣地亚哥去世,享年96岁。索尔克研究所负责人拉斯蒂·盖奇(Rusty Gage)在一份新闻稿中表示:"自成立之日起,科恩就一直与索尔克荣辱与共。他一直是研究所的中流     

石墨烯“隐形眼镜”电极及视网膜电图测量

正视网膜受光刺激后发生光转导过程,各类神经元和神经胶质细胞会产生电活动响应,整体记录这种电信号的动态变化过程就形成了视网膜电图(electroretinogram,ERG).ERG最早是在1865年由瑞典生物学家Holmgren~([1])记录蛙眼的视网膜给光反应时被发现的.经过后续长期的研究,人们对ERG信号各个组分的来源有了深入的认识,并且对测量仪器进行了大幅改进.尤其是在1941年,美国科学家     

种植器官的“农场”

詹姆士·芬恩已被逼到了绝境。帕金森氏症正在吞噬他的运动和语言能力,而且所有常用药物都无济于事。因此当医生向他提出一种试验性治疗的建议时,他决定试试运气。1996年9月24日,医生在他的头骨上凿了一个洞,植人数百万个神经元,以取代其大脑已经停止制造的一种化学物质。但这些植入物的来源却非同寻常:它们来自一头猪。     

痛觉特异性学说又获新证据

内脏痛的历史与人类同样久远,与其他痛觉感受相比,内脏痛的感受更为复杂,但有关的机制研究进展却十分缓慢,这与其重要的临床意义并非相称.关于大脑皮质是否参与内脏痛的感受和调制曾有过争议,因内脏痛是一种主观感受,其伤害性反应必然上升到皮层进入意识领域,但迄今支持这种推断的实验证据却十分有限.早在50年代,科学家就发现内脏冲动传入到皮层体感区域,即内脏大神经代表区.陈京红、滕国玺等人的研究(见本期第1467页)认为,该区存在内脏伤害性感受神经元(ＶＮＮｓ).由于在体实验的皮层细胞内记录方法较难,电极在细胞内稳定时间易受各种因素…     

异国物种入主美国生态系统惨遭蹂躏

安迪·科恩，总是喜欢戴一副黑色墨镜。他曾在影片《缅因黑人》的屏幕上，成功地塑造了一个男主人公的形象。这点干真万确。无论怎样，他无形中卷入了我们人类的行列。尽管他在影片中自始至终扮演着一个决心追捕"外星人"的英雄角色，人们对他并不陌生。其实明星科恩的真实身份是旧金山河口研究所的一名海洋生物学者。6月初，他在美国华盛顿的普吉特海峡以南的乌伊拉巴海峡落潮后露出的沙滩上，意外地发现了一种螃蟹蜕下来的皮（空壳）。这是一种蜕皮的螃蟹，属于梭子蟹类的一种，它名叫大西洋绿蟹。它原产于欧洲大陆，是迄今为止华盛顿海岸…     

抓住偶然

<正>20世纪30年代,不少科学家正在全力研究如何将影像留在胶卷上,虽然尝试了许多方法但都没有成功,法国物理学家达盖尔也是其中的一位。他每天在实验室里拿着胶卷不断实验,不停地研究,但始终没有结果。有一天,他翻看胶片时忽然发现有一个小点留在了胶片上,他急忙把胶片放到显微镜下观察,原来那一个小点是温度计打破后留在上边的水银。他不断重复实验,结果都一样。摄影技术就在这样的偶然发现中诞生了。如果说摄影技术是实验过程中的偶然发现,那么X光的     

人类神经元 发现"微型计算机"

正仅仅依靠输入电缆,人类神经元就可以完成以前只能在整个神经网络中看到的复杂逻辑计算。这里重申一下:人类的神经元远比我们最初认为的更强大。如果深度学习算法——一种风靡全世界的、基于大脑的人工智能方法——能备受关注,那么人类神经元也可以。这些都是非常规的,带有火药味儿的话。70年来,神经元一直被认为是大脑的基本计算单位。然而,根据2020年1月发表在《科学》杂志上的一项新研究,我们大脑皮层——大脑最外层的"硬壳"——中的神经元,似乎已经以一种独特的进化来维持它们的输入电缆中难以置信的复杂计算。这就好像有人最终找到了证据,证明了计算机的电线实际上是由微型处理器组成的,在将结果发送到CPU之前,每个处理器都执行计算。这很奇怪,也是有争议的。然而,这也是首次在人类神经元中发现的事实。     

