《自然-神经科学》

科学家找到精确定位病理分子工具

美国麻省理工学院Xiao Wang等研究人员合作，实现阿尔茨海默病小鼠模型中单细胞转录状态和组织病理学的综合原位定位。相关论文2月2日在线发表于《自然-神经科学》。

复杂疾病的特征是细胞和分子的时空变化难以全面捕捉。而了解病理背后的时空动态可以揭示疾病的机制和进展。

研究人员报道了STARmap PLUS，这是一种将高分辨率空间转录组学，与同一组织切片中蛋白质检测相结合的方法。作为原理证明，研究人员分析了8个月和13个月大的阿尔茨海默病小鼠模型的脑组织。该方法提供了疾病进展的全面细胞地图，揭示了一种核壳结构，其中与疾病相关的小胶质细胞（DAM）密切接触淀粉样β斑块，而与疾病相关的星形胶质细胞样细胞和少突胶质细胞前体富集在斑块-DAM复合物周围的外壳中。过度磷酸化的蛋白主要出现在兴奋性神经元中，并与少突胶质细胞亚型的局部富集相关。STARmap PLUS方法在亚细胞分辨率下将单细胞基因表达谱与组织病理学连接起来，提供了一种精确定位病理基础的分子和细胞工具。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41593-022-01251-x

科学家用建模“读出”视觉输入

美国麻省理工学院Elly Nedivi研究组将丘脑神经支配映射到单个2/3层（L2/3）锥体神经元并通过建模“读出”视觉输入。相关论文2月2日在线发表于《自然-神经科学》。

丘脑是感觉信息从外周到哺乳动物大脑皮层的主要通道。作为进入新皮层的主要前馈投射系统，丘脑的核心作用与丘脑皮层突触的疏密相关。

研究人员采用新方法，结合遗传工具和可伸缩的组织扩展显微镜进行全细胞突触映射，揭示了主视觉皮层的L2/3锥体细胞（PC）上的丘脑和皮质兴奋性突触的数量、密度和大小。研人员发现丘脑的输入不仅稀疏，而且在单个树突和神经元之间的数量和密度上也存在显著的异质性。最令人惊讶的是，尽管L2/3 PC上的丘脑突触稀疏，但它们比皮层上的突触要小。研究人员将这些发现纳入精细尺度、解剖学上可靠的L2/3 PC生物物理模型，揭示了整合在小的异质神经元集合中的具有稀疏和微弱丘脑皮层突触的单个神经元可靠地“读出”视觉驱动的丘脑输入。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41593-022-01253-9

《自然-物理学》

液态VASP凝聚体驱动肌动蛋白聚合和动态捆绑

美国加州大学圣地亚哥分校的Padmini Rangamani和得克萨斯大学奥斯汀分校的Jeanne C. Stachowiak小组的一项最新研究，揭示了液态VASP凝聚体驱动肌动蛋白聚合和动态捆绑。相关成果发表于《自然-物理学》。

肌动蛋白丝成束的组织是细胞运动、形态发生和细胞分裂等过程所必需的。肌动蛋白结合蛋白的网络，其中一些可以进行液-液相分离，控制丝束。然而，目前还不清楚这些液体状凝析物是如何促进纤维束形成的。

该小组展示了加工肌动蛋白聚合酶和捆扎蛋白VASP在生理条件下形成液体状液滴。当肌动蛋白在VASP液滴内聚合时，伸长的细丝分配到液滴边缘以最小化细丝弯曲，在液滴内形成富含肌动蛋白的环。这个环的刚性由液滴的表面张力来平衡。

然而，随着环变厚，其刚性增加，最终克服表面张力变形成线性束。液滴的流体性质对捆扎至关重要，因为更多的固体液滴会抵抗变形，以此防止细丝重新排列成束。这种基于液滴的捆绑机制可能与富含捆扎肌动蛋白丝的细胞的结构组装有关，如丝状体、应力纤维和焦点黏附。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-022-01924-1

复合费米子高度相关拓扑泡相

美国普渡大学Gabor A. Csathy团队提出复合费米子的高度相关拓扑泡相。相关成果2月2日发表于《自然-物理学》。

强相互作用和拓扑驱动了各种各样的相关基态。其中一些最有趣的基态，如分数量子霍尔态和分数陈绝缘体，具有分数带电的准粒子。这些相之间的相关性是通过电子和旋涡结合成被称为复合费米子的新型粒子来捕捉的。复合费米子准粒子随机定位于高无序水平，当系统中没有太多无序时可能表现出电荷顺序。然而，当复合费米子准粒子进入气泡，这些气泡在晶格上有序时，可以预测更复杂的相关性。这种高度相关的基态被称为复合费米子的气泡相。

研究团队报告了对这种复合费米子的气泡相的观察，证明了分数量子霍尔效应的重新进入，小组将其与气泡相联系，每个气泡有两个复合费米子准粒子。他们的结果证明了一类新的强相关拓扑相的存在，这种拓扑相是由涌现准粒子的杂散和电荷顺序驱动的。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-023-01939-2