摘要：我们正处于神经解剖学和电子显微镜领域的一场革命之中。过去十年间，神经科学领域取得了巨大进步，人们对大脑有了前所未有的科学发现，新技术和新应用的开发也为这些进步做出了重要贡献。透射电子显微镜的常规应用彻底改变了神经科学，对于确定脑细胞及其连接的精细形态和功能特征
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Review
Two- and three-dimensional electron microscopy techniques: powerful tools for studying the brain under physiological and pathological conditions
二维和三维电子显微镜新技术：研究生理和病理状态下大脑的有力工具
Luján, Rafael; Turegano-Lopez, Marta; Aguado, Carolina; Merchan-Perez, Angel
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 143-165, December 2024.
摘要
我们正处于神经解剖学和电子显微镜领域的一场革命之中。过去十年间，神经科学领域取得了巨大进步，人们对大脑有了前所未有的科学发现，新技术和新应用的开发也为这些进步做出了重要贡献。透射电子显微镜的常规应用彻底改变了神经科学，对于确定脑细胞及其连接的精细形态和功能特征至关重要。电子显微镜逐步发展成为一种更灵敏的方法，既能揭示蛋白质的二维亚细胞定位，又能对不同神经细胞及其连接进行三维表征。二维和三维电子显微镜在研究和绘制大脑地图方面的新技术发展已成为解读大脑复杂性的重要工具。就二维而言，SDS消化冰冻断裂复型标记（SDS-FRL）技术是一种可对冻裂复制品中的结构成分进行化学鉴定的技术，在揭示大脑神经元表面蛋白质亚细胞组织方面具有显著优势。三维方面，体电子显微镜（VEM）方法可用于细胞成分和细胞器的结构研究，就像传统的透射电子显微镜一样，但其优势在于可进行三维可视化和分析。体电子显微镜的发展极大地促进了突触层面的大脑结构和连接研究。用于分析三维高度复杂连接模式的专用软件工具也在同步发展，从而可以从大型数据集中提取相关信息。此外，通过应用这些新技术，病理学领域研究有望取得进展，并有可能确定疾病的发病机制。此综述旨在介绍二维和三维电子显微镜在对神经元及其连接进行高分辨率超微结构分析方面的可能性和基本原理，这些技术工具提高了研究大脑的能力，从而使我们对大脑结构和功能有了新的认识。
引用本文：Luján R, Turegano-Lopez M, Aguado C, Merchan-Perez A. Two- and three-dimensional electron microscopy techniques: powerful tools for studying the brain under physiological and pathological conditions. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):143-165.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/two__and_three_dimensional_electron_microscopy.1.aspx
Advanced technologies for the study of neuronal cross-organ regulation: a narrative review
神经元跨器官调控研究的先进技术：叙述性综述
Lin, Ran; Guo, Yuxi; Jiang, Weiting; Wang, Yiqiao
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 166-176, December 2024.
摘要
神经系统通过对多个器官系统的调节，对生物体的稳态平衡起着不可或缺的作用。研究已突显了神经系统在调节器官功能方面的广泛作用，包括新陈代谢过程、呼吸、心血管、免疫反应等关键方面。这些发现与病毒追踪、光遗传学、全组织成像和神经活动记录等新技术的发展密不可分。随着技术的不断进步，我们对神经系统对其他器官的调控作用的认识已扩展到更复杂的认知和情绪控制系统，如大脑皮层和皮层下区域。最近的研究还表明，肠道微生物群和大脑之间存在双向跨器官调节机制。此外，身体-大脑轴还监控炎症反应，以确保促炎和抗炎平衡。这篇综述深入探讨了神经系统在跨器官交流方面错综复杂的调控功能，强调了神经系统在新陈代谢调控之外的更广泛影响。它采用了病毒追踪、全组织清除、光遗传学和体内神经元活动记录等尖端技术，剖析了神经系统对各种器官（包括但不限于心脏、肝脏和脾脏）的影响。这些先进的方法大大拓宽了我们对神经系统在不同生理系统中基本运作的理解，揭示了协调器官特异性功能的复杂神经网络。此综述强调了神经元跨器官调控先进技术的巨大潜力，为旨在解决影响器官健康的各种问题的治疗策略铺平了道路。
引用本文：Lin R, Guo Y, Jiang W, Wang Y. Advanced technologies for the study of neuronal cross-organ regulation: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):166-176.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/advanced_technologies_for_the_study_of_neuronal.2.aspx
A closer look at pathogenic amyloid-β in Alzheimer’s disease using cryo-electron microscopy: a narrative review
冷冻电镜技术洞察阿尔茨海默病的致病性淀粉样β蛋白结构：叙述性综述
Gao, Yang; Schedin-Weiss, Sophia; Tjernberg, Lars O.
