神经元基因

http://www.people.com.cn/mediafile/pic/20110923/45/1020251448044024341.jpg在人体大脑中超过1000亿个神经元中，浦肯野细胞是最大的那一类。这是一类对人体极其关键的神经细胞，它们在小脑皮质中负责机体的动作协调。接触酒精，锂等物质，自身免疫性疾病，以及包括自闭症和神经变性症等基因疾病会损害人体的浦肯野细胞，从而造成机体运动障碍。

[b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micam02.html]神经元活动高速荧光成像系统[/url][/b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micam02.html]micam02[/url]是专业为[b]神经元活动成像[/b]和[b]神经细胞活动成像[/b]而设计的[b]神经元高速成像系统[/b]，具有超高信噪比,能够从[b]膜电压敏感染料[/b]中检测到极为微弱的[b]神经元信号[/b],具有对[b]电压敏感染料信号[/b]高灵敏的[b]高速荧光相机[/b]。神经元活动高速荧光成像系统micam02采用最高信噪比S / N的CCD / CMOS高速相机,它对神经元活动的成像非常有效,广泛用于[b]神经元成像,钙离子成像,膜电压成像,延时成像[/b]和常规高速成像。[img=神经元活动高速荧光成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/micam02-imaging.jpg[/img][b]神经元活动高速荧光成像系统micam02简介[/b]神经元活动高速荧光成像系统micam02采用brainvision公司高灵敏度高速成像系统,具有独特的空间分辨率,灵敏度,暗噪声和读出噪声性能。神经元活动高速荧光成像系统micam02具有采样速度1.7 kHz（micam02 CMOS）75%的量子效率（micam02 HR）,68db动态范围（micam02 CMOS）。这种高性能参数有力保证了钙离子成像和膜电压成像应用。[img=神经元活动高速荧光成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/micam02_neuronal.jpg[/img][b]神经元活动高速荧光成像系统micam02特色[/b]可选CMOS摄像头和CCD摄像机。最大帧速率为1.7千赫。适合神经元活动成像,可检测微弱神经元信号 拍摄速度和空间分辨率动态可调,空间分辨率是40x28 - 376x252像素具有弱光成像模式新的“h-bin模式”功能，减少暗噪声,对于暗或荧光的情况非常有效。可用于双波长同步双摄像机成像系统神经元活动高速荧光成像系统micam02处理器有两个摄像头的端口，并可以作为一个可选的第二相机使用双摄像头系统，使同步记录。双摄像机系统可用于电压敏感染料或钙离子指示剂的比值成像，以及多探头成像。用户友好的软件数据分析软件”bv_ana，“里面有许多有用的功能，还包括获取能力以实验更简单，更流畅，更快。记录数据的快速分析能力使用户可以在不同条件下对单个生物样品进行多次实验。[b]神经元活动高速荧光成像系统micam02应用[/b]通过使用电压敏感染料如二-4-ANEPPS测量膜电位的变化高速钙染料成像FRET成像基于血红蛋白和Flavoprotein的内在成像双相机系统的荧光比率成像高速光强度微小变化的检测无创性脑片组织块传播成像神经元活动高速荧光成像系统[b]：[/b][url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micam02.html[/url]

液体分子在神经传递中的关键作用生物通报道：神经递 质或介质，是存在于突触间传递神经冲动的一种化学物质，一般是由突触前囊的囊泡释放。一项新的研究表明一种液体分子在突触囊泡的行为控制中起到重要作用。这种分子就是PtdIns(4,5)P2，Pietro De Camilli的这篇文章发表在9月23日的Nature上。囊泡能够储存神经元释放的神经递质。最初，突触囊泡在神经元内部装载神经递质分子。然后，它们在突触上将货物卸载下来，即囊泡在突触上经历了胞外分泌的过程。完成这个过程后，它们被神经元吞入细胞内，即内吞作用。之前已经从无细胞系统、药理学和转染研究中获得了间接的证据证明PtdIns(4,5)P2在控制这个过程中起到一定的作用，但却苦于无足够份量的遗传学证据。这项新研究则提供了决定性的证据支持了这个假说，这种液体分子能够通过与胞外分泌机器的蛋白结合影响胞外分泌作用并且能够与包涵素转接器结合来影响内吞作用。 实验中，De Camilli和同事将小鼠的编码一种叫做PIP kinase type 1 gamma的酶的基因敲除，已经知道这种酶能够加工PtdIns(4,5)P2。研究发现缺乏这种酶的小鼠大脑中的PtdIns(4,5)P2水平极大地减少并且不能分泌神经递质。而缺失了这个基因的两个拷贝的小鼠则在出生后不久就会死亡。接着，他们检测了培养的新生小鼠的神经元（无PtdIns(4,5)P2）中的突触传递情况。结果发现这些小鼠的囊泡循环库较小并且能够进行融合的囊泡数量也较少。之后，他们又利用一种荧光追踪剂来跟踪研究这个过程以确定PtdIns(4,5)P2对融合后囊泡再利用的速率。 他们还用一种蛋白质转染培养的神经元，并以此研究内吞作用的详细过程。荧光追踪剂的使用使研究人员能够监视囊泡在胞外分泌和内吞过程中打开和关闭的情况。观测结果表明缺乏PtdIns(4,5)P2的神经元中内吞作用缓慢。电镜观察结果表明这种神经元的依赖内涵素的内吞作用被削弱。 这项研究能够让人们更好地了解与磷酸肌醇代谢有关的基因的分子机制，强调了膜脂质代谢在膜上的一些重要过程的调节作用。而脂质生物学领域的进展也将会为人类疾病的治疗提供新的靶标。

基因治疗可防老年痴呆记忆缺失据美国物理学家组织网11月28日报道，美国旧金山格莱斯顿神经疾病研究院（GIND）科学家发现一种新方法，能防止老年痴呆症（阿尔茨海默症）患者的记忆缺失。人类老年痴呆症患者的大脑记忆中枢中一种叫做EphB2的酶含量很低，研究人员通过基因治疗，提高了老年痴呆症状实验小鼠的EphB2酶水平，能完全修复它们的记忆问题。该项发现发表在11月28日的《自然》杂志上。无论是人类还是小鼠，其学习和记忆都需要在神经元之间进行有效的实际积累。这种积累包括神经元释放化学成分刺激其他神经元的表面受体，这一过程称为神经传递。而在老年痴呆症患者的大脑中，神经传递过程被淀粉状蛋白质给破坏了，患者大脑中的这种蛋白质水平高得异常，因此普遍认为淀粉状蛋白质是造成老年痴呆症的元凶。但这种有毒蛋白质究竟怎样扰乱了神经传递仍然未知。“我们认为EphB2和老年痴呆症的记忆问题有关，”论文主要作者穆斯塔法·西斯说，“它是一种既能作为受体，又能作为酶的分子，是调节神经传递的主体，而在患者大脑中它的水平很低。”研究人员利用小鼠做实验，以确定EphB2水平是否确实跟记忆问题的发展有关。他们通过基因治疗，改变了小鼠记忆中枢的EphB2水平。实验发现，正常的小鼠大脑中EphB2水平降低，就会扰乱神经传递，产生记忆问题，就如同患有老年痴呆症的人一样。这表明大脑中EphB2水平降低导致了相关的记忆问题。另一位论文作者、GIND医务部主管兰纳特·穆克说：“当然，我们最想知道的是，能否通过恢复EphB2的正常水平，进而修复由淀粉状蛋白质造成的记忆问题。”研究人员在小鼠大脑中产生高水平的人类淀粉状蛋白质，制造了老年痴呆模型小鼠，他们发现，淀粉状蛋白质直接导致了EphB2的下降，而增加小鼠大脑神经元中的EphB2水平能防止神经传递缺失、记忆下降问题和行为异常等症状。这项研究也揭示了为什么在老年痴呆患者大脑中EphB2水平下降。“根据这些结果，我们认为锁定淀粉状蛋白质，让它们不能与EphB2结合，提高EphB2的水平或通过药物加强其功能，对于老年痴呆病是有益的。”穆克说，并表示未来会对此进行深入研究。

来自加州大学圣地亚哥分校，北京大学生命科学学院的研究人员发表了题为“Mapping Neural Circuits with Activity-Dependent Nuclear Import of a Transcription Factor”的文章，报道了一种新型神经示踪技术，并利用这一技术追踪了一种关键的钙离子应答转录因子，这一研究模式将可以用于识别特异神经群体中的活性神经元。相关成果公布在《神经遗传学期刊》（

[font=宋体][font=宋体]人工神经网络（[/font][font=Times New Roman]ANN[/font][font=宋体]）[/font][/font][sup][font='Times New Roman'][58][/font][/sup][font=宋体][font=宋体]是一种由大量神经单元互联组成的非线性、自适应的信息处理系统。[/font][font=Times New Roman]ANN[/font][font=宋体]通常由通过权重链接的一个输入层、一个输出层和多个隐含层（[/font][font=Times New Roman]hidden[/font][/font][font='Times New Roman'] layer[/font][font=宋体][font=Times New Roman]s[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]）[/font][/font][font=宋体][font=宋体]组成，中间每层由数量不等的神经元组成，每个神经元通过一个线性模型和激活函数与上一层相连。相较于传统的线性模型，[/font][font=Times New Roman]ANN[/font][font=宋体]能够拟合更复杂的函数关系，可能带来更好的预测效果。然而，由此带来的计算成本和样本需求也迅速增加。比如：连接第[/font][/font][i][font='Times New Roman']i[/font][/i][font=宋体]层（[/font][i][font='Times New Roman']M[/font][/i][font=宋体]个神经元）第[/font][i][font='Times New Roman']i[/font][/i][font='Times New Roman']+[/font][font='Times New Roman']1[/font][font=宋体]层（[/font][i][font='Times New Roman']N[/font][/i][font=宋体][font=宋体]个神经元）的就多达[/font][font=Times New Roman]([/font][/font][i][font='Times New Roman']N[/font][/i][font=宋体][font=Times New Roman]+[/font][/font][font='Times New Roman']1)[/font][font=宋体]×[/font][i][font='Times New Roman']M[/font][/i][font=宋体]个。[/font][font=宋体]随着计算机性能的不断提升和数学理论的发展，深度学习[/font][sup][font='Times New Roman'][59][/font][/sup][font=宋体][font=宋体]在此基础上逐渐出现，并引起广泛关注。除了传统的神经网络的连接结构，人们还提出了具有特定功能的层，例如：卷积层（[/font][font=Times New Roman]C[/font][/font][font='Times New Roman']onvolution layer[/font][font=宋体][font=宋体]）、池化层（[/font][font=Times New Roman]Poolinglayer[/font][font=宋体]）、激活层（[/font][font=Times New Roman]Activationlayer[/font][font=宋体]）、展平层（[/font][font=Times New Roman]Flattening layer[/font][font=宋体]）、全连接层（[/font][font=Times New Roman]Fully connected layer[/font][font=宋体]）、丢弃层（[/font][font=Times New Roman]Dropoutlayer[/font][font=宋体]）等。基于这些功能各异的层结构能够组合出不同的神经网络模型，这些模型在特征提取、预测效果提升、防止过拟合等方面都有一定的优势。[/font][/font]

神经网络电活动增强快速调控抑制性突触稳态可塑性的分子机制 于翔研究组发表了题为“Postsynaptic spiking homeostatically induces cell-autonomous regulation of inhibitory inputs via retrograde signaling”的文章，文中阐述了神经网络电活动增强快速调控抑制性突触稳态可塑性的分子机制，这一研究成果公布在The Journal of Neuroscience杂志封面上。发育中的神经网络需要兼顾生长与稳定这两种相辅相成的需求。稳态可塑性可通过调节兴奋性或抑制性突触传递从而维持神经网络的稳定。已报道的关于稳态可塑性机制方面的研究主要集中在其对兴奋性突触传递的调节，很少关注其对抑制性突触的调控。研究人员发现，在体外培养的海马神经元中，持续增强神经元电活动4小时能够诱导抑制性突触传递的稳态上调，且这一过程明显早于兴奋性突触的变化。抑制性突触传递的稳态调节依赖于突触后神经元自身电活动的改变，是一种自我调节方式。这种调控通过突触后神经元分泌的脑源性神经营养因子（BDNF）逆突触作用于突触前的抑制性神经末梢，从而增强其自身的抑制性突触输入。重要的是，对幼年大鼠腹腔注射红藻氨酸，从而在体增强神经电活动，能够在海马CA1区域的锥体神经元中诱导出这种抑制性突触传递的稳态调控。这些结果提示，抑制性突触传递的自治性稳态调控是神经元应对网络电活动增强的一个快速代偿性保护反应。

