在腦科學時代盤點CNS上半年大腦相關研究

大腦被稱為人體中最複雜、最難解的器官。2013年4月2日，美國總統奧巴馬宣布啟動腦科學計劃（BRAIN Initiative）。隨即歐盟委員會宣布將「人腦工程」列入未來新興技術旗艦(Future and Emerging Technology Flagship)計劃。 日本、德國、英國、瑞士等國也都先後推出本國的腦科學研究計劃。中科院外籍院士、中科院上海生命科學研究院神經科學研究所所長蒲慕明6月12日透露，「中國腦計劃」已通過，並有望在今年啟動。趁著大腦研究如火如荼之勢，我們來回顧一下這半年頂尖期刊CNS都發表了哪些與大腦有關的研究。

大腦功能

大腦如何實施其功能的，這是最深奧的部分。在這方面的研究中，這半年最轟動的莫過於科學家們繪製了大腦的語義地圖。該研究可以將不同的辭彙定位到理解它們的大腦區域！這篇文章因其重要性作為Nature封面被發表。Science上還發表了一篇文章：科學家們探索了大腦的哪些部分參與旅行時的導航，結果發現遠比原先知道的海馬和網格細胞要廣泛和複雜。這兩篇文章都是用功能性核磁共振成像來實現的。功能性核磁共振成像(fMRI)是目前應用於腦科學研究最為廣泛的一種技術，是通過檢測大腦內部的血氧水平依賴（BOLD）信號來找出活躍的腦區。

Nature封面故事：大腦語義地圖成功繪製

為了更好地理解大腦如何是處理語言的，加州大學伯克利分校的研究人員運用功能性核磁共振成像(fMRI)來繪製聆聽講故事的人們的大腦地圖。運用獲得的突破，該小組可以準確地預測參與者聽新故事時的神經反應。這些反應在不同的個體之間，竟然驚人地相似。另一個令人吃驚的發現是，所研究的個體的腦半球之間，在語言的理解方面的功能性對稱。這篇研究文章在4月27日作為封面故事發表於Nature。讀者甚至可以在線體驗該圖集的一個互動版。

Science：人腦中的「GPS」是怎樣工作的

一個隸屬於美國多個學術機構的研究團隊對一個人構思旅行和實際旅行時大腦的工作方式有了更多的了解。發表在6月10日Science的文章中，研究小組運用志願者、虛擬現實技術和功能磁共振成像儀來描述他們的研究。科學家此前已經知道，海馬參與引導了我們去我們想去的地方（先前的研究，表明網格細胞被用在與海馬體交互作用的內嗅區皮質創建一個虛擬地圖）。然而結果表明，大腦有一個更複雜的部分和途徑的網路參與了導航。

基因轉錄

基因表達和轉錄組是我們熟知的內容，但這半年發表在CNS的兩篇這方面的文章有著開創性的意義。Cell上發表了第一次在哺乳動物的大腦中做到對基因表達精確定量並定位檢測的文章。作為方法學的革新，它使大腦所有的區域基因表達定位成為可能。Science發表的一篇文章完成了不同的單個腦神經元轉錄組的首次大規模評估。研究人員發現細胞之間存在大量的轉錄組多樣性，這將促進對正常腦和疾病的認識。

Cell：哺乳動物大腦中的基因表達首次做到精確定量定位

由於小鼠大腦的大小和光學特性，目前還不能在比皮層更深的地方進行光學成像。Cell上5月26日在線發表的文章，第一次在哺乳動物的大腦中做到對基因表達精確定量並定位檢測，這種方法能夠在大腦所有的區域定位內源性的早期基因表達。

Science：第一個不同的腦神經元大規模轉錄組完成

Scripps研究所、加州大學聖地亞哥分校和Illumina的團隊已經完成了不同的單個腦神經元轉錄組的首次大規模評估。這項研究於6月24日發表在Science雜誌上。他們的研究顯示了，人腦細胞用來從DNA到RNA轉錄遺傳信息和產生蛋白的分子有驚人的多樣性。研究人員通過從人的大腦中分離單個神經元細胞核進行分析來完成這一壯舉。

大腦與飲食

大腦和飲食是永恆的話題。「吃什麼對腦子好？」反之當然還要注意吃什麼對腦子不好，這是學生家長天天琢磨的，並希望得到科學指導的問題。飲食對大腦的影響，反過來是大腦對飲食的影響，其中的機制更是和「減肥」熱門話題密切相關。兩個不同方向的影響在這半年內在Cell上均有文章發表。

Cell：高脂肪膳食讓大腦挨餓

德國科隆馬克斯普朗克代謝研究所領導的一個研究團隊報道了，給小鼠餵食三天高脂肪食物會導致到達它們大腦中的葡萄糖數量下降。四周之後，小鼠才恢復正常的葡萄糖攝取水平。相關研究結果於4月28日在線發表在Cell上。

Cell：大腦迷走神經如何控制飲食，傳遞「飽腹感」？

近期，哈佛醫學院團隊發現腦神經中負責感應「飽腹」、控制營養吸收的迷走神經的分子機制。在胃腸道部位分布有兩種不同類型的感應神經元（GPR65和GLP1R），分別獨立行使著營養吸收和食物攝取控制兩大功能。這有望為減肥、2型糖尿病、胃腸道疾病治療等藥物研發提供重要靶點。

植入式設備

大腦植入式設備聽上去有點讓人害怕，但實質上它已經應用在一些神經性疾病的病人中，並取得了比藥物更安全的效果。為了進一步提高大腦植入設備的安全性和有效性，科學家做了不少努力。這半年中Nature上就發表了兩篇關於大腦植入式設備的文章。一篇是關於新的、更便利的可溶式植入感測器；另一篇是一項治療實例——讓首例癱瘓者植入大腦微晶元「復活」其手臂。

Nature：新型植入式感測器，可在大腦內自行溶解！

當患者受到創傷性腦損傷後，醫生需要監測其大腦內外壓力防止進一步的腦損傷。但是監測設備過於龐大，需要連接患者、監視器。近期，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（UIUC）研究團隊近期研發出一種新型的大腦植入晶元，代替了大體積的醫療設備。通過藉助無線感測器，大大簡化了醫療過程。亮點（1）可以記錄、傳輸大腦溫度、壓力等生理指標；（2）可溶解。

Nature：植入式大腦微晶元讓首例癱瘓者手臂「復活」

4月13日Nature發表了一個四肢癱瘓的人如今成為第一個移植康復技術的被實施者。微晶元從大腦發出信號給肌肉，允許他活動右手和手腕。該技術還提供了大腦如何對損傷反應的新見解。

小頭症的原因

自2015年以來，拉丁美洲寨卡病毒暴發，大量新生兒出現小頭症。今年2月1日，世界衛生組織將寨卡病毒對孕婦的風險列為值得全球關注的公共衛生危機。隨後，各國科學家緊急行動起來應對該危機。在大眾的驚慌中，科學家的研究及時解釋了，寨卡病毒感染是如何造成小頭症等大腦發育缺陷的。

Science揭示感染造成小頭症等大腦發育缺陷的原

由Zika病毒引起的小頭症畸形最近成為驚人的頭條新聞。越來越多的證據表明，母體免疫激活足以改變大腦的發展，這和自閉症譜系的障礙可能有因果關係。2月26日Science上報道，Choi等發現這個免疫途徑的重要組成成分，在母親免疫系統中有一類特殊細胞，稱為T輔助17細胞（TH17），可以改變她子代胎兒的腦發育。

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