突触骨架重塑调控吗啡戒断负性记忆的分子机制进展

成瘾性药物戒断所产生的负性情绪记忆被认为是导致强迫性用药的主要原因.戒断会引起相关脑区发生诸如突触传递和神经结构可塑性等适应性变化,这种适应性变化最终会引起病理性记忆的形成.研究表明,肌动蛋白actin骨架重塑与突触可塑性以及记忆的形成关系密切,然而对其调控记忆的分子机制知之甚少.最近,本研究小组围绕吗啡戒断负性情绪记忆的形成机制展开研究,在整体水平上阐述了突触骨架actin及其一系列下游信号参与调控吗啡戒断负性记忆的分子机制.本文将讨论近年来突触结构可塑性参与调控成瘾性药物负性记忆形成的最新进展,着重探讨阿片类物质成瘾负性动机的形成机制,有助于深入了解成瘾形成的分子机制,为成瘾的研究和治疗提供新思路.     

脑内LTCCs在药物成瘾形成过程中的调控机制

药物成瘾伴随中枢神经系统内钙离子通道数目及开放状态的适应性改变.大量证据表明,L型电压依赖性钙通道(LTCCs)可通过调节神经递质的释放、神经兴奋性、基因的转录及突触可塑性等过程调控成瘾行为.最新的研究还表明,LTCCs的不同亚型Ca_v1.2和Ca_v1.3对药物成瘾的调控分别依赖于D1及D2受体,且具有脑区及分子机制特异性.并且,Cav1.3的a亚基能够与内质网钙通道蛋白(Ry R2)的N末端氨基酸相互结合,促进胞内钙库Ca~(2+)的释放.此外,骨架蛋白激酶A锚定蛋白79/150(AKAP79/150)可将LTCCs锚定在突触膜上,从而调控成瘾药物诱导的突触可塑性改变.本文将重点讨论LTCCs在药物成瘾中发挥的调控作用及其潜在的细胞及分子机制.     

学习和记忆的突触模型:长时程突触可塑性

人类大脑是由上千亿神经元相互连接而组成一个高度复杂的神经网络,是认知、学习和意识等高级功能的重要基础。神经元之间通过特化的连接结构--“突触”而相互通讯。外界输入触发的神经元活动可特异性地持续改变突触的结构和功能,这种神经活动依赖的突触变化称之为长时程突触可塑性。大量实验证据表明突触可塑性是大脑学习和记忆的分子细胞学机制,了解突触可塑性的机制对阐明中枢神经系统性相关疾病（如老年痴呆症、药物成瘾等）的机理具有重要意义。本文简要地小结了长时程突触可塑性研究中的基本发现和新近进展。     

毒瘾消退学习中的表观遗传机制

【本刊讯】中科院上海药物所刘景根课题组发现，小鼠戒断吗啡的负性情绪消退学习，有腹内侧前额叶皮质（vmPFC）中调节脑源性神经营养因子（BDNF）的表观遗传机制参与。     

睡眠对违反道德的负性情绪记忆的调节

记忆是信息加工的基础,违反道德事件作为记忆的重要内容,往往诱发了个体较强的负性情绪.负面情绪记忆的加工是影响个人心理健康的重要因素,创伤后应激障碍人群表现出对记忆主动操纵的失衡,长期处于负性情绪之中会导致身心健康受到极大的影响.但目前违反道德的负性情绪记忆进行主动操纵的具体表现仍不为人所知.本研究基于记忆线索操纵范式,...     

强迫性用药行为的神经生物学机制研究进展

药物成瘾行为的核心特征是强迫性用药,即成瘾者对药物的寻求和摄取失控.药物成瘾行为的形成过程是由最初的目标导向性模式(A-O)向习惯化模式(S-R)的过渡,并最终发展为强迫性觅药和用药.成瘾行为形成过程的演变伴随腹侧纹状体(VS)到背侧纹状体(DS)多巴胺(DA)系统控制的转移;在DS中,中外侧纹状体(MLS)与长时程训练的觅药过程有关,而背外侧纹状体(DLS)则选择性参与强迫性觅药的调控.最新的研究还发现,长期用药导致的前额叶(PFC)功能的损害与强迫性行为的产生直接相关,且PFC不同亚区到纹状体的谷氨酸能投射对于觅药行为的调控存在竞争关系.此外,除了DA系统,五羟色胺(5-HT)系统对强迫性用药行为的形成也具有重要作用.本文将重点讨论成瘾相关的脑环路在强迫性觅药或用药过程中发挥的调控作用及其功能转换的潜在分子机制.     

