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“研究的摇滚明星”Teresa K. Woodruff在国会简报会上讲话

rock star of research Teresa Woodruff图:Teresa Woodruff(左),美国国立卫生研究院妇女健康研究办公室主任Janine Clayton博士(中),康纳斯妇女健康和性别生物学中心主任Hadine Joffee博士(右)。

1月14日,西北大学妇女健康研究所所长特蕾莎·k·伍德拉夫访问了华盛顿特区,在一个名为“研究的摇滚明星:塑造妇女保健未来的科学家”的国会简报会上发言。

对观众说话超过60立法工作人员从众议院和参议院和众议院的健康和科学团体,半圆解决历史缺乏雌性生物医学研究和影响我们的健康和疾病知识以及持续的需要性和性别包容性研究和美国国立卫生研究院(NIH)的支持妇女健康研究办公室。

伍德拉夫对国会山的访问为今年的第四个年度妇女健康研究日奠定了基础,这一天的主题是“性、性别和阿片类药物危机”,妇女健康研究所将于1月24日星期五在普伦蒂斯妇女医院主办这一活动。

主题:范伯格医学院,研究,妇女健康

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新的中子探测器可以装在你的口袋里

neutron detector新型富锂材料使小型便携式中子探测器成为可能

美国国土安全部可能很快就会有一个新工具加入到它的武器库中。

美国西北大学(Northwestern University)和阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的研究人员开发了一种新材料,为一类新的中子探测器打开了大门。

高效的中子探测器能够探测到走私的核材料,对国家安全至关重要。目前,有两类探测器使用氦气或闪光。这些探测器非常大,有时有一堵墙那么大。

这种新材料引入了第三类:一种能够吸收中子并产生易于测量的电信号的半导体。基于半导体的探测器也是高效和稳定的。它既可以用于小型便携设备的现场检测,也可以用于使用晶体阵列的大型探测器。

这项研究将发表在1月16日的《自然》杂志上。

kanatzidis neutron detector Mercouri Kanatzidis

“人们对半导体中子探测器的设想由来已久,”西北大学的Mercouri Kanatzidis说,他领导了这项研究。“想法是有的,但没有人有合适的材料去做。”

Kanatzidis是西北温伯格文理学院化学教授Charles E.和Emma H. Morrison。他和阿贡有个共同的约定。

当铀和钚等重元素衰变时,它们的原子会从原子核中射出中子。大多数中子探测器是所谓的闪烁体,它的工作原理是感应出的中子,然后发出光来提醒使用者。这种新材料是一种半导体,不发光,而是直接探测由中子引起的电信号。除了安全应用外,中子探测器还用于辐射安全、天文学、等离子体物理学、材料科学和晶体学。

传统类型的热中子探测仪从20世纪50年代就开始使用了,但是一种实用的半导体材料仍然难以找到。锂极具吸收中子的能力,很快成为最有前途的中子探测设备材料。但将锂整合到半导体中并使其稳定(锂遇水易碎)则是另一回事。

“你可以找到好的半导体,但他们没有锂,”Kanatzidis说。“或者你可以找到不适合半导体的稳定锂化合物。我们发现两个世界都是最好的。锂-6同位素含量丰富,成本低廉,是一种强中子吸收剂。

在他们的研究中,Kanatzidis和他的团队发现了正确的材料组合来制造工作装置,同时也能保持锂的稳定。他们的新材料-锂-铟-磷-硒-是分层的结构和丰富的锂-6同位素。

“这种晶体结构很特别,”Kanatzidis说。“锂在层中,所以水无法到达它。这是这种材料的一大重要特点。”

由此产生的半导体中子探测器可以探测到哪怕是非常微弱的源发出的热中子——而且可以在纳秒内探测到。它还可以区分中子和其他类型的核信号,比如伽马射线。这样可以防止误报。

