▍ 脑病专题

记忆游戏可以帮助我们了解脑损伤

在脑外伤后,为什么有些人会迅速恢复技能,而另一些人则会面临长期的功能障碍?波士顿大学(Boston University)的神经科学家Jerry Chen和他的同事们试图通过理解大脑的哪一部分用来处理感觉信息和记忆的来回答这个问题。   “从生物医学的角度来看,问题是大脑的某些部分是否单独负责某些类型的功能,”波士顿大学文理学院生物学助理教授和系统神经科学中心的教员Chen博士说,他的实验室发表在《神经元》(Neuron)杂志上的最新研究,可能最终会帮助我们确定在遭受脑外伤后,哪些能力特别难以恢复(因为这些技能只由大脑的一个区域负责),而哪些能力更有弹性。   Chen博士的团队为小鼠创造了一个记忆游戏,以检查大脑中处理触觉信息和记忆的两个区域的功能,他们称之为S1和S2。Chen想知道S1和S2是否都处理相同的信息(分布式处理),还是每个区域都有专门的、独立的角色(局部化处理)。   研究人员让小鼠玩一个记忆游戏,这个游戏用一个移动的装置轻轻刺激它们的胡须。对小鼠来说,这个游戏的目标是识别胡须的移动模式以获得奖励。首先,每只小鼠都感觉到了设备在前后移动它们的胡须。然后,在两秒钟的停顿之后,设备又移动了它们的胡须。例如,如果它们的胡须在两轮游戏中向相反的方向移动,先将胡须向前移动,然后暂停,再将胡须向后移动,小鼠就知道它们可以通过舔一根吸管来获得一种解渴的饮料。另一方面,如果这个装置在两个回合中把它们的胡须朝同一个方向移动,那么小鼠就舔不到东西了。如果小鼠搞错了,它们会得到一小口空气和一个暂停,然后才能继续游戏。   与此同时,研究人员在整个游戏过程中观察小鼠的大脑活动,观察S1和S2区域是如何影响小鼠的技能的。他们使用了一种名为“光遗传学”的技术,一种基因工程方法允许他们利用光选择性地激活老鼠大脑S1或S2区域的脑细胞。   研究人员发现,小鼠大脑的S1和S2区域执行许多相同的处理,经常相互之间来回发送信息。但是他们还观察到,当小鼠玩记忆游戏时,两个大脑区域发挥了一些特殊的作用。S1似乎更多地参与了即时感官信息的处理,从而了解了小鼠的胡须如何实时运动。相比之下,S2似乎特别参与了帮助小鼠回忆过去的事件,而小鼠则依靠这个大脑区域来记住游戏第一轮中发生的事情。   Chen说,研究结果表明S1和S2的接线方式不同,因为S2中的脑细胞比S1中的脑细胞相互连接更牢固。Chen推测这些更紧密的联系与S2在回顾过去中的作用有关。当脑细胞之间的联系更加紧密时,提示可能会更容易引发细胞链并触发记忆,这是神经活动的“多米诺效应”。总之,S1和S2的本地化和分布式处理都有助于小鼠能够正确玩游戏并获得含糖点心。   虽然人类没有小鼠样的长胡须,但该团队的实验观察结果可能代表了人类手处理的相同类型的感官信息。   “我们用手指处理触觉信息的灵敏度和灵活性,就像小鼠用胡须一样,”Chen说,“因此,如果我们要研究我们是如何处理我们的手和手指的触觉信息,我们可能会期望看到像我们在小鼠身上看到的一样多的分布式处理力量,因为这是我们进化的主要感官之一。”   Chen说,在这些发现能够帮助那些因脑外伤而长期失去运动技能或其他能力的人之前,还有很多研究要做。他说:“需要记住的一个因素是,小鼠的大脑(比人的)更小,而其中一些区域更加混杂,因此小鼠大脑中的处理过程可能更加倾向于分布式处理。”“人类大脑的体积比老鼠大得多,”Chen说,“人类可能有更多的区域来进行局部化处理。或者,相反的情况也可能是正确的,因为我们的大脑更大,有更多的连接,所以我们可能有和小鼠一样多的分布式处理力量,甚至更多。”