[font=宋体]神经退行性疾病是由于神经元或其髓鞘丧失所致的一类慢性、进行性损害疾病，按其病情缓急可分为急性神经退行性疾病和慢性神经退行性疾病，前者包括脑缺血（[/font]cerebral ischemia[font=宋体]，[/font]CI[font=宋体]）、脑损伤、癫痫（[/font]epilepsy[font=宋体]，[/font]EP[font=宋体]）；后者包括阿尔茨海默病（[/font]Alzheimer’s disease[font=宋体]，[/font]AD[font=宋体]）、帕金森病（[/font]Parkinson’s disease[font=宋体]，[/font]PD[font=宋体]）、亨廷顿病（[/font]Huntington’s disease[font=宋体]，[/font]HD[font=宋体]）、肌萎缩性侧索硬化（[/font]amyotrophic lateral sclerosis[font=宋体]，[/font]ALS[font=宋体]）及不同类型脊髓小脑[color=var(--weui-LINK)]共济失调[i][/i][/color]（[/font]spinocerebellar ataxias[font=宋体]，[/font]SCA[font=宋体]）等。随着我国人口老龄化现状的不断加剧，神经退行性疾病发病率日益升高，有研究推测我国[/font]2050[font=宋体]年[/font]AD[font=宋体]的患病人数可高达[/font]4 250[font=宋体]万[/font][sup][color=black][1][/color][/sup][font=宋体]，已[/font][font=宋体]然成为危及老年人身体健康和生活质量的另一大类疾病。现代医学认为神经退行性疾病发病机制与[color=var(--weui-LINK)]氧化应激[i][/i][/color]、线粒体功能障碍、兴奋性毒素、免疫炎症等相关。鉴于致病因素复杂性及病理变化不可逆性，故迄今为止针对神经退行性疾病还未能提出有效的治愈手段，临床上所使用的药物也大多只能改善症状，不能延缓疾病发展，从根本上逆转进行性神经变性[/font][sup][color=black][2][/color][/sup][font=宋体]。因此，开发防治神经退行性疾病的药物已成为一项重要的研究内容，也是亟待解决的一大难题。[/font] [font=宋体]杜仲为杜仲科植物杜仲[/font][i]Eucommia ulmoides[/i] Oliv. [font=宋体]的干燥树皮，属于陕西地区的道地药材之一，有补肝肾、强筋骨、安胎之功，在临床上应用广泛，主治肝肾不足所致腰膝酸痛、筋骨无力、头晕目眩、妊娠漏血、胎动不安等。其始载于我国汉代著作[color=var(--weui-LINK)]《神农本草经》[i][/i][/color]，谓其“杜仲，味辛，平。主腰脊痛；补中益精气，坚筋骨，强志；除阴下痒湿，小便余沥。久服轻身，耐老。”明朝李时珍在[color=var(--weui-LINK)]《本草纲目》[i][/i][/color]中亦曾云：“昔有杜仲，服此得道，因名思仙”，《圣惠方》中称杜仲散“治中风筋脉挛急”，均体现了杜仲极高的药用价值[/font][sup][color=black][3][/color][/sup][font=宋体]。现代药理学研究表明杜仲具有抗氧化、抗炎、神经保护等多重药理活性，现已被开发成多种药物制剂如全杜仲胶囊、参杞杜仲丸、健脑补肾丸、天智颗粒、怡心健脑颗粒等，临床上常用于改善认知障碍、健忘、睡眠障碍等神经系统疾病。近年来随着学者们对杜仲药理作用不断深入挖掘，发现其在治疗神经退行性疾病方面也表现出较好的治疗潜力，本文将对杜仲防治神经退行性疾病的作用机制进行归纳总结。 [/font][b][color=#ffffff][back=#0080ff]1 [font=黑体]化学成分[/font][/back][/color][/b][font=宋体]杜仲化学成分复杂，至今从中共分离出[/font]200[font=宋体]多种化合物，主要为木脂素类、环烯醚萜类、黄酮类、多糖类、甾体类、多糖类及酚酸类等。针对杜仲活性成分目前研究最多、组成成分最明确的就是木脂素类化合物，其中包括松脂醇二葡萄糖苷（[/font]pinoresinol diglucoside[font=宋体]，[/font]PDG[font=宋体]）、丁香脂二葡萄糖苷、丁香脂素单葡萄糖苷、松脂素、丁香脂素等[/font]55[font=宋体]种[/font][sup][color=black][4][/color][/sup][font=宋体]。[/font][font=宋体]《[color=var(--weui-LINK)]中国药典[i][/i][/color]》[/font]2020[font=宋体]年版已将[/font]PDG[font=宋体]作为评判杜仲质量优劣的指标成分之一，其规定杜仲皮中[/font]PDG[font=宋体]的质量分数不得少于[/font]0.10%[sup][color=black][5][/color][/sup][font=宋体]。此外，杜仲不同部位（皮、叶、枝）所富含的成分种类、含量在一定程度上均存在差异，如在杜仲皮中以木脂素类化合物为主，并且其数量和含量均为最高；杜仲叶中活性最高的是黄酮类化合物，如槲皮素、山柰酚、芦丁等；雄花中富含环烯醚萜类化合物杜仲苷、京尼平苷、桃叶珊瑚苷等，而种子中则更多偏向于不饱和脂肪酸[/font][sup][color=black][6][/color][/sup][font=宋体]。王传森等[/font][sup][color=black][7][/color][/sup][font=宋体]归纳总结了近[/font]10[font=宋体]种杜仲中具有神经保护作用的化学成分，其中包括木脂素类化合物[/font]PDG[font=宋体]、松脂醇，环烯醚萜类化合物桃叶珊瑚苷、京尼平苷、京尼平苷酸，黄酮类化合物槲皮素、黄芩素、千层纸素，以及苯丙素类化合物绿原酸、隐绿原酸、阿魏酸，上述活性成分可从抑制炎症反应、调控细胞凋亡、改善脑内神经递质水平等多重角度发挥神经保护作用，也为杜仲防治神经退行性疾病提供了较为充分的现代生物学证据。 [/font][b][color=#ffffff][back=#0080ff]2 [font=黑体]防治神经退行性疾病的作用机制[/font][/back][/color][/b]2.1 [font=黑体]抗氧化应激[/font][b][font=宋体]、[/font][/b][font=黑体]抗炎[/font][font=宋体]生理状态下，机体产生的活性氧簇（[/font]reactive oxygen species[font=宋体]，[/font]ROS[font=宋体]）可被体内超氧化物歧化酶（[/font]superoxide sismutase[font=宋体]，[/font]SOD[font=宋体]）和谷胱甘肽过氧化酶（[/font]glutathione peroxidase[font=宋体]，[/font]GSH-Px[font=宋体]）等抗氧化系统清除，其生成和清除过程处于动态平衡，以维持内环境稳定，而病理情况下机体生成[/font]ROS[font=宋体]的速度远远超过内源清除能力，以致[/font]ROS[font=宋体]大量堆积，使胞内[/font]DNA[font=宋体]、蛋白质、脂质等大分子化合物处于过氧化状态，不能发挥其正常生理功能[/font][sup][color=black][8][/color][/sup][font=宋体]。杜仲发挥抗氧化应激主要是通过维持[/font]SOD[font=宋体]、[/font]GSH-Px[font=宋体]、过氧化氢酶（[/font]catalase[font=宋体]，[/font]CAT[font=宋体]）活性，并降低丙二醛（[/font]malondialdehyde[font=宋体]，[/font]MDA[font=宋体]）的含量，以提高脑组织抗氧化能力及细胞活力、减轻氧化损伤[/font][sup][color=black][9-10][/color][/sup][font=宋体]。[/font]2019[font=宋体]年[/font]Zaplatic[font=宋体]等[/font][sup][color=black][11][/color][/sup][font=宋体]研究发现黄酮类化合物槲皮素能清除体内所积聚的羟基自由基（[/font]OH[font=宋体]）和[/font]ROS[font=宋体]以发挥神经保护作用，其机制可能与调控核因子[/font]- [font=宋体]红细胞[/font]2[font=宋体]相关因子[/font]2[font=宋体]（[/font]nuclear factor-erythroid 2 related factor 2[font=宋体]，[/font]Nrf2[font=宋体]）、[/font]C-Jun[font=宋体]氨基末端激酶（[/font]c-Jun [i]N[/i]-terminal kinase[font=宋体]，[/font]JNK[font=宋体]）、丝裂原活化蛋白激酶（[/font]mitogen-activated proteinkinase[font=宋体]，[/font]MAPK[font=宋体]）等信号通路相关。[/font][font=宋体]除了氧化应激，炎症反应也是神经退行性疾病发病机制中的关键因素，过度的神经炎症会加剧神经细胞的损伤，进一步推进神经系统疾病的发生发展[/font][sup][color=black][12][/color][/sup][font=宋体]。[/font]Kwon[font=宋体]等[/font][sup][color=black][13][/color][/sup][font=宋体]报道杜仲提取物能下调脂多糖诱导的环氧合酶[/font]-2[font=宋体]（[/font]cyclooxygenase[font=宋体]，[/font]COX-2[font=宋体]）、一氧化氮合酶（[/font]nitric oxide synthase[font=宋体]，[/font]NOS[font=宋体]）、肿瘤坏死因子[/font]-α[font=宋体]（[/font]tumor necrosis factor-α[font=宋体]，[/font]TNF-α[font=宋体]）、白细胞介素[/font]-1β[font=宋体]（[/font]interleukin-1β[font=宋体]，[/font]IL-1β[font=宋体]）的表达。同时，杨志友等[/font][sup][color=black][14][/color][/sup][font=宋体]也发现杜仲叶有效成分京尼平苷酸可通过调控[/font]p38 MAPK[font=宋体]、[/font]NF-κB[font=宋体]通路抑制[/font]TNF-α[font=宋体]、[/font]IL-1β[font=宋体]、白细胞介素[/font]-6[font=宋体]（[/font]interleukin-6[font=宋体]，[/font]IL-6[font=宋体]）分泌。以上研究结果表明杜仲具有良好的抗氧化应激、抗炎功效。[/font]2.2 [font=黑体]抑制神经细胞凋亡[/font][font=宋体]细胞凋亡是由凋亡基因所控制的细胞自主有序的死亡，目的是维持人体内环境稳定。凋亡生理过程涉及一系列基因的激活、表达及调控，如促凋亡基因[/font]B[font=宋体]淋巴细胞瘤[/font]-2[font=宋体]相关[/font]X[font=宋体]蛋白（[/font]B-cell lymphoma-2 associated X protein[font=宋体]，[/font][i]Bax[/i][font=宋体]）[/font][font=宋体]、胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（[/font]cysteinasparate protease[font=宋体]，[/font][i]Caspase[/i][font=宋体]），抗凋亡基因[/font]B[font=宋体]淋巴细胞瘤[/font]-2[font=宋体]（[/font]B-cell lymphoma-2[font=宋体]，[/font]Bcl-2[font=宋体]）[/font][font=宋体]，抑癌基因[/font][i]p53[/i][font=宋体]以及癌基因[/font][i]C-myc[/i][font=宋体]等[/font][sup][color=black][15][/color][/sup][font=宋体]。研究表明，神经退行性疾病发生时海马组织细胞存在不同程度的凋亡水平，[/font]Bcl-2/Bax[font=宋体]水平降低，神经元凋亡率也明显升高[/font][sup][color=black][16][/color][/sup][font=宋体]。杜仲中多种化学成分均可抑制细胞凋亡，其中极具代表性的是[/font]PDG[font=宋体]。[/font]PDG[font=宋体]可上调抗凋亡基因[/font]Bcl-2[font=宋体]相关蛋白表达，具有良好的抑制神经细胞凋亡的作用[/font][sup][color=black][17][/color][/sup][font=宋体]。此外，桃叶珊瑚苷和绿原酸也具有类似功效，如在大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞（[/font]adrenai pheochromocytoma cells[font=宋体]，[/font]PC12[font=宋体]）实验中，绿原酸可抑制乙醇诱导的细胞凋亡，降低血清中[/font]Caspase-3[font=宋体]的表达水平；桃叶珊瑚苷则可通过抑制神经细胞凋亡，显著改善神经退行性疾病动物模型的运动及认知功能[/font][sup][color=black][18][/color][/sup][font=宋体]。[/font]2.3 [font=黑体]改善血管内皮功能障碍[/font][b][font=宋体]，[/font][/b][font=黑体]促进血管新生[/font][font=宋体]血管内皮功能障碍和脑血管舒缩反应性受损是神经退行性疾病的神经学早期变化，有研究观察到神经退行性疾病更是多与脑小血管疾病合并出现，因此积极促进血管再生是克服持续微血管功能障碍的关键[/font][sup][color=black][19][/color][/sup][font=宋体]。杜仲提取液可调控大鼠内皮细胞基质金属蛋白酶[/font]2[font=宋体]（[/font]matrix metalloproteinase 2[font=宋体]，[/font]MMP-2[font=宋体]）和组织金属蛋白酶抑制因子（[/font]tissue inhibitor of metalloproteinase 2[font=宋体]，[/font]TIMP-2[font=宋体]）的表达，参与血管内皮基质调节，促进血管新生、重构[/font][sup][color=black][20][/color][/sup][font=宋体]。全杜仲胶囊可升高血清中血管内皮生长因子（[/font]vascular endothelial growth factor[font=宋体]，[/font]VEGF[font=宋体]）、成纤维细胞生成因子（[/font]basic fibroblast growth factor[font=宋体]，[/font]bFGF[font=宋体]）表达水平，对治疗股骨头缺血性坏死起着协同作用[/font][sup][color=black][21][/color][/sup][font=宋体]。内皮祖细胞是血管内皮细胞的前体，在诱导血管生成和血管修复方面发挥重要作用。有研究表明杜仲中的槲皮素具有动员内皮祖细胞（[/font]endothelial progenitor cell[font=宋体]，[/font]EPCs[font=宋体]）归巢的功能，可通过激活磷脂酰肌醇[/font]-3-[font=宋体]羟激酶（[/font]phosphatidylinositol-3-hydroxykinase[font=宋体]，[/font]PI3K[font=宋体]）[/font]/[font=宋体]蛋白激酶[/font]B[font=宋体]（[/font]protein kinase B[font=宋体]，[/font]Akt[font=宋体]）[/font][font=宋体]信号通路，促进血清中[/font]EPCs[font=宋体]增殖分化，穿过血脑屏障到达病灶区，以修复受损脑血管[/font][sup][color=black][22][/color][/sup][font=宋体]。同为黄酮类成分千层纸素能提高[/font]EPCs[font=宋体]的迁徙能力，更好地促进血管新生[/font][sup][color=black][23][/color][/sup][font=宋体]。[/font]2.4 [font=黑体]提高神经突触可塑性[/font][font=宋体]突触可塑性作为神经功能网络重建的基础，是大脑学习、记忆的基本神经生物机制，在神经退行性疾病的治疗中具有重要意义。杜仲水提物具有与神经生长因子相似的诱导功能，可促使[/font]PC12[font=宋体]细胞胞体变大、逐渐伸出突触，分化为具有神经细胞形态特征的神经元样细胞[/font][sup][color=black][24][/color][/sup][font=宋体]。张秀峰等[/font][sup][color=black][25][/color][/sup][font=宋体]提出杜仲叶总黄酮可通过调控[/font]Ras[font=宋体]同源基因家族蛋白[/font]A/Rho[font=宋体]相关卷曲螺旋蛋白激酶（[/font]Ras homolog gene family memberA/Rho associted coiled coil forming protein kinase[font=宋体]，[/font]RhoA/ROCK[font=宋体]）通路激活神经元骨架结构改变，促使神经元及突触生长相关蛋白表达，达到抑制脑出血后血肿周围组织神经元损伤、凋亡及修复神经功能的目的。同时，[/font]Kim[font=宋体]等[/font][sup][color=black][26][/color][/sup][font=宋体]通过体外实验发现桃叶珊瑚苷也可以促进神经干细胞的神经元标志物表达，并增加海马干细胞中神经元树突的延伸率。此外，该实验还探讨了桃叶珊瑚苷是否可以改善坐骨神经损伤大鼠的受伤轴突，结果显示其不仅可以促进轴突再生，还能增加生长轴突的厚度。[/font]2.5 [font=黑体]保护线粒体功能[/font][font=宋体]线粒体稳态失衡已被确定为多种神经退行性疾病的中心机制，线粒体功能障碍不仅会影响细胞氧化磷酸化，还会造成[/font]ROS[font=宋体]、钙离子堆积，引起神经元损伤或凋亡[/font][sup][color=black][27][/color][/sup][font=宋体]。据报道，槲皮素可作为线粒体解偶联剂，通过降低线粒体膜电位水平来改善线粒体功能障碍，并恢复三磷酸腺苷（[/font]adenosine triphosphate[font=宋体]，[/font]ATP[font=宋体]）[/font][font=宋体]合成，保证对细胞的能量供应[/font][sup][color=black][28][/color][/sup][font=宋体]。[/font]Wang[font=宋体]等[/font][sup][color=black][29][/color][/sup][font=宋体]则认为槲皮素对线粒体的保护作用可能是依赖于促进线粒体[/font]Keima[font=宋体]荧光蛋白表达，以此来增强[/font]SOD[font=宋体]活性、抑制[/font]α-[font=宋体]突触核蛋白（[/font]α-synuclein[font=宋体]，[/font]α-Syn[font=宋体]）积累、减少线粒体损伤，进而延缓疾病的进展。另外，线粒体蛋白、线粒体转录因子在维持线粒体功能和生物合成中也起到重要作用，在[/font]1-[font=宋体]甲基[/font]-4-[font=宋体]苯基吡啶离子（[/font]1-methy-4-phenylpyridine[font=宋体]，[/font]MPP[sup]+[/sup][font=宋体]）诱导多巴胺（[/font]dopamine[font=宋体]，[/font]DA[font=宋体]）能神经元线粒体损伤的实验中，[/font]Kang[font=宋体]等[/font][sup][color=black][30][/color][/sup][font=宋体]发现，槲皮素能升高[/font]MPP[sup]+[/sup][font=宋体]所抑制的线粒体蛋白、线粒体转录因子表达水平，且显著减轻线粒体破碎、维持线粒体长度，进一步验证了杜仲的线粒体保护作用。[/font]2.6 [font=黑体]重塑肠道菌群作用[/font][font=宋体]肠道微生物作为胃肠道与大脑之间的“桥梁”，其中菌群的代谢产物脂多糖、胆汁酸、短链脂肪酸及氧化三甲胺等均会通过多种分子机制干预疾病的发展[/font][sup][color=black][31][/color][/sup][font=宋体]。目前，国内外已有大量研究通过采用益生菌定殖和定向重塑肠道菌群来治疗神经退行性疾病，如[/font]2022[font=宋体]年[/font]Zhu[font=宋体]等[/font][sup][color=black][32][/color][/sup][font=宋体]给予[/font]AD[font=宋体]小鼠[/font]ig 2[font=宋体]种不同来源的短双歧杆菌，结果发现短双歧杆菌可有效提高肠道内短链脂肪酸的水平，修复受损的肠道上皮屏障，预防神经炎症的发生，改善[/font]AD[font=宋体]小鼠认知障碍。[/font]Wang[font=宋体]等[/font][sup][color=black][33][/color][/sup][font=宋体]使用植物乳杆菌联合美金刚治疗[/font]AD[font=宋体]，发现植物乳杆菌可通过重塑肠道菌群以增强美金刚的疗效。杜仲提取物不仅可升高高脂血症大鼠模型肠道内厚壁菌门及疣微菌门丰度，降低拟杆菌门、变形菌门等有害菌丰度，较好地调控脂代谢紊乱，还可以通过影响肠道菌群调控机体多糖的分解和吸收能力，促进小鼠海马齿状回神经干细胞的分化存活，提高其学习记忆能力[/font][sup][color=black][34-35][/color][/sup][font=宋体]。[/font]2.7 [font=黑体]调节下丘脑[/font][b]-[/b][font=黑体]垂体[/font][b]-[/b][font=黑体]肾上腺轴[/font][b][font=宋体]（[/font]hypothalamic-pituitary-adrenal[font=宋体]，[/font]HPA[font=宋体]）[/font][/b][font=黑体]轴相关神经递质[

