Science最新内容精选

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人类大脑的认识

本期封面是一张人类大脑神经信号传输过程中电子脉冲形成的想象图。神经生物学是建立在神经元及其间的相互作用的研究基础上的。如同生物的其他领域研究，神经生物学也依赖于数据收集，对人脑中所有不同类型的神经元和神经胶质细胞的蛋白质组、代谢组、基因组及甲基化标记的研究分析。此外，“神经连接组学”计划提供了大脑完整的连接网络，“突触组学”旨在揭示了突触中所有分子及其之间的相互作用。与其同器官系统相比，我们对神经系统的结构和功能之间的联系的了解很少。我们在探究人类大脑如何建立起结构和功能的联系中仍存在着困难，神经生物学家需要更为强大的技术。幸运的是，分子标签和数字化处理促进了传统光学显微技术的发展，从而为科学家提供了一扇观察活细胞内部的窗口。利用这前所未有的技术，我们可以看到分子的定位和运输，并发现突触动态组装的异常复杂的控制系统。突触内的生化环境很少处于平衡状态，内容物也未很好的混合，因此要求助于停流生物化学和生理学新计算工具，如MonteCarlo模型。

突触可塑性是神经元间连接依赖经验的变化，被认为是学习和记忆的基础。人们已揭示了神经元细胞对外界刺激做出响应的细胞和分子程序的变化，以及这些改变如何引起突触连接的增加或减少。突触元件在基因表达水平上的修改和变化是多种类型可塑性的必要条件。

1859年，查尔斯·达尔文提出自然选择的关键概念，个体为了生存和繁殖而竞争相同的资源。生活在同一社会环境中的动物可以在短时间形成稳定的优势等级。在社会群体中的这种等级具有一个基本的优势，可以消除群体内的暴力冲突，最大程度地减少因暴力冲突造成的能量消耗。研究发现，小鼠大脑皮质区域的特定突触编码社会统治性。驱动小鼠大脑皮质锥体神经元的兴奋性突触在占统治地位的个体内比从属个体的强。通过提高或降低AMPA受体介导的传输突触强度可以启动或关闭初始社会等级。

现代医学已经证明了健康的饮食和日常锻炼有益于心血管健康，预防糖尿病，降低胆固醇，但人们对神经退行性疾病的作用却了解较少。目前，令人信服的证据表明，运动可能对神经退行性疾病有着长期有利的影响，可以减缓其发展。

互联网正使神经科学向公众开放的。神经生物学会很快将建立一个网站（BrainFacts.org）发布人脑相关信息和研究成果。

左：大脑6级尺度结构: 厘米级,宏观大脑(A)；毫米级，由排列成柱状、片层状或其他簇状的神经元组成的脑区（B）；100微米级，每个区域神经元树突在本区域内延伸，轴突伸向相同或较远距离的位点（C）；10微米尺度，神经元单个分支结构显现（D）；利用电镜可以观察到大脑的细微结构，可以精确到29纳米（E-G）。

右、电镜数据及分析。扫描电镜8000次循环得到的视神经图像（A）；串联黑体扫描电子显微镜拍摄的大脑钻石刀切片（B）；基于串联黑体扫描电子显微镜数据构建的双极细胞图像（C）。

平化世界：构建全球知识学会

美国科学促进会（AAAS, AmericanAssociationfortheAdvancementofScience）2012年年会将于2月16日至20日在加拿大温哥华召开，本次年会的主题是“平化世界：构建全球知识学会”，聚焦于21世纪复杂、相互关联挑战，及其通过国际和多学科合作努力取得的全球化解决方案。超过半数的世界顶级研究型大学和研究机构都会派代表与会发言。

AAAS年会上一次在美国以外地区召开是1981年多伦多年会，本届是第一次在加拿大温哥华召开年会。AAAS年会为期4天，包括专题讨论会、讲座、研讨会和展台式会议等形式，内容涵盖科学、技术和教育的各个领域。与会者来自近60个国家或地区，可以参加世界顶级的科学家和工程师的会议和专题讲座、职业发展研讨会及国际展览。

电力的此刻与何时

本期封面是美国芝加哥市的夜景。自从1893年芝加哥世博会上交流电问世以来，电力需求量与日俱增。无论是来自于水势能、燃料燃烧、或是放射性物质分解，制造和运输电力过去一直是一个简单的过程，即保持发电、分配和需求之间平衡，为终端用户提供一个合理的价格。电力需求在每日在最大值和最小值之间波动，峰值电力需求不断上涨，导致这种波动不断变大。增加可再生能源的依赖程度，特别是太阳能和风能，存在电力储存容量非常小的问题，无法应对较大的电力需求波动，这要求更好的解决方案，提高电力储存效率。增加可再生资源发电比例的前提是确保负载均衡，这要依赖于储存电力或发电的新型材料，本期杂志专辑围绕这一问题展开讨论。

内质网：蛋白的质量控制中的作用

本期封面是一张粗面内质网（亮绿色）的错色电镜照片，紧邻细胞核膜（右侧深绿区域），曲折的膜结构上嵌有核糖体（深色绿点）。内质网是新合成的细胞膜蛋白和分泌蛋白（环形线粒体：~0.49微米宽）进出的通路。本期杂志专辑讨论内质网在蛋白的质量控制中的作用，以及介绍一些细胞生物学至今仍不能解释的现象，如细胞如何知道自身的大小。

跨膜蛋白ATF6、PERK和I R E1介导的三条内质网内未折叠蛋白反应（UPR）的处理途径。