| 神经微回路的基本动力学 |
Masserini, S. |
2026-05-31 |
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不同兴奋性（E）与抑制性（I）神经元群体间的相互作用可产生复杂动力学图景，呈现多稳态、振荡及反常扰动响应等特征。通过采用基础模型——阈值线性网络（TLN），我们揭示了各动力学状态在基本微环路架构中的数学条件，从而将此前互不关联的系统神经科学假说映射至统一参考空间，并获得了关于输入与连接性的新见解。具体而言，我们比较了抑制稳定型E-I网络的平衡策略，解读了经典新皮层E-I-I环路中伽马振荡的实验现象，并探讨了海马体E-I-I网络的双稳态特性。继而证明连接性决定了E-E-I环路中不同神经元集群间三种根本性的相互作用模式。此外，在E-E-I-I环路中我们发现：平衡聚类会抑制侧向抑制，而对立聚类则能产生不同的双稳态构型，甚至存在于完全无结构的集群之间。我们得出结论：TLN能够揭示微环路动力学中深层且普适的规律。 |
| 超灵敏电压成像揭示神经元中不同的电学微域 |
Hao, Y. A. |
2026-05-31 |
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为了让大脑进行计算，电信号必须在单个神经元的膜上传播，连接突触输入与突触输出。复杂的神经元形态与突触输入和输出的空间组织相结合，使得电压转换多样化，从而支撑了细胞类型特异性的计算。然而，在活体中测量这些转换一直具有挑战性，这在我们对单个神经元计算的机制理解中留下了关键空白。在此，我们开发了ASAP7y，一种基因编码的电压指示剂，在小鼠和果蝇中具有前所未有的亚阈值灵敏度和扩展的激发兼容性。我们利用ASAP7y结合双光子随机访问显微镜，以毫秒、亚细胞和亚阈值分辨率记录了果蝇单个神经元神经突上感觉刺激诱发的电压动态。我们发现不同细胞类型间电压传播存在显著异质性，勾勒出电多样性的基本轴线。利用视觉系统的纳米级电子显微镜重建，我们对跨越717种细胞类型的单个神经元进行了电特性建模，揭示了形态如何塑造电压转换。最后，我们证明受限的电压传播为局部计算创造了基质，在多种细胞类型中产生了具有不同特征选择性的亚细胞域。这些结果提供了关于关键单神经元计算如何产生的机制性见解，并揭示了单个神经元中的并行处理。 |
| 分层贝叶斯框架能够容纳多变量性状的种内和种间变异。 |
Raskin, L. Y. |
2026-05-31 |
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系统发育比较方法是生物学中的关键工具，为检验表型多样化的进化假说提供了框架。在这些分析中纳入种内变异对于准确的进化推断至关重要，但当前的多变量方法要么假设性状独立进化，要么假设所有分类群共享相同的种内协方差结构。违反这些假设可能导致进化参数估计出现偏差。本文提出了一种适用于多变量性状的层次贝叶斯框架，该框架能同时估计分类群特异的种内协方差结构和潜在进化过程。该框架可传播样本量差异和缺失数据带来的不确定性，从而将高度可变的形态性状纳入系统发育分析。模拟数据分析表明，我们的框架实现了校准良好的覆盖率（95%），而将分类群均值视为已知无误差的标准做法使覆盖率降至70%，证实忽略种内变异会导致系统性的进化推断偏差。我们将该框架应用于估算包括现代人类和尼安德特人在内的类人猿釉质横纹分布多样性的进化速率和种内分布。研究表明，与其他类人猿相比，人属犬齿釉质横纹间距可能在与非人猿类显著不同的机制下进化，颈部釉质以快速且协调的模块化方式进化。我们还发现，与晚期人属和黑猩猩属相比，大猩猩属和猩猩属的釉质横纹间距表现出显著保守性。这些结果及适用于其他多变量性状的方法，首次在系统发育框架下严格刻画了类人猿支系的釉质生长特征，并确立了种内不确定性传播作为多变量系统发育分析的必要组成部分。 |
| 在稀有等位基因频率谱中考虑反复突变 |
Ghosh, D. |
2026-05-31 |