[align=left][font=宋体][color=#374151]摘要：光学显微成像技术在神经科学研究中发挥着不可或缺的作用。文章将深入探讨两种主要的光学显微成像技术，即荧光显微镜和多光子显微镜，在神经科学领域的应用案例。我们首先介绍了这些技术的基本原理和发展历程，然后详细描述了它们在神经细胞成像、突触可塑性研究和脑功能成像中的应用。通过这些案例，我们展示了光学显微成像技术在神经科学研究中的重要性，以及它们对我们深入理解神经系统的贡献。[/color][/font][/align][font=宋体][color=#374151]关键词：神经科学、荧光显微镜、多光子显微镜、神经细胞成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术自17世纪以来一直在科学研究中扮演着重要的角色。随着技术的不断发展，光学显微镜已经成为许多科学领域的核心工具之一，尤其在生命科学和神经科学领域。文章将深入探讨光学显微成像技术在神经科学研究中的应用案例，重点介绍荧光显微镜和多光子显微镜这两种主要技术的原理和应用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]一、光学显微成像技术应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.荧光显微镜的应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜是一种广泛应用于神经科学研究的工具，它使用荧光染料或标记物来可视化和研究神经系统的结构和功能。以下是荧光显微镜在神经科学研究中的应用案例，包括神经细胞成像、突触可塑性研究、脑疾病研究等方面。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（1）神经细胞成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在观察和研究神经细胞的结构和功能方面发挥了关键作用。通过使用荧光标记的抗体或分子探针，研究人员可以可视化神经元的不同结构，包括轴突、树突、细胞核等。这有助于研究神经细胞的形态特征以及它们在不同生理条件下的变化。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（2）突触可塑性研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在突触可塑性研究中也具有重要应用。突触可塑性是指突触的结构和功能如何受到刺激和学习的影响。通过标记突触相关的蛋白质或分子，研究人员可以实时观察突触的变化，如突触增强或突触抑制，以深入理解学习和记忆的神经机制。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（3）脑功能成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在脑功能成像方面也具有潜力。通过将钙指示剂或光遗传学标记物引入神经元，研究人员可以实时监测神经元的活动。这种技术使我们能够理解大脑不同区域的活动模式，以及不同刺激下神经元的响应。这对于研究认知过程、行为和神经疾病有着重要意义。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（4）神经干细胞研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜也被广泛用于研究神经干细胞。通过标记和追踪神经干细胞的命运和分化过程，研究人员可以理解神经系统的发育和再生机制。这对于神经系统修复和治疗神经系统疾病具有潜在应用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（5）荧光标记的蛋白表达[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜也可用于研究不同蛋白质在神经系统中的表达和定位。通过使用荧光标记的蛋白表达技术，研究人员可以观察不同蛋白质的分布和相互作用，从而深入理解神经系统中的信号传导和调控。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（6）脑疾病研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在研究脑疾病方面也发挥着关键作用。研究人员可以使用荧光显微镜来研究神经系统疾病的病理机制，如帕金森病、阿尔茨海默病和精神分裂症。这有助于发现潜在的治疗方法和药物筛选。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在神经科学研究中的应用是多方面的，涵盖了神经细胞成像、突触可塑性研究、脑功能成像、神经干细胞研究、蛋白质表达和脑疾病研究等多个领域。这一技术为神经科学家提供了非常强大的工具，帮助他们深入理解神经系统的结构和功能，以及与神经相关的疾病的机制。未来，随着技术的不断发展，荧光显微镜将继续在神经科学领域中发挥关键作用，为我们揭示神经系统的奥秘提供更多的洞察力。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.多光子显微镜的应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜（Multi-Photon Microscopy）是一种先进的成像技术，它利用非线性光学效应，如多光子吸收，为神经科学家提供了强大的工具，用于研究神经系统的结构和功能。相比传统的荧光显微镜，多光子显微镜具有许多显著的优势，包括更深的成像深度、较少的光损伤、更少的荧光标记物和更高的空间分辨率。以下是多光子显微镜在神经科学研究中的应用领域：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（1）脑功能成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]脑功能成像是多光子显微镜的一个主要应用领域。这种技术允许研究人员实时观察活体动物的脑活动，包括神经元的兴奋与抑制、突触传递和脑区之间的相互作用。多光子显微镜能够提供高分辨率的三维图像，而无需使用荧光标记物。这对于研究大脑的基本功能、学习和记忆等过程至关重要。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（2）钙离子成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]钙离子在神经元内起着关键的信号传导作用。多光子显微镜可以用于监测神经元内的钙离子浓度变化，这对于理解神经元的兴奋性和突触传递至关重要。通过使用荧光钙染料，研究人员可以实时观察神经元内钙离子浓度的动态变化，以及不同神经元之间的协同作用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（3）神经元形态学研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜在研究神经元的形态学和结构上也具有独特的优势。它可以提供高分辨率的三维成像，允许研究人员详细观察神经元的分支结构、突触连接和细胞器的分布。这对于理解神经元的连接方式、发展和退行性疾病的机制至关重要。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（4）活体动物模型研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜也在活体动物模型研究中发挥着关键作用。研究人员可以使用这种技术观察小鼠、果蝇等模型动物的脑活动，从而研究不同物种的神经系统功能和行为。这对于神经药理学、疾病建模和药物筛选具有重要意义。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（5）细胞内成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜也可用于单个神经元或突触的细胞内成像。这允许研究人员观察细胞内的亚细胞结构、蛋白质运输和突触形成等过程。这对于研究神经元的分子机制和突触可塑性非常有帮助。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜的应用领域不仅局限于神经科学，还扩展到其他生命科学领域，如细胞生物学、免疫学和生物医学研究。其高分辨率和深层成像能力使其成为许多领域中不可或缺的工具。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]尽管多光子显微镜在神经科学研究中具有巨大的潜力，但它也面临着一些挑战。其中之一是成像速度，尤其在观察大脑活动时，需要高速成像以捕捉快速的神经事件。另一个挑战是数据处理和分析，因为高分辨率、三维和四维成像产生了大量的数据，需要强大的计算资源和分析工具。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]未来，我们可以期待多光子显微镜技术的不断改进和发展，以应对这些挑战。新的激光技术、荧光标记物和成像算法将继续推动这一领域的进展，为我们深入理解神经系统的复杂性提供更多的洞察力。多光子显微镜将继续在神经科学领域中发挥关键作用，有望帮助我们解决一些最具挑战性的神经科学问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]二、光学显微成像技术在神经科学研究中的应用存在问题[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术在神经科学研究中的应用虽然具有众多优势，但也存在一些问题和挑战，这些问题需要科研人员不断努力来解决。以下是一些存在问题：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.有限的成像深度[/color][/font][font=宋体][color=#374151]传统的光学显微成像技术受到光的折射和吸收的限制，导致成像深度受到限制。这在研究深层脑区时成为问题，因为光无法有效透过多层组织，导致深层神经元无法清晰成像。多光子显微镜已经在这一方面取得了进展，但仍然存在深度限制。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.光损伤和毒性[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光标记物和强光源在成像过程中可能对生物样本产生光损伤和毒性作用。这对于活体成像和长时间观察是一个挑战，因为它可能导致样本的退化和死亡。科研人员需要努力寻找更温和的成像方法和标记物，以减轻这些问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]3.数据量庞大[/color][/font][font=宋体][color=#374151]高分辨率和多维成像技术产生大量的数据，需要强大的计算资源和复杂的数据分析工具。处理和管理这些数据可能是一个挑战，尤其是在长期实验和大规模成像项目中。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]4.标记物的选择[/color][/font][font=宋体][color=#374151]合适的荧光标记物对于获得高质量的成像数据至关重要。然而，选择适当的标记物可能会受到限制，因为一些标记物可能会干扰样本的正常生理活动，或者不适合特定的实验条件。因此，需要不断开发新的标记物和成像方法。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]5.解析度限制[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像的分辨率受到光的波长限制，通常受到绕射极限的限制。虽然一些超分辨率成像技术已经出现，但它们仍然无法突破光学分辨率极限。这可能会限制对神经系统微观结构的精确观察。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]6.活体成像的挑战[/color][/font][font=宋体][color=#374151]对于活体成像，尤其是在大脑中，样本的运动和呼吸等因素可能导致成像失真。稳定和精确定位样本是一个技术挑战。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]尽管存在这些问题，光学显微成像技术仍然是神经科学研究的不可或缺的工具，因为它们提供了独特的实时、高分辨率和非侵入性的成像能力。科研人员不断努力解决这些问题，通过技术创新和改进，光学显微成像技术有望继续为神经科学领域的研究提供更多洞察力。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]三、下一步研究方向[/color][/font][font=宋体][color=#374151]基于上述问题，光学显微成像技术在神经科学研究中的应用仍然需要不断改进和发展。下面是可能的下一步研究方向，以解决这些问题：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.改进成像深度[/color][/font][font=宋体][color=#374151]研究人员可以探索新的成像方法，如双光子显微镜和光学波前调制成像，以增加成像深度。此外，开发新的光学透明样本制备技术，如透明大脑样本技术，可以帮助克服深度限制问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.减少光损伤和毒性[/color][/font][font=宋体][color=#374151]研究人员可以寻找更温和的成像条件，减少光损伤和荧光标记物的毒性。此外，使用先进的成像系统，如自适应光学成像，可以减小激光功率，同时保持高分辨率。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]3.数据管理和分析工具[/color][/font][font=宋体][color=#374151]开发更强大的数据管理和分析工具，以处理庞大的成像数据。机器学习和深度学习方法可以帮助提高数据分析的效率，并自动检测和量化细胞和结构。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]4.标记物的改进：寻找更多、更具选择性的标记物，以减少对样本的干扰。这可以包括荧光标记物的改进、发展新的基因表达标记和探测技术。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]5.突破分辨率极限[/color][/font][font=宋体][color=#374151]进一步发展超分辨率成像技术，以突破传统光学分辨率极限，获得更高的细节分辨率。例如，结构光显微镜和单分子成像技术可以帮助提高分辨率。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]6.活体成像技术改进：研究人员可以探索新的样本固定和稳定技术，以减小样本运动对成像的影响。另外，开发新的活体成像方法，如头部悬置成像和小型显微成像技术，可以帮助在动态活体条件下进行成像。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]7.多模态成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]结合不同的成像技术，如光学显微镜与电生理记录、光学显微镜与功能磁共振成像（fMRI）等，以获得更全面的神经科学数据。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]8.多尺度成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]开发多尺度成像方法，能够在微观和宏观水平上同时观察神经系统的活动，从神经元到整个脑区。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]这些研究方向代表了改进和扩展光学显微成像技术在神经科学研究中的应用的可能途径。通过不断的技术创新和跨学科合作，神经科学家和工程师有望克服这些问题，提高光学显微成像技术的效能和应用广度，以更深入地理解神经系统的复杂性。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]四、结论[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术在神经科学研究中的应用案例清楚地表明，这些技术在揭示神经系统的复杂性和功能中起到了关键作用。然而，这仅仅是一个开始，未来仍有许多挑战和机遇等待我们探索。例如，新的成像技术和荧光标记方法的不断发展将进一步扩展我们的研究领域。此外，将光学显微成像技术与其他分子生物学和生物化学技术相结合，可以更全面地理解神经系统的功能。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]在未来，我们可以期待更高分辨率、更深层次的成像以及更多三维和四维成像的发展。这将有助于解决神经科学中的一些最具挑战性的问题，如神经网络的复杂性和神经退行性疾病的机制。光学显微成像技术将继续为神经科学研究提供有力的工具，推动我们对大脑和神经系统的理解不断深入。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]参考文献：[/color][/font][font=宋体][color=#374151][1]高宇婷,潘安,姚保利等.二维高通量光学显微成像技术研究进展[J].液晶与显示,2023,38(06):691-711.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][2]王义强,林方睿,胡睿等.大视场光学显微成像技术[J].中国光学(中英文),2022,15(06):1194-1210.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][3]章辰,高玉峰,叶世蔚等.自适应光学在双光子显微成像技术中的应用[J].中国激光,2023,50(03):37-54.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][4]曹怡涛,王雪,路鑫超等.无标记光学显微成像技术及其在生物医学的应用[J].激光与光电子学进展,2022,59(06):197-212.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][5]关苑君,马显才.光学显微成像技术在液-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]分离研究中的应用[J].中山大学学报(医学科学版),2022,43(03):504-510.DOI:10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.Univ (med.sci).2022.0319.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][6]陈廷爱,陈龙超,李慧等.结构光照明超分辨光学显微成像技术与展望[J].中国光学,2018,11(03):307-328.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][7]安莎. 轴平面光学显微成像技术及其应用研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所),2021.DOI:10.27605/d.cnki.gkxgs.2021.000055.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][8]杜艳丽,马凤英,弓巧侠等.基于空间光调制器的光学显微成像技术[J].激光与光电子学进展,2014,51(02):13-22.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][9]莫驰,陈诗源,翟慕岳等.脑神经活动光学显微成像技术[J].科学通报,2018,63(36):3945-3960.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][10]张财华,赵志伟,陈良怡等.自适应光学在生物荧光显微成像技术中的应用[J].中国科学:物理学 力学 天文学,2017,47(08):26-39.[/color][/font]

