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虚拟海马体模型:揭示阿尔茨海默病神经退行性变的“临界点”

2026-04-10 14:43 USC Mark and Mary St USC News 阅读 0
核心摘要: 南加州大学Keck医学院研究团队构建海马体多尺度数字模型,模拟阿尔茨海默病病理演变,揭示神经元选择性脆弱性机制。该虚拟测试平台整合细胞类型数据、3D回路与全脑网络,可测试干预手段,识别疾病临界点,推动精准神经科学转型。

阿尔茨海默病(AD)为何会选择性地摧毁某些神经元,而邻近的细胞却能幸免于难?这一长期困扰神经科学界的谜题,有望通过一项由美国国立卫生研究院(NIH)资助的五年期研究项目得到解答。南加州大学(USC)Keck医学院的研究团队正致力于构建一个海马体的多尺度数字模型,旨在从分子基因活动到全脑记忆网络的跨尺度维度,精准还原AD的病理演变过程。

该项目由生理学、神经科学及生物医学工程助理教授Michael S. Bienkowski博士领导。研究核心在于开发一个“虚拟测试平台”,通过模拟AD在不同阶段的进展,科学家能够观察到在活体患者中无法捕捉的微观病理变化。这种多尺度建模方法将细胞类型特异性数据、3D回路重构与全脑网络分析有机结合,从而揭示特定神经元为何在病程中表现出不同的脆弱性。

研究人员将基于此前开发的“海马体基因表达图谱(HGEA)”,结合小鼠模型与人类捐赠脑组织数据,深入分析神经元在死亡前的应激反应与基因表达改变。该模型的最大创新之处在于其“飞行模拟器”般的功能:科研人员可以在虚拟环境中测试干预手段,观察保护特定细胞类型是否能有效稳定整个记忆网络,从而在不可逆损伤发生前找到最佳的临床干预窗口。

USC Stevens神经影像与信息学研究所所长Arthur W. Toga博士指出,该项目标志着AD研究正向精准神经科学转型。通过将海马体这一“记忆门户”的复杂机制数字化,研究团队不仅能识别疾病的关键“临界点”,还将所有计算模型与方法学成果向全球科学界开放,以加速针对阿尔茨海默病的创新疗法开发。


参考文献:
USC Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute. (2024). Virtual Hippocampus: Pinpointing Alzheimer’s “Tipping Points”. https://ini.usc.edu/news/virtual-hippocampus-pinpointing-alzheimers-tipping-points/
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