追问daily | 陈天桥雒芊芊脑机接口中心理查德·安德森获国际转化神经科学奖；昼夜节律影响精神疾病的神经机制

█脑科学动态

昼夜节律影响精神疾病的神经机制

大脑奖励系统激活有助心脏病恢复

行为障碍儿童大脑结构差异揭示新发现

视觉皮层参与快速运动技能学习

罕见基因突变引发婴儿严重癫痫的机制被揭示

新的临床标准定义老年人记忆丧失综合症

脸红与情绪觉察和自我感知关系密切

█AI行业动态

陈天桥雒芊芊脑机接口中心理查德·安德森荣获国际转化神经科学奖

微软推出SpreadsheetLLM，开启电子表格智能处理新时代

Mistral推出7B小模型：突破代码与数学推理的界限

█AI研发动态

脑控说话人提取新突破：多尺度融合网络的应用

人工智能驱动的生物硅智能系统

智能算法为农村地区医疗服务提供高效路径

脑科学动态

昼夜节律影响精神疾病的神经机制

哈佛医学院的科学家们通过研究小鼠发现了一种影响生物适应昼长变化的大脑回路。这项研究由哈佛医学院比较病理学领域的George Fabyan遗传学教授Susan Dymecki领导。

研究团队发现，位于小鼠脑干的mrEn1-Pet1神经元能够通过独立释放5-羟色胺和谷氨酸两种化学物质，来传递信号。这些神经元接收来自眼睛视网膜神经细胞的光暗信号，再将信号传递给参与昼夜节律和睡眠-觉醒模式的大脑区域。研究还发现，当mrEn1-Pet1神经元被扰乱时，小鼠无法及时适应昼长变化，它们的睡眠和活动模式调整明显滞后。

研究表明，这些神经元通过调整不同神经递质的释放来响应光周期变化，从而为昼夜节律的主控制器——视交叉上核（SCN）提供信息。进一步的实验表明，阻断该回路的不同部分会显著降低小鼠适应日长变化的能力。当实验室模拟夏季或冬季日长变化时，mrEn1-Pet1系统受扰的小鼠在调整睡眠和活动时间方面明显滞后于正常小鼠。

这项研究为理解光照变化如何影响人类健康提供了新的视角，特别是对于那些因光照变化而健康状况加重的人群，例如精神分裂症、季节性情感障碍和双相情感障碍患者。这一发现还提示了夜间人工光源，包括数字屏幕，可能会混淆大脑对昼长的感知，影响人类健康。研究成果发表在Nature杂志上。

#大脑健康 #Nature #昼夜节律 #光周期 #神经递质

阅读论文：

Maddaloni, G., et al. “Adaptation to Photoperiod via Dynamic Neurotransmitter Segregation.” Nature, July 2024, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-024-07692-7.

大脑奖励系统激活有助心脏病恢复

以色列理工学院的研究团队在拉普波特医学院开展了一项研究，发现激活大脑奖励系统能够促进心脏病发作后的恢复。

该研究通过化学遗传学方法，激活小鼠大脑中的多巴胺能神经元，研究其对急性心肌梗死（AMI，即心脏病发作）恢复的影响。研究结果表明，激活奖励系统能够显著减少心肌梗死后的疤痕形成，改善心脏性能。这些效果是通过多个生理机制实现的，包括改变免疫活动和减少对肝脏的交感神经输入。研究进一步发现，奖励系统与肝脏之间存在解剖连接，并通过改变补体成分C3的转录来影响血管生成和AMI的恢复。

研究人员发现，激活腹侧被盖区（VTA）后的积极免疫反应和血管生成增加，有助于改善心脏功能。这些发现建立了奖励系统与AMI恢复之间的因果关系，为未来心脏病治疗提供了新的可能性。研究发表在Nature Cardiovascular Research上。

#大脑健康 #NatureCardiovascularResearch #心肌梗死 #奖励系统 #心脏病治疗

阅读论文：

Haykin, H., et al. “Reward System Activation Improves Recovery from Acute Myocardial Infarction.” Nature Cardiovascular Research, vol. 3, no. 7, July 2024, pp. 841–56. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44161-024-00491-3.