来源：中国科学报作者：段 歆涔字体大小： http://img.dxycdn.com/cms/upload/userfiles/image/2014/01/02/263371581_small.jpg针对BRAIN项目的NIH拨款申请将于2014年3月到期。图片来源：Wikimedia Commons在近一年的会议商讨和公开辩论后，美国国立卫生研究院（NIH）日前宣布了分配《使用先进革新型神经技术的人脑研究（BRAIN）倡议》资金的方案，这笔1.1亿美元的拨款旨在启动新技术的研发，绘制出人脑庞大而复杂的神经回路。简而言之，BRAIN计划着眼于一些宏观的理念，诸如研究大脑的所有 细胞，尽管目前可供完成该目标的数据少之又少。根据9月科学顾问委员会的报告，NIH呼吁六个“高优先级”研究领域提出拨款申请。美国国家神经疾病和中风研究所主任Story Landis说，NIH承诺在未来三年里每年向这些领域投入4000万美元。“我们希望这项额外的资金能成为现实。但很显然，这取决于我们的预算有多 少。”资金汇聚的六大领域主要包括，对理解神经元如何共同产生大脑行为有基本作用的新技术和方法的测试与发展。例如，将不同类型的脑细胞进行分类，并弄清它们如何在特定的神经回路中发挥作用。NIH将焦点放在创新上，这意味着大多数资金申请人不需要为自己的建议书提供初始数据，这和以往的常规方法有很大不同。Landis说，以往的方式吓跑了很多科学家和评审员，新方式为真正有创新性的想法提供了更大的空间和希望。NIH还公布了所有针对BRAIN计划申请资金的要求，它们包括：针对大脑不同类型的细胞开创性的分类方法，目标是在大脑中创造一个囊括所有细胞的 “汇总”；发展遗传性和非遗传性工具分析更敏感、精确、细致的大脑回路；发展能记录和控制大脑中大量神经元的新技术；将现有记录和控制神经元的技术应用到 更大规模的层面；成立跨学科团队研究神经回路活动如何在特定的行为或神经系统中发挥作用；成立包括成像科学家、工程师、材料科学家、纳米技术专家和计算机 科学家在内的团队以研发针对人脑的新一代非侵入性成像技术。

近日出版的《细胞代谢》杂志刊出，一个人在节食的时候，他的脑细胞也在节食。这些饥饿的脑细胞会释放“我要吃东西”的信号加速饥饿，并使新陈代谢放慢，导致减肥前功尽弃。此项研究的参与者，纽约市布朗克斯区的爱因斯坦医学院的RajatSingh说：“我们培育了一批大脑不能发出饥饿信号的老鼠，它们的神经元中缺少产生增加食欲的蛋白，研究发现这些老鼠在挨饿后吃得少了，更瘦也更健康了。这些神经元能感应身体中的营养状况，告诉身体是吃东西还是不要吃东西。” 由这些神经元产生的饥饿机制和饥饿感通过一个叫自噬的过程发出信号。大多数脑细胞自噬的时候都保持稳定的水平，不会对饥饿有所反应。而食欲感应神经元不同，它是唯一已知的在饥饿的时候加强自噬过程的脑细胞。加强后的自噬过程增加了游离脂肪酸的细胞水平，而这更高水平的脂肪酸让这些特别的脑细胞分子释放出产生食欲的老鼠基因相关蛋白。因为老鼠基因相关蛋白只在食欲控制神经元中释放，阻止这一过程只会影响食欲信号，不会影响身体其他部位的细胞分解和储存能量的使用。Singh称，这一发现很可能可应用于人类，对治疗肥胖症有巨大的意义。（来源科技日报）

中国科技网讯 据物理学家组织网近日报道，美国麻省理工学院和佐治亚理工学院研究人员开发出利用机器人操纵来自动发现和记录活体大脑中神经元信息的方法，即用一种全细胞膜片钳制动一个微小的空心玻璃针，在神经细胞的膜上开孔，以记录其内部电活性。该研究成果刊登在5月6日《自然·方法》期刊上。 这种深入大脑中神经元内部运作的方式可提供大量有用的信息，如电活性模式、细胞内部状况、甚至基因在某一时刻被闭合的剖面。然而，能够实现这个入口非常困难，目前世界上只有极少数实验室在进行尝试，这种自动发现和记录活体大脑中神经元信息的最新方法有望改变该领域研究现状。研究人员证明，在一个细胞检测的计算机程序的引导下，与人工相比，该自动装置识别和记录活老鼠大脑中的神经元信息具有更好的精度和速度。 采用新型自动化装置消除了对活体细胞的活动进行数月定向和长期搜索的需要。采用这种技术，科学家可将大脑中数千个细胞划分成不同类型，还可绘制其彼此之间的连接，并从正常细胞中找出病变细胞。 研究人员称，该方法在研究大脑疾病方面将会尤其有用，如精神分裂症、帕金森氏症、自闭症和癫痫。科学家们一直难以描述这些疾病中一个细胞与其具有电活回路和性能的分子集成。描绘出疾病如何改变活体大脑内特定细胞分子，将会更好地发现药物的靶标。 如果通过人工对这种精密仪器进行操作，需花上4个月的训练时间，最终还可能不是很精准，于是研究人员将这项任务交与机器人来操作，其机械手臂由计算机程序做指导。研究人员说，在神经科学中使用机器人来研究有生命的动物还仅仅是个开始，而像这样的机器人可能被用于在大脑中有目标点地注入药物，或提供基因治疗载体，希望新方法也能激励神经学家追求各类机器人自动化，例如在光遗传学方面，利用光有针对性地干扰神经回路和确定神经元在大脑功能中发挥的因果作用。(记者 华凌) 《科技日报》（2012-05-11 二版）

[url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/nvista.html][b]小动物脑部活动神经成像仪[/b]nVista[/url]是美国inscopix公司新一代细胞级活体实时脑动态成像分析系统,具有细胞级分辨率和实时成像功能。小动物脑部活动神经成像仪采用微型显微镜设计,具有领先的钙动态单光子落射荧光成像技术,适合动态神经活动成像。小动物脑部活动神经成像仪nVista特点成千上万的神经元同时成像单细胞分辨率水平具有细胞类型特异性任何小动物脑区均可成像纵向时间达到数月之久针对于自由活动的动物和鸟类[b][img=小动物脑部活动神经成像仪]http://www.f-lab.cn/Upload/nVista-inscopix.JPG[/img][img=小动物脑部活动神经成像仪]http://www.f-lab.cn/Upload/nVista-calcium-imaging.JPG[/img][/b]小动物脑部活动神经成像仪：[url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/nvista.html[/url][b][/b]

【作者】：罗新明, 杨晓苏, 肖波, 【题名】：脊髓性肌萎缩症患者神经元样细胞SMN2基因mRNA的表达 【期刊】：中华内科杂志 【年、卷、期】：2006年 第45卷 第10期 【全文链接】：http://scholar.ilib.cn/A-QCode~zhnk200610012.html【作者】：罗新明, 杨晓苏, 肖波, 【题名】：丙戊酸对脊髓性肌萎缩症患者神经元样细胞SMN2基因mRNA表达的影响 【期刊】：中华神经科杂志 【年、卷、期】：2006年 第39卷 第3期 【全文链接】：http://scholar.ilib.cn/A-QCode~zhsjk200603005.html【作者】：卢丽萍, 麻宏伟, 姜俊, 王涛, 胡斌, 【题名】：脊髓性肌萎缩临床表型与SMN2基因拷贝数变化的相关性研究 【期刊】：中华医学遗传学杂志 【年、卷、期】：2007年 第24卷 第2期 【全文链接】：http://scholar.ilib.cn/A-QCode~zhyxycx200702007.html

[table=100%][tr][td]ICECBN2019召开在即（12月21日），请有意参会或投稿者尽快联系。ps:ICECBN2018检索率100%，详情请赴官网查看会议主题如下1.教育学教育技术、体育科学、艺术教育、现代教育模式、教育科学研究方法、教育评价、教学方法、教育管理模式、教育心理学等2.认知、行为学认知心理学、微行为心理学、认知与情感计算、认知内隐性、认知神经、行为分析、组织行为、行为培养、认知行为疗法等3.神经科学神经发育、突触传递及可塑性、神经元兴奋性，胶质细胞、学习记忆、认知行为及神经环路、感觉系统、运动系统、内稳态、神经免疫、内分泌、神经变性疾病、心理研究、精神疾病、神经损伤和再生、人工神经网络、运动神经网络、脑电信号、体脑交互影响、情感计算等[/td][/tr][/table]

科技日报 2013年10月19日 星期六 科技日报讯 如果你问一个生物学家，某个细胞下一步会做什么？他可能先要问你该细胞的电压、氧化性、pH值、渗透性、葡萄糖浓度等等，然后才可能据此预测它是正要发起一个动作电位，还是要进入有丝分裂，抑或正在走向凋亡。但如果你能轻松地得到亚细胞范围的温度曲线图，比如每个线粒体、中心粒甚至内质网区的温度，就像母亲给孩子量体温那么容易，情况又会完全不一样。 据物理学家组织网10月16日报道，日本京都大学科学家最近将绿色荧光蛋白和沙门氏菌体内感受热量的一种蛋白融合在一起，制造出一种能检测细胞内部不同细胞器温度波动的基因编码“温度计”，并将细胞器温度变化与细胞内部功能联系在一起，有助于人们进一步理解细胞行为。相关论文发表在最近的《自然·方法学》杂志上。 制做这种新型“温度计”的关键，是一种已知的名为TlpA的蛋白，这种蛋白由沙门氏菌制造，其正常作用是作为一种自动调节抑制器，感知温度以控制转录，能在37℃左右进行迅速可逆的结构转录。研究人员把绿色荧光蛋白（GFP）的荧光片段与TlpA融合，使GFP的荧光光谱随温度变化，最后再把融合蛋白加入到能瞄准线粒体、内质网或细胞质膜蛋白的序列中。 这种以蛋白质为基础的新型热传感器还能通过基因编码，直接瞄准不同的细胞器，比如线粒体，同时测量膜蛋白和产生的能量，并在温度变化与细胞器的内部功能之间建立联系。在本实验中，研究人员能探测到褐脂肪线粒体的生热作用，并把温度与线粒体膜蛋白、三磷酸腺苷（ATP）生产联系在一起。 利用这种序列，他们能同时绘制出“感温”GFP随线粒体膜蛋白电压指示器JC-1的染色图。他们发现，在温度高的地方，电压也相应较高。他们还用另一种基因编码传感器（ATeam26）结合荧光共振成像（FRET）检测ATP，再次证实了这种相关性。ATP主要是在氧化磷酸化过程中由一种电化学泵产生的，反映了线粒体的质子变化曲线，与JC-1所指示的类似。 研究人员指出，这一技术充分发挥作用的最佳地方是脑细胞。它能更好地处理温度变化，不仅在轴突的内外，而且能在神经胶质细胞内部。胶质细胞包裹着髓磷脂，所以携带了脉冲能量的很大一部分，有助于人们更好地理解神经信号的传输。但这还有争议，脉冲神经元热动力学主要还是由实验驱动，而并非不太精确的外在温度传感器。（常丽君）