基于平面晶体管型器件的突触可塑性模拟

在数据信息膨胀的大背景下,传统的冯诺依曼体系结构的计算机早已无法满足灵活处理和存储大量信息的需求.与之相比,大脑高度并行的非线性信息处理能力展现出了明显的优势.突触是大脑神经元之间信息交换的连接渠道,突触可塑性是生物学习和记忆的分子基础,为了模拟大脑,必须研究出具有生物突触功能的物理器件,从而实现能够在功能上模拟类脑行为的神经形态电路.研究表明,对于场效应晶体管,把具有可调忆阻特性的场效应晶体管的传导沟道和栅极作为信号传输和调节模块,可以分别对应于生物突触中的离子传导和神经递质释放的过程;对于电子型晶体管,可以利用电操作模式中的OFF(ON)状态的弛豫倾向来模拟生物兴奋(抑制)过程,因而在晶体管中可以实现对突触功能的模拟.本文总结了近年来研究人员用平面晶体管结构的突触器件模拟的突触可塑性功能,包括:短时程突触可塑性(包含双脉冲易化和双脉冲抑制,动态过滤(高通滤波/低通滤波),处理时空关联的脉冲,适应等)、长时程突触可塑性、短时程向长时程的转变、放电时间依赖可塑性、分流抑制等,详细说明了这些功能的特点及模拟方法并对其未来发展进行了展望.     

靠吃"聪明药"真能提分吗

调查发现,在一些家长微信群中,流传着一种号称可在短时间内提升学习成绩的"聪明药".有服药者"现身说法","聪明药"不仅效果好,而且没有成瘾性. 对此,专家表示,"聪明药"并没有提高智商的作用,滥用会导致成瘾,并有可能抑制青少年的生长发育,断药后会出现注意力涣散、精神萎靡、暴躁抓狂等戒断反应.     

大鼠听皮层神经元频率感受野的可塑性

应用常规电生理学技术, 以神经元的最佳频率、频率-反应曲线和频率调谐曲线为指标, 研究神经元频率感受野可塑性. 结果表明, 在给予的条件刺激频率和神经元最佳频率相差1~4 kHz范围内, 条件刺激均可引起神经元频率感受野转移, 但频率相差越小, 感受野转移概率越高. 感受野可塑性与条件刺激诱导的时程有关, 条件刺激和神经元最佳频率相差越大, 所需条件刺激的诱导时间越长. 条件刺激撤除后感受野的复原则呈现相反的趋势. 条件刺激频率高于或低于神经元的最佳频率均可能引起感受野变化, 可塑性变化不具有明显方向性. 但有的神经元感受野变化呈现双侧性, 有的神经元只有单侧性变化. 结果显示, 神经元频率感受野可塑性是研究可塑性机制的理想模型, 为深入研究听觉模态的学习记忆神经机制提供了重要实验资料.     

长期记忆存储的神经编码与调控

人类根据自身以及后天学习获得的经验与知识,也就是记忆,适应并改造了自然界,从而创造了现代文明.建立在大脑神经元的物质基础之上,记忆承载了外界纷繁复杂的信息,整合了时间与空间等不同维度上的多感知信息,为大脑作出正确判断和操作提供支撑.通过对大脑记忆机制的研究不仅仅可以揭示脑高级功能的生物学基础,更加重要的是,可以提供一条由亿万年进化史选择的解决高级认知运算与高效信息处理的途径.近年来,对记忆机制的认知从突触、分子等生物层面渐渐深入到细胞编码、解码与整合等信息层面,依赖对大脑中信息编码直接相关的记忆印迹(engram)的深入研究则揭示了神经环路的记忆存储与调控机制.本文围绕记忆印迹细胞的分子、细胞、环路与信息处理机制的运用,回顾了近期记忆机制的研究进展,探索了记忆编码机制研究对生物大脑运作原理及类脑智能的深远影响.     

有机/聚合物电存储器及其作用机制

有机电存储是近几年来有机电子学与信息存储交叉领域的研究热点. 本文介绍了有机电存储器的基本概念与原理, 分类论述了有机/无机纳米杂化电双稳态材料、有机/聚合物电双稳态材料以及有机金属配合物电双稳态材料的最新研究成果, 讨论原型动态随机存储器、一次写入多次读取存储器以及非易失性闪存存储器的实现, 同时总结电开关与存储的形成机制, 主要包括场致电荷转移机制、丝状电导机制、构象转变与相变机制、载流子俘获释放机制以及氧化还原机制, 并展望今后的研究工作.     