2023-02-26 23:02


独自饮酒大大增加酒精使用障碍风险

酒,是人类文明的产物,有5000年以上的悠久历史。饮酒是世界范围内导致死亡和残疾的主要因素,酗酒会诱发心脑血管疾病、代谢性疾病,甚至与某些癌症密切相关。   过量饮酒是全球人口健康的主要风险因素之一,每年导致全球300万人死亡,分别占全球男性和女性疾病负担的7.1%和2.2%。在青春期和青年期,酒精使用导致的健康负担显著增加。   2022年7月11日,美国卡内基梅隆大学、密歇根大学的研究人员在" Drug and Alcohol Dependence "期刊上发表了一篇题为" Solitary alcohol use in adolescence predicts alcohol problems in adulthood: A 17-year longitudinal study in a large national sample of US high school students "的研究论文。   该研究表明,单独饮酒会大大增加以后的酒精使用障碍风险,经常独自喝酒的青少年在35岁时出现酒精使用障碍症状的几率高35%,年轻人则高出60%,并且女性尤其突出。   一直以来,关于饮酒的问题,研究总是集中在饮酒的频率和数量上,而饮酒的环境(单独或与他人一起)是未来酒精滥用的一个被忽视的指标。   在该研究中,研究人员分析了美国大型全国样本库 Monitoring the Future study,这是一项正在进行的流行病学研究,重点关注美国青年成年后的药物和酒精使用情况。共纳入4464名青少年(18岁)和4561名年轻成人(23-24岁),研究评估了青春期和青年期单独饮酒是否与酗酒和前瞻性预测35岁酒精使用障碍相关,以及相关性是否因性别而异。   研究人员在接下来的17年中跟踪了每位参与者,在此期间,他们收集了有关每个人的酒精使用情况,以及35岁时出现的任何酒精使用障碍的定期数据。   总体而言,27.4%的青少年和40.2%的年轻人报告了过去一年单独饮酒。   在考虑了众所周知的风险因素后,如狂饮、饮酒频率、社会经济地位和性别。研究发现,与仅在社交环境中饮酒的人相比,单独饮酒的青少年和年轻人成年后出现酒精使用障碍症状的风险更高。   具体来说,与社交饮酒者相比,经常单独饮酒的青少年在35岁时出现酒精使用障碍症状的几率高出35%,而单独饮酒的年轻人则高出60%。   此外,研究还发现,单独饮酒的青春期女性在成年后出现酒精问题的风险更高。   对于酒精使用障碍的严重程度来说,青少年和年轻人单独饮酒也与35岁时酒精使用障碍严重程度较高有关。   研究人员表示,大多数喝酒的年轻人在社交场合与他人一起喝酒,但也有相当一部分年轻人独自喝酒。单独饮酒是未来酒精使用障碍的一个独特而强大的风险因素。   不仅如此,随着与流行病相关的抑郁症和焦虑症的同时增加,酒精的问题也在逐步增加。   当然,最安全的饮酒量就是不喝!国际医学期刊《柳叶刀》于2018年发表的一项大规模研究显示,酒精是全球15-49岁男性和女性患病和早逝的主要风险因素,全球近十分之一人口的死亡是饮酒所致。该研究得出的结论是:对健康危害最小的饮酒量是0。