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 177-187, December 2024.
摘要
阿尔茨海默病是一种进行性神经退行性疾病，影响着全球数百万人。阿尔茨海默病大脑中淀粉样β蛋白的发现，以及淀粉样β蛋白前体蛋白突变与阿尔茨海默病病理变化的关联，是淀粉样蛋白级联假说的基础，该假说认为淀粉样β蛋白在阿尔茨海默病发病机制中起着核心作用。最近的研究进一步强调了神经元内淀粉样β蛋白在阿尔茨海默病发病过程中的作用。此外，抗淀粉样β蛋白免疫疗法的成功支持了淀粉样蛋白级联假说，强调了靶向特定淀粉样β蛋白构象以获得更好治疗效果的重要性。近年来，冷冻电镜技术已成为获取蛋白质组装体近原子分辨率图像的重要工具，目前已阐明了脑源性淀粉样蛋白纤维的多种结构。文章根据淀粉样蛋白级联假说回顾了致病性淀粉样β蛋白的作用，探讨了神经元内淀粉样β蛋白积累与阿尔茨海默病主要病理特征--淀粉样蛋白斑块和神经纤维缠结--发展之间的关系。文章还将淀粉样β蛋白聚集体的冷冻电镜结构与淀粉样β蛋白靶向治疗联系起来，并重点介绍了最近的研究进展和未来的研究方向。冷冻电镜技术的应用可以从分子角度揭示淀粉样β蛋白结构，有望帮助揭示阿尔茨海默病的内在机制，并为清除淀粉样β蛋白聚集体提供新的治疗策略。
引用本文：Gao Y, Schedin-Weiss S, Tjernberg LO. A closer look at pathogenic amyloid-β in Alzheimer’s disease using cryo-electron microscopy: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):177-187.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/a_closer_look_at_pathogenic_amyloid___in.3.aspx
The application of integrating electroencephalograph-based emotion recognition technology into brain–computer interface systems for the treatment of depression: a narrative review
将基于脑电图的情感识别技术应用于脑机接口系统以治疗抑郁症：叙述性综述
Zhang, Min; Yang, Yi; Zhao, Yongmei; Sui, Changbai; Sui, Ying; Jiang, Youzhi; Liu, Kanlai; Yang, Shuai; Wang, Liqin; Chen, Bingjie; Zhang, Rui; Zhang, Qun; Huang, Zhisheng; Huang, Manli
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 188-200, December 2024.
