| 前额叶-下丘脑环路中的性别特异性组织与突触信号传导 |
Bouchet, C. A. |
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从皮层到下丘脑的向下信号传递对于将认知和情绪处理与稳态及动机联系起来至关重要。本研究探讨了内侧前额叶皮层（mPFC）至后下丘脑（PH）的信号传递，后下丘脑是调节内分泌和自主神经应激反应及动机行为的区域。通过膜片钳电生理学及图谱研究，在雄性和雌性大鼠中检测了该回路的功能和解剖结构。结合转基因谷氨酸脱羧酶-Cre大鼠与Cre依赖的颜色转换病毒，以细胞类型特异性方式确定了PH神经元的自发放电特性，从而判定突触后细胞类型。总体而言，雌性大鼠的PH神经元兴奋性高于雄性，且在两性中，数据均显示PH内存在强直性抑制，其中雄性抑制显著更强。利用Channelrhodopsin辅助的回路图谱技术探究mPFC-PH回路时发现，大多数PH神经元接收来自mPFC的输入，且mPFC突触优先靶向谷氨酸能细胞而非GABA能PH细胞。逆行示踪显示雌性大鼠中投射至PH的神经元更多，尤其位于mPFC的tenia tecta区和边缘下区，且雌性前边缘皮层中应激激活的PH投射细胞显著增多。顺行示踪则意外发现，尽管雌性mPFC中PH投射细胞体更多，但mPFC在PH中的突触前末梢密度并无性别差异。这些数据有助于阐明皮层-下丘脑信号传递的性别差异，以及前额叶皮层的认知和情绪信息如何在不同性别间差异化调节稳态与动机。 |
| 纤维束发育促进人类海马体的功能特化。 |
Kember, J. |
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纤维束沿海马体前后轴呈现不同的投射模式，促进功能特化。这种特化在儿童发育过程中日益显著，对神经认知结果具有重要影响。纤维束特性的发育变化（包括轴突内横截面积和髓鞘含量）可能促成这种前后功能特化。为验证此假设，我们开发了扩散MRI纤维追踪流程以识别单个受试者的海马纤维束，随后在大样本横断面研究（N=539，年龄5-21岁）中检验轴突内总横截面积和髓鞘含量（T1w/T2w）的年龄差异能否预测功能特化。随年龄增长，主要投射至海马前部/体部的短程内侧颞叶纤维束横截面积呈现快速增长，而主要投射至海马后部的长程枕顶叶纤维束横截面积则出现适度修剪。各纤维束的髓鞘含量增加相对均匀。支持我们假设的是，纤维束横截面积能显著预测fMRI定义的后部系统表面积——这是海马功能特化的敏感标志。投射至早期视觉皮层（V2、V3、V4）的纤维束关联性最强，统计模型显示早期视觉束发育对年龄与功能特化关系具有中介效应。这些发现为解剖神经发育促进人类海马功能特化的机制提供了证据支持。 |
| 突触可塑性过程中SynGAP1的局部翻译抑制与保留 |
Livingstone, R. W. |
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突触可塑性依赖于严格调控的蛋白质合成，但迄今研究的大多数局部合成突触蛋白均促进突触增强。本研究探究Ras/Rap信号关键负调控因子SynGAP1是否通过局部翻译来限制可塑性。我们发现SynGAP1亚型具有高度调控的发育分布特征：亚型1稳定占据突触、亚型2渐进性富集、β亚型在树突晚期积累，所有亚型均定位于突触后致密区（PSD）。尽管树突中存在丰富的Syngap1 mRNA，但新生SynGAP1的翻译受到动态调控，在突触成熟过程中呈现抑制状态。与主流模型相反，我们发现活性诱导的SynGAP1分散是GFP过表达的人工产物——内源性蛋白在LTP诱导后仍稳定锚定于突触。取而代之，我们揭示了LTP诱导后树突特异性SynGAP1合成的瞬时抑制。本研究结果反驳了当前SynGAP1分散模型，并确定翻译抑制是突触SynGAP1的关键调控机制。我们提出突触并非通过物理移除SynGAP1，而是通过其已被充分报道的失活作用及停止局部合成来瞬时解除抑制性约束。 |
| 双模态分配注意力对噪声中连续语音感知时语言语境皮层表征的影响 |
Xie, Z. |
