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nature methods期刊解读_nature汉化堂网站(2024年11月精选)

内容来源：这家有保障所属栏目：新闻更新日期：2024-11-27

nature methods期刊

「brainnews超话」「健康登顶计划」 Nat Methods两连发：中科院神经所王凯团队开发多种显微成像新技术！来源：brainnews 01 2024年11月22日，《Nature Methods》期刊在线发表了题为《Super-resolution imaging of fast morphological dynamics of neurons in behaving animals》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王凯研究组完成。研究团队开发了一种新型超分辨显微成像技术，有效解决了背景噪声干扰和运动伪影两大技术难题，可在清醒动物脑中对神经元的快速动态进行超分辨率光学成像和解析，为研究动物学习过程中的神经元突触可塑性基础提供了有力的新工具。 02 2024年10月8日，《Nature Methods》期刊在线发表了题为《Volumetric Voltage Imaging of Neuronal Populations in Mouse Brain by Confocal Light Field Microscope》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王凯研究组完成。研究团队开发了一种新型三维光场显微成像技术，显著提升了神经元电压光学成像的通量。这项技术能够对小鼠脑三维神经网络中数百神经元的膜电位进行高速同步记录，为深入解析神经网络的信息处理机制提供了新的有力工具。

【培养“迷你大脑”新突破！Nat Methods：开发出具有独特皮层区域和前后模式的大脑类器官，有助深入研究人类特有的大脑发育和疾病】在一项新的研究中，奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）的J㼲gen Knoblich及其团队开发出一种新方法，使科学家们能够培养出具有独特皮层区域和前后模式的大脑类器官。这项技术让科学家们能够更深入地研究人类特有的大脑发育和疾病。相关研究结果于2024年9月18日在线发表在Nature Methods期刊上，论文标题为“A polarized FGF8 source specifies frontotemporal signatures in spatially oriented cell populations of cortical assembloids”。网页链接

「健康登顶计划」「brainnews超话」 Nat Methods：新技术！王凯团队实现对小鼠脑三维神经网络中数百神经元的膜电位高速同步记录来源：brainnews 2024年10月8日，《Nature Methods》期刊在线发表了题为《Volumetric Voltage Imaging of Neuronal Populations in Mouse Brain by Confocal Light Field Microscope》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王凯研究组完成。研究团队开发了一种新型三维光场显微成像技术，显著提升了神经元电压光学成像的通量。这项技术能够对小鼠脑三维神经网络中数百神经元的膜电位进行高速同步记录，为深入解析神经网络的信息处理机制提供了新的有力工具。

探索生命科学的实验指南：年度最佳发现 𐟌ŸBio-protocol Journal：这本开放获取期刊专注于生命科学领域，提供经过同行评审的详细实验方案。 𐟔Springer Nature Experiments：这个平台集成了Springer Protocols、Nature Protocols和Nature Methods等资源，提供大量优质的生命科学实验方案。 𐟓šEverlab-Protocol：这是一个创新性的实验方法平台，允许用户创建和分享实验方法，并与个人实验记录系统集成。 𐟓–Bio-101：这是Bio-protocol旗下的一个在线数据库，专门提供生命科学基础实验方案，强调开放获取和实验方案的可重复性。 𐟌PhET：提供一系列免费的在线仿真程序，覆盖物理、化学、生物、地理和数学等多个科学领域。 𐟏뤸�𝧧‘学技术大学图书馆 - SpringerProtocols：提供生物化学、分子生物学等领域的详细实验操作记录，支持校园网和VPN用户访问。 𐟓šSpringer Nature Experiments实验指南与方法数据库：这个数据库提供Springer Protocols等期刊内容，覆盖广泛的实验方法。

这个图不错诶「国民医生说」「微博健康公开课」四川大学生物治疗全国重点实验室科研团队的新成果登上了《nature methods》期刊封面。团队发表了题为“Real-time detection of 20 amino acids and discrimination of pathologically relevant peptides with functionalized nanopore”的研究论文，阐明纳米孔单分子检测新策略，实现了对全部20种天然氨基酸的直接区分，提出并验证了纳米孔外切酶实时多肽测序方法（简称NEPS），为实现单分子蛋白质测序提供了可行途径，展示出生物传感器技术与人工智能算法结合的优异潜力，代表我国生物传感技术与蛋白组学工具的原始创新能力进入全球前沿方阵。 [中国赞]