2023-02-26 23:02


老年人预防冬季防10注意

冬季的气候干燥、寒冷,早中晚温差较大,容易诱发脑出血。因此,对于老年人来说这样的季节尤其应注意预防脑出血。那么,日常生活中该如何预防呢?   预防脑出血应注意以下问题:   稳血压 早期发现并及时治疗高血压。 老年人一旦被确诊患有高血压,就应坚持服药治疗,并定期复查。   调情志 保持乐观情绪,避免大喜或盛怒。做到心境平和,淡泊名利,知足常乐。人的情绪安然,就不会引起血压升高,从而也就减少了脑出血的发病几率。   择饮食 在饮食上,老年人应做到低脂、低盐、低糖,少吃动物的脑、内脏,多吃蔬菜、水果、豆制品,搭配适量的瘦肉、鱼、蛋等。由于吸烟、饮酒均可引起血管收缩、心跳加快、血压上升,加速动脉硬化,因此,冠心病、高血压及脑动脉硬化患者应戒烟酒。   免劳累 老年人应尽量避免体力和脑力劳动过度。超负荷的工作可诱发脑出血。   防便秘 用力排便极易使脆弱的小血管破裂而引发脑出血。老年人预防便秘,可多吃一些富含纤维素的食物,如芹菜、韭菜、水果等。也可做适当的运动及早晨起床前腹部的自我按摩。   不蹲便 蹲便时,人的下肢血管会发生严重的屈曲,加上屏气排便,腹内的压力增高,可使血压升高,从而增加脑出血的危险。若坐便,股动脉虽弯曲,但弯曲角度在90度左右,血液可与平时一样保持畅通。同时全身的重量又为臀部所承受,虽时间稍长,下肢也不会感到吃力。   防跌倒 多数老年人都患有脑动脉硬化,加上血管壁较脆弱,若不小心跌倒,易造成颅内血管破裂,引发脑出血。因此,老年人在日常活动和锻炼时要特别小心,避免跌倒。   动左手 在日常生活中,多用左上肢和左下肢,尤其是多用左手,不仅可以减轻大脑左半球的负担,还能锻炼大脑的右半球,增强右半球的协调功能。医学研究表明,脑出血最易发生在血管比较脆弱的右脑半球,所以预防脑出血,最好的方法是经常在早晚用左手转动两个健身球。   饮足水 体内缺水时,会使血液变稠,血流变慢,从而增加心脑血管病的发生几率。因此,老年人要养成平时多饮水的习惯,特别是晚睡前、晨起时,饮1~2杯温开水,可以起到很好的预防作用。   避寒冷 寒冷的冬季是脑出血的多发季节。寒冷可引起血管收缩,血压上升。所以,老年人在寒冷的秋冬季节要注意保暖,使身体适应气候的变化。此外,还要根据自己的健康状况,进行一些适宜的体育锻炼。如散步、做广播体操等,以促进血液循环。   另外,脑出血往往会有一些先兆,如无诱因的剧烈头痛、头晕、晕厥、呕吐等。若发现这些情况,老年人应及时就医。

2023-02-26 23:01


脑中的抗体引发癫痫

在最近发表在《Annals of Neurology》杂志上的一项研究中,研究者们揭示了某些形式的癫痫伴有重要的大脑区域发炎症状。波恩大学的研究人员现在已经确定了这种联系背后的机制。他们的结果也可能在中期为新的治疗选择铺平道路。   癫痫病可以是遗传性的。在其他情况下,患者只会在晚年发展这种疾病:由于脑部受伤,中风后或由肿瘤引发。脑膜或大脑本身的炎症也会导致癫痫病。   特别危险的是影响所谓海马体的炎症反应,海马体是一种大脑结构,在记忆过程和情绪发展中起着重要作用。医生称这种情况为边缘性脑炎。波恩大学医院转化性癫痫研究科负责人Albert Becker教授解释说:“但是,在许多情况下,尚不清楚导致这种炎症的原因。”   研究人员在患有海马体急性炎症的癫痫患者的脊髓液中发现了一种自体免疫抗体。靶向一种体内的特殊蛋白Drebrin。 Drebrin确保神经细胞之间的接触点正常运行。在这些所谓的突触处,神经元相互连接并传递其信息。   当自身抗体遇到Drebrin分子时,它会使其失去作用,从而破坏神经细胞之间的信息传递。同时,它会提示免疫系统,然后激活该免疫系统并切换至炎症模式,同时产生更多的自身抗体。Julika Pitsch博士说:“通常情况下,Drebrin位于突触内部,而自身抗体位于组织液中。因此,这两个通常不应相互接触。”   这一结果也为新的治疗方法带来希望。例如,诸如可的松的活性物质可以抑制免疫系统,从而可能还阻止自身抗体的大量产生。也可能有可能用某些药物专门拦截和使它们失去能力。波恩大学医院癫痫学系主任Rainer Surges博士强调说,要获得治疗,还有很长的路要走。而且,它将主要使患有这种特定形式疾病的患者受益。然而,对他们而言,其益处可能是巨大的:与先天性癫痫相比,基于炎症的癫痫病将来可能会通过适当的疗法治愈。

