《自然—方法学》

微型头戴式显微镜可供自由活动小鼠全皮质中等尺度成像

美国明尼苏达大学Suhasa B. Kodandaramaiah研究组开发出微型头戴式显微镜，可在自由活动小鼠中进行全皮质中等尺度成像。相关研究成果近日在线发表于《自然—方法学》。

为了对行为自由的小鼠进行全皮层成像，研究人员开发了“ mini-mScope”，这是一种宽视野、微型化、头戴式荧光显微镜，可与透明的聚合物头骨兼容。mini-mScope的视场为8×10mm2，重量小于4μg，可以对大多数小鼠背皮质进行成像，分辨率范围为39至56μm。

研究人员使用mini-mScope记录了在感觉诱发性刺激、旷场行为、社交互动以及从清醒到睡眠的过渡过程中整个背皮质的中等尺度钙活动。

据了解，基因编码钙指示剂和手术方案（诸如变薄的头骨或折射率匹配的头骨之类）的出现，使得人们能够在头部固定的小鼠中进行中等尺度的皮层活动成像。但是，不受约束行为中的神经活动与头固定动物中的神经活动大不相同。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41592-021-01104-8

《美国化学会志》

单分子磁体高温磁弛豫速率的预测

英国曼彻斯特大学Nicholas F. Chilton团队报道了单分子磁体高温磁弛豫速率的从头算预测方法。相关研究成果近日发表于《美国化学会志》。

以[Dy（CpR）2]+阳离子（CpR是取代的环戊二烯基阴离子）为基础的有机金属分子已经成为寻找高温单分子磁体的领跑者。在该结构相似的分子家族中，它们的磁性发生了显著的变化，这说明了理解磁结构关系对于开发更有效的设计策略的重要性。

该文中，研究人员发展了一个从头算自旋动力学方法，并表明它能够定量预测Orbach区域的相对弛豫速率。将其应用于所有报道的[Dy（CpR）2]+阳离子，可以让研究人员了解它们定量预测弛豫动力学的差异，其中主要的判别标准是晶体场分裂的大小，而不是自旋—振动耦合的差异。

随后，研究人员利用该方法预测了一系列假设的有机金属三明治化合物的弛豫速率，揭示了现有化合物已达到的2100~2200K左右的有效磁弛豫势垒上限。研究结果表明，单金属单分子磁体的进一步改进需要利用电子激发将振动模式脱离共振。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1021/jacs.1c01410

《自然—医学》

研究揭示支气管扩张症加重时期微生物组学图谱

新加坡南洋理工大学Sanjay H. Chotirmall课题组揭示支气管扩张症加重时期的微生物组学图谱。相关研究近日在线发表于《自然—医学》。

研究人员提出了一种通过加权相似性网络融合在支气管扩张中整合细菌、病毒和真菌群落的多基因组方法。恶化风险最大的患者在其气道微生物组中具有较少的复杂微生物共现网络、多样性降低和拮抗作用程度较高。此外，纵向相互作用组动力学揭示了病情加重期间的微生物拮抗作用，这种相互作用在其他稳定的多基因组治疗后得以解决。

对假单胞菌相互作用基因组的评估表明，相互作用网络（而不是单独的丰度）与恶化风险相关，并且微生物相互作用数据的纳入改善了临床预测模型。霰弹枪宏基因组测序的独立队列验证了在靶向分析中检测到的多基因组相互作用，并证实了其与病症恶化有关。综合微生物组学可捕获微生物相互作用以确定加重风险，单个微生物组的研究无法检测到这一点。抗生素策略可能针对相互作用网络而非单个微生物，从而为了解呼吸道感染提供了一种新方法。

研究人员介绍，支气管扩张是一种进行性慢性气道疾病，其特征是微生物的定植和感染。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41591-021-01289-7

《细胞—干细胞》

神经干细胞命运决定动态时空协调

近日，法国巴斯德研究所Laure Bally-Cuif等研究人员合作揭示神经干细胞（NSC）命运决定的动态时空协调。相关论文近日在线发表于《细胞—干细胞》。

研究人员将整个NSC群体在其体内微环境中数周内的动态成像与药理学操作、数学建模和空间统计相结合，并证明NSC使用时空解析的局部反馈信号来协调其在成年斑马鱼脑中分裂的决定。这包括Notch介导的瞬时神经祖细胞的短程抑制和NSC自身的分散效应，并具有9~12天的延迟作用。

捕获这些相互作用的随机NSC模型表明，这些信号通过谱系进行关联，并控制输出神经元的时空分布。这些结果突显了大脑生发细胞之间发生的局部和时间延迟相互作用如何产生自我传播的动态，从而维持NSC群体的稳态并协调特定的时空相关性。

据介绍，NSC群体在整个成年脊椎动物大脑中持续存在，并且通过未知机制将其稳态控制在群体水平上。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.03.014