人 類

中腦黑質的結構損傷影響帕金森患者的序列工作記憶

人們每天都要處理大量的序列信息，談話時要決定先說什么后說什么，干活時要決定先做什么后做什么。在健康成人的大腦中，序列信息的加工由前額葉—基底節網絡負責，其中基底節包括紋狀體、蒼白球和丘腦底核等重要結構。與健康對照者相比，帕金森患者的中腦黑質致密部神經黑色素高信號區域顯著減小，說明患者中腦黑質致密部的結構受損。為了探索帕金森病序列工作記憶損傷的深層機制，研究人員利用磁共振成像技術，檢測了29例帕金森患者和29例健康對照者的中腦黑質致密部神經黑色素高信號區域的面積，同時，檢測了他們在數字序背任務中的行為表現和腦部活動。在數字序背任務中，與健康對照者相比，帕金森患者的丘腦底核激活過高，紋狀體和蒼白球激活不足，中腦黑質與丘腦底核、紋狀體和蒼白球的功能連接減弱。帕金森患者的中腦黑質致密部神經黑色素高信號區域越小，與序列加工有關的紋狀體激活程度越弱，加工序列信息的能力也越差。臨床常用的抗帕金森藥物如多巴胺受體激動劑，雖然可以調節丘腦底核的激活，卻不能有效提高帕金森患者的序列加工能力。這項研究為治療帕金森病提供了新的思路。（The Journal of Neuroscience, 41(29):6304-6313）

視網膜中存在警報專線

大腦的視覺系統使我們感知到外部的視覺環境。同時，視覺系統還具有其他更加保守的功能，例如感受晝夜節律、調控情緒以及介導一些本能行為等。組合編碼是傳統視覺感知的編碼方式，可以為大腦提供清晰而完整的圖像，但是這種方式具有反應時間慢、處理信息冗余等缺點。擔當保守功能的視覺系統中具有另外一種快速編碼的方式，可通過一條警報專線將特定關鍵信息快速傳遞給大腦并觸發行為。視網膜中一類非常保守的神經節細胞是這一警報專線的開端。這類名為瞬時撤光型α細胞的神經節細胞具有巨大的胞體和寬廣的樹突叢，使它們像雷達天線一樣可以大面積地搜索視野中的信息。同時，它們通過粗壯的軸突將電信號傳送到大腦。此類細胞可以編碼逼近視覺刺激的大小，一旦被激活，就能通過動作電位的頻率報告給大腦：危險正在靠近！通過轉基因小鼠，可以將這類細胞“點亮”，讓它在眾多的細胞中脫穎而出，更容易被研究人員看到。實驗發現：如果偽造信號，即使沒有實實在在的危險，激活的α細胞也會讓大腦信以為真，快速控制小鼠做出逃跑或者僵直的防御行為來保命。相反，如果人為地讓此類細胞沉默，使其在看到危險刺激時也發不出警報信號，那么再給予小鼠逼近的視覺刺激時，小鼠竟然和沒看到危險一樣，還是閑庭漫步地游蕩，沒有一點害怕的感覺。通過對轉基因小鼠視覺系統的研究，可以建立人類視覺感知的模型。（Current Biology, 31(11): 2263-2273.e3）

古線粒體全基因組研究解密山東人群演化史

近日，國內首次對山東地區人群母系遺傳歷史進行了長時間跨度、廣地理尺度的研究。研究團隊利用高效的古DNA捕獲技術，獲得了距今9500—1800年前的山東地區12個古代遺址的86條線粒體全基因組序列。這些古代樣本在地理上分布在山東的內陸和沿海地區，時間跨度近7700年。根據分子方差分析法（Analysis of molecular variance）檢測出來的不同時間段的人群間的差異，山東地區的人群可以分為距今約9500—4600年前的早期人群和距今約4600—1800年前的晚期人群。在早于4600年前的樣本中發現了在現今東亞南、北方人群中常見的單倍體群D4、D5、B4c1和B5b2，即早期山東人群已經擁有了東亞南方和北方人群的母系遺傳特點。相較早期山東人群，晚期山東人群中新增了多種線粒體單倍體群。這些都暗示：在龍山文化時期及之后的山東地區古代人群受到了其他地區人群的影響，這些影響豐富了山東地區人群母系遺傳結構的多樣性。從距今約3100年前開始，山東的沿海和內陸地區的人群也可能發生了基因互動，比如共享了線粒體單倍體群M8和A，導致了從距今3100年前開始山東地區沿海和內陸的人群間母系遺傳結構的差異大幅降低。而通過構建B5b2支系的系統發育樹和計算B5b2支系下各單倍體型的分歧時間可知：在B5b2支系下，距今約9500年前的扁扁洞個體、距今5500—5300年前的北阡遺址個體，可能與該譜系的某些東亞人群和北亞人群的祖先有關，即B5b2這一支系人群很有可能是從山東地區向外部地區進行擴散的。（Science Bulletin,66(11): 1129-1135）