Cell

Nature

1. Striatal cirucuits function

Title- Action suppression reveals opponent parallel control via striatal circuits

基底神经节的直接通路和间接通路被认为分别促进和抑制行为。然而， 纹状体直接 (dMSNs) 和间接中棘神经元(iMSNs)的共激活挑战了这一观点。在葡萄牙首都的佩顿实验室内的paton团队通过研究需要持续的动态动作抑制的执行间隔分类任务的小鼠的脑回路，发现动作抑制期间dMSN和iMSN通路的功能对抗特征。纤维光度法和光识别电生理记录表明iMSNs抑制对侧动作，dMSNs促进对侧行为。同时，光遗传抑制显示背外侧纹状体(DLS)相关回路主要用于抑制而不是促进作用。团队所构建的计算强化学习模型预测，DLS外的平行纹状体回路促进行动。与光遗传抑制实验结果一致。该研究探索了多回路和特定区域的基底神经节的相反作用如何导致行为控制，并建立了感觉-运动间接通路在主动抑制诱惑行为中的关键作用。

Published- July 6

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04894-9

2. Memory, Place cells

Title- Hippocampal place cells have goal-oriented vector fields during navigation

海马体与记忆息息相关，其中包括对外界空间的记忆与方向感。我们对海马体的认知地图的坐标位置已经有所了解，但对海马体如何支持灵活导航却知之甚少。伦敦的奥基夫实验室内，Ormond与O’Keefe评估大鼠在蜂巢迷宫内的CA1位置细胞的方向性。大量位置细胞表现出强烈的定向极化。个体细胞的方向向量在目标位置附近汇聚，提供了强大的导航信号。改变目标位置会导致汇聚点和向量场向新目标移动。蜂巢迷宫允许评估空间表现和空间行动的地方细胞活动，并显示后者是如何联系到前者。研究结果表明，海马体创造了一个基于矢量的模型来支持灵活的导航，使动物能够从环境中的任何位置选择最佳路径到达目的地

Published- July 6

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04913-9

3. Satiety

Title- the neuronal logic of how internal states control food choice

我们并不了解内部状态是如何改变感觉运动处理和形成决策，如食物选择。在葡萄牙首都尚帕利莫实验室内，Riberio团队使用泛神经元容量活动成像，创建了腹侧果蝇大脑的功能图谱，发现代谢状态在神经泌区域广泛地塑造了感觉运动处理，而在生殖状态知识局部确定感官信息如何转化为进食运动输出。因此，这两种状态协同调节蛋白质特异性食物的摄入和食物选择。最后，使用一种新的计算策略，我们识别了标记神经元的驱动线，这些神经元控制着大脑状态调节区域，并表明新发现的“borboleta”区域足以引导人们选择富含蛋白质的食物。该研究确定了一个可推广的内部状态整合成决策的方式，并提出内部状态如何塑造行为。

Published- July 6

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04909-5

4. Psychological stress reduction

Title- A synergistic mindsets intervention protects adolescents from stress

社会评价性压力源，即人们觉得自己可能被负面评价的经历，对青少年的心理健康构成了主要威胁，并可能导致年轻人脱离原本追求并错失获得有价值技能的机会。在美国罗切斯特大学内Jamieson团队表明，一个约30分钟、可复制的“协同心态”干预可以降低压力。此在线训练模块同时针对成长型思维模式(认为智力可以发展)和压力增强型思维模式(认为一个人的生理压力反应可以促进最佳表现)。在六个双盲、随机、对照的实验中，在美国的中学和高等中学学生中进行，协同心态干预改善了与压力相关的认知，心血管反应性、每日皮质醇水平、心理健康、学业成功和2020年COVID-19封锁期间的焦虑症状。利用贝叶斯机器学习统计方法的异质性分析和四细胞实验表明，干预的益处依赖于同时处理思维模式——成长和压力。因此，该研究确定了一种治疗青少年压力的方法，原则上可以在全国范围内以低成本推广。

Published- July 6

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04907-7

5. hippocampal immature neurons

Title- Molecular landscapes of human hippocampal immature neurons across lifespan