行为障碍与大脑结构变化之间的关系

行为障碍是一种严重影响儿童和青少年的精神障碍，其神经生物学机制尚不明确。美国国家精神卫生研究所（NIMH）发展和情感神经科学部门的Daniel Pine及其团队，通过对全球15个研究项目的2400名参与者进行分析，揭示了行为障碍与大脑结构变化之间的关系。

研究团队利用MRI扫描对年龄在7至21岁的约2400名儿童和青少年的大脑进行分析，这些参与者中约有一半被诊断为行为障碍。研究特别关注大脑皮层的厚度以及皮层下脑区的体积。结果显示，与正常人群相比，行为障碍患者的大脑皮层较薄，皮层下区域、海马体和丘脑的体积较小。研究还发现，行为障碍严重的患者显示出更为显著的大脑结构差异。这项研究发表在Lancet Psychiatry上，是迄今为止规模最大的此类研究，进一步支持了行为障碍可能由大脑物理变化驱动的观点。

#大脑健康 #LancetPsychiatry #行为障碍 #神经生物学 #MRI研究

阅读论文：

Gao, Yidian, et al. “Cortical Structure and Subcortical Volumes in Conduct Disorder: A Coordinated Analysis of 15 International Cohorts from the ENIGMA-Antisocial Behavior Working Group.” The Lancet Psychiatry, vol. 11, no. 8, Aug. 2024, pp. 620–32. www.thelancet.com, https://doi.org/10.1016/S2215-0366(24)00187-1.

视觉皮层参与快速运动技能学习

佛罗里达大学的研究团队发现，快速学习运动技能的人在大脑结构上与慢速学习者存在显著差异。该研究由佛罗里达大学生物医学工程教授Daniel Ferris和Noelle Jacobsen领导。

研究人员将几十名健康的年轻成人连接到高密度脑电图（EEG）设备上，并让他们在速度不同的分带跑步机上行走，以迫使他们学习新的行走方式。通过分析他们的脑电活动，研究团队发现，快速适应者和慢速适应者在大脑活动上有显著差异。快速适应者在适应早期表现出较低的后顶叶和右视觉皮层的阿尔法波功率，这与他们更快地恢复步长对称性有关。这表明快速适应者在空间注意力、感觉整合和运动规划方面具有更强的能力。

相反，慢速适应者在适应后期显示出较高的右视觉皮层的阿尔法波和贝塔波功率，表明他们在视觉空间处理方面可能存在差异。此外，快速适应者在双侧感觉运动皮层中显示出较低的功率，特别是在西塔波频段，这可能反映了他们在感知和处理分带干扰方面的差异。这项研究不仅揭示了大脑在学习新运动技能中的重要作用，还可能有助于解释视觉问题与老年人跌倒风险之间的已知联系。研究发表在eNeuro上。

#认知科学 #运动技能学习 #脑电图 #视觉皮层 #大脑活动

阅读论文：

Jacobsen, Noelle A., and Daniel P. Ferris. “Exploring Electrocortical Signatures of Gait Adaptation: Differential Neural Dynamics in Slow and Fast Gait Adapters.” eNeuro, vol. 11, no. 7, July 2024. www.eneuro.org, https://doi.org/10.1523/ENEURO.0515-23.2024.

罕见基因突变引发婴儿严重癫痫

澳大利亚弗洛里神经科学与精神健康研究所的研究人员发现，SCN2A基因的罕见突变破坏了神经元钠离子通道的快速失活机制，导致婴儿出现严重的发育性癫痫脑病（DEE）。

研究团队分析了七种与DEE相关的Nav1.2通道变异，通过分子动力学模拟、膜片钳电生理学和动态钳位实时神经元建模，深入研究了这些突变的分子和神经元水平的影响。研究发现，N1662D突变几乎完全阻止了快速失活，但不影响激活。进一步分析表明，N1662与Q1494之间的氢键对于快速失活至关重要。其他突变如Q1494A或Q1494L也阻止了快速失活，而Q1494E或Q1494K突变则导致不完全失活和持续电流。分子动力学模拟显示，N1662D和Q1494L变体的疏水IFM基序对其受体位点的亲和力降低。这些发现揭示了Nav1.2通道快速失活的分子机制，并为SCN2A相关的DEE治疗提供了新的思路。研究发表在Brain上。

#大脑健康 #SCN2A #发育性癫痫脑病 #钠离子通道 #遗传突变

阅读论文：

Berecki, Géza, et al. “Nav1.2 Channel Mutations Preventing Fast Inactivation Lead to SCN2A Encephalopathy.” Brain, June 2024, p. awae213, https://doi.org/10.1093/brain/awae213.

