追问daily | 大脑存储信息的能力比以往估计的高出十倍；新模型表明人工智能意识不可避免；为何大脑识别图像可以不依赖颜色？

█脑科学动态

为何大脑识别图像可以不依赖颜色？

大脑存储信息能力比以往估计的要高出十倍

光敏药物首次实现不依赖基因工程的脑部精准睡眠诱导

基因变异揭示精神疾病治疗新途径

发育中的人类大脑测序发现数十万个新基因转录本

芬太尼成瘾涉及两条关键神经通路

█  AI行业动态

GPT-4o演示：视频通话、实时读屏

OpenAI与新闻集团达成历史性内容许可协议

全球16家科技巨头签署前沿人工智能安全承诺

█  AI研发动态

CTMR模型表明人工智能意识不可避免

健康人工智能研究书目数据集的构建与应用

用AI智能体打造虚拟翻译出版公司

神经仿真器：预测模型在神经科学中的新前沿

脑科学动态

为何大脑识别图像可以不依赖颜色？

麻省理工学院的Sinha教授及其团队研究了人类大脑在没有颜色提示情况下的图像识别能力。研究人员首先观察了10名通过手术恢复视力的先天性失明儿童，这些儿童在手术后几个月或几年，当颜色提示被移除时，他们的识别能力显著下降。而同龄的正常视力儿童在看到黑白图像时没有任何影响。

研究人员使用卷积神经网络（AlexNet）作为计算模型，进行了模拟实验。他们将模型分成两组进行训练，一组首先接受灰度图像训练，然后引入彩色图像，另一组仅接受彩色图像训练。结果显示，先接受灰度图像训练的模型在识别黑白图像时表现更好。研究人员发现，早期视觉系统接收到的颜色信息有限，这实际上有助于大脑发展出基于亮度识别物体的能力。随着视网膜和大脑皮层的发展，虽然加入了颜色信息，但大脑仍保持了基于亮度的识别能力。研究发表在Science上。

#认知科学 #神经科学 #视觉系统 #机器视觉 #早期发展

阅读论文：

Vogelsang, Marin, et al. “Impact of Early Visual Experience on Later Usage of Color Cues.” Science, vol. 384, no. 6698, May 2024, pp. 907–12. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adk9587

大脑存储信息能力比以往估计的要高出十倍

Salk研究所Terrence J. Sejnowski教授领导的团队采用信息理论分析大鼠海马体中的突触对，量化了大脑突触的强度、可塑性精度和信息存储量。信息理论将信息视为在噪声通道中传输并重构的过程，通过这种方法，研究人员将突触按强度分为24类，并比较突触对的树突棘大小和突触强度。

结果显示，突触对的树突棘大小和突触强度非常相似，说明大脑在调节突触强度时具有高度精确的可塑性。每个强度类别的突触平均能存储4.1到4.6比特的信息，显著超过了以往的估计。这种新方法比传统技术更为全面，揭示了大脑可以存储的信息量比之前认为的多十倍。此技术不仅适用于人脑，还可扩展到动物脑、不同年龄段的大脑以及不同环境下的大脑，有助于深入研究学习和记忆过程，并探索信息存储失调，如阿尔茨海默病的机理。研究发表在Neural Computation上。

#神经科学 #信息理论 #突触可塑性 #学习和记忆 #信息存储

阅读论文：

Samavat, Mohammad, et al. “Synaptic Information Storage Capacity Measured With Information Theory.” Neural Computation, vol. 36, no. 5, Apr. 2024, pp. 781–802. Silverchair, https://doi.org/10.1162/neco_a_01659.

