大脑衰老,免疫系统起了部分坏作用

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马斯克的脑机接口火了一阵子,果不其然又归于沉寂。本来么,这种侵入式设备感染、意外、电池等都是问题,听着就让人脑阔一痛,只有病情严重的植物人或者中风患者才愿意冒险

  科技日报北京市7月4日电 (新闻记者张梦然)美国《大自然》杂志期刊3日发布了这项有关衰退的最新消息科学研究:斯坦福大学生物学家在小白鼠身体能造成新神经细胞的体细胞群(神经系统产生微自然环境)中,观查上了年纪关联性转变。科学研究发觉,人体免疫系统在神经系统产生微自然环境的年纪有关性功能减退中,pc蛋蛋网站,充分发挥了必须功效。有关結果能用以开发设计对策,以协助衰退哺乳动物的人的大脑抵抗神经细胞前生殖细胞的降低。

  哺乳动物的人的大脑可以在神经系统产生微自然环境中转化成新的神经细胞,这类微自然环境由神经元细胞、神经系统前生殖细胞和别的几类体细胞构成。微自然环境的作用以及造成新神经细胞的工作能力会随年纪提高而降低,这类效用被觉得会推动认知能力作用的降低。显然,已不清晰这类微自然环境是怎样随年纪转变的,及其哪些方面造成了这种转变。

  以便较为年青和衰退神经系统产生微自然环境的体细胞组成,斯坦福大学安妮·布鲁奈特同事对3只年青小白鼠(3个月)和3只老年人小白鼠(29—28个月)的大脑神经开展了定性分析。对14685个单细胞的RNA编码序列剖析显示信息,神经系统产生微自然环境存有年纪关联性转变,包含激话的神经元细胞和前生殖细胞的总数降低,及其衰退人的大脑中的T体细胞(这种免疫细胞)侵润。衰退人的大脑的T体细胞会释放出来这种名叫干扰素γ的数据信号分子结构,经证明材料能够减少体内塑造神经元细胞的增殖。

为侵入性脑机接口瑟瑟发抖血与骨2?别怕,大脑可以被“声控”了

马斯克的脑-机接口着火了一段时间,但它肯定又陷入了沉默。最初,这种侵入性设备的感染、事故和电池都是问题。听它会让人感到大脑疼痛。只有重病素食者或中风患者愿意冒险成为“老鼠”。

继脸书 使用近红外光解码脑电图信号的可穿戴设备也曾一度受到专家的批评,因为非侵入式设备精确度有限,无法有效区分复杂的脑电图信号。

所以你只能等待黑客帝国的实现?科学家会承认失败吗?刺激神经活动的另一种技术——声遗传学,已经在实验室悄悄酝酿。

2014年,亚利桑那州立大学威廉·泰勒(WilliamTyler)利用超声波刺激大脑。到2015年,《自然》的附属杂志《自然· 通讯公司宣布了一项可以激活特定神经细胞的声学基因技术。然而,它并没有像光遗传学技术一样被巨人选中并推向公众。那么,是什么使它成为最近海外科技媒体的焦点呢?

[聚光灯下的声遗传学/S2/]

我们能做什么?

在过去十年里,光遗传学给神经科学带来了一场革命。

通过光读取和控制神经活动已经成为许多实验室研究大脑基本功能的标准工具。此外,越来越多的人开始相信它能治疗许多人类疾病。因此,它也被《自然 方法》评为过去十年中对生物研究最有影响的十大技术之一。

然而,声学遗传学使用声音来控制大脑活动,并且有着相似的原理,时时彩平台,它对存在的感觉和学术案例要少得多。为了找出两者之间的区别,让我们来谈谈来自幕后的声遗传学。

2015年,索尔克研究所副教授斯雷坎思· 查拉萨尼(sreekanth/h/)发表了一份文件,提出了一种在体内操纵神经元和其他细胞的新方法——利用临床医学超声和线虫作为载体,向线虫的神经元中添加了能够对超声做出反应的膜离子通道蛋白TRP-4。这种蛋白质对超声波压力变化非常敏感,然后被超声波成功激活。

作者声称声学遗传学技术在治疗疾病方面比光遗传学有优势。

理论上,本发明的潜力不小,因为人体内的许多细胞可以对色氨酸-4触发的活动做出反应。这意味着超声波理论上可以到达人体的任何组织,包括大脑,并被色氨酸-4激活。

然而,当时科学家没有在动物大脑上进行实验,也没有办法验证这种方法是否真的有效。

但不久前,“真正的锤子”出现了。

一项由美国国立卫生研究院、脑与心理科弗利研究所和国防高级研究所(DARPA)共同资助的神经学研究声称,超声波可以被操纵来激活大脑神经元,该研究发表在《自然》杂志上。

首先,科学家选择线虫作为递送装置,并对其进行“基因改造”,向其神经元中添加色氨酸-4,然后将其导入功能失调的脑细胞。

接下来,使用蝙蝠、鲸鱼和其他动物难以探测到的超声波频率,结果显示这些声波实际上改变了线虫活动的方向,并在实验的60分钟内安全地操纵它来刺激神经活动。

(超声波信号改变线虫行为)

是同一个根:

声学遗传学是如何粉碎“前辈”的?