未成熟的齿状颗粒细胞(imgc)产生于成年海马体，有助于啮齿类动物的神经可塑性和大脑功能，并在多种人类神经障碍中失调。对于成人海马imgc的分子特征知之甚少，甚至它们的存在也存在争议。在美国宾夕法尼亚大学的宋团队通过一种经过基于机器学习的分析方法，进行了单核RNA测序，以识别imGCs，并量化它们在整个生命周期的不同阶段在人类海马体中的数量。他们发现人类imgc在整个生命周期中的共同分子特征和年龄依赖性的转录，这表明人类imgc的细胞功能、和疾病相关变化与小鼠不同。他们还发现阿尔茨海默病人的imgc数量减少。最后，我们通过齿状颗粒细胞命运特异性增殖神经祖细胞和培养的外科标本，证明了成人海马神经形成或再生的能力。该研究表明，大量imgc通过低频重新生成和长期成熟存在于成人海马体中，并揭示了imgc在整个生命周期和阿尔茨海默病中的分子特性。

Published- July 6

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04912-w

6. interneuron modulation

Title- A transcriptomic axis predicts state modulation of cortical interneurons

转录组学已揭示皮质抑制神经元很多样的分子亚型，但尚不清楚其对应的活动模式。在英国伦敦大学实验室内Harris团队发现小鼠的初级视觉皮层(V1)的抑制亚型与大脑状态关联受转录组变异主轴的位置影响。他们利用之前定义的转录组簇将1-3层成像的抑制神经元划分为5个子类、11个类型和35个亚型的三级层次3。争对视觉刺激的反应：Sncg亚类的细胞被一致抑制，其他亚类的细胞主要被刺激。大脑状态的调节在所有等级水平上都不同，但可以从第一个转录组主成分进行很大程度的预测。在静息状态下，大脑激发更多的抑制亚型，其轴突投射在第1层的比例更小，峰值更窄，输入电阻更低，适应能力更弱，并表达更多的抑制胆碱能受体。在兴奋状态下放电的亚型具有相反的特性。该研究试图解释不同的抑制V1亚型如何形成依赖于大脑状态的皮层处理。

Published- July 6

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04915-7

7. Memory recall

Title- Prefrontal feature representations drive memory recall

记忆形成涉及到将语境特征绑定到一个单元，而记忆回忆可以使用个体特征组合发生。语境记忆及其构成特征之间关系的神经基础目前还不清楚。当小鼠使用特征来回忆相关的语境记忆时，洛克菲勒大学神经动力学与认知实验室的Rajasethupathy团队对海马体进行了纵向成像。并为了确定为海马体提供特征输入的假定的大脑区域，他们在行为中成像海马体时抑制皮层传入。他们发现，内嗅皮层的抑制导致海马体的广泛沉默，而前额叶前扣带回的抑制导致语境神经元的高度特异性沉默和特征记忆的缺陷。他们通过前扣带回和海马体的共成像发现：在训练过程中，前扣带回在群体表征滞后于海马体，但在回忆过程中前扣带回重组后引导海马体进行回忆。该研究提供了第一个关于情境特征在大脑中是在哪里表现 如何表现的机制。

Published- July 13

URL-  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04936-2

8. Alternate function of dopamine

Title- Dopamine subsystems that track internal states

食物和水之所以有益，部分原因是它们满足了我们的内在需求。腹侧被盖区(VTA)的多巴胺能神经元被味觉奖励激活，但动物如何学会将这些口腔线索与摄入的延迟生理效应联系起来尚不清楚。霍华德·休斯医学研究所的Knight团队发现VTA内部的多巴胺能神经元在特定摄入阶段会有所响应。口渴的老鼠喝水后，多巴胺能神经元的一个主要亚群会追踪系统水合作用的变化，而不同的多巴胺能神经元会对胃肠道中的营养物质做出反应。他们发现，液体平衡相关的信息通过下丘脑通路传输到腹侧盖区，再传输到口服、胃肠道和摄入吸收后阶段的下游回路。针对这些信号的功能，该研究表明小鼠仅凭再水化能力就能迅速学会选择一种液体而不是另一种，如果腹侧盖区(VTA)的多巴胺能神经元在摄入后被选择性地沉默，这种摄入就会被阻止。这些发现揭示了中脑多巴胺子系统，以秒到几十分钟的时间尺度跟踪摄入的不同方式和阶段，并且这些信息被用来驱动对摄入后果的了解。

Published- July 13

URL- - https://www.nature.com/articles/s41586-022-04954-0

9. Social signal (visual)

Title– Visual recognition of social signals by a tectothalamic neural circuit

社会从属关系产生于个体层面的行为规则，这些行为规则是由相同的信号驱动的。例如，长距离吸引和短距离排斥是在群体中共同设定首选的动物间距离的规则。然而，人们对它们的知觉机制和执行神经回路知之甚少。马克斯普朗克研究所的Larsch团队通过斑马鱼的无偏倚活动映射和定向体积双光子钙成像发现了分布在整个大脑的21个视觉活动热点，以及在多模态、社交激活的丘脑背侧核中聚集的生物运动调节神经元。个体背丘脑神经元导致局部加速的视觉刺激模拟典型的鱼动力学，但对整体或连续运动并不敏感。电子显微镜下重建丘脑背侧神经元显示从视神经顶盖输入对突触投射到了下丘脑中与社交相关区域。切除视顶盖或丘脑背侧会选择性地破坏社会吸引，而不影响短距离排斥。该研究发现了一个服务于视觉识别和社会关系对顶丘脑通路。