重要的是要有各种尺寸和尽可能多种类的中子探测器。“Mercouri Kanatzidis是6031位化学家

最后一个额外的好处是:这种材料含有大量的锂。因此,一个更小的部分的材料可以吸收相同数量的中子作为一个巨大的设备。这就导致了设备小到可以放在你的手里。

Kanatzidis说:“重要的是要有各种尺寸和尽可能多种类的中子探测器,比如我们的新半导体。”“你想要一个像墙那么大的,你可以从它旁边经过的卡车。但你也想要小型的,便于实地检查的。”

这项名为“2D半导体6LiInP2Se6直接热中子探测”的研究得到了美国国家科学基金会(资助号为DMR-1708254)和美国能源部(资助号为DE-AC02-06CH11357)的支持。研究生Daniel Chica和研究助理教授Yihui He都是Kanatzidis实验室的成员,他们是论文的共同第一作者。Argonne的科学家Duck Young Chung是这项研究的主要合作者。

主题:创新、研究、技术、温伯格文理学院

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首席多样性官贾巴尔•贝内特(Jabbar Bennett)将卸任

Jabbar R. Bennett是西北大学负责多样性和包容性的首任副教务长和首席多样性官,他将于2月中旬离职。

教务长Jonathan Holloway说:“毫无疑问,在过去的几年里,Jabbar帮助这所大学更好地表达、完善和聚焦其全球多样性和包容性的努力。”

班纳特Jabbar Bennett -贾巴尔

2015年,贝内特一到美国,就成立了机构多样性和包容性办公室(OIDI),并对其工作和最终对西北社区的影响进行了展望。在他的领导下,奥迪的员工数量翻了一番。他与人共同发起了有史以来第一个关于多样性、公平和包容性的员工敬业度调查建议实施小组,并成为教务处与美国原住民和土著研究中心(Center for Native American and Indigenous Research)之间的积极倡导者和联络人。

除了策划一年一度的马丁·路德·金纪念活动外,奥迪每年还支持超过75个活动和项目。在贝内特的指导下,OIDI通过增强网络存在、创建季度电子通信、“洞察力”和改进西北大学年度多样性和包容性报告的内容和质量,围绕机构多样性和包容性努力产生了更强有力的交流。 

在教务长办公室内,贝内特与人合作,共同召集了优秀教师和多样性小组,以及教务长的女性教师咨询委员会。他还参与领导了“教师路径计划”(Faculty Pathways Initiative)的规划工作。

班纳特与学生事务和其他人合作,监督实施的建议黑人学生工作组报告和共同经验的本科生LifecyclePlanning委员会努力旨在帮助确保第一代的支持和成功,低收入,未被充分代表的少数民族和/或来自pre-matriculation边缘化学生毕业后。

去年,贝内特赞助了性别酷儿、非二元性、跨性别支持工作组,他们的报告和下一步行动将很快公布。目前,他正在赞助为期一年的“变革创造者计划探索委员会”,该委员会旨在确定西北大学如何有效和可持续地支持教职工探索社会身份,并创建一个更加公平和包容的校园。

他是全国公认的医学学术领袖,并被任命为西北大学范伯格医学院的副教授。

大学将很快开始寻找班尼特的继任者。

主题:公告、多样性、员工

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对大多数人来说,膝盖置换的时机都是错误的

Knee replacement美国每年进行近100万例膝关节置换手术。

膝关节置换术的时机是优化其疗效的关键。但是90%的膝关节骨性关节炎患者本来可以从膝关节置换术中获益,但他们等得太久了,以致于获益更少。此外,据美国西北大学(Northwestern)一项新的医学研究报告,约有25%的患者不需要服用维生素d,但却过早地服用了维生素d,而益处微乎其微。  

这被认为是第一个前瞻性的研究来检查膝关节置换的及时性在大量的膝关节骨性关节炎患者谁可以受益于手术。以前很少有研究对手术的及时性进行量化,但仅限于已经进行了膝关节置换的患者,而且这些研究通常是在较小的患者群体中进行的。

西北大学芬伯格医学院外科副教授、首席研究员Hassan Ghomrawi说:“人们等啊等啊,等着做手术,却失去了最大的好处。”