光敏药物首次实现不依赖基因工程的脑部精准睡眠诱导

筑波大学的研究团队开发了一种新型光敏药物，能够选择性地调节大脑伏隔核中的腺苷A2A受体（A2AR），以此诱导睡眠。该研究团队由筑波大学医学院和国际综合睡眠医学研究所（WPI-IIIS）的Michael Lazarus和Tsuyoshi Saitoh领导。

研究团队致力于光化学（optochemistry）研究，开发出一种能够被可见光（波长大于400纳米）激活的脑穿透性A2AR正向变构调节剂（PAM）。该药物能够在不进行遗传修饰的情况下，通过选择性光照射伏隔核，成功地在小鼠中诱导慢波睡眠（SWS）。研究显示，这种新型光敏药物克服了传统光敏药物在哺乳动物中面临的光毒性、血脑屏障渗透性和光反应效率等问题。通过增加由星形胶质细胞和神经元活动产生的细胞外腺苷的活性，研究团队实现了对小鼠伏隔核中A2AR受体的精准调节，从而诱导睡眠。研究发表在 Nature Communications 上。

#神经科学 #光化学 #腺苷A2A受体 #慢波睡眠 #药物研发

阅读论文：

Roy, Koustav, et al. “Optochemical Control of Slow-Wave Sleep in the Nucleus Accumbens of Male Mice by a Photoactivatable Allosteric Modulator of Adenosine A2A Receptors.” Nature Communications, vol. 15, no. 1, Apr. 2024, p. 3661. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-024-47964-4.

基因变异揭示精神疾病治疗新途径

耶鲁大学领导的一项研究揭示了脑细胞中的遗传变异，这些变异可能为精神疾病的治疗提供新方法。该研究是PsychENCODE项目的一部分，由美国国立卫生研究院于2015年创立，旨在探究基因组对神经精神疾病的影响。研究团队包括耶鲁大学的Mark Gerstein教授及多家机构的研究人员。

研究团队通过对388名个体（包括健康人群及患有精神分裂症、双相情感障碍、自闭症谱系障碍、创伤后应激障碍和阿尔茨海默病患者）的280多万个脑细胞进行多种单细胞实验，识别出了28种不同的细胞类型。研究发现，基因变异可以通过“上游”调控区域（upstream regulatory regions）来增加或减少基因的表达，这有助于解释这些变异在大脑中的作用。

通过构建细胞类型特异的基因调控网络和细胞间通信网络，研究团队使用机器学习模型来预测个体是否患有脑部疾病，并识别出潜在的药物靶点。研究表明，基因在不同个体和细胞类型间的变异模式，尤其是与神经递质相关的基因在细胞类型间的变异更大，这对药物治疗具有重要意义。

此外，研究团队开发的模型还可以通过个体的遗传信息预测其是否患有脑部疾病，并通过模拟基因扰动，预测结果与疾病案例相符，表明了潜在的药物靶点。研究发表在 Science 上。

#大脑健康 #基因变异 #精准医疗 #精神疾病 #脑细胞

阅读论文：

Emani, Prashant S., et al. “Single-Cell Genomics and Regulatory Networks for 388 Human Brains.” Science, vol. 384, no. 6698, May 2024, p. eadi5199. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adi5199.

发育中的人类大脑测序发现数十万个新基因转录本

由加州大学洛杉矶分校（UCLA）和宾夕法尼亚大学的研究团队领导的研究，首次系统地记录了人类大脑发育过程中基因异构体（gene-isoform）多样性的变化。研究团队包括Luis de la Torre-Ubieta和Michael Gandal，成员来自再生医学和干细胞研究中心。

研究团队利用最新的第三代长读长测序技术对发育中的人类大脑皮层两个主要区域——原胚区（germinal zone, GZ）和皮层板（cortical plate, CP）——进行了全长转录组测序。这项技术使研究人员能够捕捉到214,516种独特的异构体，其中72.6%是新发现的。这些异构体主要通过选择性剪接（alternative splicing）产生，这一过程在大脑中高度普遍并有助于大脑广泛的蛋白质和特性多样性。

研究发现，基因异构体的表达水平变化对神经发生、细胞分化和细胞命运的决定至关重要。在脑发育过程中，数千种异构体的转换揭示了细胞身份和命运决策中以前未被描述的RNA结合蛋白（RBPs）的作用。此外，研究重新评估了数千种罕见遗传变异的临床意义，为理解孤独症谱系障碍等神经发育和精神疾病提供了新的见解。研究还发现，具有更多异构体的高置信度风险基因在神经发生过程中表达不同，暗示这些特定异构体的表达失调可能是这些疾病的潜在机制。这项研究发表在Science杂志上。

#神经科学 #基因异构体 #大脑发育 #精神疾病 #靶向治疗

阅读论文：

Patowary, Ashok, et al. “Developmental Isoform Diversity in the Human Neocortex Informs Neuropsychiatric Risk Mechanisms.” Science, vol. 384, no. 6698, May 2024, p. eadh7688. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adh7688.