摘要
前额叶皮层、杏仁核和海马的失调，以及 P300 振幅的改变、θ 和 beta 波段的异常，与抑郁症的发病和病理生理学密切相关。因此，将基于脑电图的情绪识别技术整合到脑机接口技术系统中，通过脑机接口技术系统与大脑活动之间的持续互动，为实时识别和调节情绪状态提供了可能。这种闭环系统可以精确控制对与情绪失调有关的脑区的神经刺激，从而有可能减轻创伤事件的痛苦记忆。尽管脑机接口治疗抑郁症的疗效仍需要通过大量临床试验来验证，但其固有的实时反馈和自适应能力为抑郁症治疗提供了一条前景广阔的途径。此综述旨在探讨与抑郁症相关的神经解剖机制和神经活动模式，并评估脑机接口技术作为一种治疗方式的潜力。其目的包括总结与抑郁症有关的关键脑区和神经网络，分析其活动模式，并评估 脑机接口技术对这些脑区的影响，从而为未来的临床试验提供理论支持。研究发现，抑郁症患者的前额叶皮层、杏仁核和海马存在明显的功能异常。这些区域的灰质密度、功能连接和神经活动与抑郁症状的严重程度密切相关。抑郁症患者的共同特征包括P300振幅降低、θ和α电流密度增加。脑机接口技术在调节这些异常神经活动，尤其是情绪识别和调节方面具有潜力。当与重复经颅磁刺激和深部脑刺激等技术相结合时，脑机接口技术可为抑郁症患者的情绪管理提供有效的干预。此综述总结了抑郁症与特定脑区功能异常之间的联系，并表明脑机接口技术可通过调节异常神经活动提供良好的治疗潜力。脑机接口技术可能是治疗抑郁症的一种新方法。未来的研究应侧重于验证脑机接口技术在治疗抑郁症方面的实际应用、疗效和安全性。
引用本文：Zhang M, Yang Y, Zhao Y, Sui C, Sui Y, Jiang Y, Liu K, Yang S, Wang L, Chen B, Zhang R, Zhang Q, Huang Z, Huang M. The application of integrating electroencephalograph-based emotion recognition technology into brain–computer interface systems for the treatment of depression: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):188-200.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/the_application_of_integrating.4.aspx
Exploring current and future technologies to make sense of the biophoton phenomenon: a narrative review
探索当前和未来技术以理解生物光子现象：叙述性综述
Hoh Kam, Jaimie; Billeres, Malvina; Herault, Laurent; Cali, Corrado; Sarmiento, Bernard; Cassano, Paolo; Magistretti, Pierre; Mitrofanis, John
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 201-210, December 2024.
摘要
生物光子是细胞产生的极弱光。这种光已经显示出随着细胞活动和/或细胞健康状态的不同而变化。尽管它们的确切重要性仍不清楚，但生物光子被认为在细胞之间的通信和细胞修复中起作用。在这篇叙述性综述中，我们首先考虑当前可以检测生物光子技术。这些包括（1）光电倍增管：这些设备具有提供实时输出、覆盖相对较大检测区域以及每单位检测能力噪音较低的优势；然而，它们的量子效率并不高，并且没有捕捉图像的能力；（2）图像检测器：可以使用超灵敏相机捕捉图像，并从活组织中计数光子；然而，它们获取图像的过程可能需要很长时间，并且它们的光子计数不如光电倍增管获得的准确；（3）组织学方法：依赖于银（Ag）离子的还原为Ag，认为这标记了光子激活的位点，可以用光学显微镜识别；然而，这一还原过程对组织的影响以及是否会影响生物光子计数存在一些问题。接下来，我们考虑将来可能确定生物光子功能意义的方法，以及它们的检测如何可以用于临床。生物光子研究领域技术的进步可以揭示大脑在正常和病理条件下如何运作的更好理解。
引用本文：Hoh Kam J, Billeres M, Herault L, Cali C, Sarmiento B, Cassano P, Magistretti P, Mitrofanis J. Exploring current and future technologies to make sense of the biophoton phenomenon: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):201-210.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/exploring_current_and_future_technologies_to_make.5.aspx
The potential of noninvasive brain stimulation techniques for the treatment of central nervous system demyelinating diseases: a narrative review
无创脑部刺激技术治疗中枢神经系统脱髓鞘疾病的潜力：叙述性综述
Shen, Yinan; Lin, Zhixuan; Wen, Linxin; Cheng, Ruogu; Shang, Pei
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 211-228, December 2024.
