脑科学日报：植入皮下芯片帮助盲人恢复视力；焦虑情绪化更易痴呆

1，山西大学阴彩霞JACS：基于“保护-脱保护”的特异性荧光探针，让抑郁症信号看得见！

来源：奇物论

当前，人们普遍认为，重度抑郁的内在原因是脑组织中去甲肾上腺素（NE）水平降低。去甲肾上腺素的结构和化学性质与其他两种儿茶酚胺神经递质，肾上腺素（EP）和多巴胺（DA）非常相似。这三种神经递质都是通过生物系统中的酶促反应顺序合成。因此，去甲肾上腺素特异性荧光探针的设计是非常具有挑战性的。

山西大学阴彩霞等人采用了一种“保护－脱保护”策略以可视化去甲肾上腺素的信号传导途径和作为药物干预示踪剂。该方法实现了去甲肾上腺素的特异性红色荧光检测。研究了钾离子刺激去甲肾上腺素神经信号转导的成像。更重要的是，首次研究了抗抑郁药刺激的大鼠大脑中去甲肾上腺素水平的实时荧光成像。

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山西大学阴彩霞JACS：基于“保护-脱保护”的特异性荧光探针，让抑郁症信号看得见！

2，Nat Med: 神经异常导致罕见遗传疾病

来源：转化医学

最近一项研究确定了一种罕见的遗传病患者的神经元活动异常现象。此外，作者发现针对特定基因的过度表达和几种抗精神病药物的治疗有助于恢复正常的细胞功能。该研究由美国国立卫生研究院（NIH）资助并发表在《Nature Medicine》杂志上，阐明了22q11.2缺失综合征精导致精神疾病发展的因素。

22q11.2缺失综合征是由22号染色体q11. 2的遗传物质缺失引起的。这种遗传突变使得患者患有自闭症谱系障碍（ASD）的风险提高了20-30％，精神病的风险提高了30倍。为了研究22q11.2缺失综合征患者中与精神疾病相关的神经通路，加州斯坦福大学精神病学和行为科学副教授Sergiu Pasca医学博士以及来自其他几所大学和研究所的研究人员采集了15名22q11.2缺失的患者以及15名健康对照样本，创建了诱导性多能干细胞。研究人员利用这些细胞在体外创建了三维大脑类器官，这些三维类器官概括了人类大脑皮层发育的关键特征。

一种名为DGCR8的基因在22q11.2缺失综合征中缺失。研究人员发现，该基因的一个拷贝的丢失足以诱导神经元中出现兴奋性变化。此外，使用三种抗精神病药物（雷氯必利，舒必利或奥氮平）之一治疗22q11.2缺失综合征神经元，可在数分钟内恢复神经元静息膜电位的缺陷。

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Nat Med: 神经异常导致罕见遗传疾病

3，Genome Res：遗传差异如何导致女性的脂肪分布与健康

来源：细胞

近日，弗吉尼亚大学的新研究揭示了男人和女人体内脂肪中的遗传差异如何影响其患病的风险。研究人员Mete Civelek等人发现，男女在脂肪存储和形成方面的差异会强烈影响在脂肪组织中发现的162个不同基因的活性。其中的13个基因存在性别相关变异，从而对男人和女人有不同影响。这些发现有助于解释男人和女人面临的不同健康风险，并且为更有针对性的治疗奠定了基础。相关结果发表在最近的《Genome Research》杂志上。

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Genome Res：遗传差异如何导致女性的脂肪分布与健康

4，加州理工学院高伟Science子刊：基于人体运动的无线无电池可穿戴式汗液传感器

来源：奇物论

无线可穿戴汗液生物传感器因其无创健康监测的潜力而获得了巨大的关注。由于高能耗是该领域的关键挑战，因此从人体运动中高效收集能量代表了可持续地为未来可穿戴设备供电的一种有吸引力的方法。

加州理工学院高伟等人提出了一个高度耐用、可大量生产且无需电池的可穿戴平台。该可穿戴平台可通过基于柔性印刷电路板（FPCB）的自立式摩擦电纳米发电机（FTENG）有效地从人体运动中获取能量。

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加州理工学院高伟Science子刊：基于人体运动的无线无电池可穿戴式汗液传感器

5，植入皮下芯片，有望帮助盲人恢复视力！蒙纳士大学在视力恢复领域取得突破

来源：脑机接口社区

通过“Monash大学”的“皮质前沿”项目，研究人员已开发出了微型的，位于大脑表面并具有恢复视觉的能力的无线电子植入物。进一步的研究表明，这项技术有望为患有无法治愈的神经系统疾病（例如肢体麻痹）的患者提供更好的治疗。该系统包括了一个定制的头部装置，该装置带有摄像头，无线发射器，视觉处理器及其软件，以及一组植入到大脑中的9×9mm芯片。研究项目目前正准备在墨尔本进行首次人体临床试验。

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植入皮下芯片，有望帮助盲人恢复视力！蒙纳士大学在视力恢复领域取得突破