混沌的神经网络

现在研究神经网络的人很多,但主要是人工神经网络。最近,有几个实验室分析了健康人的脑电图,发现其中存在混沌的证据;混沌也会是神经系统的正常特征。其实,尤其在一个单独的生物神经元中,可以在实验上观察到混沌性态,而这是一般人工神经元所没有的。本文介绍一种单独神经元的模型,它能够定性地描写实验观察到的混沌响应。一、神经元的非线性动力学模拟生物神经元动态的历史要追溯到早期的一些著名模型,例如MoCulloch-Pitts神经元(1943)和     

科学史家科恩的史观探析

科恩曾在 Science and education 杂志发表了两篇关于他的科学史观的论文,一篇发表于1950年,另一篇发表于1993年.在这两篇论文中,科恩阐述了他对科学史的认识及观点.     

敲开大脑之门——2000年诺贝尔医学奖

在世纪之交,诺贝尔医学奖颁发给了3位神经生物学家,以表彰他们发现了慢突触这种大脑神经元间的信号传导形式。 英国生理学家谢林顿早在1897年就首次提出了“突触”的概念:突触即神经元之间的连接点,神经元之间的信息传递,就发生在突触。这个神经生理学史上划时代的发现,荣获了1932年的诺贝尔医学奖。 20世纪50年代末生理学家们发现,突触前神经元释放谷氨酸等神经递质,与突触后神经元膜上的     

苍蝇的利用价值

苍蝇是"逐臭之虫",对人类的危害,尽人皆知。然而,经过科学家对苍蝇的本领进行研究发现,它还能为人类做出贡献。苍蝇的触角上分布着许多嗅觉感受器,每个感受器布满了上万个感觉神经元。当各种化学物质作用于苍蝇的触角时,感受器便可通过神经元记录到不同气味物质产生的电讯号,并能测量神经脉冲的振幅和频率,所以嗅觉非常灵敏。苍蝇的嘴和腿上密密麻麻地布满了茸毛,茸毛尖端有直经约为0.2微米的小孔,一些感觉神经元的树突末梢从中伸展出来,苍蝇接触物质时,便产生了瞬时的神经信号的电变化,据     

人类为什么喜欢轻柔爱抚

社交动物,从人类到猫咪,似乎都喜欢被温柔的抚摸,但这种感觉背后的神经回路一直是个谜。科学家对老鼠进行的最新研究或可能发现人类喜欢温柔抚摸的真正原因。这项研究发现了皮肤里对柔情抚爱有所回应的特殊感觉细胞。皮肤是人类最大的感觉器官,它能帮助人类区分温柔的接触,例如抚摸和消极的感觉,例如刺痛感和灼烧感。之前的研究显示,这些感觉是由不同类型的感觉神经元传递给大脑,而这些感觉神经元末端位于皮肤。然而,目前只鉴别出非常少的神经元类型,而这些神经元大多数都可以感知痛苦等的刺激。美国加州理工学院的生物学家在小白鼠实验中鉴别出一种     

老鼠的梦

美国科学家马休·威尔逊最近宣称，他已弄清楚他实验室里的老鼠在梦中想些什么。 他的实验方法是，把微电极置入实验鼠脑的海马区（海马区是专门负责记忆和学习的脑区），然后训练这些老鼠到绕环形跑道奔跑，在奔跑中对它们的大脑神经元放电进行监测。同样，在晚上老鼠入睡以后也对其进行监测。 实验结果发现，尽管老鼠入睡的神经元放电模式与老鼠奔跑时的放电模式不尽相同，但可以肯定前者显然是基于后者的。也即是说，老鼠的夜梦内容是基于其日间生活中所经历的平凡小事。威尔逊的实验甚至可以测出在梦里老鼠跑到什么地方了。 人做梦时梦…     

