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对人来说，皮肤温度高于43℃会引起急性疼痛，长时间暴露于伤害性热刺激中会造成组织损伤，并破坏体温的动态平衡。脊髓背角神经元在处理和传递来自背根神经节（Dorsal Root Ganglion, DRG）痛觉传入纤维的感觉信号中起着关键作用，但是，伤害性热刺激信号在脊髓中的处理过程尚不清楚。
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重度抑郁症（Major Depressive Disorder, MDD）的发生的分子机制尚不完全清楚，与机体能量代谢降低相关的线粒体功能障碍被认为是MDD和其他精神疾病的重要风险因素。
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脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）是对脊髓造成的暂时性或永久性的功能性损伤，常见的症状包括肌肉、感觉或自主神经功能的丧失。在严重的SCI后，神经炎症失调会导致神经元和神经胶质细胞凋亡，在伤口愈合过程中形成疤痕和空腔，并最终形成抑制神经再生的萎缩性微环境。由于涉及到复杂和动态的病理生理学情况，少有通过微环境重塑实现无疤痕和无腔伤口愈合从而促进神经再生的系统解决方案。
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三磷酸腺苷（Adenosine 50-triphosphate，ATP）是一种广泛存在于体内的能量存储分子。除了参与细胞内的能量代谢功能外，越来越多的证据表明，释放到细胞外空间的ATP可以作为一种分子信号（嘌呤能递质），能够结合并激活离子型P2X受体以及代谢型P2Y受体。在神经系统中，释放的ATP参与了多中生理病理过程，包括痛觉感受、机械/化学感知信号转导、突触传递、损伤、炎症等。
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唐氏综合征（Down syndrome, DS），又称21三体综合征，是一种最常见的智力障碍疾病。已有的研究表明，DS是早发性阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）的重要危险因素之一，几乎所有的DS患者在40岁时都表现出AD神经病理，大约2/3的DS患者在60岁时出现AD症状。
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星形胶质细胞能够支持整个中枢神经系统神经元的功能。在灰质中，它们的作用包括调节发育过程中突触的数量、清除突触释放的神经递质、控制细胞外钾浓度、调节血流、为神经元供能等。在白质中，有髓鞘轴突的结构使得灰质区域之间信息能够快速传递。
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帕金森病（Parkinson’s disease, PD）患者伴随有严重的睡眠障碍，包括嗜睡、失眠、快速眼动（Rapid Eye Movement, REM）睡眠行为障碍，有超过50%的PD患者受到嗜睡的影响，但是其机制目前并不明确。2022年1月11日，复旦大学脑科学研究院黄志力和曲卫敏教授团队在《Current Biology》上发表题“Striatal neurons expressing dopamine D1 receptor promote wakefulness in mice”的文章，该研
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本能的防御行为对动物的生存至关重要，它能够使动物对环境中的威胁做出快速反应，比如快速逃离接近的捕食者。这些本能反应非常灵活，它们可以根据周围环境、动物的状态和以往的经验进行调整或抑制。
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光遗传学引发了神经科学家研究大脑功能的一场革命。利用光遗传学技术，研究者能够对神经元进行快速可逆控制，来获取神经环路的编码信息并驱动行为。
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大脑的能量供应依赖其丰富而密集的血管系统。大脑的血管系统与其它器官不一样，它由神经血管单元（Neurovascular Unit，NVU）组成，而NVU由多种血管细胞（如内皮细胞、周细胞、平滑肌细胞、血管周围巨噬细胞）和大脑细胞（如星型胶质细胞、神经元）组成。
