| 基于生态系统差异的鸣声演化：探究城市化与生态对斑唧鹀和东美唧鹀鸣声时间与频率特征的影响 |
Leon Du'Mottuchi, X. |
2026-06-02 |
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东部唧鹀（Pipilo erythrophthalmus）和斑唧鹀（Pipilo maculatus）是分布于北美的大型新大陆麻雀。这两个物种曾被视为单一物种——红胁唧鹀，1995年根据羽毛、地理分布和鸣声差异被划分为两个独立物种。先前研究表明，城市化与气候等生态因素会影响后天习得的发声，尤其是最低频率等与频率相关的鸣声特征；然而多数研究仅针对特定地点的单一物种。这两种唧鹀广泛的地理分布及其丰富的公开鸣声录音数据，为我们评估生态压力是否影响鸣声变异提供了独特机会。本研究从2916条斑唧鹀和东部唧鹀录音中提取频率相关鸣声特征，探究地理与生态因素（包括录音地点经纬度、树冠覆盖率、城市化指标（夜间灯光、人口密度、距道路距离）、气候带、海拔及生态区）是否解释这对姊妹种鸣声频率变量的模式。结果表明，地理因素（尤其是经度）对鸣声频率特征变异的贡献显著强于城市化、环境和气候因素，提示后天习得鸣声的文化传播差异（而非生态或人为结构）驱动了这种变异。然而，尽管鸣声存在地理模式，并未发现清晰的隔离-距离效应。此外，我们未发现栖息地结构行为适应的强有力证据，但观察到城市化与斑唧鹀鸣声频率升高存在微弱关联。总体而言，本研究提供了生态与鸣声进化相互作用的详细分析，并为鸟类鸣声进化提供了新见解。 |
| 利用活体全细胞系统原位生物催化生成颜色，实现可持续纺织品染色 |
Das, A. |
2026-06-02 |
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颜料广泛应用于纺织、化妆品、食品和包装等行业。然而，传统合成颜料的生产依赖石油基原料，消耗大量能源，并涉及有毒化学品，引发环境和安全问题。天然颜料提供了可持续且可生物降解的替代方案，但其大规模应用受限于供应有限、批次差异和地理依赖性。为克服这一难题，微生物生物合成作为一种可控且可扩展的颜料生产途径受到关注，且不受环境波动影响。尽管如此，现有方法大多仍保留多步骤流程：颜料合成、提取、纯化和应用，这降低了工艺效率和可重复性。本文提出了一种全细胞生物催化方法用于黑色素的合成与沉积，其中表达酪氨酸酶的重组大肠杆菌通过铜依赖性氧化聚合将L-酪氨酸转化为黑色素。通过利用完整微生物细胞作为自给自足的生物催化单元，该系统省去了酶提取和纯化步骤。在将含黑色素的培养基应用于棉布和木材等材料表面之前，我们优化了工艺条件以提高黑色素产量。随后，通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱对在黑色素培养基中孵育的材料表面进行形貌和化学改性表征。同时评估了材料在水和洗涤剂存在下的色牢度，并通过后处理工艺加以改善。此外，与未涂覆的对照组相比，黑色素涂覆的棉布表现出增强的光热性能。综合来看，本研究建立了一条简化且可扩展的路径，通过酶驱动的原位生物催化在多种材料表面实现可持续颜料生产与直接应用。 |
| 大脑镰在胼胝体压部选择性易损性中的作用 |
zhou, z. |
2026-06-02 |
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胼胝体是连接两个大脑半球的最大白质结构，沿前后轴解剖分为三个主要亚区：膝部、体部和压部。压部在头部创伤中常受影响，但这种选择性易损性的生物力学基础仍不明确。临床研究长期假设大脑镰因其与胼胝体后部的紧密解剖关系而促成压部易损性，但缺乏直接验证。为此，本研究采用高分辨率有限元头模型，明确表征膝部、体部和压部。通过构建仅在大脑镰解剖力学细节上存在差异的两个模型变体，模拟了涵盖不同加载方向和严重程度的十次头部撞击。量化了胼胝体各亚区的峰值应变、应变率和剪切应力，并采用线性混合效应模型进行比较。结果显示，纳入大脑镰改变了胼胝体内力学响应的区域分布。在模拟撞击中，当存在大脑镰时，压部始终表现出比膝部和体部更大的应变、应变率和剪切应力。相反，当大脑镰缺失时，这种压部优先增大的变形现象未持续出现。统计分析表明大脑镰具有显著的区域依赖性效应，其引起的应变、应变率和剪切应力增加在压部显著大于膝部和体部（p < 0.05）。这些发现验证了大脑镰选择性放大压部内力学加载的假说，从而解释了其损伤易感性增强的原因。本研究为脑外伤患者压部常受累提供了合理的生物力学解释，并揭示了大脑镰对胼胝体各亚区力学响应的异质性影响。 |
| GlycoForge在已知真实条件下生成真实的糖组学数据，用于严格的方法基准测试。 |
Hu, S. |
2026-06-02 |