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随着全基因组和全外显子组数据集的规模不断扩大，我们能够检测到群体中频率越来越低的等位基因。稀有等位基因样本中常包含重复突变，即衍生等位基因状态相同但非同源。这导致位点频率谱（SFS）因强烈依赖突变率而难以分析。为解决这一难题，我们定义了单突变频率谱（SMFS），即源自单一突变事件的等位基因频率谱。对于稀有等位基因，存在重复突变的SFS可表示为SMFS自卷积的加权和。这一简洁而强大的模型将重复突变与产生SMFS的群体遗传过程（如遗传漂变和自然选择）解耦。我们展示了如何将含重复突变的正向和逆向时间模型转化为SMFS框架。随后开发了SMFS的组合分层估计方法（命名为CHES）。将该稳健方法应用于人类外显子组测序数据，证明含重复突变的SMFS能够解释低突变率位点与高突变率位点间的SFS差异。推断出的SMFS呈现近似标度律，其等位基因频率分布既不符合恒定群体大小模型，也不符合指数增长群体模型。 |
| 海马体和前额叶皮层对记忆引导导航的贡献取决于任务阶段。 |
Dohi, T. |
2026-05-31 |
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海马体和内侧前额叶皮层(mPFC)是延迟工作记忆任务所必需的，但它们在任务中何时开始发挥作用仍是一个未解之谜。我们训练小鼠完成延迟线索引导的T迷宫导航任务，并通过瞬时光遗传学沉默技术，检测mPFC和海马体在不同任务阶段的作用。令人惊讶的是，延迟期的沉默并未损害任务表现。相反，在中央臂行进早期阶段的干扰则导致了显著缺陷：小鼠出现更多持续性选择错误、移动速度减慢，并在转向目标臂前沿轨道行进更远距离。对照实验表明，这些效应无法用操作针对时间流逝来解释，而是特定于任务阶段。这些结果表明，海马体和前额叶皮层对记忆引导行为的贡献并非在整个试验中保持一致，而是取决于任务阶段。更广泛地说，这提示这些神经回路的功能参与受到行为状态或情境的调控。 |
| 早期反应时间变异性预测内隐统计学习：四种变异性指标的比较 |
Ciardo, E. |
2026-05-31 |
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高个体内反应时变异性（RTV）传统上被视为缺陷性指标，被解读为注意力缺失、认知效率低下和系统噪声的适应不良特征。然而，运动学习理论和竞争性神经认知网络框架表明，行为变异性和自上而下控制的减弱实际上可能促进某些形式的隐性技能习得。本研究通过探究升高的RTV是否作为隐性统计学习的适应性功能前兆，试图调和这两种视角间的明显冲突。两项独立研究中，参与者完成交替序列反应时（ASRT）任务。我们采用变异系数、试次间RTV以及ex-Gaussian参数Sigma和Tau等多种指标，量化初始任务阶段的早期RTV，以预测后续统计学习表现。分析控制了基线反应速度和早期学习伪迹，并评估了重测信度指标。结果显示，早期RTV能预测通过反应时测量的后续统计学习。这种预测关系在捕捉动态瞬时波动的指标（试次间RTV和Sigma）中最为稳定，而非极端注意力缺失指标（Tau）。虽然效应量较小，但在控制潜在统计混杂因素后，该关联仍保持显著。此外，早期RTV表现出强重测稳定性。这些发现挑战了将行为噪声完全视为缺陷的观点。我们提出，升高的RTV可能反映一种适应性探索性加工倾向（类似于运动学习中的运动学探索），这种倾向可能支持大脑隐性提取和建模概率性环境规律的能力。 |
| 年轻人和老年人在情景编码与提取过程中的类别选择性功能连接 |
Monier, S. |
2026-05-31 |
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腹侧枕颞叶皮层内的区域在视觉信息的 episodic 编码和提取过程中表现出类别选择性 BOLD 反应。这些区域在成功编码和提取时如何与其他脑区相互作用，以及这些相互作用是否与记忆表现相关，目前尚不清楚。本研究通过心理生理交互分析，在年轻人和老年人编码和提取词-图像关联时，考察了类别选择性功能连接。种子区域包括三个场景选择性区域——海马旁回位置区、内侧位置区和枕叶位置区——以及一个物体选择性区域——外侧枕叶复合体。编码阶段，场景选择性区域在场景编码（相对于物体编码）时与后部枕叶和枕颞区表现出更强的连接，而 LOC 在物体编码时与类似后部区域表现出较不广泛的连接。提取阶段，场景和物体选择性区域在提取其偏好类别时，与左侧外侧前额叶和顶叶皮层的连接增强。场景选择性连接的年龄差异在两个阶段均明显。此外，仅在年轻人中，源记忆表现与场景选择性连接之间存在显著关联。这些发现表明，场景和物体选择性区域在编码和提取过程中表现出趋同的功能连接模式，且场景相关连接随年龄变化。 |