人类有爱有恨，有欢喜有厌恶，儿童爱不释手的玩具可能被成人不屑一顾。然而，这种喜好并不是人类的专利，低等动物同样会有抉择。成语“飞蛾扑火”诠释了昆虫为求光明甚至不惜牺牲，然而，昆虫幼虫恰恰喜欢茫茫黑暗却往往不为人知。近日，中国科学院生物物理研究所研究员刘力、副研究员龚哲峰等初步揭示了果蝇幼虫中央脑的两对神经元足以调节果蝇幼虫对于不同光强条件的偏好行为的研究成果。这一成果日前在美国《科学》杂志在线发表。来自纽约大学的NinaVogt博士和Desplan博士对此给予了高度评价，认为这项发现“增进了人们对动物大脑解析视觉的理解”，同时也使人们“向全面理解环境和内在生理因素影响本能行为的神经基础迈进了一步”。成功，些许“运气”“这篇文章得以发表，我们运气不错。”龚哲峰这样强调。“运气”是从确定课题方向开始的。在国外时，龚哲峰就常常会想起一个有意思的现象：当很多人经历匆匆岁月，偶然邂逅少年时代的初恋情人时，却发现完全找不到之前的感觉。而这种变化的神经基础却并未被人所知。然而，它虽然是有趣的课题，但人脑的复杂性使这样的研究很难简单实现。一次意外发现却给了龚哲峰启示：果蝇的幼虫伴随着自身的发育，会从年幼时喜欢黑暗变得逐渐热爱光线充足的地方。这不正是与人类的偏好性类似的生物模型吗？龚哲峰深入思考后，毅然确定了自己回国后的研究方向。龚哲峰回到中科院生物物理所工作后，该项研究得到了课题组组长刘力的强力支持。于是龚哲峰着手订购了1000余个缺陷品系果蝇，希望能发现不怕光的果蝇幼虫，获得实验材料。订购来的果蝇要获得缺陷表型，必须经过进一步杂交，龚哲峰和合作者开始了上千次显微镜下的杂交、繁殖，上万次的筛选。在每天工作14小时以上、不间断杂交筛选大半年后，终于发现了不怕光的品系。“我们运气不错。本以为果蝇失去避光性就是成功，可就在筛选工作进行了一年多、即将结束的时候，我们居然发现了一个品系的果蝇幼虫喜欢光。”龚哲峰兴奋地说。这个发现让该品系的果蝇顿时成了“宝贝”。NP394神经元的失活，并不仅仅使得该品系的果蝇幼虫从“惧怕光”变得对光“无所谓”，而是180度的大转弯，直接“爱上光”了。接着，课题组研究人员证明了NP394神经元控制着果蝇避光/趋光的“开关”：抑制该神经元，即使年幼的幼虫也会变得“喜欢光”；激活该神经元，则年长的幼虫同样将变得“害怕光”。“我们通过分段表达绿色荧光蛋白，第一次在果蝇中成功检测到了该技术的应用，证明了PDF神经元和NP394神经元的上下游关系。”龚哲峰指出。要证明两个神经元之间的关系，首先要确定它们的突触距离是否足够近。而在果蝇不同的神经元中分段表达绿色荧光蛋白成了瓶颈。此时，国外的研究也首次报道在果蝇中应用了该项技术，和龚哲峰的体系颇有相似之处。“他们没有得到阳性结果，我们得到了。”龚哲峰平静地说。通过改造实验器材，他们在国内首次实现果蝇中功能钙成像技术的成功应用，佐证了两对神经元的上下游关系。凭借着四年多的“运气”，刘力、龚哲峰等最终发现并提出NP394神经元的开关作用，并首次将偏好行为神经元回路从第一级延伸到第三级神经元，得到了国际同行的认可和高度评价。“可能运气好吧。”回顾四年多来的艰辛付出，龚哲峰付之一笑，“这些结果还不足以阐述人类的喜好变化。不过，只要继续坚持做下去，它终会给我们带来惊喜。”果蝇，又见果蝇人们可能没有想到，嗡嗡作响、令人生厌的果蝇于20世纪初被遗传学大师摩尔带入实验室后，竟已成就了7位诺贝尔奖获得者。在中国，以果蝇为研究工具，神经生物学家们同样取得了令人关注的成果。被人称为“果蝇院士”的中科院院士郭爱克，是刘力和龚哲峰学生时代的共同导师。作为新中国第一位留德博士，郭爱克近年来已经连续3次在《科学》杂志上发表文章。2001年，郭爱克研究小组首次发现了果蝇具有简单抉择能力，并且“蘑菇体”参与其中；2005年，该小组继续深入“两难抉择”研究，发现了果蝇跨视觉和嗅觉记忆的“共赢机制”；2007年，他们则聚焦于面临冲突环境时果蝇价值抉择的神经环路机制。名师出高徒。刘力也曾两次在英国《自然》杂志发表文章。2006年，他在中科院生物物理所的研究小组从基因、细胞、脑结构以及行为等多个层面，第一次精确定位了果蝇视觉学习记忆的脑功能区——扇形体。这些喜欢环绕着腐败水果飞行的小家伙，为什么会被生命科学家宠爱至极，并且占据生命科学研究舞台百年之久呢？“果蝇是人类窥见自己复杂神经的一扇窗口。它结构简单，繁殖快速，易于改造，非常适宜做神经生物学的研究模型。”面对记者的疑问，龚哲峰道出了果蝇的妙处。果蝇容易饲养，平均一年30代的繁殖速度，使科学家们能够在较短的时间内培养出大量的特定种系。随着2000年果蝇基因组的测序完成，研究者更是可以准确、迅速地对其进行改造。此外，小小果蝇的神经系统和人类也颇具相似之处，在人类的大脑中，活跃着大约1000亿个神经元，而果蝇只相当于人类的万分之一。因此，果蝇也已成为研究神经结构和定位记忆方面最好的生物模型。物体进入人们的眼中，大脑会对图像分类后加以储存，从而构建出思维与情感，或者发出指令。那么，果蝇眼睛中的刺激传到脑中，又是如何学习和记忆的呢？在刘力的实验室里，记者见到了一套为果蝇量身打造的“飞行装置”。该装置可以呈现出不同的视觉图案——正T和倒T字母，主要作用是教导果蝇“学习”。果蝇在明亮的圆筒形空间向眼前的视觉目标飞去，如果它总是飞向倒T字母，电脑就会立即发出指令，烫它的屁股。慢慢地，果蝇学会了“吃一堑，长一智”，认识到倒T字母是危险的，而自觉地转向正T字母。通过这套设备，就可以模拟出果蝇的学习过程，建立视觉、神经和行为之间的动态神经回路。“总之，上述研究成果的获得，小家伙们功不可没。果蝇和人类大脑在基本功能上有着相似性，探究果蝇视觉行为的深入机理，对我们自己大脑的解读颇有启示。”龚哲峰说。（转自科学时报）

【网络讲座】：显微成像新技术在神经科学研究领域的应用【讲座时间】：2016-08-0910:00【主讲人】：徕卡神经科学产品专家，应用主管,2013年毕业于中科院生化细胞所，细胞生物学和神经生物学专业。攻读学位期间运用共聚焦、转盘共聚焦、微流控钙成像、电生理等技术研究钠离子通道，曾在国际期刊J. Neurosci、J. Biol. Chem.、Cell Res.等杂志上发表文章，在成像领域积累了非常丰富的经验。【会议简介】在过去的十年间，神经科学领域不断涌现出新的成像技术，从解析超微结构到构建大脑整体网络，从离体神经元成像到光学与在体电生理的结合，为科研难题提供了解决方案。此次Webinar中，徕卡神经科学产品专家苏博士将分享超高分辨率显微镜、双光子、光片及激光显微切割等先进的显微成像分析技术在神经科学中的应用实例，为大家的科研提供新的灵感。应用领域包括：神经生物学，细胞生物学等。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名截止时间：2016年08月09日 10:004、报名参会：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/20065、报名及参会咨询：QQ群—2901017206、扫描下面的二维码，加入生命科学微信群，入群口令“生命科学”。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607071638_599649_2507958_3.gif

[b][size=15px][color=#595959]神经性疼痛(NP)[/color][/size][/b][size=15px][color=#595959]是临床上常见的慢性疾病，严重影响患者的[/color][/size][b][size=15px][color=#595959]生活质量[/color][/size][/b][size=15px][color=#595959]。非甾体抗炎药(NSAIDs)和抗癫痫药物仍然是NP的主要治疗方法。然而，有限的镇痛效果和广泛的副作用使许多患者仍然忍受着难以置信的痛苦。[/color][/size] [b][size=15px][color=#595959]元胡止痛片(YZP)由延胡索（YH）和白芷（BZ）[/color][/size][/b][size=15px][color=#595959]组成，是治疗神经性疼痛的知名中药方剂，临床疗效满意。然而，其潜在的[b]药理机制[/b]及其[b]配伍原理[/b]尚不清楚。[/color][/size] [size=15px][color=#595959]该研究旨在从基因和生物学水平探讨YZP对神经性疼痛的镇痛和配伍机制。[/color][/size] [size=15px][color=#595959][/color][/size][size=15px][color=#595959]分别给慢性压缩性损损伤大鼠灌胃YZP、YH、BZ提取物，测定机械超敏反应，评价YH与BZ配伍前后的镇痛作用。然后，通过[b]RNA-seq[/b]和[b]生物信息学[/b]分析来阐明YZP镇痛和配伍的潜在机制。最后，分析了关键基因的表达水平和显著性差异。 [/color][/size] [size=15px][color=#595959][/color][/size][size=15px][color=#595959]在行为学上，YZP和YH均能有效缓解CCI大鼠的机械异常痛，且YZP优于YH。相比之下，没有观察到BZ的镇痛作用。遗传上，YZP、YH和BZ分别逆转了CCI大鼠脊髓中52、34和42个异常基因的表达水平。从力学上讲，YZP主要通过调节[b]炎症反应[/b]和神经肽信号通路来缓解NP，这是YH的主要有效过程。有趣的是，YZP的有效靶点尤其富集于白细胞活化和细胞因子介导的信号通路。此外，BZ通过促进骨骼肌组织再生和调节钙离子转运，对YH的镇痛作用有辅助增强作用。[/color][/size][size=15px][color=#595959][/color][/size][size=15px][color=#595959][/color][/size] [b][size=15px][color=#595959]YH作为君药在YZP的镇痛作用中起主导作用[/color][/size][/b][size=15px][color=#595959]，YZP通过抑制脊髓炎症和神经肽信号通路有效缓解NP。BZ作为臣药，不仅可以协同增强YH的镇痛过程，还可以帮助缓解NP的伴随症状。由此可见，YZP的镇痛效果明显优于单味药元胡和白芷。[/color][/size] [size=15px][color=#595959]综上所述，该研究结果为[b]了解YZP的药理机制和配伍原理提供了新的见解[/b]，可能为其在NP治疗中的临床应用提供支持。[/color][/size]

中国科技网讯 （记者何屹）据每日科学网站2月20日（北京时间）报道，斯坦福大学的科学家开发出一种系统，可以实时观察活鼠大脑活动情况，对研究诸如阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的新治疗手段具有十分重要的作用。该研究发表在近期出版的《自然·神经科学》杂志上。 研究人员首先利用基因疗法令老鼠神经细胞表达绿色荧光蛋白，该蛋白对钙离子敏感。当神经元受到刺激时，细胞内充满钙离子，荧光蛋白被激活，整个细胞会发出明亮的绿色荧光，就像一朵灿烂的绿色小烟花在黑色背景下绽放。随后，研究人员在老鼠大脑负责空间和情景记忆的海马体上方植入一个微型显微镜，显微镜与相机芯片相连，并可将数字图片传送到电脑，在电脑屏幕上显示老鼠大脑活动的实时视频。 海马体对环境非常敏感，在不同的环境下会有不同的细胞响应。当老鼠在实验环境的某个特定区域挠墙时，刺激特定的神经元闪烁绿色荧光。当小鼠流窜到别的区域时，绿色荧光会从某个神经元褪色，转而刺激新的神经元细胞发光。科学家在掌握了小鼠行为和神经元之间的关联后，仅仅通过小鼠脑部荧光闪烁的混乱图景，就能够清楚地了解老鼠究竟位于何处。 该研究小组发现，小鼠神经元的刺激模式十分稳定，实验间隔时间长达一月之后，仍可保持不变。而观察相同的细胞对于了解脑部疾病非常重要。如果某一个特定的神经元在测试时发生功能障碍，表明正常神经元已经死亡或出现神经退化疾病。研究人员就可以利用某些实验性的治疗试剂进行治疗，然后在相同刺激条件下，确定神经元能否恢复功能。 目前这项技术尚不能应用于人类，但小鼠模型是研究人类神经退行性疾病新疗法的一个重要起点，该系统将成为临床前研究评估的一种非常有用的工具。目前研究人员已经成立了一个公司，生产和销售该设备。 总编辑圈点 一般所说的“读脑仪”，通常指对脑意识进行探测和显现的电子设备，譬如测谎仪就算一种读脑设备。但在本文的研究中，“读脑”是为了找出实验对象的行为和神经元之间的关联，再进行医学药理学的分析。与意识探测相同的是，关乎“脑”研究，人类都还只是接触到皮毛，不过，随着近几年新进展的不断出炉，无论是“倾听大脑的思想”，还是将小鼠模型应用于研究人类神经退行性疾病新疗法，相信只是时间问题。 《科技日报》（2013-02-21 一版）

蛋白质之间也有“社交网络” ——科学家借助最新实时成像技术观察大脑工作过程 http://www.wokeji.com/shouye/guoji/201405/W020140510289236264161.jpg http://www.wokeji.com/shouye/guoji/201405/W020140510289236408271.jpg 本报记者 常丽君 综合外电 人脑约有1000亿个神经元，神经元之间约有上万亿的突触连接，形成了迷宫般的网络连接。每个神经元包含有数百万的蛋白质，执行不同的功能。确切地说，是各种蛋白质之间的相互作用形成了复杂的脑网络，而人们对这些蛋白质间相互作用的研究还处于起步阶段。 最近，美国迈阿密大学（UM）科学家开发出一种新的实时成像技术，第一次让人们能直接看到活动物脑中蛋白质之间的相互作用。 蛋白质的“社交网络” “蛋白质虽小，它们之间的相互作用形成了网络，就像人类的社交网络那样。”该项目首席研究员、迈阿密大学文理学院生物学教授阿基拉·奇巴解释说，“虽然网络的级别不一样，但在一个既定网络的基本单位之间，发生的行为都大致相同。”新技术能让科学家以可视化方式看到动物脑中蛋白质之间的相互作用，在不同的时间、不同的位置看到它的发展变化。这种互相作用就像有机生物之间的联系交往。 研究人员选择了果蝇胚胎作为实验的理想模型，因为果蝇的脑结构比较简单，而且透明，用一台荧光寿命成像显微镜（FLIM）就可能看到细胞的内部过程。观察结果对其它动物的脑，包括人脑也是适用的。 在实验中，研究人员给果蝇胚胎中的两种蛋白质做了荧光标记：一种是Rho GTPase Cdc42，也叫细胞分裂控制蛋白42，它是一种发育必需的、被广泛表达的蛋白质，由绿色荧光蛋白标记；另一种是Cdc42的信号搭档——调节蛋白WASp，也叫威斯科特—奥德里奇综合征蛋白，由红色荧光蛋白标记。目前科学家认为，这两种蛋白结合在一起，能在脑发育期间帮助神经元生长。而且人脑中也有这两种蛋白。 “交往”中的能量转移 以前人们在观察细胞内部时，需要对细胞进行化学或物理处理，这样很可能扰乱或杀死细胞，也就无法研究蛋白质在细胞天然环境中是怎样相互作用的。 研究小组利用一种叫做福斯特共振能量转移（FRET）的原理克服了这一难题。福斯特共振能量转移也叫荧光共振能量转移，是指在两个不同的荧光分子（基团）中，如果供体分子的发射光谱与受体分子的吸收光谱有一定的重叠，当这两个分子距离足够近时，就能观察到荧光能量由供体向受体转移的现象。 根据福斯特的描述，当两个小蛋白质靠得足够近时（通常是小于8纳米），就会发生这种能量转移，使供体分子的荧光寿命缩短，从3纳秒缩短到2.5纳秒。这种现象可作为两个蛋白质之间发生了物理作用的证据，也是一种分子信号，显示出活动物体内特殊蛋白之间在何时何地发生了相互作用。 研究人员发现，在果蝇胚胎的脑中形成新突触的同时同地，神经元内互相作用的蛋白质间也发生了能量共振转移现象。 “以往研究显示了Cdc42和WASp在试管中能直接结合在一起，而这是首次直接显示了两种蛋白质在脑中的相互作用。”奇巴说，“我们的最终目标是创造一种方法，能对脑中蛋白质间的相互作用进行系统地检查。现在基因组计划已经完成了，下一步就是要掌握那些基因编码蛋白在我们体内都干些什么。”来源：中国科技网-科技日报 2014年05月10日

