首度解码人脑“中央处理器”等

首度解码人脑“中央处理器”

有助于相关神经性疾病的治疗

●创新点

人类的神经系统主要由神经细胞及神经胶质细胞等构成，其中胶质细胞具有支持、营养、保护等功能。神经系统中功能最高级的一部分则是大脑皮层，又称大脑皮质，其表面沟壑交纵。根据空间结构，大脑皮层可分为额叶、顶叶、枕叶等几个部分，其中额叶具有学习、语言、决策、自主运动控制、抽象思维、情绪等高级认知功能。人类的前额叶皮层由一系列高度分化的神经细胞组成，共同主导人类的记忆、认知及决策等社会行为。前额叶皮层的功能紊乱很可能会导致认知缺陷及神经发育障碍，因而对胚胎发育早期的前额叶皮层细胞种类、功能及特征的了解，对相关神经性疾病的治疗至关重要。中国科学院生物物理研究所的王晓群研究团队，北京大学汤富酬、乔杰研究团队，联合北京大学第三医院和首都医科大学安贞医院的研究团队，试图通过一定的技术手段，探寻神经系统中细胞的奥秘，揭示神经细胞分化、迁移及成熟的机制。

●方法和结果

研究者采用RNA-seq技术对2300余个胚胎发育8～26周的前额叶皮层（prefrontal cortex,PFC）的单细胞样本进行分析，确认了六大主要类型共计35个亚型的细胞，并追踪了这些细胞的发育轨迹。该研究系统地绘制了胚胎发育早期及胚胎发育中期人类大脑前额叶皮层部分的单细胞图谱，揭示了神经细胞的分化、迁移及成熟机制，为进一步从分子及细胞水平了解前额叶皮层的功能调控打下了坚实的基础。

应用前景

该项工作为解答前额叶皮层如何参与“思考与思想形成”这一关键问题的后续研究提供了高精度的细胞图谱，这是前额叶皮层发育研究史上的重要突破和重大进展，对前额叶皮层的功能紊乱导致的认知缺陷及神经发育障碍等相关疾病的治疗具有重要意义。

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 郁症的相关基因位点被发现

为抑郁症的靶向治疗提供了基因信息

●创新点

重度抑郁症是全球最严峻的公共卫生问题之一。许多生活经历会带来抑郁风险，但识别其中的遗传因素可以从生物学动因角度打开新的大门。尽管已经努力了几十年，但到目前为止，人们对其生物学机制还知之甚少。这种不利情况严重阻碍了治疗的发展，许多抑郁症患者面临的选择非常有限。最近，全球超过200名科学家与精神病学基因组学协会合作，发现44种基因变体或基因位点均与抑郁症显著相关。

●方法和结果

研究人员对超过13.5万名抑郁症患者和超过34万名对照者进行了综合分析，他们发现了44种与抑郁症有统计学显著相关性的基因组或基因座（染色体上的固定位置）变异。在这44个位点中，有30个是新发现的，14个是在之前的研究中发现的。此外，该研究确定了153个重要的基因，发现抑郁症与精神分裂症共有6个基因位点。研究人员还发现，人类均携带有抑郁症的基因变体，但压力较大的人更容易受到影响。抑郁的遗传基础与其他的精神疾病，如双相情感障碍和精神分裂症有很大的重叠。同时，抑郁症的遗传基础也与肥胖和睡眠质量等多项指标重叠，包括日间困倦、失眠和疲劳等。

应用前景

这项研究具有划时代意义，是阐明抑郁症生物学基础的重要一步。该研究结果让人类在抑郁症遗传基础方面的研究到了前所未有的深度。随着研究的逐渐推进，人类有望开发出针对重度抑郁症的重要治疗甚至预防手段。此外，由于已知抗抑郁药物的靶点在基因发现中得到了丰富，该项结果还可以改善现有疗法。

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 柔性超高功率超级电容器

直接激光写入石墨烯

●创新点

高性能柔性储能器件的研究对于柔性、可穿戴电子器件的发展尤为重要。目前，高性能柔性储能器件主要依赖薄膜锂离子电池（LTF）、微电池和微超电容器（MSC）的发展。固态的MSC可以和其他电子器件组装。传统的超级电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电极通常采用旋涂、真空镀膜、激光涂敷、喷墨打印、丝网印刷和光刻制作等制备方法。目前报道的大多数基于石墨烯的薄膜电极都是基于还原的氧化石墨烯（rGO）。然而，通过高温、等离子体或还原剂处理的还原过程，不适用于可扩展和集成的应用，而且石墨烯会由于范德瓦尔兹相互作用而重新堆积。2018年5月，中国科学技术大学的研究团队，采用直接激光写入（DLW）技术制备了高性能的、柔性的MSC。

●方法和结果

研究人员采用化学气相沉积（CVD）的方法，结合DLW，制备了多层石墨烯基MSC（MG-MSC）。DLW结合多层CVD石墨烯薄膜的干转移，保证了多层石墨烯填料高度稳定的层间距离，有利于高效的离子迁移和优良的MG微电极电导率，从而可以高效地制造大面积的MSC。这种方法具有灵活性、多样的平面几何形状和设计集成能力。在离子凝胶电解质中，MG-MSC表现出超高的能量密度和功率密度。此外，在聚乙烯醇（PVA）/硫酸（H2SO4）水凝胶电解质中，MG-MSC表现出优异的柔性的交流电振荡性能。在PVA/H2SO4水凝胶电解质中，采用DLW制备的MG-聚苯胺（MG-PANI）混合型MSC，显示出进一步优化的电容，展示了MG-MSC线颤动。

应用前景

该研究表明，直接激光写入技术提供了一种有效制备MSC的方法。无论在柔性基板和刚性基板上，还是在室温和大面积区域都有很好的应用潜力。DLW制造工艺具有扩展到大面积器件和集成其他器件的潜能。此外，这项基于CVD石墨烯的研究，为开发多功能和可扩展的灵活的薄膜器件打开了窗口。

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.