| 嗅觉学习增强了长程皮层GABA能输入对成年新生神经元的作用。 |
Peroni, E. |
2026-05-31 |
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嗅球中的成体神经发生有助于结构和功能可塑性，影响嗅觉感知、学习与记忆。与新生期生成的颗粒细胞相比，成体新生颗粒细胞表现出独特的形态学、电生理学和突触特性，提示其在嗅觉处理中具有特殊作用。在嗅球中，这种处理既依赖于来自嗅觉上皮的感觉输入，也依赖于自上而下的皮层反馈——包括从嗅觉皮层返回嗅球的谷氨酸能和GABA能投射。尽管已知成体新生颗粒细胞整合了自下而上的感觉输入和自上而下的皮层投射，但皮层GABA能输入对成体新生颗粒细胞的特异性连接和功能影响仍鲜有探索。本研究探究了皮层GABA能投射的活动是否受嗅觉学习调节、如何影响嗅觉行为，以及这些连接是否选择性作用于成熟成体新生颗粒细胞。通过气味-奖励联合条件化后的体内光纤光度记录，我们发现学习过程中皮层GABA能投射呈现气味和奖励依赖性活动。此外，光遗传学激活揭示了其功能作用——会损害气味-奖励关联的获取和逆转。离体膜片钳记录表明，嗅觉学习特异性增强了成体新生颗粒细胞上的皮层GABA能输入，形态学分析证实学习增加了皮层GABA能突触数量。这些发现揭示了嗅觉皮层自上而下的抑制性控制在嗅觉学习过程中选择性靶向成体新生颗粒细胞活动的新机制，为成体新生颗粒细胞的功能特化及其在适应性嗅觉行为中的作用提供了新见解。 |
| 人类白质中的相对血流动力学时序 |
Li, M. |
2026-05-31 |
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白质（WM）中的血流动力学延迟现象，尽管与神经血管健康密切相关，但其机制仍不明确。我们开发了局部传播映射技术，用于量化白质内相对血流动力学时序的时空结构。在年轻成人中，白质延迟结构具有可靠性，与静脉解剖结构一致，并在工作记忆任务参与期间发生重构；宏观延迟调节幅度与认知表现相关。在衰老过程中，静息态白质延迟表现出束特异性双向偏移和空间碎片化增加，与年轻成人中观察到的任务敏感系统存在部分重叠。静态基线指标未能显著介导年龄相关的认知差异，提示衰老效应可能并非通过简单的静息态通路发挥作用。综上，这些发现确立了相对白质延迟作为神经血管调节信息维度的价值，并为未来认知衰老研究提出了基线-负荷假说。 |
| 慢性温和应激通过SOX6依赖的少突胶质细胞谱系功能障碍损害海马髓鞘形成 |
Bombin, A. |
2026-05-31 |
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慢性应激会诱导大脑结构和功能改变，增加罹患重度抑郁症及其他精神疾病的风险。髓鞘形成缺陷是应激相关疾病的关键病理特征，但慢性应激导致少突胶质细胞功能障碍的分子机制仍不明确。本研究采用单核多组学测序技术，绘制了慢性不可预测温和应激（CUMS）小鼠模型海马区的基因表达与染色质可及性重塑图谱，该模型可模拟人类日常应激源的关键特征。CUMS诱导了海马细胞群广泛的分子重编程，其中应激响应基因网络显著富集抑郁相关基因。少突胶质细胞谱系表现出高度脆弱性，CUMS优先破坏未成熟OPC/中间态细胞，并损害OPC迁移、OPC向ODC谱系分化、细胞间通讯及髓鞘形成。整合多组学分析鉴定出阶段特异性顺式调控元件和应激敏感基因调控网络，发现SOXD转录因子（特别是SOX5和SOX6）是OPC功能障碍的关键调控因子。SOX6 ChIP-seq证实SOX6直接结合于控制OPC形态发生、迁移和谷氨酸能信号传导相关基因的调控元件。CUMS降低了OPC中SOX6蛋白水平及SOX6相关调控网络活性，而OPC特异性增强子驱动的SOX6恢复可挽救应激诱导的OPC迁移和髓鞘形成缺陷。综上，本研究定义了连接慢性应激与少突胶质细胞谱系功能障碍及髓鞘形成缺陷的应激敏感SOXD/SOX6调控机制，将SOX6鉴定为具有治疗应激相关脑病理潜力的功能性调控节点。 |