研究发现,非裔美国人比白种人更推迟膝关节置换手术。 

“当人们等待太久时,两件事就会发生,”Ghomrawi说。“骨关节炎会导致他们的功能恶化。他们中的一些人无法伸直他们的腿,影响了他们的行走和移动。当你不能锻炼时,你就会开始出现其他健康问题,比如心血管问题。你也可能会变得抑郁。整体影响可能是巨大的。”

推迟手术的第二个问题是好处更少。“如果你等得太久,就不会恢复到原来的功能;你的行动能力仍然比那些及时行动的人要差。”Ghomrawi说。

理想的膝关节置换手术时机是基于一种算法,该算法将疼痛、关节功能、影像学评估和年龄因素考虑在内,以确定一个人是否能从手术中获益。

根据该算法,过早地进行膝关节置换手术意味着患者正在接受有并发症风险的大手术,而且获益甚微。在以后的生活中,他们可能还需要进行第二次手术,这是一个比第一次手术困难得多、效果也差得多的手术。

这项研究发表在1月13日的《骨与关节外科杂志》上。

该报告称,美国每年进行近100万例膝关节置换手术,预计到2030年将迅速增加。

Ghomrawi说:“随着手术数量的增加,我们需要确保手术的时机对患者来说是最佳的,以获得最大的利益并降低医疗成本。”“由于膝关节置换术是一种选择性手术,手术时机不仅受临床因素影响,还受人口统计学、社会经济学和社会文化因素的影响。”我们需要更好地了解这些因素,以改善手术时机。”

西北大学的这项研究以8,002名患有或有患膝关节骨关节炎风险的参与者为研究对象,作为“骨关节炎行动”(osteoarthritis Initiative)和“多中心骨关节炎”(osteoarthritis Initiative)两项不同的多中心试验的一部分,对他们进行了长达八年的跟踪调查。

西北大学的Leena Sharma博士是这项研究的合著者。

这项研究由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所(National Institute of Arthritis and musculobone and Skin Diseases)的R21-AR069867和P30-AR072579资助。

主题:范伯格医学院,西北医学,研究

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纳米材料织物可以在战场相关条件下摧毁神经毒剂

Composites made from metal-organic frameworks can destroy nerve agents under relevant conditions. (Credit: Journal of the American Chemical Society)复合材料是由金属-有机骨架材料制成,在一定的条件下可以破坏神经毒剂。(资料来源:美国化学学会杂志)

美国西北大学的科学家们成功地将一种能有效摧毁有毒神经毒剂的纳米材料与纺织纤维结合在一起。这种新型的复合材料有一天会被集成到防护服和口罩中,供面临危险环境的人们使用,比如化学战。

这种材料是一种锆基金属有机骨架(MOF),它能在几分钟内降解一些人类已知的毒性最强的化学物质:VX和索曼(GD),后者是沙林的一种毒性更强的亲戚。

“有了正确的化学方法,我们就能使有毒气体变得无毒,”这项研究的负责人、温伯格艺术与科学学院(Weinberg College of Arts and Sciences)的化学副教授奥马尔·k·法哈(Omar K. Farha)说。“这个过程发生在纳米级。”

这项研究最近发表在《美国化学学会杂志》上。

作者写道,据他们所知,他们的工作代表了第一个使用MOF复合材料高效催化水解神经毒剂模拟物的例子,而不使用液态水和有毒挥发性碱——这是一个主要优势。

这种新型复合材料将MOFs和非挥发性聚合物基整合到纺织纤维上。研究人员发现,在战场相关条件下,使用空气中的气态水,mof涂层纺织品可以有效地解毒神经毒剂。他们还发现,这种材料能够经受长时间的降解,比如汗液、大气中的二氧化碳和污染物。

这些特性使这种有希望的材料更接近于实际应用。

国际纳米技术研究所的成员Farha说:“MOFs可以捕获、存储和销毁大量令人讨厌的材料,这使得它们对于国防相关的应用非常有吸引力。”