摘要
非侵入性脑刺激技术已成为各种中枢神经系统脱髓鞘疾病的有希望的治疗选择。脱髓鞘疾病代表了一组影响中枢或外周神经系统的病理状态，其特征是神经纤维周围髓鞘的损伤或丧失。髓鞘的损伤干扰神经信号的传输，导致一系列与神经功能障碍相关的体征和症状。脱髓鞘疾病的治疗通常与特定的潜在原因相一致。非侵入性脑刺激技术可以影响神经元的电活动及胶质细胞的功能，提示其可能成为干预的选项。在这篇叙述性综述中，我们探讨了非侵入性脑刺激技术在中枢神经系统脱髓鞘疾病治疗中的潜力。非侵入性脑刺激技术，包括经颅磁刺激、经颅电刺激、经颅聚焦超声刺激、光遗传刺激、低强度脉冲超声和经颅光生物调节，已显示出通过影响神经细胞的电活动和胶质细胞功能在脱髓鞘疾病治疗中可能产生干预作用。此外，这篇综述总结了非侵入性脑刺激技术在中枢神经系统脱髓鞘疾病治疗中的应用及机制，以及这些技术如何促进髓鞘再生和改善疾病预后。该综述还总结了非侵入性脑刺激技术在多发性硬化、急性弥漫性脑脊髓炎、进行性多灶性白质脑病和神经脊髓炎光谱障碍治疗中的研究进展。非侵入性脑刺激技术可以通过促进少突胶质细胞的增殖和分化、增强髓鞘再生以及调节免疫反应来改善疾病症状。尽管非侵入性脑刺激技术在治疗各种神经系统疾病中显示出潜力，但在治疗脱髓鞘疾病时仍然面临挑战。例如，经颅聚焦超声刺激是一种相对较新的非侵入性脑刺激技术，具有高空间分辨率和刺激深部脑结构的能力，但其在临床应用中的安全性和有效性需要进一步研究。光遗传刺激提供了高度精确的神经调制，但其在临床实践中的可行性受到技术和伦理限制。总体而言，非侵入性脑刺激技术在治疗中枢神经系统脱髓鞘疾病方面具有显著潜力，但仍需进一步研究以优化刺激参数、提高治疗效果，并深入了解其作用机制。随着技术的不断发展和临床试验的深入，非侵入性脑刺激技术有望成为中枢神经系统脱髓鞘疾病的有效治疗方法，为此类患者提供新的治疗选择。
引用本文：Shen Y, Lin Z, Wen L, Cheng R, Shang P. The potential of noninvasive brain stimulation techniques for the treatment of central nervous system demyelinating diseases: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):211-228.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/the_potential_of_noninvasive_brain_stimulation.6.aspx
Evolution of natural polymer nerve conduit technology in peripheral nerve repair: a narrative review
天然聚合物神经导管技术在周围神经修复中的应用进展：叙述性综述
Zhang, Xiaopei; Yao, Lijie; Yan, Yuying; Fu, Manfei
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 229-243, December 2024.
摘要
周围神经损伤是临床治疗中的一个世界性难题。虽然自体神经被认为是修复长距离神经缺损（大于 5 mm）的金标准，但供体部位发病率、供体神经来源有限以及其他潜在的副作用限制了自体神经在神经再生中的应用。神经导管作为自体神经修复和再生的替代品，越来越受到人们的青睐。从不可降解材料到各种生物可降解材料，神经导管不断发展，并显示出更强的特性，如卓越的生物可降解性、仿细胞外基质和最佳结构。这篇综述介绍了当前的神经修复疗法、神经导管作用机制和演变，以及其优势和局限性，提出了理想神经导管的详细要求，并强调了天然聚合物（包括胶原蛋白、壳聚糖、藻酸盐、明胶、丝纤维素和透明质酸）在神经再生中的应用，通过加入各种功能材料、化学修饰和可行技术来促进细胞增殖和轴突再生。在天然聚合物的基础上，先进的神经导管技术在临床神经再生方面表现出了相当大的潜力。
引用本文：Zhang X, Yao L, Yan Y, Fu M. Evolution of natural polymer nerve conduit technology in peripheral nerve repair: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):229-243.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/evolution_of_natural_polymer_nerve_conduit.7.aspx
Chemical materials involved in neural tissue engineering scaffold techniques: a narrative review
神经组织工程支架技术所涉及的化学材料：叙述性综述
Li, Miao; Zhou, Jiakang; Ning, Yuxiang; Xiong, Yan
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 244-260, December 2024.
