生物评论周报201期:Nature Neuroscience人类大脑如何分离、储存和提取记忆

1、Nature Neuroscience:利用神经元检测认知边界重构了人类情景记忆。

2022年3月7日,来自美国雪松西奈医疗中心Ueli Rutishauser和哈佛医学院Gabriel Kreiman研究组合作在学术期刊《自然-神经科学》上发表了题为“Neurons detect cognitive boundaries to structure episodic memories in humans.”的一项新成果。经过不懈努力,他们利用神经元检测认知边界重构了人类情景记忆。

研究人员记录了人类内侧颞叶(MTL)中单个神经元在具有复杂叙述记忆形成和检索过程中的活动。研究人员发现神经元会对不同情节之间的抽象认知边界作出反应。编码期间边界诱导的神经状态变化预测了随后的识别准确性,但损害了事件顺序记忆,这反映了内容和时间记忆之间存在基本行为权衡。此外,在检索成功和错误记忆形成后,记忆边界后的神经状态都得以恢复。

这些发现揭示了一种用于检测认知边界的神经元基质,这些认知边界将经验转化为记忆片段,并在检索过程中重构心理时间轨迹。

据悉,虽然经验是连续的,但记忆却是由离散事件组织的。认知边界被认为是经验和结构记忆的分割线,但如何实现这一过程仍不清楚。

 

(评论:这一发现提高了我们对人类大脑如何形成记忆的理解,并可能对阿尔茨海默氏症等记忆障碍治疗有帮助。)

文章来源:

Zheng, Jie, Schjetnan et al,Neurons detect cognitive boundaries to structure episodic memories in humans. DOI: 10.1038/s41593-022-01020-w, Nature Neuroscience最新IF:21.126

 

2、Cell:科学家实现体外大脑皮层重建

2022年2月24日,来自美国普林斯顿大学H. Sebastian Seung研究组在《细胞》杂志发表了标题为“Reconstruction of neocortex: Organelles, compartments, cells, circuits, and activity.”的最新成果,他们的最新研究重建了具有细胞器、隔室、细胞、电路和活性的大脑皮层。

 

Highlights

  • A cortical reconstruction describes neuron connectivity, function, and cell biology
  • Pyramidal areal synapse density appears invariant with distance from the soma
  • Analysis of connectivity motifs reexamines "non-randomness" in cortical networks
  • Pyramidal cells with more local connections give stronger and more reliable responses

 

研究人员利用250×140×90 μm3的电子显微镜图像完成了L2/3小鼠初级视觉皮层的半自动重建,包括锥体和非锥体神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞和前体、外周细胞、脉管系统、细胞核、线粒体和突触。实现了锥体细胞子集的视觉反应。这些数据、用于程序化和三维交互式访问的工具是公开的。简短的重建图说明了在皮层回路和神经元细胞生物学中结构与功能相关的潜在应用广度。线粒体和突触组织的特征是体细胞路径长度的函数。

使用随机图配置模型准确预测了金字塔连接基序频率。从附近细胞接收更多连接的锥体细胞表现出更强和更可靠的视觉反应。示例代码数据是可访问和可分析的。

 

(评论:这项研究更有助我们深入了解到了大脑皮层的,期待更多研究。)

 

文章来源:

Nicholas L. Turner, Thomas Macrina et al, Reconstruction of neocortex: Organelles, compartments, cells, circuits, and activity. DOI: 10.1016/j.cell.2022.01.023, Cell:最新IF:36.216,

 

3、Nature:发现细胞身份背后一个非经典的三羧酸循环

2022年3月9日,来自美国斯隆—凯特林癌症研究所Lydia W. S. Finley团队在《自然》杂志上发表了题为“A non-canonical tricarboxylic acid cycle underlies cellular identity.”的研究成果,发现细胞身份背后一个非经典的三羧酸循环。

研究人员确定了一个非经典的三羧酸(TCA)循环,它对细胞状态的变化是必需的。遗传共性图谱显示了一个基因簇,它足以组成一个替代经典TCA循环的生化方案,其中线粒体导出的柠檬酸盐被ATP柠檬酸酯酶代谢,最终再生线粒体草酰乙酸盐来完成这个非经典的TCA循环。通过在小鼠肌细胞和胚胎干细胞中操纵ATP柠檬酸酯酶或经典TCA循环酶aconitase 2的表达,研究人员发现TCA循环的配置变化伴随着细胞命运的转变。在脱离多能性的过程中,胚胎干细胞从经典的TCA周期代谢转换为非经典的TCA周期代谢。因此,阻断非经典TCA循环能阻止细胞退出多能性。这些结果为传统的TCA循环建立了一个依赖环境的替代方案,并揭示了适当的TCA循环参与对细胞状态的改变是必需的。

 

据悉,TCA循环是细胞代谢的中心枢纽,它氧化营养物质以产生用于能量生产的还原当量和用于生物合成反应的关键代谢物。尽管TCA循环的产物对细胞的活力和增殖很重要,但哺乳动物细胞在TCA循环的活性上显示出多样性。这种多样性是如何实现的,以及它是否是建立细胞命运的关键,仍不甚明了。

(评论:学习了 期待更多研究)

 

文章来源:

Arnold, Paige K., Jackson et al,A non-canonical tricarboxylic acid cycle underlies cellular identity. DOI: 10.1038/s41586-022-04475-w, Nature最新IF:43.07

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