人工神经网络帮我们认识大脑？小脑与社交能力有关？

Nature Neuroscience

人工神经网络能帮助我们更好地来认识大脑吗？

图片来源：quanta magazine

试想你坐在教室里奋笔疾书，同时，你的大脑也需要处理数样不同的认知任务：努力回忆考试前临时抱佛脚背下来的公式、在两个看起来都靠谱的选项中间做出选择、又或是集中精力在看试题，而不是窗外的乌云。这些不同的认知任务之间可能有些许联系、又可能完全不同，那么我们的大脑是如何处理这些不同的任务呢？纽约大学的研究者以不同的认知测试任务来训练循环神经网络模型，经过训练后，这些模型中的神经元呈现一种聚集的形态，每一个集群的神经元负责处理认知任务中的一部分步骤。通过不同的组合方式，神经网络便能利用这些集群来处理不同的认知任务，而且能够利用对一些任务的已有的理解来执行新的任务。（导读 陈可欣）

Science

“你社交能力真好！” “可能我的小脑比较发达吧。”?!

图片来源：NIH

“你小脑一定很发达！”总有人会这么夸你的平衡感。长期以来，我们认为小脑与运动和平衡有关，能够接收并整合大量来自皮层和皮层下的感觉信息，为大脑提供所谓“最佳行为”的预测。但在非运动领域，却很少有人提及小脑的作用。直到近期科学家发现小脑的异常与成瘾和精神障碍有关。纽约爱因斯坦医学院的研究团队认为小脑可能通过直接投射到腹侧被盖区VTA（一个对感知奖励和控制社会行为重要的区域）来促进动机性行为。 他们以小鼠作为对象发现从小脑核到VTA的单突触兴奋性投射能强有力地激活奖赏回路。并且在社交三室实验中，(即一间空房子、一间活动物品房和一间有同伴的房子)通过抑制这一回路可以明显降低小鼠在的社会需求偏好。研究者认为这种小脑核-VTA通路至少可以部分解释小脑与成瘾行为之间的联系，并为小脑在其他动机性和社会性行为中发挥作用提供证据。（导读 CCecho）

文章链接：http://dx.doi.org/10.1126/science.aav0581

图片来源：https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/cerebellum-connects-brains-reward-system

Nature Human Behaviour

共享胜利之后，下次胜利更容易到来

通常人们认为一支竞技队伍的战斗力取决于每位队员的实力，拥有超级巨星的球队实力更强。而实际上，队伍的实力不只是队员实力的简单相加，太多有才能的成员反而会使队伍合作不畅。过去的研究往往专注于个体的技能技巧，而最近发表在《Nature Human Behaviour》的一篇研究分析了成员之间的关系。研究人员发现，队员曾经合作并一起取得胜利的球队更容易获得胜利。研究者们分析了篮球，足球，棒球，板球和刀塔2等五项运动的联赛数据发现，共同胜利的经历比球员个人实力更能显著增加球队获胜的几率。作者们认为，这一结论也可以拓展到体育竞技外的其他竞争环境。（导读 呆苏克）

Neuron

一种用于跨皮层数据建模的启发式脉冲神经网络

图片来源：neuron 2017 1月刊 封面

我们可以借助Hodgkin-Huxley模型或其变种，用数学公式来模拟神经元的生物膜电位变化，进而重构电信号在皮层网络的传递。这种模拟皮层网络活动的模型被称为脉冲神经网络。但在模型训练过程中，脉冲神经网络往往难以达到稳态，且重构结果与实际突触的记录结果也截然相反。为解决这一系列的难题，匹兹堡大学的Brent Doiron课题组就提出了一种新的思路。他们发现猕猴V4区域的成对神经元受注意力支配的时候，发放率的相关系数会发生显著的下降。在对该现象建模之前，研究人员从记录结果中抽提出三条限制，对脉冲神经网络进行启发式的设计，使用多个视觉相关脑区的记录结果来训练模型。模型的重构结果不仅很好的还原了在V4区的发放特性，也与突触的记录结果一致。（导读 Soma）

文章链接：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)31043-2

Neuron

前额叶一群特化的神经元通过一种内在的评估方式影响大鼠赌博中的选择

赌博以及类似的游戏中，在我们做出选择之前，我们会根据一些条件以先前的经验等信息对风险和收益进行评估。那大脑到底是如何进行评估从而控制我们在赌博当中做出决策的呢？今年一月份刊登在《Neuron》上的一篇文章利用大鼠实验，在前额叶发现了一群特化的神经元，可以预测赌博中的选择。研究者设计了一个Y字迷宫，Y字迷宫的一个通道里百分之百有食物，但食物很少，而另一个通道以一定概率随机出现很多的食物。大鼠被训练在这个Y字迷宫里做选择。这群特化神经元在遭遇了无回报的结果后被激活。在之后的测试中，当这群神经元的发放频率相对较高时，大鼠更倾向保守的选择，反之更倾向于有风险的选择。用光遗传的方法抑制这群神经元，会促使大鼠更多的去冒险做出风险大的选择。研究者认为，这群神经元会对之前负面的结果进行评估、加工进而影响之后赌博当中的选择。（导读 ZhuXiao）

文章链接：https://www.cell.com/neuron/pdfExtended/S0896-6273(18)30958-9

Science Advances

不注意口腔卫生可是会老年痴呆的

近几年研究表明，大脑和肠道中的微生物存在着密切的关系，肠道细菌通过脑-肠轴影响着我们的大脑内部环境。前不久加州大学旧金山分校的研究团队发现，引起牙周感染的病原菌——牙龈卟啉菌可以导致阿尔兹海默症。科学家们普遍认为，形成阿尔兹海默症特征性的β淀粉样蛋白沉积。 这项研究证明了由牙龈卟啉菌分泌的牙龈蛋白酶可以引起患者大脑中出现的tau蛋白过度磷酸化。据此，他们以牙龈蛋白酶为靶点设计出小分子抑制剂，开展临床研究。目前的数据表明，这种小分子抑制剂可以减少脑中的牙龈卟啉菌感染，减缓和预防AD患者的进一步神经变性和毒性物质积累。（导读：Camille）

文章链接：http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau3333

以上是首期FM全部内容，感谢观看收听

导读：陈可欣、CCecho、呆苏克、Soma、ZhuXiao、Camille

责编：呆苏克

配音：Soma

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