芬太尼成瘾涉及两条关键神经通路

芬太尼是一种具有极高成瘾性的阿片类药物。日内瓦大学的神经科学家团队与斯特拉斯堡大学高等研究院及蒙彼利埃大学CNRS的同事合作，通过对实验小鼠的研究，探索了芬太尼成瘾过程中的神经机制。

研究人员通过对实验小鼠进行三天的芬太尼注射，观察其大脑神经活动变化。结果显示，芬太尼通过抑制中脑腹侧被盖区（VTA）中的GABA神经元活动，导致多巴胺水平增加，从而带来强烈的愉悦感。在停止用药并注射纳洛酮诱导戒断症状后，小鼠大脑杏仁核中与处理负面记忆和恐惧相关的区域神经活动增加。研究进一步发现，敲除VTA中的μ-阿片受体（μ-opioid receptors）可以阻止芬太尼的愉悦效果，但戒断症状依然存在；而敲除杏仁核中的受体则可以消除戒断症状。此外，通过光遗传学技术，研究人员发现小鼠可以通过开启光照来减轻戒断症状。这表明，芬太尼的成瘾性不仅与多巴胺释放有关，还与戒断期间杏仁核中负性症状的产生密切相关。该研究发表在Nature杂志上。

#神经科学 #芬太尼 #成瘾机制 #戒断症状 #光遗传学

阅读论文：

Chaudun, Fabrice, et al. “Distinct Μ-Opioid Ensembles Trigger Positive and Negative Fentanyl Reinforcement.” Nature, May 2024, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-024-07440-x.

AI 行业动态

GPT-4o演示：视频通话、实时读屏

在巴黎VivaTech大会上，OpenAI的开发体验负责人Romain Huet带来了更多GPT-4o演示。他通过ChatGPT桌面应用向400多名观众展示了AI的语音能力，甚至用法语进行了演讲。

此外，ChatGPT Voice即将推出摄像头模块。在演示中Huet向AI展示了一张简单的埃菲尔铁塔和凯旋门草图，ChatGPT准确识别出了这些建筑，并根据位置提供了详细的火车路线。甚至演示了对屏幕内容进行读取，结合代码现场修改等。

此外，在大会期间，OpenAI的开发者体验负责人Romain Huet展示了一张幻灯片，显示了从GPT-3到GPT-4的过渡，以及“今天”到“GPT-Next”的发展路径。这意味着下一代模型可能不会以GPT-5命名，而是取而代之的GPT Next。

#OpenAI #GPTNext #AI模型 #VivaTech #SamAltman

OpenAI与新闻集团达成历史性内容许可协议

OpenAI近日宣布与新闻集团达成了一项重要的内容许可协议。根据协议，OpenAI将获得访问新闻集团旗下刊物（如《华尔街日报》、《纽约邮报》、《巴伦周刊》等）的当前和历史存档文章的权限，用于AI训练和回答用户问题。双方合作金额据报道超过2.5亿美元，包括现金和使用OpenAI技术的信用。

此次合作不仅仅是内容共享，新闻集团还将与OpenAI分享其丰富的新闻专业知识，以确保OpenAI在生成内容时保持最高的新闻标准。这一举措有望提升AI生成内容的质量和准确性，为用户提供更加权威和可靠的信息服务。

此次OpenAI可以获取的内容源涵盖了多个重要媒体，如《华尔街日报》、《巴伦周刊》、《MarketWatch》、《投资者商业日报》、《金融新闻》、《纽约邮报》、《泰晤士报》、《星期日泰晤士报》、《太阳报》、《澳大利亚人报》、《新闻网》、《每日电讯报》、《信使邮报》、《广告商报》和《先驱太阳报》等。

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