中科院昆明动物所10月25日向媒体透露，由季维智研究员领导的研究小组日前成功培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成果标志着中国科学家在非人灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平，为未来人类重大疾病的非人灵长类动物模型的深入研究奠定了坚实的基础。研究小组成员牛昱宇介绍，此项课题共耗时3年，目前成功培育了两只转基因猕猴，该项研究证明了一种适合用转基因技术进行基因操纵的非人类灵长类模型，对于有关疾病机制的生物医学研究及基因疗法和再生医学方面治疗方法的开发极有价值。由于非人灵长类在生物学、遗传学和行为学等方面与人类的高度相似性，使之成为人类疾病理想的、甚至是不可替代的动物模型，在治疗、药理药效的临床前安全评价致关重要。转基因动物模型非常适合人类疾病的研究，特别是那些因遗传缺陷引起的疾病，转基因灵长类动物模型能很好表达人类疾病的变异基因，这种变异不会在转基因动物中存在个体差异，并能遗传致下一代。据悉，此项研究已于10月12日在美国科学院院刊上发表。牛昱宇称，由于生物学特性的差异，小动物模型，如啮齿类很难对人类疾病的治疗做出有效判断。例如，许多神经退行性疾病(如老年痴呆，帕金森氏病)已建立了啮齿类动物模型，但这些模型在脑内都未重现相关神经的损伤和丢失。然而，由于灵长类动物较长的生殖和生育周期，使灵长类转基因动物模型的建立较为困难，此前国际上仅有2009年日本科学家成功获得一例转基因猴报道。此前，科学家一直在老鼠、苍蝇身上研究转基因技术，2009年，日本科学家们在转基因研究上有了一项里程碑式的突破。他们通过改变基因的方式，让几只美洲绒猴长出绿色荧光的四肢，而其中一只的后代现在也遗传了这种特性。在灵长类动物身上出现这种遗传，将大大有助于对人类疾病的研究，意味着将来只要对患者使用一次转基因技术或者基因治疗法，患者后代都将获益。比如，红绿色盲患者只要进行一次基因治疗，后代就能根绝这种遗传缺陷。

中国科技网讯 皮肤下面的感觉神经能探测压力、疼痛、热、冷及其他刺激，人们一直在研究与这些感觉路径相关的特殊蛋白质。据美国物理学家组织网等媒体报道，斯克里普斯研究院科学家称，他们发现了一族能探测“疼痛触觉”的蛋白质，并首次证明了压力族蛋白的一种特殊生理功能。相关的两篇论文发表在近日出版的《自然》杂志上。 细胞感受刺激是通过其外膜上专门的“离子通道”来实现的。受到某种刺激时，对这种刺激敏感的离子通道蛋白就会开放，允许钙、钠或钾离子从细胞外液体进入细胞内。当细胞膜被扭曲超过一定界限时，嵌在膜上的能感受机械压力的离子通道就会开放，形成电流引发细胞内的其他信号，如感觉神经元就会发出神经脉冲，由大脑负责分辨、解释这些神经脉冲是触觉还是其他类型的感觉。 两年前，研究人员在小鼠体内发现了两种具有力传导性质的功能蛋白——压力1号（piezo1）和压力2号（piezo2），施加压力时其能将带正电离子“拉入”细胞中，但它们和已知的离子通道蛋白有很大不同。第一篇论文中，他们证实了这两种蛋白确实是必需的离子通道蛋白，但只是一个大蛋白质家族中的亚成员。论文领导作者波特兰·科斯特说，压力蛋白是一族由4个成员组成的“四聚”复合体，是迄今发现的最大质膜离子通道。 第二篇论文中，研究人员利用基因技术培养了一系列不表达果蝇压力基因dpiezo的果蝇，发现它们的幼虫尽管对热、温和压力等其他类刺激表现出正常的反应，却对机械刺激严重缺乏反应，而机械刺激可产生疼痛信号。他们又通过基因抑制技术，阻断了果蝇特定感觉神经元中dpiezo的表达，结果也出现了这种反应缺失。最后他们让那些天生缺乏dpiezo基因的果蝇幼虫表达了dpiezo基因后，它们对强压力显出了正常反应。 “几十年来，科学家一直在寻找哺乳动物中的压力—传导离子通道蛋白，压力蛋白piezo是最有可能的候选。”斯克里普斯研究院多里斯神经科学中心和细胞生物学院教授阿德姆·帕特伯蒂安说，新研究为此提供了证据，未来还将进一步研究压力蛋白在感受声音、血压、细胞膜挤压或拉伸等刺激方面的功能。“今后几年，我们将探测所有这些生物过程，以及压力蛋白在疾病中的作用。”（常丽君）

