《自然—方法學》

微型頭戴式顯微鏡可供自由活動小鼠全皮質中等尺度成像

美國明尼蘇達大學Suhasa B. Kodandaramaiah研究組開發(fā)出微型頭戴式顯微鏡，可在自由活動小鼠中進行全皮質中等尺度成像。相關研究成果近日在線發(fā)表于《自然—方法學》。

為了對行為自由的小鼠進行全皮層成像，研究人員開發(fā)了“ mini-mScope”，這是一種寬視野、微型化、頭戴式熒光顯微鏡，可與透明的聚合物頭骨兼容。mini-mScope的視場為8×10mm2，重量小于4μg，可以對大多數小鼠背皮質進行成像，分辨率范圍為39至56μm。

研究人員使用mini-mScope記錄了在感覺誘發(fā)性刺激、曠場行為、社交互動以及從清醒到睡眠的過渡過程中整個背皮質的中等尺度鈣活動。

據了解，基因編碼鈣指示劑和手術方案（諸如變薄的頭骨或折射率匹配的頭骨之類）的出現，使得人們能夠在頭部固定的小鼠中進行中等尺度的皮層活動成像。但是，不受約束行為中的神經活動與頭固定動物中的神經活動大不相同。

相關論文信息：

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

《美國化學會志》

單分子磁體高溫磁弛豫速率的預測

英國曼徹斯特大學Nicholas F. Chilton團隊報道了單分子磁體高溫磁弛豫速率的從頭算預測方法。相關研究成果近日發(fā)表于《美國化學會志》。

以[Dy（CpR）2]+陽離子（CpR是取代的環(huán)戊二烯基陰離子）為基礎的有機金屬分子已經成為尋找高溫單分子磁體的領跑者。在該結構相似的分子家族中，它們的磁性發(fā)生了顯著的變化，這說明了理解磁結構關系對于開發(fā)更有效的設計策略的重要性。

該文中，研究人員發(fā)展了一個從頭算自旋動力學方法，并表明它能夠定量預測Orbach區(qū)域的相對弛豫速率。將其應用于所有報道的[Dy（CpR）2]+陽離子，可以讓研究人員了解它們定量預測弛豫動力學的差異，其中主要的判別標準是晶體場分裂的大小，而不是自旋—振動耦合的差異。

隨后，研究人員利用該方法預測了一系列假設的有機金屬三明治化合物的弛豫速率，揭示了現有化合物已達到的2100~2200K左右的有效磁弛豫勢壘上限。研究結果表明，單金屬單分子磁體的進一步改進需要利用電子激發(fā)將振動模式脫離共振。

相關論文信息：

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

《自然—醫(yī)學》

研究揭示支氣管擴張癥加重時期微生物組學圖譜

新加坡南洋理工大學Sanjay H. Chotirmall課題組揭示支氣管擴張癥加重時期的微生物組學圖譜。相關研究近日在線發(fā)表于《自然—醫(yī)學》。

研究人員提出了一種通過加權相似性網絡融合在支氣管擴張中整合細菌、病毒和真菌群落的多基因組方法。惡化風險最大的患者在其氣道微生物組中具有較少的復雜微生物共現網絡、多樣性降低和拮抗作用程度較高。此外，縱向相互作用組動力學揭示了病情加重期間的微生物拮抗作用，這種相互作用在其他穩(wěn)定的多基因組治療后得以解決。

對假單胞菌相互作用基因組的評估表明，相互作用網絡（而不是單獨的豐度）與惡化風險相關，并且微生物相互作用數據的納入改善了臨床預測模型。霰彈槍宏基因組測序的獨立隊列驗證了在靶向分析中檢測到的多基因組相互作用，并證實了其與病癥惡化有關。綜合微生物組學可捕獲微生物相互作用以確定加重風險，單個微生物組的研究無法檢測到這一點?？股夭呗钥赡茚槍ο嗷プ饔镁W絡而非單個微生物，從而為了解呼吸道感染提供了一種新方法。

研究人員介紹，支氣管擴張是一種進行性慢性氣道疾病，其特征是微生物的定植和感染。

相關論文信息：

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

《細胞—干細胞》

神經干細胞命運決定動態(tài)時空協(xié)調

近日，法國巴斯德研究所Laure Bally-Cuif等研究人員合作揭示神經干細胞（NSC）命運決定的動態(tài)時空協(xié)調。相關論文近日在線發(fā)表于《細胞—干細胞》。

研究人員將整個NSC群體在其體內微環(huán)境中數周內的動態(tài)成像與藥理學操作、數學建模和空間統(tǒng)計相結合，并證明NSC使用時空解析的局部反饋信號來協(xié)調其在成年斑馬魚腦中分裂的決定。這包括Notch介導的瞬時神經祖細胞的短程抑制和NSC自身的分散效應，并具有9~12天的延遲作用。

捕獲這些相互作用的隨機NSC模型表明，這些信號通過譜系進行關聯(lián)，并控制輸出神經元的時空分布。這些結果突顯了大腦生發(fā)細胞之間發(fā)生的局部和時間延遲相互作用如何產生自我傳播的動態(tài)，從而維持NSC群體的穩(wěn)態(tài)并協(xié)調特定的時空相關性。

據介紹，NSC群體在整個成年脊椎動物大腦中持續(xù)存在，并且通過未知機制將其穩(wěn)態(tài)控制在群體水平上。

相關論文信息：

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