首度解碼人腦“中央處理器”

有助于相關神經(jīng)性疾病的治療

●創(chuàng)新點

人類的神經(jīng)系統(tǒng)主要由神經(jīng)細胞及神經(jīng)膠質細胞等構成，其中膠質細胞具有支持、營養(yǎng)、保護等功能。神經(jīng)系統(tǒng)中功能最高級的一部分則是大腦皮層，又稱大腦皮質，其表面溝壑交縱。根據(jù)空間結構，大腦皮層可分為額葉、頂葉、枕葉等幾個部分，其中額葉具有學習、語言、決策、自主運動控制、抽象思維、情緒等高級認知功能。人類的前額葉皮層由一系列高度分化的神經(jīng)細胞組成，共同主導人類的記憶、認知及決策等社會行為。前額葉皮層的功能紊亂很可能會導致認知缺陷及神經(jīng)發(fā)育障礙，因而對胚胎發(fā)育早期的前額葉皮層細胞種類、功能及特征的了解，對相關神經(jīng)性疾病的治療至關重要。中國科學院生物物理研究所的王曉群研究團隊，北京大學湯富酬、喬杰研究團隊，聯(lián)合北京大學第三醫(yī)院和首都醫(yī)科大學安貞醫(yī)院的研究團隊，試圖通過一定的技術手段，探尋神經(jīng)系統(tǒng)中細胞的奧秘，揭示神經(jīng)細胞分化、遷移及成熟的機制。

●方法和結果

研究者采用RNA-seq技術對2300余個胚胎發(fā)育8～26周的前額葉皮層（prefrontal cortex,PFC）的單細胞樣本進行分析，確認了六大主要類型共計35個亞型的細胞，并追蹤了這些細胞的發(fā)育軌跡。該研究系統(tǒng)地繪制了胚胎發(fā)育早期及胚胎發(fā)育中期人類大腦前額葉皮層部分的單細胞圖譜，揭示了神經(jīng)細胞的分化、遷移及成熟機制，為進一步從分子及細胞水平了解前額葉皮層的功能調控打下了堅實的基礎。

應用前景

該項工作為解答前額葉皮層如何參與“思考與思想形成”這一關鍵問題的后續(xù)研究提供了高精度的細胞圖譜，這是前額葉皮層發(fā)育研究史上的重要突破和重大進展，對前額葉皮層的功能紊亂導致的認知缺陷及神經(jīng)發(fā)育障礙等相關疾病的治療具有重要意義。

Source：Zhong Suijuan,Zhang Shu, Fan Xiaoying, et al.A single-cell RNA-seq survey of the developmental landscape of the human prefrontal cortex [J].Nature, 2018, 555：524-528.

抑 郁癥的相關基因位點被發(fā)現(xiàn)

為抑郁癥的靶向治療提供了基因信息

●創(chuàng)新點

重度抑郁癥是全球最嚴峻的公共衛(wèi)生問題之一。許多生活經(jīng)歷會帶來抑郁風險，但識別其中的遺傳因素可以從生物學動因角度打開新的大門。盡管已經(jīng)努力了幾十年，但到目前為止，人們對其生物學機制還知之甚少。這種不利情況嚴重阻礙了治療的發(fā)展，許多抑郁癥患者面臨的選擇非常有限。最近，全球超過200名科學家與精神病學基因組學協(xié)會合作，發(fā)現(xiàn)44種基因變體或基因位點均與抑郁癥顯著相關。

●方法和結果

研究人員對超過13.5萬名抑郁癥患者和超過34萬名對照者進行了綜合分析，他們發(fā)現(xiàn)了44種與抑郁癥有統(tǒng)計學顯著相關性的基因組或基因座（染色體上的固定位置）變異。在這44個位點中，有30個是新發(fā)現(xiàn)的，14個是在之前的研究中發(fā)現(xiàn)的。此外，該研究確定了153個重要的基因，發(fā)現(xiàn)抑郁癥與精神分裂癥共有6個基因位點。研究人員還發(fā)現(xiàn)，人類均攜帶有抑郁癥的基因變體，但壓力較大的人更容易受到影響。抑郁的遺傳基礎與其他的精神疾病，如雙相情感障礙和精神分裂癥有很大的重疊。同時，抑郁癥的遺傳基礎也與肥胖和睡眠質量等多項指標重疊，包括日間困倦、失眠和疲勞等。