6，JAMA子刊：广场舞，跳起来！迄今首个舞蹈与跌倒的荟萃分析发现，每周一次及以上的舞蹈与老年人跌倒风险降低37%有关

来源：奇点网

近日，瑞士苏黎世大学和哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研究人员发现：每周一次以上以舞蹈为基础的心智运动，与跌倒风险降低37%、跌倒率降低31%相关，还与老年人的平衡性、移动能力、下肢力量的改善显著相关。相关研究成果发表在著名医学开源期刊JAMA Netw Open上。

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JAMA子刊：广场舞，跳起来！迄今首个舞蹈与跌倒的荟萃分析发现，每周一次及以上的舞蹈与老年人跌倒风险降低37%有关丨科学大发现

7，BMJ揭示：肚子越大寿命越短，腿粗反而更长寿

来源：生物探索

近日，来自伊朗德黑兰医科大学的研究人员对腰围、臀围、大腿围、腰臀比等中央肥胖指数与死亡风险间的相关性进行研究，发现中心性脂肪（腹部周围储存较多脂肪）与任何原因引起的早期死亡风险相关性均较高，而整体脂肪与其无关；相反，臀部和大腿脂肪偏多会降低全因死亡风险。相关研究成果于9月23日发表在BMJ上。

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BMJ揭示：肚子越大寿命越短，腿粗反而更长寿

8，痴呆风险与性格有关：焦虑、情绪化的人更容易患大脑疾病

来源：阿尔茨海默病

随着年龄的增长，我们大脑中无数的细胞和神经元可能会受到有害缠结和斑块堆积的攻击。这种干扰是痴呆的常见原因，破坏了许多老年人的记忆和思维能力。

当科学家们继续研究痴呆症的治疗方法时，一项新的研究发现，你的个性可能是你拥有的最好武器。美国西北大学的研究人员说，焦虑和喜怒无常的人在晚年更容易受到脑损伤的影响。而那些更自律、有组织、勤奋、高成就和积极的人比其他人更能有效地预防痴呆症。

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痴呆风险与性格有关：焦虑、情绪化的人更容易患大脑疾病

前文阅读

1，脑科学日报：可以解决瘫痪的脑机设备；正念可以帮助你更好的恋爱

2，脑科学日报：说唱歌手freestyle时的大脑；衰老的普遍性

科学家将大脑植入物绕过眼睛可使盲人重见光明，治愈失明指日可待

俗话说，耳听为虚眼见为实，但在各种科幻技术不断冲进现实的今天，你敢说你看到的就是真的吗？

近日，荷兰神经科学研究所 (NIN) 的一项最新发现表明，通过在大脑视觉皮层中植入新开发的高分辨率电极，可以使受试猴子大脑中出现人工植入的视觉形状和知觉。 具体而言，这个包含 1000 多个微小的、刺激大脑的电极植入物，可以在猴子的大脑中产生可识别的运动和复杂形状的感知，包括字母表中的字母。

这一重磅成果发表在 12 月 4 日最新一期的《科学》杂志上。

（来源：Science）

通过电极植入物刺激大脑产生人工视觉感知的想法并不新鲜，甚至可以追溯到 20 世纪 70 年代。然而，现有的系统一次只能生成少量的人工 “像素”，受试者难以形成可以感知的有效信号。

而由荷兰神经科学研究所 Pieter Roelfsema 领导的研究小组，通过使用全新分辨率的植入物和植入技术、尖端材料工程、微芯片制造和微电子技术，开发出比以前的植入物更加稳定和耐用的设备。

当然，这样的前沿技术更实际的应用场景，还是帮助盲人和视力障碍者重见光明 。而且研究人员通过动物已经证明，通过大脑植入物使盲人恢复视力，即将成为现实。

人工植入视觉

以往在人类和动物身上进行的实验表明，当电流刺激通过植入电极传递到大脑特殊位置时，大脑就会在视觉空间的特定位置产生一个光点，这被称为 “光幻视（phosphene）”。

根据受到刺激的神经元的具体位置和大小，受试者就可以感知到对大脑视觉皮层的电刺激产生的这种短暂的、明亮的闪光幻视。

（来源：NIN）

基于此开发的绕过眼睛直接在大脑皮层中产生视觉信号的电极植入物，已经成为人类皮质视觉假体（CVPs）设计的基础，理想状态下，它可以将人工生成的图像转换成大脑刺激信号，以在盲人大脑中创造出一种可以感知的视觉形式。

但是，一直以来许多研究受到电极位置和功率要求的限制，可以同时实现安全刺激的电极数量十分有限，最终诱发的光幻视感知也十分简单。

在《科学》杂志发表的这项最新研究中，Pieter Roelfsema 和他的同事们开发了一个高分辨率的神经假体，包含 1024 个以类似矩阵模式排列的皮质内电极。

为了测试这个系统，研究人员将这个电极装置植入了两只猴子的大脑视觉皮层，这些猴子接受了识别特定形状的训练，包括字母。然后，同时刺激数百个电极，研究人员通过光幻视创造了猴子能够感知的视觉形状，而且实验结果表明，猴子能够立即识别出这些特定视觉形状，就像它们真的通过眼睛看见了一样。

