神经科学的一个主要问题是,动物临床前研究的结果很难转化为临床结果。比较神经科学可以通过研究多个物种来克服这一障碍,以区分物种特异性和神经回路功能的一般机制。神经回路的定向操纵通常依赖于基因解剖,而这种技术的使用仅限于少数模型物种,限制了它在比较研究中的应用。然而,基因组学的不断进步使得越来越多的物种可以进行基因解剖。为了展示比较基因编辑方法的潜力,我们开发了一种病毒介导的 CRISPR/Cas9 策略,预计该策略将靶向 80 多种啮齿动物的催产素受体 (Oxtr) 基因。该策略专门降低了所有评估物种 (n = 6) 的 OXTR 水平,而不会引起严重的神经元毒性。因此,我们表明基于 CRISPR/Cas9 的工具可以同时在多个物种中发挥作用。因此,我们希望鼓励比较基因编辑并提高神经科学研究的可转化性。
✉ 通信和材料索取请发送至 Lan Luan 或 Chong Xie。lan.luan@rice.edu;chongxie@rice.edu。作者贡献 CX 构思并组织了整个研究;ZZ、HZ、XL、LL 和 CX 设计了实验,所有作者均参与其中;ZZ 和 XL 在 CX 的监督下设计和制作了 NET 设备;DFL、JEC 和 LF 与 SpikeGadgets LLC 合作设计了堆叠头戴式记录系统;ZZ 和 XL 在 JEC 和 DFL 的帮助以及 CX 和 LF 的监督下设计了 NET 探头与头戴式记录系统的集成;ZZ 和 XL 在 CX 的监督下开发并执行了手术程序;ZZ、XL 和 HZ 在 LS 和 FH 的帮助以及 CX 和 LL 的监督下进行了动物神经记录实验; HZ 和 ZZ 开发并实施了数据预处理,由 CX 监督,并得到了 JEC 和 LF 的意见;ZZ 和 HZ 执行了数据后分析,由 LL 和 CX 监督,并得到了 LF 的意见;ZZ 执行了组织学研究,由 CX 监督;ZZ、LL 和 CX 撰写并修改了手稿,得到了所有作者的意见。
摘要 准确提取磁共振成像 (MRI) 数据中的脑组织对于分析大脑结构和功能至关重要。虽然已经优化了几种常规工具来处理人脑数据,但目前还没有可推广的方法来提取啮齿动物、非人类灵长类动物和人类的多模态 MRI 数据的脑组织。因此,开发一种灵活且可推广的方法来提取跨物种的整个脑组织将使研究人员能够更有效地分析和比较实验结果。在这里,我们提出了一个领域自适应的半监督深度神经网络,称为脑提取网络 (BEN),用于提取跨物种、MRI 模态和 MR 扫描仪的脑组织。我们已经在 18 个独立数据集上评估了 BEN,包括 783 个啮齿动物 MRI 扫描、246 个非人类灵长类动物 MRI 扫描和 4601 个人类 MRI 扫描,涵盖五个物种、四种模态和六种具有不同磁场强度的 MR 扫描仪。与传统工具箱相比,BEN 的优越性体现在其稳健性、准确性和通用性上。我们提出的方法不仅为跨物种提取脑组织提供了通用解决方案,而且显著提高了图谱配准的准确性,从而有利于下游处理任务。作为一种新型的全自动深度学习方法,BEN 被设计为一种开源软件,可在临床前和临床应用中实现跨物种神经影像数据的高通量处理。
导致脑瘫 (CP) 的新生儿脑损伤是儿童肌张力障碍的最常见原因,肌张力障碍是一种痛苦且功能性衰弱的运动障碍。罕见的单基因肌张力障碍病因与纹状体胆碱能中间神经元 (ChI) 病理有关。然而,目前尚不清楚纹状体 ChI 病理是否也与新生儿脑损伤后的肌张力障碍有关。我们使用无偏立体学来估计新生儿脑损伤啮齿动物模型中的纹状体 ChI 和小清蛋白阳性 GABA 能中间神经元 (PVI) 数量,该模型显示出肌张力障碍和痉挛的电生理标志。新生儿脑损伤后,纹状体 ChI 数量增加,而 PVI 数量保持不变。这些数字与肌张力障碍严重程度的电生理测量值无关。这表明,尽管存在纹状体 ChI 病理,但可能不是新生儿脑损伤后肌张力障碍的主要病理生理因素。在肌张力障碍性脑性瘫痪的情况下,纹状体 ChI 数量的增加可能代表一种乘客现象或保护现象。
啮齿动物的抽象记录技术在过去十年中取得了巨大进步,使用户可以同时从多个大脑区域进行样品采样数千个神经元。这促使需要数字工具套件来帮助策划解剖数据,但是,现有工具要么提供有限的功能,要么要求用户熟练地编码使用它们。为了解决这个问题,我们创建了草药(在啮齿动物大脑空间中的组织学E-DATA注册),这是一种适用于啮齿动物用户的新工具,可通过用户友好的图形用户界面提供广泛的功能。在实验之前,可以使用草药计划植入电极,靶向病毒注射或示踪剂的坐标。实验后,用户可以注册记录电极位置(例如神经偶像和四极管),病毒表达或其他解剖特征,并以2D或3D的形式可视化结果。Additionally, HERBS can delineate labeling from multiple injec- tions across tissue sections and obtain individual cell counts.Regional delineations in HERBS are based either on annotated 3D volumes from the Waxholm Space Atlas of the Sprague Dawley Rat Brain or the Allen Mouse Brain Atlas, though HERBS can work with compatible volume atlases from any species users wish to install.草药允许用户滚动浏览数字大脑地图集,并在卷中提供定制的角度切片,并支持组织截面的自由转变为Atlas Slices。此外,草药允许用户与单个动物的组织重建3D脑网格。草药是一种多平台开源Python软件包,可在PYPI和GitHub上使用,并且与Windows,MacOS和Linux操作系统兼容。