2023-02-26 23:01


中国科研人员探索新方法 判断“植物人”残存的意识水平

中国科研人员的一项最新研究把语言加工能力作为指标,结合相关神经表征与机器学习方法,来判断“植物人”残存的意识水平,为患者的临床诊疗提供新参考。   这项研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的王立平研究组与复旦大学附属华山医院的毛颖/吴雪海团队合作完成,相关研究论文以《探索意识障碍患者层级语言加工》为题,于北京时间5月25日深夜在国际学术期刊《自然-神经科学》上在线发表。   科研人员介绍,每年中国有近10万患者因颅脑外伤、脑卒中、缺血缺氧性脑病等疾病陷入昏迷,继而进入长期的意识障碍状态,即传统意义上的“植物人”状态。意识障碍患者中,以无反应觉醒综合征和最小意识状态两类最为常见;相较于无反应觉醒综合征患者,最小意识状态患者的残存意识水平更高,康复可能性也更高。然而,现阶段对患者的状态鉴定主要依赖于有经验医生的观察和量表评分,具有一定的主观性,误诊率颇高。   该项研究利用了简便易行、适用面广的床旁脑电记录手段,采集了无反应觉醒综合征和最小意识状态患者在接受到多层级语音刺激时的神经活动,并与健康人进行了对比。其结果显示,当听到含有字、词、句结构等语音序列时,患者组和健康被试组均表现出了对字层级结构的显着神经响应,但仅健康被试组的脑电活动显着体现出对词和句子结构的追踪。在个体分析中,研究人员发现15名患者表现出对词和句子结构追踪的神经活动,其中6名患者在脑电记录的100天后表现出明显的意识水平康复。在处理多层级语言序列时,健康被试组更多地表现出了与高级认知加工相关的脑电微状态,而患者组与感觉信息处理相关的脑电微状态的出现概率更高。   研究人员表示,综合利用上述语言范式下的“追踪”反应和脑电微状态等神经活动指标建立的机器学习模型,可以更准确地预测患者个体在脑电记录100天后的康复情况。研究组进一步引入新一批患者数据对该模型进行预测功能的泛化验证,成功复现了准确的分类和预测效果。   研究团队表示,将在今后的研究中进一步提高研究结果的临床效果、适应面和自动化程度。

2023-02-26 23:01


通过呼吸就能检测帕金森?