图 | 脑部刺激产生人造视觉（来源：Science）

具体而言，研究人员首先让受试猴子完成一个简单的行为任务，在这个任务中，猴子们需要通过眼球运动来报告通过单个刺激产生的光幻视的位置；之后，研究人员又测试更复杂的任务，比如一个运动方向的任务，在这个实验中，会对一系列电极进行微刺激；此外，还有一个字母识别任务，在这个任务中，8-15 个电极同时受到微刺激，创造一个字母形式的感知。

最终结果显示，猴子们可以利用人工植入的视觉成功地识别出形状和感知，包括移动的点、线条和字母。

重见光明的希望

对于全球 4000 多万盲人来说，重见光明曾经是一个遥不可及的梦想。

尽管在 “仿生眼” 成为现实之前，仍有几个技术障碍有待克服，但这项最新研究已经带来了希望，即该设备有朝一日可能为全世界的视力障碍者带来有用的视觉功能。

研究人员表示，这项新研究为使用微电刺激视觉皮层创造人工视觉，提供了概念上的证明。 《科学》杂志配发的评论文章也指出，该研究为下一代视皮层视觉假体（CVPs）设定了一个新的基准，证明 1000 个电极足以产生字母、方向和运动感知。

Roelfsema 表示，他们的目标是通过多个电极同时进行电刺激来创造可解释的图像，以产生一个由多个光幻视点组成的知觉。“我们植入视觉皮层的电极的数量，以及我们能够产生产生高分辨率人工图像的人工像素的数量，都是前所未有的。”

“我们的植入物直接与大脑连接，绕过了之前通过眼睛或视神经进行的视觉处理。因此，在未来，这种技术可以用于视网膜、眼睛或视神经受伤或退化但视觉皮质完好无损的盲人的视力损失恢复。”Roelfsema 团队的博士后研究员 Xing Chen 解释说。

总而言之，这项研究为全新神经假体装置的研制奠定了基础 ，有望使重度盲人重获视觉功能，并能识别物体，显著提高这部分人群在社会活动中的独立性和生活质量。

治愈失明，仅一步之遥

实际上，近年来随着脑科学研究的深入，以及脑机接口技术的发展，能够让盲人看见东西的高科技设备已经不再遥远。

视皮层视觉假体（CVPs）又名 “仿生眼” ，是一种将图像信息进行人工处理与编码，通过插入的微电极阵列对视觉神经系统进行刺激，使盲人恢复部分视力的人造器官。

早在 1996 年，来自美国犹他州的世界著名高等学府犹他大学的研究人员就成功开发出了视皮层视觉假体，长度为 1.5 mm 的 100 个针状电极呈 10×10 正方形排列在厚 0.2 mm、面积为 12.96mm2 的金属薄片上。

在当时的实验中，研究人员将电极植入患者脑内，刺激大脑皮层，成功让患者产生了 “光幻觉”，患者可以描述研究人员预测的颜色，并且跟随光斑的位置转动眼球。

今年 5 月，国际顶级期刊《细胞》杂志也发表了一项黑科技成果，来自美国贝勒医学院 Daniel Yoshor 教授带领的研究团队，通过动态电流电极刺激大脑皮层，成功在受试者脑海中呈现指定的图像。

（来源：Cell）

在当时的试验中，研究人员在四个视力受损但没有完全失明，以及 2 个完全失明患者的大脑视觉皮层内植入这种电极，然后依次激活不同的电极，绘制字母 “Z” 的轮廓，结果这 6 名受试者都 “看到” 了字母 “Z” 的存在。

而今年 9 月，澳大利亚墨尔本莫纳什大学研究人员发表文章称，他们开发出了一款仿生眼，可以通过结合智能手机式电子设备和植入大脑的微电极使盲人恢复视力。在预临床实验和非人类试验证实该设备用于绵羊时，超过 2700 小时的刺激过程中，均未引起广泛的组织损伤。这也是世界上首次将 “仿生眼” 完全植入大脑进行的长期实验之一。

研究人员还表示，他们正积极准备开展人体临床试验 ，并希望最终在全球范围内生产该设备。研究人员还希望该系统可以帮助患有神经系统疾病（如肢体麻木）的患者恢复运动。

（来源：ippp.gmu.edu）

12月3日，学术君还报道了最新一期Nature杂志封面文章《Nature封面：逆转衰老时钟！科学家成功恢复与年龄有关的视觉丧失》，让我们见识了通过另一种技术手段治愈失明的希望。

我们相信不远的将来，在盲人大脑中人工植入视觉以恢复视力，一定会成为现实。而这一天如果真的到来，这项向大脑中植入人工信息的技术，所能应用的场景绝非仅限于恢复视力。

参考资料：

https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abd7435

https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abf3684

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/aaft-hbp113020.php

https://nin.nl/restoration-of-vision/https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/paso-mas-cerca-curar-ceguera_16132

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