【王凯组开发新型三维神经网络高速电压成像技术】 2024年10月8日，《Nature Methods》期刊在线发表了题为《Volumetric Voltage Imaging of Neuronal Populations in Mouse Brain by Confocal Light Field Microscope》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王凯研究组完成。研究团队开发了一种新型三维光场显微成像技术，显著提升了神经元电压光学成像的通量。这项技术能够对小鼠脑三维神经网络中数百神经元的膜电位进行高速同步记录，为深入解析神经网络的信息处理机制提供了新的有力工具。对大脑工作原理的解析离不开对神经元进行功能活动的记录。神经元通过细胞膜电位的变化来编码和传递信息，传统电生理技术主要通过在大脑中插入不同形态和功能的电极来检测神经元微弱的电信号，这些技术的发展在历史上极大推动了神经科学的进步。近年来，结合功能荧光探针和光学成像的神经元功能光学成像技术在神经科学研究中引发了一场技术革命。与传统电生理技术相比，光学功能成像技术具有通量高、非侵入和分子特异性高等优点。然而，由于直接对神经元膜电位进行功能光学成像面临诸多技术挑战，目前研究人员普遍选择通过光学检测神经元的胞内钙离子浓度来间接获得神经元的激活状态。然而，这项技术缺乏解析单个动作电位的时间分辨率，也无法准确记录神经元阈下膜电位的变化，在深入解析神经信号处理机制等方面存在不足。因此，开发能够对神经元膜电位进行大规模光学记录的新技术一直是神经科学研究的长期愿景和技术前沿。相比于钙离子成像，电压成像的速度提升近100倍。不仅要求图像采集速率提高100倍，还对在有限的荧光信号中高效捕捉微弱的电压信号提出了极高的要求，给电压敏感荧光探针和光学成像技术带来了巨大的挑战。目前，最高通量的电压光学记录主要通过宽场荧光显微镜对小鼠脑浅表神经元进行成像来实现，但其穿透深度小、效率低、通量有限等缺点限制了其在神经科学研究中的广泛应用。为了提高电压成像的通量，并实现对三维神经网络的同步成像，研究团队开发了基于三维光场成像技术的电压成像新方法。三维光场显微镜是一种高度并行化的成像技术，能够在一次相机曝光中对三维体进行同时成像。王凯研究组长期致力于光场成像新技术的开发，并将其应用于神经科学研究：研究团队曾发明拓展视场光场显微镜，首次实现自由行为斑马鱼的全脑神经元钙离子功能成像（Cong et al., eLife 2017）；并进一步创新提出广义共聚焦原理，发明共聚焦光场显微成像技术，实现小鼠脑神经元和三维血管网络循环血细胞的快速成像（Zhang et al., Nature Biotechnology 2021）。虽然光场成像的高速成像能力对电压成像具有天然优势，但仍面临光效率低，速度与视场的矛盾，以及连续成像能力不足等问题。为此，研究团队逐一攻克这些技术难题，首次实现大范围神经元群体的三维电压成像。首先，光场成像需要一个高灵敏度、大靶面的相机来同时记录多个视角的投影图像。然而，由于相机的数据带宽受限，大靶面相机的帧率无法满足电压成像的速度需求。为此，研究团队提出通过降低采集图像的动态范围来换取更高的帧率。通常，电压成像需要较高的动态范围来捕捉高基线上微弱变化的信号。但研究团队采用广义共聚焦原理（Zhang et al., Nature Biotechnology 2021），高选择性滤除背景来降低信号基线，并有效整合多个视角的信息，实现了利用低动态范围的相机来高效捕捉微弱的电压信号。进一步地，由于电压成像信号微弱，极易淹没在噪声中。为了最大限度降低系统的噪声，研究团队系统性地研究了光场成像中的噪声来源，发现激光光源的强度噪声，扫描振镜的同步噪声以及动物血液流动导致的激光散斑噪声都显著降低了电压成像的信噪比。为了克服这些难题，研究人员创新地提出基于单振镜双面扫描的共聚焦光场成像技术，结合高数值孔径的光照明策略和新数据处理方法，有效将系统噪声降低至泊松噪声理论极限。最后，为了最大化荧光信号的捕获效率，实现长时程持续电压成像，研究团队优化了系统的光学效率。通过自主设计定制密集排列的微透镜阵列，并最小化光学元件的数量，系统的通光效率比前期工作提高约3倍。研究团队将这些关键创新有机整合在新型共聚焦光场显微镜中，实现了对清醒小鼠脑三维视场中（直径800微米，厚度180微米）数百个神经元的电压信号开展同步记录，并以每秒400帧的速度连续成像超过20分钟。至此，新型共聚焦光场显微镜弥补了电压成像在成像通量、信噪比与成像时长上的不足，极大地提升了电压成像的应用范围。为了验证电压成像获取的信号真实可靠，研究团队记录了清醒小鼠初级视皮层中数百个神经元对光栅视觉刺激的反应特性。通过对神经元动作电位发放情况的统计，电压成像成功鉴别出具有不同方向选择性的神经元，且这些具有调谐特征的神经元占比与该区域已知的神经元特性相符。进一步，研究团队对数百个神经元构成的三维神经网络进行了功能连接分析。由于电压成像能够提供神经元的阈下膜电位信息，这一分析在传统钙离子成像和胞外电生理记录实验中无法实现。与膜片钳记录相比，电压成像可在清醒动物中开展，且通量提高约100倍。分析表明，神经元之间同时存在兴奋性和抑制性功能连接，并且在短距离内，抑制性连接强于兴奋性连接。这种兴奋-抑制的连接差异在三维空间上近似垂直于皮层表面的圆柱体。总结而言，该研究开发了一种新型三维电压成像新技术，大幅度提高了电压成像的通量，使在清醒动物中进行三维神经网络的功能联接分析成为可能。这一关键技术进步为电压成像技术的广泛应用奠定了基础，为神经科学研究提供了新的有力工具。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）的博士后白璐和副研究员丛林为该研究的共同第一作者，穆宇研究员，徐宁龙研究员和熊志奇研究员参与指导了该项工作，王凯研究员为本论文的通讯作者。这项研究得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院青促会、上海市及中国博士后科学基金的经费资助。