随着人口老龄化，糖尿病患病率持续上升，最新数据显示全球大约有5.366亿人患有糖尿病（患病率10.5%），预计到2045年患病人数将达到7.832亿（患病率12.2%）[1]。随着时间的推移，大约50%的糖尿病患者会发展为糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）[2]。DPN是一种以感觉神经病变为主，并累及自主神经系统的神经退行性疾病，表现为远端肢体对疼痛、温度、振动和本体感觉的丧失[3]，是下肢截肢和致残性神经病理性疼痛的主要原因[4]。高血糖、血脂异常、微血管损伤、氧化应激、炎症、线粒体功能障碍、晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）、神经营养因子缺失等在DPN中具有重要作用。目前，治疗DPN的主要目的是缓解症状和疼痛管理[5]，针对DPN的疼痛管理，主要应用抗抑郁药物、抗惊厥药物和阿片类镇痛药物，通过抗氧化应激、改善微循环、纠正代谢紊乱、营养神经、缓解疼痛等机制减轻DPN症状。临床上大多数被批准用于治疗DPN的药物如硫辛酸、依帕司他、阿米替林、丙米嗪、加巴喷丁等，虽能有效减轻疼痛，但存在作用途径单一、耐药性差，容易出现头晕、嗜睡、恶心、失眠、视力模糊等不良反应。此外，目前没有新的治疗疼痛性DPN的疗法被批准，临床最有效的一线药物或联合用药尚不清楚[6]。因此，寻找新的治疗DPN的药物刻不容缓。黄芪桂枝五物汤（Huangqi Guizhi Wuwu Decoction，HGD）作为经典名方之一，由黄芪、桂枝、芍药、生姜、大枣组成，具有益气活血、和营通脉的疗效[7]，对缓解DPN引起的疼痛、麻木等症状疗效显著，被广泛用于DPN的治疗，具有良好的研究价值和发展前景。本文就DPN的发病机制、HGD治疗DPN的药效基础、临床研究及作用机制进行综述，为HGD治疗DPN的临床应用提供科学依据和理论基础。 1 DPN的发病机制DPN是糖尿病患者常见的严重并发症之一，目前其发病机制尚未完全明确，是由多种病理因素相互作用的结果。以高血糖参与的异常代谢通路为基础，包括多元醇通路、AGEs堆积、己糖胺通路、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）信号通路、内质网应激等[8]，这些异常的代谢通路可引起炎症反应、血管内皮增生、神经纤维损伤、破坏线粒体稳态，产生大量活性氧和活性氮自由基，导致氧化应激反应，造成组织损伤。此外活性氧的增加还会激活聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）信号通路，导致神经血管损伤，诱发氧化应激，而氧化应激又会对通路形成正反馈，造成恶性循环。除了高血糖引起的异常代谢通路外，脂代谢异常、神经生长因子（nerve growth factor，NGF）及神经营养不足、胰岛素抵抗等[9]也与DPN的发生发展密切相关。研究发现，糖尿病患者血浆游离饱和脂肪酸的浓度通常会升高，而长链饱和脂肪酸，如棕榈酸酯和硬脂酸酯，会阻碍线粒体的功能及其运输，导致感觉背根神经节的神经元凋亡[10]。脂代谢异常会生成二酰甘油，刺激多元醇通路和PKC通路，细胞内的游离脂肪酸还能够激活核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB），诱发炎症反应，刺激产生活性氧，破坏线粒体，加剧氧化应激反应[11]。NGF能促进中枢和外周神经元的生长、发育、分化、成熟，维持神经系统的正常功能，加快神经系统损伤后的修复[12]。有研究发现，在糖尿病动物皮肤中，NGF的产生受到抑制[13]。胰岛素信号传导也可能是引起DPN的原因之一，胰岛素不仅是一种激素，同时也是一种具有神经营养作用的神经保护因子[14]。炎症反应主要通过释放炎症因子参与DPN的发生和发展，细胞间黏附因子促进白细胞的迁移和活化，在趋化因子的影响下，单核细胞和巨噬细胞等吞噬细胞到达DPN受损组织并激活，然后分泌包括白细胞介素（interleukin，IL）在内的多种炎性因子，如IL-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等[15]。这3种炎症因子可以影响DPN神经损伤，破坏雪旺细胞与轴突之间的沟通[16-17]，DPN的发生和严重程度与TNF-α在内的炎症因子相关联，炎症因子参与疼痛和痛觉过敏的产生，并增加血神经屏障的渗透性，将TNF-α注射到坐骨神经可诱导炎症性脱髓鞘或轴索变性[18]。氧化应激被认为是导致DPN多种代谢途径受损的共同引发因素，大量研究表明高血糖可导致氧化应激的产生，并对周围神经中的神经元和雪旺细胞产生损伤[19]。引发氧化应激的原因是活性氧的过量产生，氧化还原平衡被打破导致抗氧化系统失调[20]，最终造成组织损伤。高血糖引起的异常代谢通路：多元醇通路、AGEs通路、PARP通路等最终都会引起细胞内氧化应激反应，多元醇通路和PARP通路中消耗了大量的还原性辅酶，导致胞内活性氧清除能力不足，AGEs代谢过程中产生大量活性氧，导致氧化应激反应。综上，DPN的发病机制十分复杂，其病理生理学的核心是神经代谢受损和生物能衰竭[9]，高血糖及异常代谢通路、胰岛素抵抗、脂代谢异常、NGF缺失、炎症反应、氧化应激等机制相互影响，造成恶性循环，损伤周围神经组织，最终导致DPN的发生。 2 HGD治疗DPN的方证基础和药效基础2.1 方证基础在中医理论中并未记载DPN病名，但根据其肢体麻木、疼痛等症状可归属于中医“痹证”“痛证”“痿痹”等范畴[21]。《素问奇病论》中提出“此肥美之所发也，此人必数食甘美而多肥也。肥者令人内热，甘者令人中满，故其气上溢，转为消渴。”消渴患者病因多为饮食不节、情志失调等，燥热内盛，煎熬阴液，气血滞而不行。《黄帝内经素问痹论》[22]曰：“病久入深，荣卫之行涩，经络时疏，故不痛，皮肤不营，故为不仁。”消渴日久，但见手足麻木，肢体如冰。DPN病机多因消渴日久，气阴损耗，阴虚邪热内生，精华内涸，导致血气凝滞，络脉不通，不能外输四肢而发病，属本虚标实，瘀血贯穿了疾病的始终。倪青教授认为，该病主要病机可总结为虚、瘀，虚即气阴亏虚，瘀为瘀血阻络，因虚致瘀，虚瘀相兼，虚为本，瘀为标，贯穿DPN的始终[23]。仝小林院士认为DPN属于糖尿病“郁、热、虚、损”4大阶段中的虚、损阶段，脏腑热、经络寒，总以脾虚为本，通补兼施、寒热并用是仝院士辨治DPN的治疗大法[24]。《素问逆调论》[22]云：“营气虚则不仁，卫气虚则不用。”肌肉筋骨失于濡养，故见手足麻木、感觉减退，犹如风痹之状；气阴两虚迁延不愈，阴损及阳，阳虚失煦，故四肢厥冷；气血阴阳俱虚，血行缓滞因热成瘀，痹阻脉络，不通则痛，故见皮肤肌肉刺痛，入夜尤甚；久病肝肾脾胃虚弱，聚湿成痰，痰瘀互结，肢体脉络失荣，故见肌肉日渐萎缩、软弱无力。张仲景在《金匮要略》中对血痹虚劳进行了论述，认为血痹、虚劳都是由于气血不足引起的慢性虚损性疾病，因此，DPN与血痹虚劳具有相关性[25]。HGD出自《金匮要略血痹虚劳病脉证治篇》，是治疗素体营卫不足，外受风邪所致血痹的常用方。方中黄芪补气，为君药。桂枝既能扶助卫阳以祛风邪，又能温通血脉以行血滞，与黄芪相伍，共奏益气扶阳，和血通痹之效。芍药养血，与桂枝相伍，共奏调和营卫，和血通痹之效，2药共为臣药。生姜、大枣养血益气，助芪、芍之力，又能调和营卫，扶阳祛风，共为佐使。诸药相伍，共奏补气温阳，和血通痹之功。2.2 药效基础现代药理实验证明，HGD的主要活性成分为黄酮类和苷类，如毛蕊异黄酮葡萄糖苷、毛蕊异黄酮和刺芒柄花素，可促进胰岛素释放而发挥降糖作用[26]。网络药理学预测HGD可以通过抗氧化应激、抗炎、阻止胆碱能神经信号传递、降低内质网应激水平等[27]，直接或间接地发挥保护神经纤维、减轻疼痛、促进能量代谢及神经修复的作用。黄芪性甘，微温，有敛疮生肌、益卫固表、补气升阳的作用[28]。药理实验和临床研究表明，黄芪在抗炎、抗氧化、改善微循环、降血糖、增强免疫等方面疗效显著[29-31]。黄芪皂苷IV是黄芪的主要活性成分之一，《中国药典》2020年版将黄芪皂苷IV确定为黄芪质量控制的重要指标。研究发现，黄芪皂苷IV 24 mg/kg可有效提高DPN大鼠腓总神经运动传导速度，降低血糖浓度和糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin，GHb）水平，减少神经细胞中AGEs的积累，从而有效抑制DPN大鼠有髓纤维面积的减少和节段性脱髓鞘的增加[32]。Yin等[33]通过构建DPN大鼠模型和DPN雪旺细胞损伤模型发现，黄芪皂苷IV 80 mg/kg能够通过增强自噬，减轻雪旺细胞凋亡引起的DPN髓鞘损伤，改善神经功能。Ben等[34]应用黄芪皂苷IV 60 mg/kg连续12周干预DPN大鼠模型，发现黄芪皂苷IV能够改善DPN大鼠背根神经节中线粒体的损伤，显著减少DPN大鼠的机械性异常疼痛，提示黄芪皂苷IV在治疗DPN中有着巨大潜力。桂枝具有散寒解表、温通经脉的功效，临床常用于镇痛、抑菌、抗过敏及促进血管舒张、抗血小板聚集等[35-36]。目前DPN的发病机制被认为与胰岛素缺乏或胰岛素抵抗、高血糖和血脂异常有关[6]，桂枝提取物不仅具有降血糖的作用[37-38]，还可以减少肠道对胆固醇和脂肪酸的吸收[39]。现代药理研究发现，桂枝主要含有挥发油类和有机酸类化合物成分[40]，其中挥发油中的主要药效成分为肉桂醛。Chun等[41]通过构建肉桂醛调控的编码基因对周围神经变性影响的生物信息学分析发现，肉桂醛能够通过影响雪旺细胞氧化应激反应而抑制周围神经变性。背根神经节神经元对高葡萄糖浓度应激的易感性与DPN的发生发展有关，是DPN损伤的靶细胞[42]。Shi等[43]通过构建高糖诱导的背根神经节神经元细胞模型发现，肉桂醛100 nmol/L能够通过抑制NF-κB通路，从而起到保护背根神经节神经元作用，减少细胞凋亡。另有研究发现，肉桂醛20、40 mg/kg可显著降低糖尿病大鼠的血糖水平，逆转糖尿病大鼠的神经炎症反应和神经递质水平的变化，提示肉桂醛在防治DPN方面具有巨大潜力[44]。现代药理研究发现，白芍化学成分主要有单萜及其苷类、三萜类、黄酮类等，具有抗炎、镇痛、抗血栓、抗氧化、降血糖等作用[45-46]。Huang等[47]通过大鼠坐骨神经受损实验发现，白芍提取物能显著增强神经突起的生长及其生长相关蛋白和突触素的表达，有助于促进周围神经再生，提示白芍提取物可能是一种潜在的神经生长促进因子。《中国药典》2020年版中将芍药苷定量控制作为对白芍的含量测定项，表明芍药苷是白芍的重要质量标志物。研究发现，芍药苷100 μmol/L具有显著的抗氧化应激作用，可以通过激活核因子E2相关因子2（nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）/抗氧化反应元件（antioxidant response element，ARE）信号通路保护雪旺细胞免受高糖诱导的氧化损伤[48]。朱晏伯等[49]通过观察芍药苷对高糖环境下雪旺细胞线粒体动力学的影响，发现芍药苷100 μmol/L能促进高糖环境下雪旺细胞线粒体融合，降低分裂，维持线粒体动力学平衡，改善线粒体形态与功能，降低雪旺细胞凋亡。邢琪昌等[50]构建了芍药苷-疾病-靶点网络分析，结果得出芍药苷具有降血糖、抗氧化、减轻神经炎症和疼痛等功效，在治疗DPN中具有潜在的应用价值。生姜是一种广泛使用的药食同源类中药，具有辛温解表、温里散寒的功效[51]，现代药理研究表明生姜具有抗炎镇痛、抗糖尿病、增强免疫力等作用[52]。生姜可通过促进外周血葡萄糖的利用，纠正受损的肝肾糖酵解，限制糖异生物质的形成，从而有效地控制组织糖原含量[53]。此外，炎症反应与DPN的发生发展密切相关[54]，生姜提取物还能够显著抑制炎性因子IL-6和TNF-α的表达，减轻白细胞浸润或水肿的形成，起到保护神经的作用[55]。Shen等[56]通过构建DPN大鼠模型，并用生姜提取物进行治疗，发现生姜提取物不仅可以减轻疼痛，还可以调节DPN大鼠肠道菌群微生物的组成，表明生姜提取物靶向肠道微生物群可能是治疗DPN的一种新治疗策略。6-姜烯酚是生姜中的重要生物活性化合物之一[57]，已广泛用于治疗多种疾病。Nurrochmad等[58]研究发现，6-姜烯酚15 mg/kg和生姜提取物400 mg/kg能够降低血糖，减轻糖尿病神经疼痛小鼠模型的热痛和机械疼痛，减轻坐骨神经微结构受损程度，提示6-姜烯酚和生姜提取物对糖尿病神经疼痛小鼠具有抗痛觉过敏和神经保护作用。大枣具有增强免疫、抗氧化的功效[59]。小胶质细胞激活介导的神经炎症在DPN神经病理性疼痛中起着重要作用[60]。大枣提取物对小胶质细胞的激活有抑制作用，可减轻小胶质细胞一氧化氮释放的增加，同时降低促炎因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表达，改善神经性疼痛[61]。另有研究证实，大枣提取物还能促进神经末梢乙酰胆碱释放，刺激胰腺细胞促进胰岛素释放，起到降低血糖的作用[62]。Kaeidi等[63]将大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤PC12细胞作为DPN体外模型，研究大枣提取物对PC12细胞中葡萄糖诱导的神经毒性的神经保护作用，发现大枣提取物300 μg/mL可降低高葡萄糖诱导的细胞毒性，并阻止活性氧的生成，抑制神经细胞凋亡，表明大枣提取物具有减轻DPN的治疗潜力。上述研究为阐明HGD是治疗DPN的标准方剂提供了有力证据。药效基础研究发现，5味中药能够通过降血糖、抗炎、抗氧化、修复受损神经、调节肠道微生物群、改善线粒体形态与功能等多种途径防治DPN的发生发展。然而关于HGD全方治疗DPN的研究尚缺乏相关模型的入血成分、药动学分析，因此利用现有中药分析技术明确其药效物质基础，特别是HGD体内外化学成分分析及量效关系研究，在治疗DPN方面具有重要意义。3 HGD治疗DPN的临床研究近年来，临床研究证明使用HGD可有效治疗DPN，通过增减药味，或联合化学药、其他方剂及外用疗法，达到治疗疾病，改善患者生活质量的目标。3.1 原方应用在临床治疗治疗中，因为患者年龄、病程、症状严重程度等不同，所以直接采用原方剂量治疗的案例比较少。胡宗华[64]将90例DPN患者分为对照组和观察组，对照组给予甲钴胺片治疗，观察组给予HGD治疗，结果显示观察组空腹血糖、餐后血糖、血液流变学指标均低于对照组。雷琳丽[65]应用HGD治疗DPN患者发现，HGD组空腹血糖、感觉神经传导速度、下肢振动感觉阈值均优于甲钴胺组，总有效率达93.33%。这2项临床研究表明HGD对于缓解DPN患者的血糖及症状方面效果显著。3.2 复方加减联合化学药HGD加减和甲钴胺联合应用，可明显改善患者四肢麻木、烧灼、疼痛、针刺感等临床症状[66]，降低血清TNF-α炎性因子，提高超氧化物歧化酶水平[67]。HGD加减与盐酸法舒地尔注射液组合可以降低DPN患者空腹血糖、餐后2 h血糖、HbA1c、总胆固醇等指标，显著改善感觉神经传导速度和运动神经传导速度[68]。在一项为期12周治疗DPN的研究中[69]，HGD、依帕司他、长春西汀注射液三者联合治疗，周围神经传导速度显著提高，中医证候积分较治疗前显著降低且优于对照组，血糖得到明显改善。根据以上临床研究，发现HGD加减联合化学药可有效降低患者血糖水平，抑制炎症反应发生及发展，改善氧化应激，减轻麻木、疼痛等临床症状，进而提升了患者的生活质量。可总结以下用药加减规律：若舌脉以血瘀为主，临床症状以刺痛为主，则加用当归、川芎、桃仁、三七等活血类药物；若患者肢体疼痛以刺痛且有定处为主，则加用鸡血藤、红花、牛膝、丹参等活血祛瘀止痛类药物；若患者肢体疼痛加重，出现入夜痛甚，则加用全蝎、地龙、没药、乳香等以痛经活络消痹止痛；若患者肢体出现水肿，则加用苍术、薏苡仁、木瓜等利水除湿、通络除痹。目前常用的化学药有甲钴胺、依帕司他、阿司匹林肠溶片、盐酸法舒地尔等药物。见表1。图片3.3 复方加减联合其他方剂相比于单独应用和联合化学药应用，HGD联合当归四逆汤、补阳还五汤、桃红四物汤等方剂治疗DPN，也取得良好的疗效。HGD联合当归四逆汤治疗DPN患者后，患者肢体冰冷、疼痛和麻木等临床症状大幅减轻，神经系统反射基本恢复正常[79]，患者肢体血流速度得到改善[80]。HGD和补阳还五汤组合治疗总有效率达92%，临床症状明显缓解，神经传导速度增幅较高，密歇根糖尿病审计病变积分明显低于对照组[81]。连珍珍等[82]应用HGD合桃红四物汤加减治疗DPN研究显示，患者治疗前后血糖、HbA1c、中医证候积分、密歇根糖尿病审计病变积分、神经传导速度均有好转。当归四逆汤温经散寒、养血通脉，主治血虚寒厥证。补阳还五汤具有补气、助阳、通络化瘀的功效，主治气虚血瘀之证。桃红四物汤养血活血，主治血虚兼血瘀证。HGD联合补阳还五汤、当归四逆汤、桃红四物汤等方剂治疗DPN，能够有效减轻患者肢体冰冷、疼痛麻木等临床症状，改善神经传导速度，降低血糖。DPN的病因病机复杂多样，但以虚为本、瘀为标，肌肉筋骨失于濡养，致使手足麻木、厥冷、痹阻脉络、不通则痛。因此在临床治疗中，应补气补血补阳、活血化瘀通络。3.4 复方加减联合针灸在临床中，HGD还可以联合针灸治疗DPN。在孟凡冰等[83]的临床研究中，服用HGD，同时联合针灸治疗，血液黏度、多伦多临床评分均下降，神经传导速度也显著提升。赵荣等[84]研究发现，经HGD联合针灸治疗DPN后，患者肢体麻木、疼痛、无力的症状明显好转，中医证候积分量表较治疗前下降，对比患者治疗前后血常规、肝肾功能、心电图指标，差异无统计学意义，表明HGD联合针灸治疗DPN临床疗效确切且安全性较高。相较于单用HGD加减治疗，联用针灸后，临床症状缓解方面疗效更佳。部分穴位如三阴交、太溪和内关穴下有神经走行，针灸针对神经直接刺激后，可明显提高对神经功能的良性调节作用。四肢关节以下的腧穴，如足三里、三阴交、曲池、内关等，能够起到疏通局部经络气血的作用。针对DPN的关键病机，辅以关元穴、肾俞穴、胰俞穴、脾俞穴等，能达到补虚培元、调和脏腑的功效。见表2。图片3.5 复方加减联合其他疗法此外，HGD还可以联合中药足浴、穴位敷贴、高压氧等疗法共同治疗DPN。一项临床实验显示[91]，口服HGD联合中药足浴（丹参、艾叶、红花、凤仙透骨草、皂角刺各20 g，肉桂、川椒各10 g），临床疗效优于对照组。HGD配合涌泉穴穴位贴敷治疗DPN后，患者全血高切比黏度、全血低切比黏度、血浆黏度水平均明显下降，有效改善了患者的血糖水平[92]。以上临床实验表明，HGD治疗DPN效果显著，有单独应用、联合化学药、针灸、中药足浴和穴位贴敷等用法，有效改善DPN患者糖脂代谢、血液流变学，降低患者血糖水平、氧化应激指标，抑制炎症反应，降低中医证候积分，提高神经传导速度，减轻DPN患者疼痛、麻木、四肢厥冷等临床症状。4 HGD治疗DPN的机制研究4.1 降低血糖，改善糖脂代谢高血糖是糖尿病前期、糖尿病前期神经病变、DPN的主要危险因素[93]，不仅会直接损伤神经，其介导的多种异常代谢途径，如多元醇通路、AGEs通路、己糖胺通路，会通过激活炎症反应、氧化应激、线粒体功能障碍等造成神经屏障破坏、周围微血管损伤，最终累及神经。除高血糖激活的异常代谢途径，最近的研究表明血脂异常也在DPN发生发展中起着重要作用[11]。刘曼曼等[94]研究发现HGD可有效降低DPN患者空腹血糖、餐后2 h血糖、HbA1c，患者肢体神经传导速度、麻、凉、痛等症状得到改善。林云梅等[95]采用HGD治疗DPN患者，检测患者血糖、血脂水平发现，治疗组空腹血糖、餐后2 h血糖、总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇均显著下降。这2项研究表明HGD能够有效调节DPN患者机体血糖、血脂水平，改善受损神经组织。4.2 抑制异常代谢通路4.2.1 抑制AGEs通路 在糖尿病患者中，神经组织被过度糖化，导致蛋白质、脂质、核酸等与还原糖类发生非酶促反应生成AGEs[96]。糖尿病患者皮肤和周围神经存在大量AGEs，特别是神经元、雪旺细胞、神经内膜和神经外膜微血管中[97]。AGEs与晚期糖基化终产物受体（receptor for advanced glycationend products，RAGE）结合后引起内皮功能障碍、氧化应激和促炎信号的传导[98]。方颖等[99]通过高脂饲养联合ip链脲佐菌素建立DPN大鼠模型，经HGD干预后，发现DPN大鼠血清IL-1β、TNF-α炎症因子的含量显著降低，其作用机制可能与减少AGEs蓄积，阻断AGEs/RAGE/NF-κB信号有关。4.2.2 调节内质网应激，抑制细胞凋亡 高血糖能够扰乱蛋白质稳态并上调未折叠的坐骨神经蛋白[100]，而内质网腔内未折叠或错误折叠蛋白的积累会诱导内质网应激[101]，最终激活环磷酸腺苷反应元件结合转录因子同源蛋白（C/EBP-homologous protein，Chop）导致细胞凋亡[102]。张岩等[103-104]通过构建DPN大鼠模型发现，经HGD组干预后，DPN大鼠Chop蛋白表达显著降低，HGD可以通过调节内质网应激途径抑制细胞凋亡。此外，HGD还能够显著降低坐骨神经细胞凋亡相关B细胞淋巴瘤-2相关X蛋白和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-12蛋白的表达，抑制坐骨神经细胞凋亡并改善和修复糖尿病大鼠坐骨神经损伤。内质网应激介导Chop凋亡蛋白的同时，也激活了c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）[105]，JNK可以抑制髓鞘蛋白的产生，诱导雪旺细胞去分化，从而导致脱髓鞘和神经损伤的发生[106]。肖凡等[107]研究发现，HGD给药组DPN小鼠神经纤维和髓鞘出现再生，空腹血糖、鼠尾热痛觉敏感程度、坐骨神经传导速度、坐骨神经组织病理状态均显著优于模型组，JNK蛋白表达也显著减少，推测HGD可能通过抑制内质网应激水平来改善DPN大鼠坐骨神经功能、减轻坐骨神经组织损伤。4.3 抗炎镇痛DPN与炎症反应密切相关，炎症标志物的水平可以预测DPN的发生和发展[108]。多项临床研究证明，HGD可以有效降低IL-6、TNF-α等炎症因子水平，改善神经传导速度[109-110]。miR-146a是一种短链非编码RNA分子，miR-146a与糖尿病慢性并发症间存在独立的负相关关系[111]，在长期高血糖的情况下，miR-146a的表达下降，NF-κB的抑制减弱，导致IL-1β和TNF-α炎性因子表达水平升高[112]。郭咏梅等[113]研究发现，HGD可以上调DPN大鼠模型miR-146a基因表达，降低DPN大鼠血清中炎症因子IL-1β和TNF-α水平，以及机械痛阈值，提高神经传导速度，推断HGD治疗DPN的机制与抑制炎症反应有关。周雯等[114]研究发现，HGD能够呈剂量相关性降低DPN大鼠血清IL-1β、TNF-α水平，减轻周围神经组织炎症损伤。4.4 抗氧化应激氧化应激被认为是导致DPN多种代谢途径受损的共同引发因素，过多的活性氧除造成轴突变性外，还会导致神经纤维的功能减退，与DPN的发生发展密切相关[115]。经HGD干预后DPN大鼠血糖、丙二醛水平显著下降，血清谷胱甘肽水平升高，提示HGD具有抗氧化作用[116]。硫氧还蛋白（thioredoxin，Trx）是一种广泛存在于生物体内的氧化还原调节蛋白，不仅可以通过清除活性氧来抵抗细胞内的氧化应激，还可以作为一种生长因子促进细胞的生长[117]，而硫氧还蛋白互作蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP）是Trx的生理抑制剂，能下调Trx表达。张文娓等[118]通过研究HGD对DPN大鼠周围神经组织Trx及TXNIP表达的影响，发现HGD可明显提高Trx的表达，降低TXNIP的表达，进一步表明HGD可通过抗氧化应激来治疗DPN。4.5 营养神经修复NGF在外周神经纤维重建和中枢神经系统的营养维持中具有重要作用[119]，有研究发现NGF可明显缩短神经再生长和髓鞘再生时间[120]。多项实验研究表明HGD可有效改善DPN大鼠坐