MOFs是有序的网格状晶体。晶格的节点是金属,有机分子连接节点。在其非常宽敞的毛孔中,MOFs可以有效地捕捉气体和蒸汽,比如神经毒剂。

正是这些宽大的毛孔也能从空气中的湿气中吸收足够的水分,从而推动化学反应。在化学反应中,水被用来分解神经毒剂的化学键。

西北大学开发的方法试图取代目前使用的技术:活性炭和金属氧化物混合物,它们对神经毒剂的反应较慢。由于MOFs是由简单的组件构建的,因此这种新方法具有可伸缩性和经济性。

这项研究得到了国防威胁减少局(授予HDTRA1-18-1-0003和CB3934)和国家科学基金会研究生奖学金(授予dg -1842165)的支持。

这篇论文的题目是“在相关条件下,金属-有机框架在神经毒剂破坏保护层上的整合”。第一作者是Farha研究组的博士后陈志杰和马开凯。

(资料来源:Omar Farha at [email protected])

主题:纳米技术、研究、温伯格文理学院

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错误地开始你的职业生涯

一位西北大学的经济学家发现,人的寿命可能与职业生涯的开始有关。

对数百万在2007-08年金融危机期间成年的年轻人来说,在大衰退最严重时期进入劳动力市场开始职业生涯可能会带来长期的健康后果。

美国西北大学(Northwestern University)的一项新研究显示,在经济严重衰退期间开始职业生涯,不仅会影响个人资产净值和婚姻、与子女同居等长期家庭结果,还会让你少寿。这项研究以工作论文的形式发表在美国国家经济研究局(National Bureau of Economic Research),尚未经过同行评审。

西北大学(Northwestern University)经济学家汉内斯•施万特(Hannes Schwandt)和加州大学洛杉矶分校(University of California Los Angeles)经济学家蒂尔•冯•瓦赫特(Till von Wachter)发现,在上世纪80年代初的深度衰退期间,进入劳动力市场的年轻人在30多岁时死亡率就开始上升,到了50岁,这一趋势变得更加明显。

这些不幸的求职者过早死亡的趋势部分是由疾病造成的,包括心脏病、肺癌以及所谓的“绝望病”,如肝病和药物过量。

之前的研究表明,在经济衰退时期进入劳动力市场,会导致职业生涯早期的收入和就业大幅减少,在工作大约10年后,这种影响开始消退。但是,对于长期影响或这些沉重打击如何影响收入以外的结果(如死亡率和更广泛的社会经济地位衡量指标),人们知之甚少。

“我们的研究首次检验了在经济衰退时期进入劳动力市场对死亡率的影响,” Schwandt说。他是教育和社会政策学院的助理教授,也是西北大学政策研究所(IPR)的经济学家。“我们的研究结果表明,成年早期劳动力市场的暂时劣势可能会对一生的结果产生重大影响,可能会影响中年时的生与死,而且超出了通常研究的短暂的最初职业影响。”

Schwandt和von Wachter分析了1981年和1982年历史性经济衰退期间进入就业市场的人的结果。2007年之前,上世纪80年代初的经济衰退是美国自大萧条(Great Depression)以来最严重的经济衰退。但由房地产泡沫破裂和次贷危机引发的大衰退,在持续时间和GDP方面已经超过了上世纪80年代的衰退。

在中年时期,进入劳动力市场的人收入更少,工作更多,而获得的福利支持更少。研究发现,他们结婚的可能性更小,离婚的可能性更大,与自己的孩子同居的可能性更小。

普林斯顿大学(Princeton University)的施万德(Schwandt)和珍妮特?柯里(Janet Currie)在2014年进行的一项相关研究显示,成年早期的经济衰退会降低女性的终生生育能力。也有证据表明,从1982年的经济衰退中走出的男性大学毕业生在中年时自我报告的健康状况也在恶化。

这项新研究利用了几个大型的横截面数据来源,并采用了一种新方法来评估在衰退期间进入劳动力市场对死亡率的影响,包括死因和各种社会经济地位的衡量。

为了分析中年时期的影响,研究人员重点关注了1982年经济衰退之前、期间和之后进入美国不同州劳动力市场的群体。他们利用1979年至2016年的重要统计数据,以及人口普查和美国社区调查(ACS)的人口估计来构建死亡率,这些死亡率是根据一个群体在毕业时面临的州级失业率回归的。关于社会经济结果的信息,包括收入、劳动力供应、婚姻状况、离婚和同居,来源于十年一次的人口普查(Census)、美国人口学会(ACS)和当前人口调查(CPS)。