新泽西理工学院计算机系博士招生啦！嘿，大家好！最近我们实验室有几个师兄师姐快要毕业了，急需新鲜血液加入。如果你对生物信息、深度学习或者大语言模型感兴趣，不妨了解一下我们的招生信息吧！导师人超好，实验室氛围也很棒，欢迎大家转发申请哦！ 𐟧‘‍𐟏력Ｅ𘈧𛋯𜚊我们的导师本科毕业于武汉大学，博士毕业于宾夕法尼亚大学。他现在是新泽西理工学院计算机系的Distinguished Professor，也是IEEE Fellow。导师还在统计系和管理学院有联合任命，研究方向主要包括机器学习、统计建模、人工智能以及在各类数据丰富的领域中的应用，特别是生物医学。最近他的研究重点是深度学习、大语言模型和其他基础模型，以及在基因组学、生物信息学和金融领域的应用。他的成果发表在《Nature Methods》、《Nature Machine Intelligence》、《Nature Communications》等顶级期刊和会议上。 𐟌Ÿ 招生计划及研究方向：我们计划在2025年春季和秋季招收博士研究生，并提供全额奖学金（包括Research Assistant/Teaching Assistant），除了学费全免，还有超过40,000美元/年的生活补助。欢迎计算机、统计、生物信息学或者相关专业的学生申请，也欢迎有计算背景和训练的生物医学专业学生跨专业申请。有意向的同学可以发送邮件，并提供简历、个人介绍以及研究兴趣和经历。如果你对这些方向感兴趣，赶紧行动吧！𐟓瀀

