在本期新闻快讯中，我们将介绍仍在吃恐龙时代食物的深海细菌，拯救卫星的新系统，以及脑接口设备如何让瘫痪患者控制机械臂，让他们再次自由活动。
在这一集里
阿尔茨海默病蛋白破坏血脑屏障
一种与阿尔茨海默病相关的蛋白质会对大脑血管造成损害，最终导致血脑屏障渗漏，增加患神经退行性疾病的风险。确定这一机制为治疗甚至预防疾病提供了新的靶点。
APOE4是人类载脂蛋白E的三种常见形式之一，是阿尔茨海默病的主要遗传风险因素，也与脑损伤后恢复不良有关。现在，研究发表在杂志上自然APOE4激活了周细胞中的促炎途径，周细胞存在于脑毛细血管壁上，负责调节血流量和控制血脑屏障。这条通道的激活导致大脑对毒素的吸收增加，主要是通过向血脑屏障引入泄漏。
血脑屏障在让营养物质进入大脑、阻止毒素进入大脑方面起着至关重要的作用，而这一屏障的功能障碍会导致损伤，最终导致神经退行性疾病，包括阿尔茨海默氏症典型的-淀粉酶斑块的积累。
纽约罗彻斯特大学的罗伯特·贝尔和他的同事们瞄准了这一途径的一个特殊组成部分——亲环蛋白a。这是一种被其他形式的APOE抑制的蛋白质，已知与身体其他部位的血管损伤有关，与心脏病和阿尔茨海默氏症有关。携带ApoE4基因的小鼠比携带其他ApoE基因的小鼠多表达5倍的亲环蛋白A。
通过基因或使用免疫抑制药物环孢素阻断小鼠体内的亲环蛋白A，可以逆转损伤，并显著减少脑血管的渗漏。这为治疗或预防最终导致阿尔茨海默氏症的损伤提供了一个很好的目标，阿尔茨海默氏症是老年人痴呆症的最常见原因。
折纸，光
越来越多的应用于非常小的3D结构，从显示器到天线，但是当我们非常擅长制作微小的二维结构时，三维结构要困难得多。日本人在折纸艺术中发明了将二维纸张转化为美丽的三维结构的方法，最近数学家们已经将这一过程形式化了，但在微米尺度上折叠结构相当繁琐。有一些方法涉及液体和使用表面张力，或通过添加致动器，但这些方法受到限制或更昂贵。
然而Jennie科罗拉多大学的Ryu和他的同事们提出了一个非常简洁的解决方案。他们已经开发出一种工艺，将一块聚合物向一个方向拉伸，然后将紫外线照射到他们想要制造铰链的表面区域。当暴露在紫外线下时，聚合物被设计成永久拉伸，所以它们的上层比下层长，这意味着当它们停止拉伸薄片时，它会想要弯曲。然后在其他方向拉伸薄片，并暴露形成其他铰链。当从聚合物薄片上切割出一个形状时，它已经折叠成正确的形状。
通过改变曝光，他们可以改变聚合物折叠的角度，并且通过暴露更大的长度，他们可以产生光滑的曲线而不是尖锐的弯曲。
到目前为止，他们已经折叠出了一个直径约10毫米的盒子，但他们已经开发出了工具，可以让他们建造更小的结构，这些结构可能具有有趣的结构特性、光学特性，甚至可以成为生长组织的有用支架。
05:03 -脑接口让瘫痪病人自由行动
脑接口让瘫痪病人自由活动
约翰·多诺霍教授，布朗大学
Ben -想象一下，不能拿起杯子喝一杯，而是必须依靠别人来帮助完成这项最简单的任务。本周，一种大脑接口设备让瘫痪的中风患者14年来第一次可以自己喝酒，只需用她的思想控制机械手臂。布朗大学的约翰·多诺霍教授在杂志上报道了这项工作自然本周，他现在加入我们。约翰，非常感谢你来参加我们的节目。
约翰-嗯，谢谢你。我很高兴来到这里。
本:你想用这件作品来展示什么?