帕金森病(PD)是一种神经系统退行性疾病,目前我国帕金森病的平均患病年龄为60岁,患者已超300万人,帕金森病已经成为肿瘤、心脑血管疾病以外的中老年常见疾病。   在很多人的印象中,帕金森病是一种老年病,但近几年,中青年人群中帕金森病的患者也越来越多。数据显示,中青年型帕金森病人已占到患病总人数的5%-10%。   帕金森病难以诊断,因为主要依赖于运动症状的出现,如震颤、僵硬和迟钝,但这些症状往往在发病几年后出现。如今,美国麻省理工学院电子工程与计算机科学系的Dina Katabi教授和她的团队开发出一种人工智能模型,仅仅通过读取一个人的呼吸模式就能检测出帕金森病。   早在1817年,在James Parkinson的研究中就注意到了帕金森病与呼吸之间的关系,这种联系在后来的研究中得到进一步加强。该研究报告了脑干中控制呼吸的区域的退化、呼吸肌功能的弱化和睡眠呼吸障碍。此外,这些呼吸系统症状通常比临床运动症状早几年出现,这表明呼吸属性可能有希望在临床诊断之前进行风险评估。   在这项研究中,研究人员提出了一个新的基于人工智能的系统,用于检测PD,预测疾病的严重程度,并利用夜间呼吸跟踪疾病的发展。这种工具能够从一个人的夜间呼吸(睡眠时的呼吸模式)来评估这个人是否患有帕金森病。这种由麻省理工学院博士生Yuzhe Yang和博士后Yuan Yuan训练的神经网络还能够辨别人们所患的帕金森病的严重程度,并跟踪其疾病的进展。   研究的数据集来自来自757名PD受试者(平均年龄69.1,27%为女性)和6,914名对照受试者(平均年龄66.2,30%为女性),包含11,964个夜晚,超过120,000小时的夜间呼吸信号。   这些数据被分为两组:呼吸带数据集和无线数据集。第一组来自多导睡眠图(PSG)睡眠研究,使用呼吸带记录人整个晚上的呼吸。第二组是用无线电设备以非接触的方式收集夜间呼吸。无线电传感器部署在人的卧室里,并分析来自环境的无线电反射来提取人的呼吸信号。   研究人员评估了从一个晚上的夜间呼吸诊断PD的准确性,结果显示该模型具有较高的PD检测精度。对于使用呼吸带测量的夜间,模型的ROC曲线下面积(AUC)为0.889,灵敏度为80.22%(95%置信区间(70.28%,87.55%)),特异性为78.62% (95% CI(77.59%, 79.61%))。对于使用无线信号测量的夜间,模型的AUC为0.906,灵敏度为86.23% (95% CI(84.08%, 88.13%)),特异性为82.83% (95% CI(79.94%, 85.40%))。   那么将同一个人的几个晚上结合在一起是否会提高准确率?研究人员使用无线数据集,并计算所有晚上的模型预测得分。PD预测得分为0 ~ 1之间的连续数,如果得分超过0.5,则认为被试患有PD。研究人员使用每个受试者的中位PD评分作为最终诊断结果。如图2d,e所示,多纳入几个晚上后,对于本队列中的PD和对照组受试者,PD诊断的敏感性和特异性都进一步增加到100%。   进一步使用同一受试者的几个晚上进行测试时,可靠性会提高,只需12个晚上就能达到0.95(95%CI(0.92,0.97))。   研究人员还测试了评估PD严重程度的准确性。目前,MDS-UPDRS是评估PD严重程度最常用的方法,评分越高,损伤越严重。但MDS-UPDRS需要患者和临床医生共同配合:患者需亲自到医院,并有专业、有经验的临床医生进行评估,最后根据主观标准对症状进行分类。   在这项研究中,通过分析患者在家中的夜间呼吸情况,研究人员评估了该模型预测PD严重程度评分的能力,发现该评分与MDS-UPDRS有很好的相关性。研究使用可以进行MDS-UPDRS评估的无线数据集,每个受试者有几晚的测量(n = 53名受试者,25名PD受试者共1263晚,28名对照组共1338晚)。研究结果显示模型的严重程度预测与MDS-UPDRS之间存在较强的相关性(R = 0.94, P = 3.6 × 10-25),证明AI模型可以捕获PD疾病严重程度。   Katabi指出:这项新的研究对帕金森病药物开发和临床护理具有重要意义。在药物开发方面,该结果可以使临床试验的持续时间大大缩短,参与者更少,最终加快新疗法的开发。在临床护理方面,该方法可以帮助评估传统上服务不足的社区的帕金森病患者,包括那些生活在农村地区的患者和那些因行动不便或认知障碍而难以出门的患者。   论文共同作者、罗切斯特大学神经学教授和帕金森病专家Ray Dorsey表示:这项新的研究可能是迄今为止对帕金森病进行的最大的睡眠研究之一。

2023-02-26 23:01


中国阿尔茨海默病家系遗传机制被揭示

阿尔茨海默病(AD)是老年人群的常见疾病,但家族性阿尔茨海默病(FAD)却十分罕见。不过,因FAD患者集中了AD疾病的所有病理生理特点,故而成为业内专家研究AD发病机制的最佳人群。   自1906年第一例AD患者报道以来,重要的发病机制进展如Aβ学说、tau学说、炎症学说等都来源于FAD的研究。因此,多数学者普遍认为,研究AD需要从FAD入手。   近日,首都医科大学宣武医院教授贾建平团队对404个中国FAD家系进行了长达17年的追访研究,深入系统揭示了这一疾病的遗传规律,为中国AD的遗传学干预和基因治疗提供了理论基础。相关研究发表在Alzheimer’s & Dementia。   据了解,该团队自从2002年开始建立全国最大的FAD登记网络(CFAN),在全国收集FAD病例。至2019年9月共收集404个家系、共3700余名家系成员。CFAN也是目前世界最大的FAD登记网络。   研究人员发现有50种PSENs/APP突变,其中有11个突变为国际上首次报道,表明中国人与其他种族之间发病机制的异质性。“但404个家系中有83.17%的家系不携带已知基因PSENs/APP突变,尚有大量未知基因有待我们挖掘,这种挖掘将对发现中国人AD的特色基因产生重要影响。”贾建平说,该团队于2005年报道了中国第一例FAD,由此开启了从遗传学方面研究AD的先河。经过长期系统研究,他们逐步揭开了中国人FAD基因突变的奥秘,这对理解中国人AD的发病机制产生了重要影响,也为国人AD遗传干预和基因治疗提供了思路和平台。   “未来,或许有望从编辑方面入手,逆转基因缺陷,为最终治愈AD找到新的突破点。”贾建平说。

2023-02-26 23:01


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