新的临床标准定义老年人记忆丧失综合症

Mayo Clinic的研究团队最近提出了一个新的记忆丧失综合症标准，称为“边缘系统为主的遗忘性神经退行性综合症”（Limbic-predominant Amnestic Neurodegenerative Syndrome，简称LANS）。该研究David T. Jones领导，团队包括Nick Corriveau-Lecavalier及多位神经科学专家。

研究团队通过分析来自梅奥阿尔茨海默病研究中心、梅奥衰老研究和阿尔茨海默病神经影像研究计划（ADNI）的超过200名参与者的数据，提出了一套新的临床标准。新标准考虑了年龄、记忆受损程度、脑部扫描和生物标志物等因素，用于帮助医生更准确地诊断和治疗患有记忆丧失的患者。

具体来说，该标准包括核心、标准和高级特征，如评估时的高龄、轻微的临床综合症、不成比例的海马萎缩、语义记忆受损、边缘系统代谢减退、无新皮层退行性变和低新皮层Tau蛋白的可能性等。研究通过使用临床、影像和生物标志物数据，验证了这些标准与临床和病理结果的关联。

研究对Mayo Clinic和ADNI队列的尸检患者进行筛查，并将标准应用于这些患者，发现标准有效地分类了这些病例，具有较高的准确性。具体来说，标准在Mayo Clinic队列中的平衡准确率为74.6%，在外部队列中的平衡准确率为73.3%。高可能性的患者病程较温和，退行性变主要集中在颞边缘系统，而低可能性的患者退行性变主要集中在侧颞顶区，病程较快。研究发表在Brain Communications上。

#大脑健康 #神经技术 #阿尔茨海默病 #记忆丧失 #边缘系统

阅读论文：

Corriveau-Lecavalier, Nick, et al. “Clinical Criteria for a Limbic-Predominant Amnestic Neurodegenerative Syndrome.” Brain Communications, vol. 6, no. 4, Aug. 2024, p. fcae183, https://doi.org/10.1093/braincomms/fcae183.

脸红与情绪觉察和自我感知关系密切

阿姆斯特丹大学和克耶地- 佩斯卡拉邓南遮大学的心理学家和神经学家团队通过核磁共振扫描和卡拉OK实验研究脸红现象，发现脸红更多地与情绪觉察和自我行为有关，而非他人评价。

在这项研究中，研究团队招募了40名青少年和20多岁的年轻人，进行了一项独特的实验。他们让参与者在脑部核磁共振成像扫描仪中唱卡拉OK，以引发尴尬情境，同时告诉他们表演会被他人观看和聆听，并提供四首高难度的歌曲选择。研究人员通过面部皮肤温度的上升来确定志愿者脸红的时刻，并利用MRI扫描分析志愿者的脑部活动模式。

结果显示，当志愿者脸红时，其脑部活动模式与情绪唤起和自我关注相关。具体而言，那些在观看自己唱歌时脸红更多的参与者，其小脑和左顶中央叶激活程度更高，并且在早期视觉皮层对视频的时间锁定处理更多。这表明脸红主要与自我感知相关，而非对他人评价的担忧。该研究成果发表在Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences上。

#认知科学 #情绪觉察 #脸红 #核磁共振成像 #自我感知

阅读论文：

Nikolić, Milica, et al. “The Blushing Brain: Neural Substrates of Cheek Temperature Increase in Response to Self-Observation.” Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 291, no. 2027, July 2024, p. 20240958. royalsocietypublishing.org (Atypon), https://doi.org/10.1098/rspb.2024.0958.

AI 行业动态

陈天桥雒芊芊脑机接口中心Richard Andersen荣获国际转化神经科学奖

近日，加州理工学院神经科学教授、陈天桥雒芊芊脑机接口中心（Tianqiao and Chrissy Chen Brain-Machine Interface Center）主任兼领导委员会主席理查德·安德森（Richard Andersen）荣获2024年格特鲁德·里姆特玛基金会国际转化神经科学奖。该奖项旨在支持和表彰在基础神经学研究领域的杰出成就，安德森与维康信托基金会神经影像中心的卡尔·弗里斯顿（Karl Friston）共享此殊荣。

#脑机接口 #神经假肢 #瘫痪患者 #基础研究