養(yǎng)成習(xí)慣不靠意志，而由這種蛋白說了算…… | 新聞串燒

設(shè)置星標(biāo)★關(guān)注，從此你的世界多點(diǎn)科學(xué)~

內(nèi)容提要

1. 精神疾病基因控制新機(jī)制 |全球約有2300萬人受精神分裂癥困擾，成人群體中的患病率更是已升至0.43%。最新研究表明，單獨(dú)的GRIN2A基因突變就可顯著增加個體罹患精神分裂癥等精神疾病的風(fēng)險。這挑戰(zhàn)了多基因決定精神障礙的認(rèn)識共識。

2. 外星生命新線索|氯元素和鉀元素是生物系統(tǒng)的必需品，卻也是傳統(tǒng)理論認(rèn)為的宇宙稀缺品。不過科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這兩種“奇Z元素”在仙后座A星云中濃度極高，不免引起外星生命可能存在的猜測。

3. 習(xí)慣的分子控制機(jī)制 |只需改變神經(jīng)元中一種名為KCC2的蛋白質(zhì)水平，就能重塑大腦將刺激信號轉(zhuǎn)化為習(xí)慣的模式，這為治療成癮和神經(jīng)系統(tǒng)疾病開辟了新途徑。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)第一個可單獨(dú)誘發(fā)精神疾病的基因突變

精神分裂癥等精神疾病可由某一個基因突變獨(dú)立引發(fā)嗎？答案竟然是肯定的。

這種基因名為GRIN2A，其表達(dá)產(chǎn)生的GluN2A蛋白能調(diào)控神經(jīng)元間的信息傳遞。正常運(yùn)作的GluN2A可促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞間的電信號傳導(dǎo)，并支撐學(xué)習(xí)、記憶、語言和大腦發(fā)育等重要生理過程。

《分子精神病學(xué)》(

Molecular Psychiatry

參與新研究的121名志愿者中有85人攜帶GRIN2A基因突變，其中23人罹患精神疾病。分析結(jié)果顯示，突變攜帶者的患病風(fēng)險顯著高于無變異人群。此外，這些患者表現(xiàn)出相當(dāng)明確的精神癥狀，這很大程度上排除了環(huán)境或情境因素的干擾。

新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了關(guān)于精神障礙多基因起源的共識。過去醫(yī)生普遍認(rèn)為，以精神分裂癥為代表的精神障礙，是由包括遺傳因素在內(nèi)的多種變量共同作用所導(dǎo)致的。現(xiàn)在我們意識到，原來單基因突變就可發(fā)揮決定性影響。

作者團(tuán)隊還在論文中引用了一項往期工作：曾有學(xué)者使用氨基酸L-絲氨酸治療由GRIN2A突變引發(fā)的NMDA受體功能缺陷，結(jié)果參與試驗的4名精神分裂癥患者通過治療取得顯著改善，包括幻覺消失、偏執(zhí)癥狀緩解以及行為模式趨于正常。

雖然這項老成果目前不可被視作確定性治療方案，但L-絲氨酸的療效未來可通過隨機(jī)雙盲臨床試驗加以驗證。

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超新星殘骸里藏著外星生命的線索？

仙后座A(Cassiopeia A)是已知銀河系里最年輕的超新星遺跡。這片星云內(nèi)部藏著哪些神奇的存在呢？

天文學(xué)家最近收獲出乎意料的發(fā)現(xiàn)：仙后座A中竟有極高濃度的氯元素和鉀元素——二者對于行星形成和生命系統(tǒng)而言是不可或缺的。因此這似乎意味著銀河系內(nèi)的外星生命分布并不均勻，也將影響未來我們探尋外星生命時的方位選擇。

新發(fā)現(xiàn)之所以令人意外，原因在于氯元素和鉀元素都是所謂的“奇Z元素”，其原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)；而奇Z元素在本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，極難形成于恒星核聚變過程。

銀河系化學(xué)演化模型的預(yù)測可代表大多數(shù)學(xué)者觀點(diǎn)：宇宙中奇Z元素的含量非常低。通常來說，超新星殘骸富含的元素的原子序數(shù)為偶數(shù)，例如氧元素和鎂元素。