Published- July 13

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04925-5

10. Neurotensin

Title- Neurotensin orchestrates valence assignment in the amygdala

基底外侧杏仁核(BLA)的不同投射在奖赏或惩罚学习后被增强，从而促使我们可以对环境进行正向或反向的效价评估，这种能力对生存至关重要。在加州索尔克生物研究所，tye团队证明了丘脑室旁核(PVT)中表达神经紧张素(NT)的神经元投射到BLA (PVT-BLA:NT)，通过在联想学习过程NT浓度的调制来介导效价分配。他们还发现该投射通路的光遗传激活促进奖励学习，且在该通路特异性敲除NT基因增强惩罚学习。NT浓度在奖励学习后增强，在惩罚学习后降低。总之，该研究确定NT是一种信号BLA中效价的神经肽，并表明NT是一种关键的神经调节因子，通过将价特异性可塑性扩展到行为相关的时间尺度，协调杏仁核神经元的正效价和负效价分配。

Published- July 20

URL- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04964-y

Science

1. Mice and human different neural organization

Title- Conservation and divergence of cortical cell organization in human and mouse revealed by MERFISH

人类大脑皮层的细胞非常多样。人类皮层中不同类型的细胞是如何组织的，以及不同物种的细胞组织是如何变化的仍不清楚。在在德州大学西南医学中心的张教授的团队使用多重抗错荧光原位杂交(MERFISH)技术对4000个基因进行了空间分辨的单细胞图谱分析，鉴定了100多个转录不同的细胞群，并生成了人类颞中上回的通过分子定义的、有空间分辨率的细胞图谱。他们进一步探索了细胞间的相互作用，产生于体细胞接触或接近细胞类型特异性的方式。人类和小鼠皮质的比较显示，细胞的层流组织是相同的，但和细胞相互是不同的。我们的数据揭示了人类特定的细胞-细胞接近模式：人脑中皮层神经元和非神经元细胞的交互对比老鼠有明显增加。

Published- June 30 (July issue)

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm1741

2. Midbrain circuit

Title- A specific circuit in the midbrain detects stress and induces restorative sleep

应激性睡眠被推测可以抑制应激反应，帮助心理处理应激事件。然而，这些现象背后的机制尚不清楚。沃尔夫森生物医学研究所的Wisden团队发现老鼠中脑中有一种专门用于检测压力和诱导恢复性睡眠的特定回路。该通路中的神经元/细胞亚群(VTAVgat-Sst) 能够感知压力并通过下丘脑外侧驱动非快速眼动(NREM)和快速眼动睡眠，同时抑制室旁下丘脑促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)的释放。短暂的压力增强VTAVgat-Sst细胞的活动数小时，使它们持续发挥其睡眠效果。VTAVgat-Sst细胞的损伤使sds诱导的睡眠消失;没有它，焦虑和皮质酮浓度在压力后仍然增加。换而言之，该通路产生的应激性睡眠可以缓解压力水平，减轻应激性焦虑，恢复精神和身体功能，可能可以用于治疗焦虑症。

Published- June 30 (July issue)

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn0853

3. Pain reduction (receptors)

Title- Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves

由于事故或医疗程序而受伤后，可能需要各种形式的疼痛缓解。这些方法可以包括止痛药物或局部注射来减弱疼痛感受器，但也可以简单地在引起疼痛的部位敷上一些冷的东西，比如用冰袋来治疗关节或肌肉的疼痛或挫伤。西北大学实验室内的Rogers团队发明了一种软的、小型化的、可植入的冷却器，利用液体到气体的形变作为冷却机制来暂时阻断神经传导。该发明借鉴了神经电袖带的设计，用携带微升体积生物惰性冷却剂的微流体通道取代了电线。该设备能够在活体组织中任意深度提供聚焦的、微创的冷却动力，并实现实时温度反馈控制。病可以通过溶解和生物吸收来消除不必要的设备负载和患者风险，而无需进行额外的手术。多周的体内试验证明了快速和精确冷却周围神经的能力，以提供局部的，按需镇痛大鼠模型的神经性疼痛。