應用前景

這項研究具有劃時代意義，是闡明抑郁癥生物學基礎的重要一步。該研究結果讓人類在抑郁癥遺傳基礎方面的研究到了前所未有的深度。隨著研究的逐漸推進，人類有望開發(fā)出針對重度抑郁癥的重要治療甚至預防手段。此外，由于已知抗抑郁藥物的靶點在基因發(fā)現(xiàn)中得到了豐富，該項結果還可以改善現(xiàn)有療法。

Source：Wray Naomi R.,Ripke Stephan, Mattheisen Manuel， et al. Genome-wide association analyses identify 44 risk variants and refine the genetic architecture of major depression[J].Nature Genetics, 2018, 50：668-681.

微 柔性超高功率超級電容器

直接激光寫入石墨烯

●創(chuàng)新點

高性能柔性儲能器件的研究對于柔性、可穿戴電子器件的發(fā)展尤為重要。目前，高性能柔性儲能器件主要依賴薄膜鋰離子電池（LTF）、微電池和微超電容器（MSC）的發(fā)展。固態(tài)的MSC可以和其他電子器件組裝。傳統(tǒng)的超級電容器通常采用石墨烯或者石墨烯衍生物提高器件的性能。MSC電極通常采用旋涂、真空鍍膜、激光涂敷、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷和光刻制作等制備方法。目前報道的大多數(shù)基于石墨烯的薄膜電極都是基于還原的氧化石墨烯（rGO）。然而，通過高溫、等離子體或還原劑處理的還原過程，不適用于可擴展和集成的應用，而且石墨烯會由于范德瓦爾茲相互作用而重新堆積。2018年5月，中國科學技術大學的研究團隊，采用直接激光寫入（DLW）技術制備了高性能的、柔性的MSC。

●方法和結果

研究人員采用化學氣相沉積（CVD）的方法，結合DLW，制備了多層石墨烯基MSC（MG-MSC）。DLW結合多層CVD石墨烯薄膜的干轉移，保證了多層石墨烯填料高度穩(wěn)定的層間距離，有利于高效的離子遷移和優(yōu)良的MG微電極電導率，從而可以高效地制造大面積的MSC。這種方法具有靈活性、多樣的平面幾何形狀和設計集成能力。在離子凝膠電解質中，MG-MSC表現(xiàn)出超高的能量密度和功率密度。此外，在聚乙烯醇（PVA）/硫酸（H2SO4）水凝膠電解質中，MG-MSC表現(xiàn)出優(yōu)異的柔性的交流電振蕩性能。在PVA/H2SO4水凝膠電解質中，采用DLW制備的MG-聚苯胺（MG-PANI）混合型MSC，顯示出進一步優(yōu)化的電容，展示了MG-MSC線顫動。

應用前景

該研究表明，直接激光寫入技術提供了一種有效制備MSC的方法。無論在柔性基板和剛性基板上，還是在室溫和大面積區(qū)域都有很好的應用潛力。DLW制造工藝具有擴展到大面積器件和集成其他器件的潛能。此外，這項基于CVD石墨烯的研究，為開發(fā)多功能和可擴展的靈活的薄膜器件打開了窗口。

Source：Ye Jianglin，Tan Huabing，Wu Shuilin， et al. Direct Laser Writing of Graphene Made from Chemical Vapor Deposition for Flexible, Integratable Micro-Supercapacitors with Ultrahigh Power Output[J]. Advanced Materials, 2018, 30（27）：1801384.