Schwandt称:”总体而言,这些调查结果令人担忧,在经济衰退时期进入劳动力市场可能带来比当前预估更严重的后果。”“然而,迄今为止,这些更广泛、更长期的影响并不是衰退新参与者的研究重点。”

国家经济研究局(National Bureau of Economic Research) 1月13日发表的一篇工作论文详细介绍了这项研究。

主题:疾病、经济学、心理健康、研究、教育学院和社会政策

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塔拉娜·伯克发起了一场运动

塔拉娜•伯克(Tarana Burke)从未计划发起一场全球运动。在“我也是”这个标签出现十多年前,伯克就创造了“我也是”。为性侵犯的幸存者提供资源和支持。2017年10月,就在乔迪·坎特(Jodi Kantor)和梅根·托赫(Meghan Twohey)发表《纽约时报》(New York Times)对哈维·韦恩斯坦(Harvey Weinstein)的调查几天后,《我也是》(me too)成为了全球的战斗口号,将伯克长期以来的工作和使命推向了新的高度。

伯克在接受《纽约》杂志《The Cut》采访时表示:“(2017年)10月15日那天,人们举起手来说,‘我也是’。”“他们敞开心扉说,‘是的,我遇到过这种事。来自各行各业的数百万人,我真的觉得那些人仍然举着双手。”

Tarana Burke me too Tarana burke那双勇敢的手,以及因此而发生的对话,不仅催化了一个文化时刻,而且促成了一场变革运动……由Burke掌舵。

种植的种子

从十几岁起,伯克就是一名组织者、活动家和倡导者。多年来,她在美国的城市组织康复小组,在那里,性侵犯的幸存者可以分享他们的故事,找到支持和社区。

她与幸存者的合作,以及个人遭受性暴力的经历,使她清楚地认识到问题的严重性以及需要更多的资源。在阿拉巴马州的一次研讨会上,伯克让大约30名高中女生在需要帮助时,在工作纸上写下“我也是”。伯克本以为也能拿回五六个,结果拿了20个。

从那时起,伯克传达的信息就是一种联系和“同理心的深远力量”。

伯克在接受《华盛顿邮报》采访时表示:“我只是想传达我小时候想要传达的信息:这不是你的错,不是你的耻辱,也不是你的错。”“你没有什么问题。你身上没有什么特殊的诅咒“

伯克决心改变人们对“我也是”的任何看法。作为反男性的运动,一场性别战争,或者只针对特定群体。她说,这场运动是为了建立一个支持所有幸存者的社区。

伯克在接受《综艺》杂志采访时表示:“每一个人——酷儿、变性人、残疾人、男人和女人——都生活在创伤的创伤中,在最坏的情况下,他们试图夺走人性。”“这场运动的核心是恢复那种人性。”

在投票站,在校园

除了目前担任“我也是”的执行董事之外。她最近发起了“元选民”活动,吸引选民和2020年的总统候选人,让性侵犯成为即将到来的选举中的一个关键问题。

1月27日,伯克将前往西北大学,在那里她将讨论“我也是”的重要性。《时代》杂志2017年度风云人物封面背后的故事。她的讲话将成为马丁·路德·金马丁·路德·金梦想周活动的一部分,该活动将于1月15日至28日举行,纪念马丁·路德·金的一生和遗产。

在他的整个职业生涯中,小马丁·路德·金(Martin Luther King Jr.)一直呼吁他的同胞们勇敢地面对不公正,在正义的事业面前坚持不懈。Tarana Burke就是这样一个公民。”西北大学教务长Jonathan Holloway说。“通过她对民权和社会正义的勇敢和持久的承诺,特别是在支持性侵犯和性虐待受害者方面,她提高了我们的集体意识,让我们知道如何迈向一个公正和公平的世界。我们需要更多像塔拉娜·伯克这样的公民,我希望她对西北大学的访问将激励我们整个社区的成员尽其所能使这个世界变得更美好。”

