2014年10月31日《科学》杂志精选

myyounger

神经回路是如何控制需技能行为的

Shortcuts and checkpoints on the road to skilled movement

伸出手臂接球看上去可能像是一个简单动作，但它实际上需要运动神经元回路以一种仔细协调的方式来发放冲动，并在手臂在够到目标的路径上有偏差时做出方向调整。要做到这一点，运动神经元不能以单一爆发的方式来发放冲动；相反，它们的放电活动必须在手臂伸向其目标时进行不断地调整。科学家们一直认为来自肌肉的感觉信息或能帮助指导这一运动过程。但感觉信息到达脑部速度缓慢--由于过于缓慢因而在它到达脑部时该信息可能已经过时，从而实际上让该肢体失去了稳定性。出于对让肢体能顺畅活动的神经传导过程的好奇，科学家们对不同的假说进行了研究，其中之一是：当运动指令指导手臂运动时，这些指令的内部副本被传输到脑部，引导手臂伸向目标。但是，研究这一假说的方法缺乏特异性。为了更好地理解内在副本是否会让哺乳动物拥有娴熟的运动控制，Eiman Azim在小鼠中进行了一项研究；小鼠的肢体运动与灵长类相似。为了查明作为伸向目标动作“检查关卡”的神经回路，他对脊髓中参与运动控制的一个分组的神经回路进行了操纵处理：每次拆毁一个该神经回路。他发现，压制某特定分组会抑制该伸向目标的动作。进一步的分析使得他能够揭示当过多的延迟性感觉反馈到达脑部时，伸向目标的动作是如何改变的；他发现，抑制性神经元阻止了这种情况的发生。探索这些在此界定的运动神经回路是如何得到保守并在各个物种中改变的应该能导致对哺乳动物有技能行为的更清晰的理解。（DOI:10.1126/science.1260778）

地球上的动物须等到有空气时才出现

Low Mid-Proterozoic atmospheric oxygen levels and the delayed rise of animals

大约7亿至8亿年前在地球上出现动物生态只是源于遗传及发育上的创新吗？还是地球环境在其出现时间上起着某种重要的作用？ Noah Planavsky及其同事用铬同位素来研究在导致了所谓的寒武纪大爆发的几十亿年中的地球氧气水平；他们提出，在大约7亿5000万年之前在大气中缺乏一致性的氧浓度可能一直是一个非常的限制性因素。研究人员对澳大利亚、加拿大、中国及美国的沉积物进行了分析并发现，在中元古代时这样的氧浓度不到目前浓度的0.1%--远低于最早期动物的最低氧要求。据研究人员披露，这些低氧浓度可能延迟了地球动物的出现及多样化。他们说，地球氧循环可能在塑造动物生态出现的演化景观中扮演着一个至关重要的作用。（DOI: 10.1126/science.1258410）

需要采取多种干预手段来阻止西非的埃博拉传播

Strategies for Containing Ebola in West Africa

研究人员说，在没有一个在医院中更为协调的隔离埃博拉病人的努力的情况下，虽然在利比里亚——那里是2014年西非埃博拉爆发最严重的地方——对接触病患者进行隔离检疫并实行清洁丧葬做法，但该病毒还在继续扩散。Abhishek Pandey及其同事用利比里亚的数据创制了一个在社区、医院及丧葬活动之内及之间的埃博拉传播的模型。它显示，需要一个由世界卫生组织建议的非药物干预组合来遏制未来几个月中的埃博拉爆发--而且没有单一的干预措施是足够的。该模型进一步提出，由利比里亚当局实施的封锁线及其相关的戒严对防止埃博拉的扩散效果甚微，且其甚至可能是有害的。研究人员的该模型提示，按照现状，到12月初时，仅在利比里亚就会每日发生数百新的感染病例。他们说，需要采取即刻且有效的多方位行动来逆转目前的趋势。（DOI:10.1126/science.1260612）

杂交小鼠揭示了埃博拉转归的基因影响

Host genetic diversity enables Ebola hemorrhagic fever pathogenesis and resistance

在严格生物安全条件下工作，研究人员发现了一个会像人那样的对埃博拉病毒做出一系列症状反应——从致命性出血热到具有完全的抵抗力——的实验室小鼠系列。他们的结果表明，基因构成在决定疾病转归中扮演着一个重要的角色，而他们的小鼠疾病模型或对筛检候选疗法及疫苗有帮助。Angela Rasmussen及其同事在协作杂交小鼠身上测试了埃博拉病毒的作用，该小鼠代表了一个有5种经典实验室小鼠品系及3种野生型品系的杂交品种；他们发现，某些小鼠对该病毒易感而另外一些小鼠则对该病毒有抵抗力。到目前为止，还没有埃博拉感染的小鼠模型再现了埃博拉出血热的标志性症状，它们包括血液凝固延迟、内出血及咖啡色血液。Rasmussen和她的团队还对这些协作杂交小鼠的基因组进行了研究并提出，一个叫做Tek的等位基因——它已知会激活凝血因子——可能会影响个体对该病毒的易感性。（DOI: 10.1126/science.1259595）

亚洲真菌威胁全世界的火蝾螈和水蜥

Recent introduction of a chytrid fungus endangers Western Palearctic salamanders

这一由An Martel与同事所做的研究重点介绍了被称作Batrachochytrium salamandrivorans的壶菌，该真菌最近造成了欧洲火蝾螈数目的快速衰减。研究人员首先对35个物种的两栖类动物进行了研究并发现，只有火蝾螈和水蜥容易受到该病原体的侵害。据研究人员披露，他们接着对4个不同大陆的5000多种两栖动物进行了筛检并确认，B. salamandrivorans 真菌可能在数百万年前源于亚洲的火蝾螈并在最近才进入欧洲--最有可能是通过动物贸易和贩运等途径。他们说，该真菌对某些被其感染的火蝾螈和水蜥是致命的，这意味着该真菌很快会对世界各地的某些两栖物种构成灭绝威胁。（DOI:10.1126/science.1258268）