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心脏代谢疾病是世界上发病和死亡率的主要主要原因之一。个体中一系列代谢风险因素的共存,促使Reven将其视为一种称为“ X综合征”的综合征。该术语后来演变了,健康状况今天称为“心脏代谢综合征”(CMS)。在过去几年中,对CMS的病理生理学的理解取得了重大进展。能够充分评估心脏代谢风险(CMR)对于正确诊断,预防和更好地管理CMS至关重要,因为这可能有助于减慢其进展和并发症。这在潜在治疗策略的临床前和临床评估中也可能有用。已经开发了几种方法来评估在慢性和临床环境中发展心脏代谢疾病的风险。但是,这些方法应用于涉及啮齿动物的简短和实验设置时的局限性。因此,该评论旨在重新定义和突出要重新考虑心脏代谢综合征定义中的主要风险因素;并提出了一种评估啮齿动物中CMR的综合估计方法。这与对CMS一词的适当利用和实验环境中治疗靶标的深入评估有关。1。背景自1988年以来,已经在临床和基础研究环境中对代谢和心血管疾病之间的相互作用进行了深入研究。为此,已经开发了许多计算器系统。在本课程中,用来描述患者同时发生的代谢和心血管疾病簇的术语已经发展。的确,这首先被Reaven [1]称为“综合症X”,随后将其重命名为“代谢综合征”,因为胰岛素抵抗,血压血压,高血压和肥胖之间的关联变得更加明显[2-5]。在过去的几十年中,“代谢综合征”一词被重新调整为“心脏代谢综合征”(CMS),因为代谢功能障碍对发展心血管疾病(CVD)的风险的显着贡献,以及对病因和病理学机制的相似之处[CVD)[6-7]。评估心脏代谢风险(CMR)对于确定发展心血管和其他代谢事件并开始适当治疗的风险至关重要[8-9]。但是,它们在临床环境中大多是相关的,而在动物实验的背景下存在几个局限性,因为某些参数无法在短期实验中测量。面临这些局限性,有必要在实验动物中开发更全面的CMR估计方法
遗传变异与感染易感性之间的关联长期以来一直在自由宿主中进行研究,以推断出塑造免疫基因遗传多态性的当代进化力。尽管对蛋白质与病原体衍生的配体相互作用,例如MHC(主要的组织相互作用复合物)或TLR(TLR样受体),但对免疫系统的传递臂知之甚少。细胞因子是触发和调节免疫反应的信号分子,是先天性和适应性免疫之间的关键联系。In the present study we investigated how genetic variation in cytokines in bank voles Myodes glareolus affects their susceptibility to infection by parasites (nematodes: Aspiculuris tianjensis , Heligmosomum mixtum , Heligmo- somoides glareoli ) and microparasites ( Cryptosporidium sp , Babesia microti , Bartonella sp . )。我们专注于三种细胞因子:肿瘤坏死因子(TNF),淋巴毒素α(LTα)和干扰素β(IFNβ1)。总体而言,我们确定了与线虫易感性相关的四个单核苷酸聚合物(SNP):两个位于ltα中的两个单核苷酸(SNP),其中两个位于IFNβ1中。其中一个变体是代名词,另一个位于内含子中。与寄生虫负载相关的每个SNP都位于选择的密码子中或旁边,三个密码子显示了阳性选择的签名,以及一个净化选择之一。我们的结果表明,细胞因子容易受到寄生虫驱动的选择,而非编码变体虽然在宿主寄生虫共同进化的遗传背景中通常被忽略,但可能在野生系统中感染的易感性中起作用。
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哺乳动物脑皮质的进化膨胀和折叠是由胚胎发育过程中祖细胞扩增的。从近亲分裂后,在啮齿动物谱系中逆转了此过程,导致大脑较小且光滑。啮齿动物进化中这种继发损失的遗传机制仍然未知。我们表明,microRNA mir-3607在远离灵长类动物和雪貂的大型皮质中以胚胎的形式表达,远离灵长类动物的谱系,但在小鼠中却没有。miR -3607在胚胎小鼠皮质中的实验表达导致Wnt/ -catenin信号传导增加,径向胶质神经胶质细胞的扩增(RGC)和心室区域(VZ)的扩展,通过阻断 -catenin抑制剂APC(腺苷polypismatom polypismis Coli)。因此,雪貂中内源性miR-3607的损失减少了RGC增殖,而人脑器官的过表达促进了VZ的扩张。我们的结果确定了一个在哺乳动物进化过程中选择用于次要损失的基因,以限制啮齿动物中的RGC扩增和可能的皮质大小。