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言语感知通常发生在存在竞争性感官输入的环境中，这些输入既可能来自听觉通道内部，也可能跨通道产生——例如在嘈杂咖啡馆中一边阅读菜单一边进行对话。本研究考察了在噪声环境下连续言语感知过程中，听觉与视觉通道间的注意力分配（双模态分散注意）如何影响跨层级语言语境处理。实验记录被试在完成高或低认知负荷的视觉主任务时，同时收听多说话者嘈杂背景下的有声书故事（次级任务）的脑电图（EEG）反应。行为数据显示，高负荷双任务条件下的言语理解准确率显著低于低负荷条件。采用多变量时间响应函数（mTRF）编码模型，基于信息论指标（熵和惊奇度）预测EEG反应，这些指标分别对应亚词汇、词形和句子层级的语言语境。结果发现，词形和句子层级存在显著的神经追踪，但亚词汇层级未观察到。关键的是，句子层级语言表征的神经追踪在高负荷条件下显著减弱，效应出现在200毫秒后的潜伏期；而词形层级表征的神经追踪未受双任务负荷影响。mTRF分析进一步显示，声学特征的神经追踪未受双任务负荷调节。这些发现表明，双模态分散注意选择性破坏句子层级语言语境的皮层表征，而较低层级的处理相对保留。这种高层级语言处理的损伤可能导致多任务处理时在噪声环境中言语理解能力下降。 |
| 将人类大脑功能连接性与潜在的神经递质传递联系起来 |
Lotter, L. D. |
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人脑由相互交互的功能系统构成。其潜在的神经生物学机制在活体研究中仍难以探索。本研究采用拓扑框架，量化神经生物学与基于静息态功能磁共振成像及脑磁图所获脑功能连接之间的关联。在六个健康成人队列中，rsfMRI连接的区域性差异与神经递质受体及转运体的分布高度吻合。研究发现，rsfMRI测量的低频功能同步主要受多种受体及转运体区域可用性降低的调节。这些模式在每个个体中均存在，在所有队列中可重复验证，并在MEG中得到镜像反映——高频同步随相同受体及转运体可用性增加而增强。最显著的是，我们在感觉运动-后脑岛网络中观察到去甲肾上腺素能对功能连接的调节，该网络在个体间稳定检出，并与自主神经唤醒相关。在药理学及临床样本中，这些关联对相应神经递质系统的调控敏感，且在早期精神病患者中发生改变，与临床症状表现一致。这些发现通过建立连接潜在神经生物学与功能连接组的框架，为人类大脑典型及非典型功能组织提供了生物学洞见。 |
| 驱动和调制电路在皮层和皮层下网络中的频谱时间特征 |
O'Connell, M. N. |
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感觉处理依赖于神经回路之间的相互作用，这些回路在皮层和皮层下网络中传递和调节信息。经典框架将驱动输入（通过超阈值激活传递感觉内容）与调节输入（改变神经元兴奋性但不直接引发放电）区分开来。然而，这些回路类型在广泛分布于脑区中的生理特征仍不明确。本研究通过同时量化清醒猕猴大脑中八个皮层和丘脑结构在听觉、视觉和运动采样条件下的超阈值多单元活动（MUA）和振荡相位一致性（试次间一致性，ITC），从功能上区分了驱动和调节回路。偏好感觉刺激引发了宽带ITC增加，伴随显著的MUA，在相邻频段产生相对均匀的频谱分布，符合驱动输入的特征。相反，非偏好感觉和运动相关事件产生了窄带、频率特异性的ITC调节，且无同步放电，其特征是在刺激或事件频率处出现主导峰值，符合调节输入的特征。这种窄带ITC调节表明协调的相位对齐，能够动态调节由驱动输入介导的丘脑皮层回路中的信息传递。这些反应类型在单个区域内被观察到，揭示了两种可分离的神经活动模式。这些发现确定了驱动和调节活动的不同频谱时间特征，并证明亚阈值振荡调节是协调多感觉和运动对知觉影响的广泛机制。 |
| 不存在词语的语义激活脑信号特征。 |
Bonandrini, R. |
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理解新词含义的体验在人类交流中无处不在。然而，传统认知研究一直将新词视为无意义。本研究结合行为学、单变量与多变量fMRI技术及计算建模，探究新词是否以及如何激活由现有词汇引发的语义处理的神经认知特征，并考察这一过程是否受熟悉功能语言元素（即语素）存在的影响。我们发现，当新词包含可识别的语素组合时，其语义激活程度与现有词汇相当。此外，表征相似性分析表明，现有词汇和含语素的新词（而非不含语素的新词）能够激活精细的语义表征。这些结果表明，现有词汇与新词语义处理的神经认知基础差异可能更多是量变而非质变，其核心取决于语言形式指向意义的可靠性程度。 |
| 基于灵活互相关的猫头鹰中脑耳间时间差编码群体模型 |
Fischer, B. J. |