分子马达运动:生命滑动的乐章

生命在于运动,因此运动对生命而言具有至关重要的意义。肌球蛋白、动力蛋白和驱动蛋白是三种重要的分子马达,负责肌肉细胞和非肌肉细胞的运动。肌球蛋白与肌动蛋白间滑动构成肌肉收缩的基础;动力蛋白和驱动蛋白沿微管运动在细胞内物质运输,有丝分裂、减数分裂中染色体分离过程和细胞骨架动力学方面发挥重要作用。分子马达突变或缺陷可导致遗传性神经病变、严重型肌病和呼吸道慢性感染等发生。因此,分子马达运动的相关研究成果为多种疾病治疗提供新的策略。文章回顾了分子马达的研究历程、生物学作用和应用意义。     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

新型有机污染物氯代多环芳烃的研究进展

氯代多环芳烃(Cl-PAHs)是城市大气中发现的卤代有机污染物中的一类。作为一种新型有机污染物,Cl-PAHs具有与二噁英相似的毒性作用,并且在各环境介质中广泛存在,对生态环境和人体健康造成潜在的威胁。作者将从Cl-PAHs的毒性作用、形成机理、来源、浓度水平、环境行为等几个方面综述国内外关于Cl-PAHs的研究现状和最新进展。     

皮肤伤口修复的过程与机制

正常的伤口修复能力对于生存与健康十分重要。皮肤伤口修复是一个极其复杂的生物学过程,涉及多种不同类型细胞、细胞外基质和细胞因子在时间、空间上有序的相互作用,最终完成皮肤屏障修复与组织内稳态维持。文章总结了伤口修复的主要过程,并重点阐述不同类型细胞在损伤修复过程中的作用,讨论了无疤痕修复的潜在机制。     

生物钟：基因和环境决定的行为——2017年诺贝尔生理学或医学奖简介

2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位研究果蝇生物钟行为的美国科学家——杰弗里 • 霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔 • 罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔?杨(Michael W. Young),奖励他们发现了决定生物钟行为的基因和这些基因产物的工作原理。生物钟,也叫生物日节律或昼夜节律(circadianrhythm),是生物以约昼夜24小时为周期的节律性行为。生物钟行为是一个在各种动植物中都普遍存在的自然现象。生物钟基因的发现和对这些基因产物工作原理的揭示对了解生命和生命的运行原理,特别是对基因、行为和环境三者之间的关系有着重要的理论意义,同时也为利用生物钟原理来解决生产活动和健康医疗中的生物学问题奠定了应用基础。     

果蝇——小昆虫的大成就

黑腹果蝇,俗称果蝇,是遗传学和发育生物学研究者的宠儿。作为生物学研究中最重要的一种模式动物,其研究历史已超过一个世纪。果蝇拥有许多其他模式动物无法比拟的优势,因此被广泛应用于研究胚胎发育、器官发生、疾病和动物行为的遗传调控机制。     

光镊与DNA纳米技术在膜生物学研究中的应用

生物膜是生命活动中信号传导和物质运输的平台。近年来,多学科的交叉应用为膜蛋白介导的膜融合与分裂、囊泡形成与分泌,以及脂质代谢的调控机制等膜生物学研究带来了新的信息。例如,单分子光镊力谱方法通过精准、定量地检测蛋白与膜的相互作用,为在时空维度上理解这一生物过程的复杂调控机制提供了强有力的手段。此外,DNA纳米技术通过构建纳米尺度可编程的自组装结构,提供了可精确修饰与功能化的分子器件。经过疏水修饰的核酸纳米器件可以作用于磷脂膜或生物膜,进而对膜进行表面改性、诱导形变、控制理化参数以及跨膜通信等调控操作。该领域的进步将为细胞生物学机制研究、分泌囊泡的分析检测、人工脂质体的制备优化、新型分子载具开发以及新型药物开发提供特色的工具手段,并构建新颖的体系平台助力合成生物学、化学生物学以及分子医学的发展。     

衰老与稳态

衰老作为生物体必然经历的生理过程,一直得到科学家们的广泛关注。从20世纪30年代发现限制大鼠饮食能够延长寿命以来,科学家们已经利用多种模式生物对衰老现象进行探索,并尝试阐明衰老的机理。随着神经退行性疾病等衰老相关疾病成为越来越严重的健康问题,衰老研究对于个人健康和老龄化社会的可持续发展显得愈发重要。文章从稳态失衡这一公认的衰老原因与表型出发,简述衰老的分子机制与干预方法。