早在2006年，我们就在脊髓损伤的病人身上展示了他们能够控制电脑上的光标，打字或者玩电子游戏。但我们不知道瘫痪的人，就像我们研究的这两个中风的人，是否能够控制像机械臂这样复杂的东西。这一点非常重要，因为为了能够为自己做事，你必须能够伸手去抓东西;你的饮料或者你的晨间吐司。否则，你就完全依赖别人了。所以我们的测试是看人们是否能够控制这种复杂的东西。
Ben:那么，从控制屏幕上的光标到控制机械手臂，复杂性的增加是什么?是额外的维度，是你在三维空间而不是二维空间工作的事实?
约翰:嗯，甚至比这更重要，因为如果你想抓住什么东西，你必须张开和闭合你的手，你必须随时随地这样做。所以，我们面临的挑战是要求我们在大脑中收集的这一小群细胞不仅能够在三维空间中移动，也就是说，把你的手放在空间中的任何地方，而且能够在你想要的时候打开和关闭你的手。
本:植入技术到底是怎么工作的?
约翰:我们在大脑表面放置了一个小药丸大小的微型传感器，它有100个头发那么细的电极，这些电极就在大脑表面，它们可以接收到神经元发出的非常微弱的脉冲。脉冲被取出并转换成命令信号。所以这是一种大脑活动模式，它变成了运行机器人手臂的命令信号。
本:所以，这是一个计算机科学问题，也是一个神经科学问题，也是一个技术问题，因为你需要解释大脑中发生的事情，以便将其转化为可靠的信号?
约翰-事实上，是的。这是一个很好的例子，说明工程师、临床医生、神经科学家和计算机科学家，都有必要一起合作，共同解决采集大脑信号的问题，把它们转化为有意义的控制信号，通过计算机和机器人专家来运行，当然，我们和机器人专家一起工作，能够接收指令信号，让机器人手臂按照人的想法去做。
本，我知道你的一个病人实际上已经植入了这种植入物很长时间了人们一直担心的一件事是这种植入物要么会产生某种反应，可能是局部的炎症反应，要么它们就会起作用，或者随着时间的推移它们会破裂，不再有用。这似乎很好地证明了这些东西实际上是有寿命的。
约翰:这是非常令人鼓舞的，大脑中的植入物可以持续很长时间，但我们必须非常谨慎。目前只有一个人。我们已经研究了将近一年的其他几个反应堆，但我们担心材料可能会分解，我们开始看到肯定的证据，这是问题之一。
本-特别是，你的病人有脑干中风。所以他们基本上是与自己的身体隔离的。你认为同样的技术可以用于其他形式的瘫痪，比如脊髓损伤或大脑其他区域的中风吗?
约翰:基本上，像这样的中风对脑干造成的影响是切断了从大脑到脊髓并最终到达身体的电线或纤维通路。因此，对于任何一个大脑功能完好的人来说，这项技术都有可能发挥作用。因此，数以百万计的人患有各种形式的瘫痪——脊髓损伤，中风，脑干以外的其他部位的中风，以及像肌萎缩性脊髓侧索硬化症或卢伽雷氏症这样的疾病，在这些疾病中，脊髓与肌肉的联系死亡了，然后，从思考运动到实际运动的途径中断了，或者切断了大脑和身体的联系。
那我们能不能也使用大脑的其他部分呢?那么，我们是否可以让多个系统同时运行，比如一个控制机械臂，另一个控制轮椅?
约翰:有可能，就像我们的大脑有一部分控制我们的腿和手臂一样。当然，这一切都是协调在一起的，我们不能同时做太多的事情，否则我们可能会陷入麻烦。但当我们越来越多地了解大脑如何将思想转化为行动时，这是非常令人鼓舞的。我们知道有非常大的网络和许多领域涉及，所有这些都是潜在的候选人。我们可以利用信息流的早期部分来获得额外的手臂信号，或者我们可以去腿部区域，例如，控制轮椅，甚至是瘫痪者腿上的外骨骼，使他们的腿移动，这样他们就可以走路了。
本:能够控制机械臂显然是一件很棒的事情，但我们也看到过其他的研究，他们使用一种特殊的电子刺激来让肌肉运动。最终能不能用它来连接中风部位，连接间隙，重新连接肌肉和大脑的想法?我们能让人们再次控制自己的四肢吗?