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长期以来，互相关模型一直是描述仓鸮听觉系统中双耳时间差（ITD）处理的标准计算框架。尽管该模型成功解释了层状核（nucleus laminaris）重合检测位点的初始正弦响应，但这一传统标准模型未能捕捉下丘（IC）中观察到的ITD调谐的全部多样性——下丘神经元表现出比正弦更尖锐的ITD调谐、非线性频率整合、声级依赖的增益控制以及双耳声级差（ILD）依赖的ITD选择性调制。本文提出一种改进的互相关模型，通过引入参数化增益控制、具有抑制性周边结构的线性滤波器、静态非线性函数以及ILD依赖的互相关计算调制，解决了上述局限性。研究表明，除法型增益控制可生成真实的速率-声级函数（包括非单调响应）。此外，线性滤波器中的抑制性权重结合阈值或扩张型非线性，可产生与实验观察一致的比正弦更尖锐的ITD调谐。该模型再现了线性和非线性双音频率整合，并证明滤波器带宽与非线性形状的独立变化可解释实验观察到的神经元群体中旁瓣抑制与频率调谐宽度之间缺乏相关性的现象。同时，ILD依赖的模型修正可产生最佳ITD偏移和ITD调谐强度降低，这与下丘中央核外侧壳层的观察结果一致。通过基于模拟的推断可高效确定模型参数，从而生成逼真的神经元群体。因此，这一灵活且可解析分析的框架为研究猫头鹰中脑听觉空间群体编码奠定了基础。 |
| 背侧和腹侧前运动皮层对侧运动皮层兴奋性的影响存在差异 |
Allahverdloo, E. |
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背侧（PMd）和腹侧（PMv）前运动皮层可调节对侧初级运动皮层（M1）的兴奋性，但两者通过经颅磁刺激（TMS）产生的不同半球间影响尚不明确。单脉冲TMS作用于PMd、PMv和M1，通过同侧静息期（iSP）评估经胼胝体抑制。双位点TMS检测短间隔（10毫秒刺激间隔[ISI]）、长间隔（50毫秒ISI）和非胼胝体（0毫秒ISI）半球间抑制（IHI）。PMd、PMv和M1均能诱发iSP，且诱发的iSP参数存在显著差异。iSP幅度以M1最大，其次为PMd和PMv；而iSP持续时间以M1最长，PMd与PMv之间无差异。双位点TMS显示，PMd和M1在所有ISI条件下均抑制对侧M1兴奋性，而PMv仅在0毫秒和50毫秒ISI时表现出抑制。PMd和M1的短间隔IHI强于PMv，三者长间隔IHI相似，PMd的非胼胝体IHI强于M1。PMv在不同ISI下的IHI模式差异显著，PMd在多数ISI条件下存在差异，而M1的ISI差异最少。PMd和PMv诱发的iSP持续时间越长，其长间隔IHI幅度越大。本研究揭示了PMd和PMv对侧M1的差异化IHI效应，可为康复治疗中的神经调控策略提供依据。 |
| 褪黑素以性别特异性方式部分减轻羟考酮诱导的胎盘应激信号传导和胎儿脑细胞凋亡。 |
Adediji, I. O. |
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背景：母体暴露于羟考酮（oxy）会破坏胎盘功能及胎儿神经发育，但其分子机制尚不明确。本研究探讨了产前羟考酮暴露是否会激活胎盘和胎儿脑中的炎症及应激反应通路，以及母体补充褪黑素能否减轻这些效应。方法：雌性Sprague-Dawley大鼠在交配前15天（剂量递增至10-15mg/kg/天）及整个妊娠期（15mg/kg/天）通过口服灌胃给予生理盐水或羟考酮。从妊娠第12.5天起，半数母鼠接受褪黑素（10mg/kg/天）处理。于妊娠第19.5天收集胎盘和胎儿脑组织，通过蛋白质印迹法检测氧化应激、抗氧化防御信号、炎症、内质网应激及凋亡标志物的表达变化。数据采用双因素方差分析及Tukey事后检验进行统计。结果：羟考酮暴露或褪黑素处理均未增加胎盘和胎儿脑中氧化应激或抗氧化防御标志物。羟考酮暴露虽升高了胎盘IL-1β表达，但未改变其他炎症标志物水平。羟考酮增加了雄性胎儿胎盘及两性胎儿脑中eIF2磷酸化水平及磷酸化eIF2:eIF2比值。羟考酮暴露后，雌性（而非雄性）胎儿的胎盘和脑中CHOP表达升高。羟考酮暴露增加了胎儿脑（而非胎盘）中cleaved caspase-3和cleaved caspase-9水平；褪黑素处理减轻了羟考酮诱导的cleaved caspase-9升高，但对cleaved caspase-3无影响。结论：产前羟考酮暴露诱导胎盘产生轻度炎症反应，并激活胎儿脑中的整合应激反应及内源性凋亡信号。母体补充褪黑素可部分缓解羟考酮诱导的caspase-9上调，但未能阻止任一组织中的应激信号。这些发现表明胎盘和胎儿脑对产前羟考酮暴露存在性别特异性反应，但提示褪黑素可能无法完全保护羟考酮诱导的神经发育损伤。 |