Stefan Pulver博士在神经生理学和神经遗传学方面有多年的教学和研究经验。在美国Brandeis University获得博士学位后，他前往英国剑桥大学(Cambridge University)工作，并作为客座教师在美国康奈尔大学(Cornell University)任教。Stefan Pulver博士在各种科学杂志上发表了许多杰出的期刊论文。起初，Stefan并不喜欢遗传学，但是现在，他全身心地投入研究生教学，这是为什么呢？他说："I was really a pretty terrible undergrad student. In particular, I deeply disliked genetics and didn't pay attention in genetics classes - something I regret now. I think a lot of students have a similar experience; something about the way we teach genetics just doesn’t resonate with a lot of young biologists.Part of the reason why I'm doing what I’m doing now is to reach out to people who were like me. I want to try and get young people - who would normally hate genetics - interested in the subject."生理学教学实验室的亮点Stefan Pulver博士和他的同事Nick Hornstein (Brandeis University), Bruce Land和Bruce Johnson (Cornell University)最近建立了一系列实验教学模块，向研究生介绍遗传学，同时教授细胞生理学和动物行为学。他们的工作已经发表在《Advances in Physiology Education》杂志：Optogenetics in the teaching laboratory: using channelrhodopsin-2 to study the neural basis of behavior and synaptic physiology in Drosophila。文中详细介绍了一种名为“光遗传学”的新技术：在果蝇大脑的特定神经元表现Channelrhodopsin-2 (ChR2) (蓝光敏感离子通道)的性状。在自由活动的ChR2表达果蝇体内，特定神经元和突触能通过蓝光照射被激活，这个技术已被广泛应用于遗传学生物载体(如果蝇、线虫、斑马鱼和小鼠等)。但是由于这个技术成本较高，因此尚未在研究生教学领域广泛应用。在文中，Stefan Pulver博士和他的合作者展示了一种廉价的方法将这种新技术引入教学实验室，从而鼓励研究生们将它运用到各自的生物学研究中去。Stefan Pulver博士说：“People have this idea that optogenetics is this high tech thing that requires fancy lasers, expensive equipment, and bunch of people with PhDs, but it’s really not that complicated, at least with fruit flies. All you need are the right flies, LEDs, some basic electronics, and a class of curious undergrads.”Screen captures taken from JoVE's video publication of Hornstein, Pulver and Griffith (2009)Images reproduced with express permission from JoVE他们的工作是过去几年研究生教学的巅峰。在过去三年中，Stefan Pulver博士和他的合作者在康奈尔大学神经生理学基础课(BioNB491，由Bruce Johnson教授)中进行相关实验，学生们采用蓝光激活果蝇幼虫的神经系统的不同部分，然后检测行为学的变化，并记录光诱发突触电位。全新的教学模块使教师能够采用可观测的互动方式深入介绍遗传学、细胞生理学和动物行为学之间的关系，突破了显微分子方法的局限。 同时，学生们也通过实验在ChR2研究中开辟了之前的研究者未能达到的全新领域。学生们在参与实践之后几乎全部给出了良好的反馈：· 100%的学生对神经生理学和行为学产生浓厚兴趣· 94%的学生希望进行神经科学的前沿研究· 超过75%的学生对遗传学的兴趣增强Bruce Johnson, Senior Teaching AssociateCornell University“Seeing students get excited in the lab was awesome, but I have to admit, seeing quantitated student response data that clearly showed how well the exercises worked was equally rewarding.”Stefan博士的灵感来源于 Hoy, Robert Wyttenbach和 Bruce Johnson ，他们在上世纪80-90年代改良了小龙虾神经肌肉接头实验，使之成为神经生理学教学的重要工具(The Crawdad Project)。Stefan博士和许多年轻科学家一样，通过小龙虾神经肌肉接头实验首次记录突触电位，进而对动物行为的神经基础研究(神经行为学)产生了浓厚兴趣，最终成为了他的职业。他希望他的论文能够像他的前辈们那样使基层学生对神经行为学产生浓厚的兴趣。Nick Hornstein, graduate studentMD/PhD Program - Columbia University指引研究生取得成功Stefan博士还通过各种方式为研究生们提供帮助。在发展“光遗传学”技术的项目中，他吸纳研究生Nick Hornstein成为成员之一。Nick在Journal of Visualized Experiments (JoVE)杂志上发表的论文为教学实验室的下一步发展提供了坚实的基础。Nick在其研究生第二年作为第一作者在JoVE杂志发表了相关论文，相关研究同时投稿《Neurophysiology》，他因此获得了2009年度的Barry M. Goldwater奖学金。Nick在Brandeis University获得硕士学位后，于2011年9月前往哥伦比亚大学(Columbia University)继续攻读神经生理学博士学位。Stefan Pulver博士将在2011年美国神经学年会(Washington, DC)上展示他的工作，如果您对他的工作感兴趣，可以与他当面交流。您也可以前往1316号展位参观ADInstruments的最新神经生理学相关产品。Publications:· 2011: Stefan R Pulver; Nicholas J Hornstein; Bruce L Land; Bruce R JohnsonOptogenetics in the teaching laboratory: using channelrhodopsin-2 to study the neural basis of behavior and synaptic physiology in Drosophila. Advances in physiology education 2011;35(1):82-91.· 2010: Nair A, Bate M, Pulver SRCharacterization of voltage-gated ionic currents in a peripheral sensory neuron in larval Drosophila. BMC Res Notes. 2010 Jun 2;3:154.· 2010: Berni, J., Muldal, A.M., Pulver, S.R.Using Neurogenetics and the Warmth-Gated Ion Channel TRPA1 to Study. The Neural Basis of Behavior in Drosophila J Undergrad Neuro Ed 2010. 9(1):A5-A14· 2010: Jean-Marc Goaillard; Adam L Taylor; Stefan R Pulver; Eve MarderSlow and p

细胞转染获得了解活体大脑神经元内部运作机制的途径可为我们提供大量有用的信息：它的电活动模式，甚至在某个指定时刻基因的开关图谱。然而达到这一目标却是一个极其艰苦的任务，它被认为是掌握一门艺术；由于非常难于学习当前世界上只有少数实验室能够对其进行实践操作。然而这一情况将很快会得到改变：来自麻省理工学院和佐治亚理工学院的研究人员开发出一种新方法实现了在活体大脑中自动化寻找和记录来自神经元的信息。研究人员利用单细胞检测计算机运算控制单个机器手臂，以相比人类试验操作人员更高的精确度和速度鉴别和记录下了活体小鼠大脑中的神经元。相关论文发布在5月6日的《自然方法》（Nature Methods）杂志上。新的自动化程序无需数月的培训，质粒构建提供了长期以来寻求的关于活细胞活动的信息。利用这一技术，科学家们能够鉴别出大脑中数千种不同的细胞类型，绘制出它们相互联系的图谱，并找出疾病细胞与正常细胞的差异。这一项目是由麻省理工学院生物工程学和大脑与认知科学副教授Ed Boyden与佐治亚理工学院机械工程学院助理教授Craig Forest协作完成。“我们的研究团队从开始就一直从事跨学科研究，这使得我们能够将精密机械设计的原理带到活体大脑研究中，”Forest说。他的研究生Suhasa Kodandaramaiah是文章的主要作者，作为访问学者已在麻省理工学院开展了两年的研究工作。这一技术尤其适用于研究诸如精神分裂症、帕金森氏症、自闭症和癫痫等大脑疾病。Boyden说：“在所有这些情况下，对单个细胞的电及回路特征进行分子描述……一直难以实现。如果我们真的能够描述活体大脑特异细胞中疾病改变分子的机制，就有可能发现更好的药物靶点。”Kodandaramaiah、Boyden 和 Forest着手于研究让一种已有30年历史的技术——全细胞膜片钳（whole-cell patch clamping）自动化。全细胞膜片钳技术是通过将一个微小的空心玻璃吸管与神经元细胞膜接触，然后打开细胞膜上一个小孔来记录细胞中电活动的方法。通常一个研究生或博士后需要数月的时间才能学习掌握这项技术。 Kodandaramaiah花了大约四个月的时间学习手动膜片钳技术，这让他认识到这一技术非常难以掌握。“当我相当出色地掌握了这一技术时，我感到虽然它是一种艺术形式，也可将其变为一套定型任务，并通过机器人执行决策。”为此，Kodandaramaiah通过动物实验，可以微米精确度将一个玻璃吸管置入麻醉小鼠大脑。随着移动，吸管监测了细胞的电阻抗性——测量电流出吸管的难度。如果周围没有细胞，电流动且阻抗低。一旦吸管尖头接触到细胞，电流将无法流动，阻抗会升高。

[b]大会介绍[/b][color=#444444]为了探讨教育对人的认知、行为、神经等领域产生的影响，提高国内教育与认知行为、神经科学的科研及应用水平，推动相关领域的学术交流，国际应用科学与技术协会（IAAST）主办的第二届教育与认知、行为、神经科学国际会议（ICECBN2019）定于2019年12月21日在河南郑州召开。[/color][color=#444444]大会将邀请国内外高校、研究机构、医院、医药企业的相关专家、学者莅临参会，并通过特邀报告、专题讲座的形式就教育、认知行为与认知神经科学领域的最新学术进展和热点问题进行深入探讨，以为相关领域的研究学者提供一个展示最新科研成果、寻求全球合作的平台，促进相关领域学术成果的转化。[/color][b]大会议题[/b][color=#444444]1.教育学[/color][color=#444444]教育技术、体育科学、艺术教育、现代教育模式、教育科学研究方法、教育评价、教学方法、教育管理模式、教育心理学等[/color][color=#444444]2.认知、行为学[/color][color=#444444]认知心理学、微行为心理学、认知与情感计算、认知内隐性、认知神经、行为分析、组织行为、行为培养、认知行为疗法等[/color][color=#444444]3.神经科学[/color][color=#444444]神经发育、突触传递及可塑性、神经元兴奋性，胶质细胞、学习记忆、认知行为及神经环路、感觉系统、运动系统、内稳态、神经免疫、内分泌、神经变性疾病、心理研究、精神疾病、神经损伤和再生、人工神经网络、运动神经网络、脑电信号、体脑交互影响、情感计算等[/color][b]大会征文[/b][color=#444444]一、征稿范围[/color][color=#444444]所有大会议题[/color][color=#444444]二、论文发表形式[/color][color=#444444]1.会议论文集[/color][color=#444444]会议论文集结出版，出版后送交CPCI等数据库收录，检索类型ProceedingsPaper。[/color][color=#444444]2.SCI会议摘要[/color][color=#444444]SCI会议摘要即对当前研究进行高度凝练，保留核心内容，以长摘要的形式发表出来，一般为300-500个单词。发表之后送交SCI数据库收录，有独立WOS检索号，检索文献类型为MeetingAbstract。[/color][color=#444444]3.SSCI全文[/color][color=#444444]遴选的优秀论文可推荐发表至SSCI期刊，检索类型为Article,不含会议信息。[/color][color=#444444]4.普通国际期刊[/color][color=#444444]部分接收论文可安排至普通国际期刊发表，并送交Scopus，CNKI（知网），GoogleScholar，CrossRef等数据库收录。[/color][color=#444444]更多征稿信息，请访问：ICECBN2019官方网站。[/color][b]重要日期[/b][color=#444444]会议日期：2019年12月21日[/color][color=#444444]截稿时间(第一轮)：2019年10月31日[/color][b]联系我们[/b][color=#444444]会务秘书：尤老师[/color][color=#444444]电话：15515536262[/color][color=#444444]邮箱：icecbn@163.com[/color]