约翰-是的，这是我们正在努力的。我们对让肌肉恢复活力很感兴趣这是凯斯韦斯特的亨特·佩克汉姆和鲍勃·基尔希的工作他们在体内植入了刺激器并将其连接到肌肉或神经。当刺激器关闭时，手臂收缩。他们已经植入了大约600人，他们可以站起来，或者在某种程度上移动他们的手臂，这是这项神奇技术的结果。所以我们正在与他们合作，尝试说，而不是用外部开关来控制它，所以现在的人会使用一个按钮，有人可以按下，或者在他们的肩膀上有一个开关，如果他们可以摆动他们的肩膀，他们就可以让他们的手张开或闭合。但是现在，想象一下我们可以连接Braingate，这个大脑传感器，接收大脑信号并将它们连接回这个刺激器，然后刺激器到达肌肉。所以我们应该用物理方法来修复受损的生物系统。
11:52 -被恐龙喂养的细菌被发现“奄奄一息”
被恐龙喂养的细菌“奄奄一息”
一个微生物群落被发现生活在8600万年前的深海粘土中，尽管它们并不是茁壮成长——它们似乎在“活着”所需的最低能量需求下存活了下来。
丹麦奥胡斯大学的Hans Røy与德国和美国的同事一起，在北太平洋环流系统的巡游中，从太平洋海底深处收集了被称为沉积物岩心的长圆柱形泥浆。环流下的海床特别有趣，因为氧气可以穿透地表以下许多米，而不像其他海洋区域，氧气只能穿透几厘米。这使得它们成为寻找不寻常形式的微生物生命的好地方，这反过来又可以帮助我们寻找地球外的生命。
写日记科学，研究小组测量了不同深度的氧气和碳浓度，并通过对有机物的可降解性等因素做出一些假设，计算出氧气消耗是如何随深度变化的。
然后，他们测量了微生物细胞的数量，随着深度的增加，微生物细胞的数量迅速下降。在水面上他们发现了10个8(1亿)细胞每立方厘米，但在地表以下20米，在6600万年前的沉积物中，他们发现每立方厘米只有1000个细胞。再往下，细胞分布得非常稀疏，难以计数，但它们存在的证据仍然可以在氧气消耗中看到。一个有趣的发现是，微生物密度的下降落后于氧气浓度的下降，这表明氧气消耗方式的逐渐变化。
耗氧率最终达到了一个稳定的最小值，最深处的微生物消耗的氧气比培养的类似细胞少3个数量级。这种令人难以置信的低呼吸率表明，这些细胞可能长期处于静止状态，仅靠最低限度的呼吸维持生存，不太可能生长或分裂。
我们目前对微生物呼吸作用的了解主要建立在我们在地表培养快速生长的微生物的经验上，所以我们在海底深处的发现与我们的预期不符也就不足为奇了——当你考虑到这层沉积物自恐龙以来就没有见过新的食物时，就更不奇怪了!