摘要
神经损伤通常会导致受损神经细胞变性或坏死，从而在修复过程中出现再生障碍。促进神经再生是治疗神经系统疾病的关键挑战。随着相关研究的快速发展，化学材料因其良好的生物相容性和可降解性，在促进神经再生方面显示出巨大的前景。组织工程化学材料支架可为神经再生提供物理通道。这些支架可为细胞生长和迁移创造最佳条件，并有效调节神经修复过程中的生理过程。因此，化学材料在神经再生领域有着广泛的应用。此综述重点介绍了涉及化学材料的神经再生和修复技术：（1）导电水凝胶：通过整合石墨烯、碳纳米管和聚吡咯等导电材料，开发出新型导电水凝胶，可通过电刺激促进神经细胞的生长和功能恢复。(2）三维打印：三维打印技术有助于精确控制支架的形状、孔隙率和降解率，为神经再生提供量身定制的微环境。(3) 纳米材料：纳米颗粒和纳米纤维独特的物理化学特性使其在穿透血脑屏障、引导神经生长和靶向给药方面具有巨大潜力。(4) 生物活性分子的局部释放：通过化学材料的设计，实现了神经生长因子、脑源性神经营养因子、成纤维细胞生长因子等生物活性分子的可控释放，有效促进了神经再生。(5) 光热和光声刺激：光热和光声技术相结合，开发出了能够对光刺激做出反应的神经再生材料，为非侵入性神经刺激提供了新途径。这些涉及化学材料的神经工程新技术工具在促进神经再生方面非常有效，可显著提高神经修复的效率和质量。在临床实践中，这些技术有望为神经损伤患者提供更有效的治疗策略，改善他们的功能和生活质量。综述还详细讨论了不同化学材料的特性，如生物相容性、机械强度和可降解性，这些特性对神经再生至关重要。各种化学材料已被证明可通过神经组织工程支架技术促进神经细胞再生，包括提供物理支持、释放生物活性分子以及与神经细胞直接相互作用。尽管这些新技术手段显示出巨大的潜力，但在将其转化为临床应用之前，仍需应对包括生物相容性、长期稳定性、反应的个体差异以及大规模生产等在内的挑战。此外，全面评估这些材料的长期安全性和有效性也是未来研究的重点。未来研究的重点是提高材料的生物相容性，优化材料设计，并开展大规模临床试验，以验证这些化学材料在神经组织工程支架技术中的安全性和有效性。
引用本文：Li M, Zhou J, Ning Y, Xiong Y. Chemical materials involved in neural tissue engineering scaffold techniques: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):244-260.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/chemical_materials_involved_in_neural_tissue.8.aspx
Research Article
Monte Carlo simulations of a multisource transcranial photobiomodulation helmet device: application to young and aged brains
应用于年轻人和老年人大脑的多源经颅光生物调节技术头盔装置蒙特卡罗模拟：观察性研究
Dole, Marjorie; Bleuet, Pierre; Auboiroux, Vincent; Billères, Malvina; Mitrofanis, John
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 261-275, December 2024.