Published- June 30 (July issue)

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8532

4. Neurological disease genetics

Title- Mutations linked to neurological disease enhance self-association of low-complexity protein sequences

低序列复杂度的蛋白质结构域不能折叠成稳定的三维结构。然而真是具有这些序列的蛋白质在许多方面帮助细胞构建，例如组装不被膜包围的核和细胞质结构。这些细胞组装的动态特性是由低复杂性域(lcd)通过不稳定的交叉β结构瞬态自关联的能力造成的。过往研究通过阶段分离对方式研究lcd链接结构。在德州大学西南医学中心的Mcknight团队使用这样的分析证明了：折叠态和展开态之间保持接近平衡的不稳定蛋白质结构决定了LCD自关联及其相关化学反应。此外他们通过体外培养细胞发现：提升LCD关联中的此类不稳定分子的稳定性会使隐性的基因突变展现出腓骨肌萎缩症、额颞叶痴呆和阿尔茨海默病等疾病的表征。

Published- July 1

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn5582

5. How sound reduces pain

Title- Sound induces analgesia through corticothalamic circuits

以往研究表明声音可以有效地抑制疼痛。然而，目前还不清楚是什么导致了音乐或噪音引起的镇痛效果。中国科学技术大学的张教授团队发现，声音的镇痛作用依赖于相对于环境噪声的低信噪比(5分贝)。病毒追踪、微内镜钙成像和多电极记录显示，低信噪比声音抑制谷氨酸输入从听觉皮层(ACxGlu)到丘脑后核(PO)和腹后核(VP)。光遗传或化学遗传抑制ACxGlu→PO和ACxGlu→VP回路分别模拟了炎症后爪和前爪的低信噪比声诱导镇痛。人工激活这两个回路可以消除声音诱导的镇痛作用。该研究揭示了声音促进镇痛的回路。

Published- July 7

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4663

6. Neuroglia

Title- Neurogliaform cells dynamically decouple neuronal synchrony between brain areas

为了产生适应性行为，我们的大脑不断地结合来自多个来源的信息。面对不断变化的输入，神经元通路是如何协调和保持不同输入流的平衡的呢？为研究这个问题，维也纳医科大学的lasztoczi团队记录了清醒小鼠CA1海马中已识别的中间神经元的活动。神经胶质瘤细胞(ngfc) -提供gaba能抑制锥体细胞的远端树突-强烈耦合它们的放电到伽马振荡同步局部网络与皮层输入。ngfc的动作电位并没有加强这种同步，而是将锥体细胞的活性与皮质伽马振荡解耦，但没有减少它们的放电，也没有影响局部振荡。因此，ngfc通过暂时脱离同步而不减少通信网络的活动来调节信息传递。

Published- July 14

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo3355

7. Signaling nodes

Title- Multimodal perception links cellular state to decision-making in single cells

单个细胞会根据其内部状态和环境做出决定，但细胞是如何可靠地做到这一点的还不清楚。为了研究人类细胞的信息处理能力，pelksman实验室内的团队对细胞状态的信号反应和标志物进行了多路量化。神经网络中的信号节点表现出自适应的信息处理，这导致了生长因子的异质性响应，使节点能够捕获关于细胞状态的部分非冗余信息。换而言之，因为信号节点存储了细胞状态的其他信息，因此对相同浓度的生长因子的反应不同，有不用反应。总的来说，作为一种多模态感知，这给单个细胞提供了巨大的信息处理能力，可以准确地将生长因子浓度置于其细胞状态下，并做出依赖于细胞状态的决定。

Published- July 14

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf4062

8. Neurotransmitter, neurotoxin

Title- A concise synthesis of tetrodotoxin

河豚毒素(TTX)是一种具有神经毒性的天然产物，是神经科学不可或缺的探针，是生物合成和生态的谜，是合成化学的著名目标。在这里，我们提出了立体选择性合成TTX从一个葡萄糖衍生物在22个步骤。TTX的中心环己烷环及其α-叔胺部分是通过氧化腈的分子内1,3-偶极环加成，然后炔基加成得到的异恶唑啉。钌催化的羟基化反应为二恶-金刚烷核心的形成奠定了基础。胍的安装、伯醇的氧化和后期的向异构化得到TTX和无水TTX的混合物。这种合成方法可以很容易地获得具有生物活性的衍生物。该研究提出了从葡萄糖衍生物得到天然产物的相对简单的途径。偶极环加成使环己基核的形成比先前的方法晚。钌的催化作用是组装周围含氧环的关键。

Published- July 21

URL- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn0571