卫星救援
即使没有发射成本，卫星也是极其昂贵的装备。一颗现代通讯卫星可能要花费数十亿美元。不出所料，它们的主人希望它们尽可能长时间地保持运转，然而它们必须保持正确的轨道才能发挥作用，一旦它们耗尽燃料，它们的轨道就会慢慢开始改变，直到它们无用。卫星是太阳能驱动的，寿命很长，所以大多数卫星在寿命结束时都是完全可用的，只是在错误的地方。
一家名为Vivisat的公司希望改变这一现状:他们设计了一种相对较小的航天器，名为Mission扩展飞行器(MEV)，由高效离子推进器提供动力。这个想法是将MEV飞到卫星上，停靠在每个地球同步卫星进入圆形轨道时使用的发动机上。然后MEV负责定位卫星并保持其位置，使其能够继续工作几年。
这是另一个以更创新的方式利用空间的例子，希望在未来能带来令人兴奋的事情。
超级细菌的传播，耳鸣的细胞原因和精确的植物授粉
爱丁堡大学的罗斯·菲茨杰拉德;莱斯特大学Martine Hamman;大卫·克林，大学空间研究协会;马克·约翰逊，布朗大学
超级细菌的传播
大城市的医院是高度耐药的MRSA细菌的滋生地，并促进其传播到更多的地区。
爱丁堡大学的罗斯·菲茨杰拉德领导的一项研究进行了测序
从英国超过15家医院的病人身上提取了87份耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)样本的DNA。
研究小组破译了样本的基因组成，以追踪在更多地方环境中发现的感染的起源，并发现大城市的医院充当了MRSA在患者之间传播的中心，这些患者随后可以携带并传播细菌到当地环境。
罗斯-感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌不一定要患病，但他们可以携带耐甲氧西林金黄色葡萄球菌去那些地区医院。我们也许能识别出在这些城市医院里被殖民的病人。如果我们能够筛选和识别MRSA携带者，我们就可以用局部抗生素治疗他们去菌落或去除MRSA，这样他们就不会把它们传播回那些区域中心。
---耳鸣的细胞原因
莱斯特大学的科学家们发现了耳鸣发病的细胞机制，并发表在该杂志上
听力的研究。
通过研究来自耳蜗背核的神经细胞，Martine Hamann发现，暴露在嘈杂的声音中，这些细胞中不稳定的信号，已知会导致与这种情况相关的铃声或嗡嗡声，是由神经内钾通道的故障引起的，钾通道通常调节其电活动。
玛蒂娜-你可以有各种各样的耳鸣。它可以戴在一只耳朵上，也可以戴在两只耳朵上。它可以是不同的频率，或者感知实际上可以改变它可以发生在一天中的不同时间，所以很难确定其机制，考虑到它的多样性。所以，找到一些具体的东西对于找到一个具体的目标是很有希望的。
这项工作为恢复这些通道功能的潜在药物开辟了道路，使神经恢复到正常状态。
---小行星撞击地球和月球
近40亿年前，地球和月球受到小行星的撞击，在这个过程中重塑了它们的表面。
众所周知，大约39亿年前，我们的地球和月球受到了小行星、彗星或原行星的撞击。
现在，写在
科学来自德克萨斯州大学空间研究协会的大卫·克林分析了阿波罗16号任务的月球岩石样本，其中包含30个幸存的碰撞物体碎片，并确定罪魁祸首是小行星，这为我们早期的太阳系提供了更深入的了解。
大卫-这个时期的轰炸立即之前最早的同位素证据的生活在地球上,因此,我们不断地试图解决,这种轰炸可能与生命的起源和早期进化在某种程度上,我们可以分开更多细节打击的对象,他们的速度撞击地球和月球,和它是什么他们交付给地球和月球将更好的帮助我们评估这些问题。
---精确的授粉
美国布朗大学的科学家们发现了植物授粉的精确方式。
在授粉过程中，数百个含有花粉的精子附着在拟南芥等植物的柱头上，形成管子，通过管子将精子输送到植物的胚珠中。准确地说，每个胚珠有两个精子，因为任何额外的精子都会导致种子发育不良。但这种控制方式以前是未知的。
马克·约翰逊(Mark Johnson)和他的同事们在实验室里研究拟南芥的模型，发现当精子成功地通过试管与胚珠内的卵子融合时，植物会产生一个信号，以防止任何进一步的花粉着陆。
马克-植物的受精过程一直等到受精已经确定的那一刻，以防止多个花粉管的到来。所以，在有缺陷的精子被输送出去的情况下，那个胚珠继续吸引更多的花粉管。所以，如果我们能理解这些系统的分子机制，我们就能改进这些系统，或者我们可以设计出更强大的系统，能够抵御恶劣的环境条件。
这项研究发表在杂志上
当代生物学。
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