AI荧光显微镜，科研新利器！最近，复旦大学计算机科学技术学院的颜波教授带领他的AI for Science团队，带来了一项令人兴奋的研究神器！他们巧妙地将AI技术应用到生命科学实验室的常用工具——荧光显微镜上。荧光显微镜在生命科学研究中扮演着重要角色，其观测分辨率已达到纳米级别。然而，颜波教授团队并不满足于此，他们运用AI技术，进一步突破了荧光显微成像的极限。𐟔 他们不仅成功将AI模型应用于荧光显微镜，还创新性地推出了跨任务、多维度图像增强基础AI模型——UniFMIR。这意味着，科研人员能够更清晰地观测到细胞内部的微妙世界，为生命科学和医学研究等领域注入了新的活力。𐟌Ÿ 这一重大科研成果已经在全球知名科学期刊《自然-方法》（Nature Methods）上刊发。未来，加载了UniFMIR的荧光显微镜将成为科研人员探索微观世界的有力武器。无论是在生命科学、医学研究，还是在半导体制造、新材料研发等领域，这一技术都将发挥巨大作用。𐟌𑊊此外，这一技术也为“国产设备+基础模型”的组合打call，减少对进口设备的依赖，增强国家科技自主性和产业安全！𐟇谟‡𓀀

单细胞与空间转录组学揭示细胞通讯新模式在《Nature Methods》杂志上，有一篇题为《通过单细胞和空间转录组学推断驱动模式的细胞间流动》的文章，真是让人眼前一亮。这篇文章提出了一种全新的方法来研究细胞通讯，让我对细胞通讯的复杂性有了更深的理解。传统上，我们进行细胞通讯分析时，可能只关注单个基因的变化。但这篇文章告诉我们，当细胞受体接收到信号刺激时，实际上是一个由多个基因构成的基因模块在发生变化。这个模块可能包含我们感兴趣的下游分子或转录因子，甚至可能与某些临床表型（如预后或疗效）有关。文章中提到的FlowSig算法，完美地解决了这些问题。无论是单细胞转录组测序还是空间组学，都能从中推断出细胞间通信驱动的细胞间流动。这种方法揭示了细胞间信息流动的复杂性，为多种疾病的研究提供了新的视角。具体来说，文章中提到的FGF受体（FGFR1和FGFR3）是输入信号的来源，而GEM模块则是这些信号引起的细胞内变化。这些变化会促使细胞释放一系列配体。以前的研究中并没有包含GEM这个中间过程。总的来说，这篇文章为我们提供了一个全新的研究细胞通讯的框架，让我们能够更深入地理解细胞间的复杂相互作用。

科研新手必看！8个实验技能学习资源推荐无论是刚进入实验室的新手，还是需要参考作图的老手，以下8个科研实验技术资源库都能帮你提升实验技能。 1⃣ Nature Protocols 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 提供详细的实验步骤和注意事项，还有讨论组、常用试剂配方和实验视频。 2⃣ JoVE 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 全称Journal of Visualized Experiments，是首个实验视频期刊，非常推荐。 3⃣ Bio-protocol 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 一个开放获取和沟通的平台，特别适合初学者，可以使用检索功能。 4⃣ Current Protocol 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 提供分步骤的实验操作流程方案，格式统一，一目了然，覆盖范围广，现有25,000篇方案。 5⃣ Protocol Exchange 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 由Nature Protocols打造的开放平台，涉及生物化学、微生物、植物学、医学、分析化学等35个领域。 6⃣ Nature Methods 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 涵盖生命科学领域中新的研究方法或对经典方法有显著改进的相关论文。 7⃣ Springer Protocols 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 最全面的线上生命科学实验指南库，涵盖动物科学、基因组学、微生物学领域，可以在线管理自己的Protocol。 8⃣ Cold Spring Harbor Protocols 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 冷泉港实验室是分子生物学领域的巨头，提供分步骤的实验操作流程。以上资源都有详细的介绍，有需要的可以收藏起来哦！

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