伯克将于中午在芝加哥西北区普利兹克法学院(Pritzker School of Law)位于芝加哥大道375号的索恩大礼堂(Thorne Auditorium)发表演讲,下午5点在埃文斯顿校区的皮克-斯塔格音乐厅(Pick-Staiger Concert Hall)发表演讲。

这两个活动都是免费向公众开放的。埃文斯顿校园活动已经满员了。埃文斯顿门票持有者必须在入场时出示他们的预订票。如果可能的话,请考虑去市区旅行。芝加哥校园活动座位有限,先到先得。

主题:芝加哥,多样性,埃文斯顿,事件,概况

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染色质在单个细胞中形成三维“森林”

chromatin forest是由研究人员的模型预测出的三维染色质森林。树域根据它们的大小从红色到绿色。

单个细胞包含整个有机体的遗传指令。这种基因组信息是由染色质这一复杂的机制来管理和处理的。染色质是染色体内的DNA和蛋白质的混合物,其功能和在疾病中的作用越来越受到科学家的关注。

美国西北大学(Northwestern University)的一个研究小组利用他们自己开发的数学模型和光学成像技术,发现了染色质如何在单细胞水平折叠。研究人员发现,染色质被折叠成沿着染色质主干排列的各种树形结构域。这些大大小小的区域就像一个森林地面上生长着树木的混交林。整体结构是一个微尺度的三维森林。

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染色质负责将DNA打包成细胞核。在人类中,每个细胞中大约有6英尺长的DNA。这项新的研究表明,在单个细胞中,染色质的结构和层次比之前认为的要更加分明。了解染色质如何正确运作将帮助科学家了解它在癌症和其他疾病中出了什么问题。

西北大学麦考密克工程学院(McCormick School of Engineering)生物医学工程教授伊戈尔•斯兹雷弗(Igal Szleifer)表示:“通过整合理论和实验工作,我们制作出了一幅新的染色质折叠图,这有助于我们了解3D基因组在单细胞水平上是如何组织的。”他和瓦迪姆·巴克曼共同领导了这个研究小组。

这项跨学科研究的细节今天(1月10日)发表在《科学进展》杂志上。

“如果说基因是硬件,那么染色质就是软件,”巴克曼说。“如果染色质的结构发生变化,它可以改变储存在基因组中的信息的处理过程,但它不会改变基因本身。”理解染色质折叠是理解细胞如何分化和癌症如何发生的关键。”

backman chromatin forest瓦迪姆辅助工

基因组、成像和信息技术的进步才刚刚开始让科学家更好地了解染色质的工作原理。西北大学的研究人员使用了一种由巴克曼和他的同事开发的光学成像的部分波谱(PWS)显微镜,深入观察活细胞并“感知”染色质包装的变化。他们还使用了电子成像技术。

该研究的第一作者黄凯(音译)说:“在基因组结构的整体观点中,我们关于染色质折叠的范式转变是一个重要的缺失部分。”黄是斯兹雷弗研究小组的博士后研究员。“研究结果应该会激发出对抗癌症的新策略。”

这项研究得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)国家癌症研究所(National Cancer Institute)的支持。

这篇论文的题目是“三维基因组的物理和数据结构”。通讯作者是斯兹雷弗、巴克曼和黄。

贝克曼也是范伯格医学院的医学、生物化学和分子遗传学教授,西北大学罗伯特·h·卢里综合癌症中心研究技术和基础设施的副主任,生命过程化学研究所的成员。

斯兹雷弗也是勒里癌症中心的成员。

主题:癌症,工程学,麦考密克工程学院,研究

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解码隐藏的大脑对话以促进神经修复

一旦你学会了一项技能,比如系鞋带,你就可以多年坚持下去。这表明大脑中与技能相关的神经活动随着时间的推移保持稳定。

然而,到目前为止,还不可能找到这种稳定的神经信号,因为监测大脑活动所必需的电极可以看到一组不断变化的神经元。

新的西北医学发现提供了一种直接的方法来补偿记录神经元的这种变化。在这些活动模式中,科学家们发现了一小部分隐藏在单个神经元活动之下的神经“对话”,这些“对话”以一种非常稳定的方式描述了许多个月或几年的运动。