摘要
经颅光生物调节是一种新兴的非侵入性技术，它使用近红外线来刺激大脑功能并提供保护以防止损伤。虽然这种方法很安全，但在最佳剂量方面还存在很多不确定性；特别是，从多光源头盔装置经颅照射时，到达脑实质并产生神经活动变化的能量。此研究使用蒙特卡洛方法，以现有的多源头盔设备模拟了典型的经颅磁刺激治疗，并对脑内各区域的能量沉积进行了量化。模拟了两种常用波长：670和 810 nm，并检查了光在年轻人和老年人大脑中的传播情况。结果显示，从多光源头盔装置中，两种波长的光确实都能到达大脑实质的浅表区域，最远可达头皮表面下 3-4 cm处。总体而言，810 nm波长的光线比 670 nm波长的光线穿透得更深。从头皮下约 1 cm处开始，两种波长的光分布几乎一致。不过，区域分析显示，光在额叶和顶叶的穿透力比其他区域（如颞叶）要好。此外，这种多光源设备发出的光并没有到达更深的结构（如皮层下）。最后，该装置的蒙特卡罗模拟结果显示，年轻大脑和衰老大脑之间只有细微差别。总之，以上结果有助于更好地理解在使用多光源头盔设备进行典型经颅光生物调节过程中区域光沉积的量化。
引用本文：Dole M, Bleuet P, Auboiroux V, Billères M, Mitrofanis J. Monte Carlo simulations of a multisource transcranial photobiomodulation helmet device: application to young and aged brains. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):261-275.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/monte_carlo_simulations_of_a_multisource.9.aspx
Gradient galectin-1 coating technology: bionic multichannel nerve guidance conduits promote neural cell migration
梯度半乳糖凝集素1生物涂层技术：仿生多通道神经导管可促进神经细胞迁移
Liu, Na; Ning, Xuchao; Zhang, Xiaopei; Zhou, Ziyi; Fu, Manfei; Wang, Yuanfei; Wu, Tong
Advanced Technology in Neuroscience 1(2):p 276-289, December 2024.
摘要
工程化神经导管已被广泛用于修复周围神经损伤。半乳糖凝集素1是促进轴突再生和许旺细胞迁移的重要生物线索。实验制备了一系列基于聚己内酯的神经导管。实验首先通过观察许旺细胞的增殖和形态以及 PC12 细胞的活力、形态和轴突长度确定纳米纤维纱涂层半乳糖凝集素1的浓度。在此基础上，用静电纺丝法制备了涂有均匀或单向线性梯度半乳糖凝集素1 涂层的纳米纤维纱，以研究许旺细胞和神经干细胞在其表面的存活率和迁移情况。研究发现，随着半乳糖凝集素1浓度的增加，单向线性梯度涂层可促进许旺细胞和神经干细胞的迁移。为了构建封装了这种纳米纤维纱的神经导管，实验制作了由共轭电纺纳米纤维纱和随机聚己内酯纳米纤维组成的神经导管壁作为内层和外层。使用生物相容性光吸收染料，纳米纤维可通过光焊接密封，从而获得中空聚己内酯导管。最后，实验制备了纳米纤维纱线，纱线上涂覆了梯度半乳糖凝集素1，并在管腔中涂覆了透明质酸甲基丙烯酰水凝胶制备工程化神经导管。实验发现，生物线索梯度半乳糖凝集素1涂层技术结合拓扑结构的纳米纤维纱和透明质酸甲基丙烯酰协同加速了许旺细胞和神经干细胞沿神经导管的多通道迁移。
引用本文：Liu N, Ning X, Zhang X, Zhou Z, Fu M, Wang Y, Wu T. Gradient galectin-1 coating technology: bionic multichannel nerve guidance conduits promote neural cell migration. Adv Technol Neurosci. 2024;1(2):276-289.
获取全文：https://journals.lww.com/atn/fulltext/2024/12000/gradient_galectin_1_coating_technology__bionic.10.aspx
来源：辽宁省细胞生物学学会