由此,我们可以发现,尽管原理非常相似,但声学遗传学的优势与以前利用光控制动物脑细胞的技术相比是显而易见的:

首先,声学遗传学的最大优势是它不需要大脑植入。

在过去的20年里,脑神经研究所使用的工具是光遗传学(optogenetics),它需要在动物大脑深处插入一根光纤,将光传输到目标区域,从而用光敏蛋白激活神经细胞。例如,患有帕金森氏病的动物可以通过专门设计脑细胞使其具有光敏性来治愈他们的不自主震颤。然而,这种手术需要将探针植入大脑。这听起来像马斯克的“大脑缝纫机”一样令人畏惧吗?

然而,声学遗传学只需要将声音敏感物质(如TRP-4)转移到健脑蛋白上,就可以完成精确引导和控制细胞的功能。它已在心肌细胞、猪血等上成功测试,使患者更容易接受。

(如何使用超声波将声音敏感药物输送到大脑中的精确目标)

其次,声音控制在准确性和可靠性方面有较好的理论基础。

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神经治疗的挑战之一是可靠地激活单个神经元,尤其是在大脑的深层区域。目前,主要的方法是使用侵入性手术来传递特定波长的光。然而,由于光敏蛋白和光很难在脑神经元中均匀分布,并且会被大脑和身体其他组织散射,光遗传学操纵脑细胞,有时会导致某种程度的意想不到的表现。

另一方面,超声波是不同的。低频声波可以穿透深层完整的组织,直接刺激大脑中的神经元群,而不会出现散射问题。因此,对大脑深处的刺激不会影响人体内的任何其他细胞。实验表明,连续重复690千赫到3兆赫之间的超声波可以安全地减轻慢性疼痛。

声学遗传学的另一个巨大潜力是它可以控制几乎所有类型的细胞。换句话说,从胰岛素生产到心脏起搏,人体功能可能会因声音而改变。例如,研究人员目前正在测试超声波是否能影响人体代谢过程,如胰腺细胞分泌胰岛素。

有一天,声学遗传学可能能够绕过药物治疗而不需要大脑手术,并被用于治疗各种疾病,从创伤性应激、帕金森病、癫痫、运动障碍到慢性疼痛。例如,去除癌细胞而不影响任何周围组织,也没有任何副作用……这听起来令人兴奋吗?

当然,作为一项仍处于概念验证阶段的技术,“大脑语音控制”仍有许多缺陷:

例如,将声敏感通道(即TRP-4蛋白)引入特定的人类细胞并控制线虫并不是一个困难的因素。要知道线虫只有302个神经元,只需在294个神经元中添加TRP-4,就可以用超声波将它们准确地引导至神经元。然而,与线虫不同,人类没有色氨酸-4基因。如何让声音敏感蛋白进入大脑的目标区域需要通过人类临床实验进一步探索和验证。

另一个例子是,很难评估声刺激水平是否会导致超出生理范围的神经元反应,从而带来潜在风险。事实上,早在2012年,学术界就在讨论将“声学遗传学”和胎儿成像技术相结合来辅助先天性遗传疾病的诊断。然而,这种非侵入性产前检查可能导致误导性诊断。考虑到“胎儿第一”的概念,还没有突破。

(2005-2015年光遗传学论文数量)

然而,从其前身光遗传学的发展步骤来看,该实验室自2005年诞生以来一直受到广泛质疑,现在正被用于许多领域,为许多疾病的治疗提供了新的思路,甚至为人工智能产业的发展做出了贡献,但仅仅是在十几年的时间里。

自诞生以来,它拥有许多盟友,如声音敏感材料的突破、人工智能分析能力的引入、获取输出信号的半导体技术等。有了这些超级辅助工具,大脑和身体被声音控制,这一天可能会比预期来得更早。

想象一下,在不久的将来,不需要手术就可以将起搏器植入有缺陷的心脏,不用注射胰岛素就可以控制血糖水平,甚至按下按钮就可以缓解癫痫发作。这样一个勇敢的新世界也许会颠覆目前所有关于脑-机接口和可穿戴设备的想象?

尽管还没有一个科技巨头举办过一次令人震惊的全球声遗传学会议,但在我们的脑海中按一个“收藏”键仍然是值得的。

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