西北大学的科学家们能够从这些不断变化的大脑皮层运动和感觉区域的神经元中,记录、解码和重建保存下来的通用运动技能的活动模式。

这一发现对神经假体有直接的启示,神经假体是一种通过从病人大脑中推断有意的运动动作来绕过神经损伤的装置,然后利用这些解码的信息为病人提供对电脑光标、机器人肢体甚至是他们自己重新活动的肢体的自主控制。

西北大学芬柏格医学院生理学教授、该研究的主要作者李·米勒说:“这项研究意义重大,因为它首次从大脑不同区域的神经元中提取或‘解码’出一种稳定的信息模式,这些神经元共同作用,形成了一种运动。”“以前的研究主要集中在单个神经元上,它们的活动通常无法在几个小时内被记录下来,而且报告的结果有些矛盾。”

萨拉·索拉(Sara Solla)是该研究的主要作者之一,也是范伯格大学(Feinberg)的生理学教授,她强调了考虑许多神经元协同活动的重要性。“不是单个神经元的活动让我们了解大脑是如何工作的,而是相互连接形成网络的神经元的集体活动,”她说。

科学家们解决的挑战有点像参加鸡尾酒会,许多人在那里谈论政治、宗教和天气。组合起来的声音是不可能被听到的,听一个人说话只能让他们走开。然而,通过监视一些有代表性的人,并提取与这三个不同主题相关的信息,一个人可以带着对当前事件非常好的连续评论离开晚会。

大脑皮层的情况就是这样:人们可以从数百万个神经元中抽取几百个来寻找占主导地位的神经“对话”。通过结合来自许多神经元的同步记录,有可能提取出分布在整个人群中的稳定的活动模式,这可能允许在很长一段时间内对神经假体进行一致的控制。

这项研究发表在1月6日的《自然神经科学》杂志上。

米勒说,虽然已经有神经假肢的临床前演示,试图解决多种运动指令,但它们都有相同的局限性。驱动神经假体的单个神经元会在几天内发生变化。被记录的信号的不稳定性使得解释运动指令变得困难,并且要求患者和神经假体几乎每天都重新学习如何运动。

其他研究小组已经开发出了加速这一过程的方法,但西北大学的研究结果表明,如果人们把注意力集中在神经对话而不是单个神经元上,可能就没有必要这样做了。

“我们的研究支持最近的一个模型,大脑是如何工作的:通过使用高度分布式跨神经元的活动产生行为模式,而非通过仔细调整每个神经元的活动,”第一作者说胡安·加利西亚语前博士后在米勒的实验室现在是伦敦帝国学院的助理教授。

米勒的最终目标是制造出一种神经假体,能够将大脑信号(数十至数百个神经元的活动)长时间地转换成各种各样的运动。目前的神经假体只有在接受过训练的情况下才能发挥特别好的作用。

米勒说:“通过精确地预测受试者想要如何激活他们的许多单独的肌肉,这个未来的神经假肢在原则上应该允许用户执行任何她想要的动作。”

但实现这一目标仍面临挑战。目前,科学家们可以建立一个数学模型,预测肌肉在特定任务期间的活动(米勒的团队已经完成了几个任务),甚至是在一个稍微不同的任务期间。

“然而,当你在一个非常不同的任务中测试这些数学模型时,它们就失败了,”米勒说。“换句话说,在当前的方法下,‘钉钉子’模型在受试者‘涂口红’时可能并不适用。”

米勒的实验室团队正在努力克服这一挑战。在临床前研究中,他们对大脑信号、肌肉活动和运动数据进行无线记录。他们正在探索人工智能的方法,以建立一个适用于比以前更广泛的运动的模型。

米勒说:“如果成功,这项研究将为把神经假肢从实验室带到患者家中开辟令人兴奋的新途径。”