一类混沌神经元的控制

大脑是一个由大量神经元组成的非常复杂的非线性系统,这些神经元中包含着复杂的动力学行为:稳定态,周期态,甚至混沌行为.人们已经认识到混沌在大脑对信息的处理中扮演着重要的角色.如Freeman在兔子的嗅觉实验中发现,当兔子闻到一种它已知的气味时,它的嗅觉小球的活动呈极限环状态;而当兔子闻到一种未知气味时,它     

撩开"空中隐士"的面纱--惰性气体元素发现始末

门捷列夫发现元素周期律以后,曾科学地预言未知元素达15种以上.因此,根据周期律的法则,他把尚未发现的元素都留下"空格",如同一位天才建筑师,门捷列夫在建造这座"元素大楼"时,已为未来的客人预备了一个又一个房间.     

小猪遭弃 游泳回家

猪虽然不会飞,但它们游泳的"功力"可是令人刮目相看。英国一家人弃养在岛上的2只小猪自己游泳千米找回家,主人决定不再送走小猪,就让它们留在身边。住在苏格兰海边的卡梅伦家养了6头小猪,他嫌猪圈太挤,就用小船载着取名为"松露"和"玛丽"的2头小猪,将它们送到了1.5 km外的一个小岛上。卡梅伦说,过去他们会把羊送到岛上放养,因为岛上有很多根茎类植物也有水源,猪也应该可以在岛上生活。没想到,才一天,他就接到邻居的电话说,他们家的2头小猪游回来了。卡梅伦以为邻居跟他开玩笑,出门一看,发现了2只湿淋淋、身体不断发抖的小猪,正是松露和玛丽。他说,既然这些小猪     

搜寻神秘的宇宙“枪手”

<正>2007年,美国西弗吉尼亚大学的天文学家邓肯·洛里默给一位学生布置了一个作业,叫他整理澳大利亚帕克斯射电望远镜的数据资料,重点梳理关于脉冲星的资料。但是,当学生把相关资料提供给他的时候,让他吃惊不小,因为他发现了一个神奇的信号,跟他之前见过的所有信号都不同。那是太空中最明亮的一个射电源,这个点发射出来的射电波仅仅持续了几毫秒的短暂时间。这种信号后来被称为"FRB",而这个神奇的信号就是世界上首个被发现的快速射电暴。     

传统技艺逢盛世 大放异彩话传承——访闻喜花馍传承人支建康

2013年5月,在山西省首届文化博览会上邂逅闻喜花馍传承人———闻喜文化馆馆长支建康后,口头约定我刊"传承"版块要作"闻喜花馍"这一非遗项目,支馆长非常爽快地答应了对他的采访。但之后多次电话约访都没能成行,主要原因是近期闻喜县宣传口事务繁多,支建康常出差在外地无法分身。因定下专题后刊物的出刊时间不能随意改变,因此只能在国庆节休息期间对支建康作了电话采访。由于受访时间紧,所以在拨通了支建康的电话后,记者直奔主题。     

“利他疫苗”为预防疟疾带来希望

一种控制疟疾传播的疫苗可望在2年内投入试用.美国科学家发现了一种在蚊子身上阻断疟原虫的方法,尽管这种疫苗不能预防第一宿主——蚊子感染疟原虫,但可以防止其传播到第二宿主——人,因而可以阻止疟疾的流行.美国国立卫生研究院,寄生虫病与病毒疾病实验室的戴维·卡斯罗及其同事采用疟原虫表面蛋白进行疫苗实验研究工作.这个称为Pfs25的蛋白由动合子所生产.研究人员知道Pfg25蛋白刺激蚊子的免疫系统产生针对蛋白的抗体.卡斯罗说:"在某种程度上,抗体破坏了动合子形成襄孢的能力,进而阻断了发育.当蚊虫下一次叮咬人时没有子孢子感染第二宿主——人."