“鑒于此，奇Z元素的起源一直以來都是未解之謎。”日本京都大學(xué)專家松永開(Kai Matsunaga)說道。

松永開與同事認(rèn)為，高分辨率X射線光譜技術(shù)或許有助于解開起源之謎。在超新星殘骸的熾熱環(huán)境里，原子會失去電子并釋放獨(dú)特的X射線指紋，而高靈敏度的儀器能捕捉此類信號，比如“X射線成像光譜任務(wù)”(XRISM)探測器。XRISM發(fā)射于2023年9月，并在同年12月對仙后座A開展了兩次觀測。

為估算各元素含量，研究團(tuán)隊將奇Z元素的微弱信號與硫、氬等偶Z元素的強(qiáng)信號進(jìn)行對比，并選用后者作為穩(wěn)定參照基準(zhǔn)，從而更精確地測定奇Z元素含量。

研究結(jié)果顯示，仙后座A超新星產(chǎn)生的氯和鉀的水平遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測。這意味著理論學(xué)者可能需要重新思考：大質(zhì)量恒星里的這些稀有元素是如何形成的？怎樣調(diào)和現(xiàn)有主流模型預(yù)測與仙后座A例外情況之間的矛盾？

關(guān)于奇Z元素的形成，一些此前廣為接受的理論提出過“恒星自轉(zhuǎn)”“雙星系統(tǒng)相互作用”“恒星深處不同燃燒層的合并”等相關(guān)解釋，不過始終未有真實(shí)數(shù)據(jù)用以驗證，松永團(tuán)隊的最新測量結(jié)果是我們開展實(shí)證工作的第一步。

資料來源：

大腦養(yǎng)成習(xí)慣的開關(guān)

在我們大腦神經(jīng)元的細(xì)胞膜上，有一種名為KCC2的膜蛋白。它能調(diào)節(jié)神經(jīng)元內(nèi)的氯離子濃度，從而維持神經(jīng)信號的正常傳遞。科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)，KCC2蛋白活性直接關(guān)聯(lián)著個體的學(xué)習(xí)能力和習(xí)慣養(yǎng)成。

根據(jù)《自然-通訊》(

Nature Communications

多巴胺是一種與獎賞機(jī)制、動機(jī)形成及運(yùn)動調(diào)控密切相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)；多巴胺神經(jīng)元則專門負(fù)責(zé)產(chǎn)生和釋放多巴胺。

新研究的主要作者之一阿列克謝·奧斯特魯莫夫(Alexey Ostroumov)如此說道：“我們的大腦能將特定線索/刺激與積極、獎賞性的體驗相聯(lián)系。”

這種關(guān)聯(lián)能力構(gòu)成了學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。正如經(jīng)典的巴甫洛夫刺激-獎賞測試所呈現(xiàn)的：當(dāng)你給實(shí)驗箱里的嚙齒動物提供一串鈴聲(刺激)以及緊隨鈴聲而來的糖塊(獎賞)，并且持續(xù)、頻繁地重復(fù)鈴聲-糖塊配對，嚙齒動物就會逐漸建立起鈴聲與糖塊的關(guān)聯(lián)，學(xué)會(或者說習(xí)慣)“響鈴就有糖吃”。

而上述關(guān)聯(lián)過程會受藥物成癮、抑郁和精神疾病等因素的影響；影響機(jī)制往往就是針對KCC2蛋白的干擾。例如，某些藥物的濫用或可誘導(dǎo)KCC2蛋白發(fā)生變化；實(shí)際上，成癮物質(zhì)正是通過干擾KCC2而“劫持”大腦的學(xué)習(xí)能力。可以說，KCC2對于學(xué)習(xí)/習(xí)慣養(yǎng)成至關(guān)重要。

奧斯特魯莫夫團(tuán)隊在研究過程中就開展了上面提到的巴甫洛夫測試。他們給實(shí)驗大鼠施以短暫提示音刺激和緊隨其后的糖塊獎賞，同時觀察其行為表現(xiàn)，監(jiān)測腦組織，追蹤KCC2變化對神經(jīng)元放電速度的影響。此外，他們還驚訝地發(fā)現(xiàn)：不同神經(jīng)元的同步激發(fā)，竟然能增強(qiáng)多巴胺釋放，而這些短暫的多巴胺峰值似乎能顯著影響大腦“評估共同經(jīng)歷價值并從中學(xué)習(xí)”的過程。

資料來源：

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