论文的合著者包括西北大学的萨拉·索拉、西奈山伊坎医学院的马特·佩里奇和匹兹堡大学的雷德·乔杜里。

这项工作部分得到了美国国家神经疾病和中风研究所F31-NS092356和NS053603的资助,以及美国国家儿童健康和人类发展研究所、所有美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会的T32-HD07418的资助。

主题:大脑,范伯格医学院,医学,研究

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无序的DNA帮助癌细胞逃避治疗

chromatin无序染色质(左)在细胞核内与有序染色质(右)相比

人体的每个细胞都有长达两米的DNA。为了让DNA适应细胞核——一个只有百分之一毫米大小的舒适空间——它需要被压缩得极其紧密。

美国西北大学的一项新研究发现,被称为染色质的三维基因组结构的包装控制着细胞对压力的反应。当染色质堆积不均质和无序时,细胞表现出更强的可塑性。当包装整齐有序时,细胞对外界压力的反应就不那么容易了。

这一发现带来了好消息和坏消息。

坏消息是:这意味着肿瘤细胞无序排列更容易适应和逃避治疗,如化疗。好消息是:现在研究人员有了这些信息,他们可以开发针对染色质包装的新的癌症疗法。通过抑制癌细胞的适应能力,这些细胞变得更容易受到传统疗法的影响。

backman chromatin瓦迪姆辅助工

“癌细胞是变化的主人,”西北大学的瓦迪姆·巴克曼说,他是这项研究的负责人之一。“他们必须不断适应,以逃避免疫系统、化疗或免疫疗法。异常的染色质堆积会促使癌细胞产生这种能力。”

这项研究发表在今天(1月8日)的《科学进展》杂志上。

贝克曼是西北大学麦考密克工程学院生物医学工程沃尔特·迪尔·斯科特教授,物理基因组学和工程中心主任,西北大学罗伯特·h·卢里综合癌症中心研究技术和基础设施副主任。在麦考密克,他与克里斯蒂娜·恩罗特-库格尔(Christina enros – cugell)生物医学工程教授伊戈尔·斯雷弗(Igal Szleifer)共同领导了这项研究。

染色质由DNA、RNA和蛋白质组成,它决定哪些基因被抑制或表达。在癌症的情况下,染色质可以调节基因的表达,使细胞变得耐治疗。

“基因就像硬件,而染色质就是软件,”巴克曼说。“而染色质包装是操作系统。”

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斯兹雷弗补充说:“基因组已经测序,CRISPR等技术现在允许研究人员编辑细胞的‘硬件’。”“然而,染色质结构在基因表达中的作用仍然是一个科学之谜。”

为了解开这个谜团,巴克曼、斯兹雷弗和他们的团队将纳米成像技术与分子动力学建模相结合,分析了染色质包装结构的纳米级变化。

利用来自癌症基因组图谱的数据,他们分析了来自结直肠癌、乳腺癌和肺癌患者的细胞,寻找转录可塑性的标记。研究人员还使用了之前在巴克曼实验室开发的分波谱(PWS)显微镜来实时检测活细胞中的染色质。

研究人员发现,患者的存活与肿瘤细胞的可塑性呈反比关系。巴克曼说,染色质工程为一种新的癌症治疗方法打开了大门,它可以重新连接细胞的“操作系统”,使它们更少的塑料。

该论文的第一作者Ranya Virk说:“我们发现,转录可塑性和染色质包装的改变是一个重要的标记,这表明癌症患者可能对化疗等抗癌治疗有何反应。”“这可以转化为一种预测癌症治疗结果的新方法。”

这项名为“无序染色质包装调控表型可塑性”的研究得到了美国国家科学基金会(资助号为EFMA-1830961)和美国国立卫生研究院(资助号为R01CA228272、R01CA225002、U54CA193419和T32GM008152)的支持。西北大学的在读博士Ranya Virk, Wenli Wu和Luay Almassalha是论文的共同第一作者。

主题:工程学,麦考密克工程学院,研究,技术

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northwestern.edu/stories/2020/01/disorderly-dna-helps-cancer-cells-evade-treatment/