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量化样本中所有复杂碳水化合物会产生糖组学数据，这类数据属于成分数据，且受糖链生物合成依赖性的制约，需要专门的分析流程。正确评估此类方法通常需要具有已知真实值和可注入效应的模拟数据。然而，模拟糖组学数据（尤其是对效应和偏差进行可控模拟）仍是未解难题。本文提出GlycoForge——一个用于模拟比较糖组学数据的全功能解决方案。GlycoForge支持基于高斯Copula和估计协方差矩阵，生成完全合成的糖组学数据，以及基于真实数据的模板化模拟，并可在基元水平指定效应。我们进一步支持通过中心对数比变换注入批次效应（包括均值偏移和方差偏移），以保持成分闭合性，同时实现真实的缺失数据模拟。通过评估糖组学数据的批次效应校正算法，我们展示了GlycoForge的实用性，并提供了在真实数据中何时使用此类方法的自动化指南。GlycoForge作为开源Python包发布于https://github.com/BojarLab/GlycoForge。 |
| 功能性皮层回路的产前组装 |
Morassut, I. |
2026-06-02 |
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早期大脑成熟需要与外部世界互动的程度是神经生物学中的一个核心问题。由于小鼠的皮层成熟大部分发生在出生后，这常被视为依赖于出生后的经验。然而，针对这一问题的研究主要依赖于出生后的感觉剥夺范式，这种范式会干扰正常发育，且无法确定出生后经验本身在多大程度上驱动成熟。为解决此问题，我们比较了两种妊娠期显著不同的啮齿动物：早熟型埃及刺鼠（妊娠期39天）和晚熟型小家鼠（妊娠期19天）。通过生成新的埃及刺鼠参考基因组，并运用组织学、细胞出生日期标记、电生理学、单核转录组学及定量行为学方法，我们发现埃及刺鼠保留了皮层发育的经典序列和时间节点，同时将神经元、环路和行为成熟的关键里程碑转移至出生前阶段。在出生时，埃及刺鼠的皮层已展现出先进的细胞结构、神经元生理特性、丘脑皮层桶状结构、转录状态及感觉运动行为，而小家鼠中出生后的分子程序在埃及刺鼠中于出生前即已展开。因此，出生并非早期皮层成熟的先决条件。相反，进化上保守的发育程序跨越出生阶段展开，出生发生在这些程序的不同阶段，反映了新生能力与延长出生后可塑性之间的物种特异性平衡。 |
| 刺激-反应相关性分析分离了支持言语产生的时空皮层网络。 |
Mallela, A. N. |
2026-06-02 |
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引言：理解语言产生过程中皮层激活的时空分布是认知神经科学的核心问题，具有广泛的临床应用价值。为分离不同加工阶段引起的神经变异，需对多个脑区进行高时空分辨率记录，并结合可验证行为预测的特异性心理语言学操作。目的：本研究将延迟命名范式与颅内电生理技术相结合，识别支持言语产生各阶段的时空分离皮层网络。方法：受试者（20名健康人，15名接受颅内电生理记录）观看视觉刺激进行命名，但需根据指令延迟反应（0/400/1000ms提示信号）。利用延迟引起的时间变异，计算每个电极触点高伽马频段（70-200Hz）活动与刺激/反应锁时的相关性。通过比较刺激-反应相关空间偏移与反应时间（RT）的关系，验证网络分离的有效性。结果：行为学上，延迟因素调节了词汇选择对RT的影响（p=0.021），但未调节语音规划效应（p=0.4），证实该范式可分离加工阶段。刺激-反应相关分析显示受试者间存在全局不变结构。部分脑区呈现强刺激锁时（枕叶）或强反应锁时（运动皮层），但多数脑区处于中间状态。相关空间偏移识别出分离网络，可分别解释词汇选择（R²=0.64）和语音密度（R²=0.75）引起的RT变异。采用留一受试者交叉验证法，这些偏移在试次水平解释了31.4%的RT变异。结论：刺激-反应相关空间揭示了跨个体稳定的心理语言学加工时空特征。该方法可实现神经生理数据的超对齐及言语产生皮层网络的功能分离。 |
| 危重疾病会扩展一种转录上独特的低代谢CD8+ T效应程序，该程序与呼吸衰竭和死亡率相关。 |
Nichols, C. M. |
2026-06-02 |
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免疫功能障碍是脓毒症等危重症综合征发病率和死亡率的主要驱动因素。具体而言，CD8+ T细胞功能障碍与器官衰竭和死亡相关。为高维度解析危重症患者循环CD8+ T细胞的免疫亚结构，我们对38例危重症患者和9例健康对照者的外周血CD8+ T细胞进行了单细胞RNA测序。我们注释了7个CD8+ T细胞簇，其中包括一个仅存在于危重症患者中的CD8+效应亚群（命名为T效应状态2，TEff-2），该亚群与更严重的呼吸衰竭和更高死亡率相关。TEff-2呈现效应激活和炎症应激适应状态，但代谢转录本显著减少，且无典型耗竭特征。轨迹分析将TEff-2定位为终末CD8+ T效应细胞命运，该分化部分由DDIT4和DUSP1驱动，二者分别负向调控mTOR和MAPK信号通路。值得注意的是，经典蛋白质细胞术方法无法区分该转录程序。这些结果（包括死亡率关联性）在更大规模（n=91）的独立外部脓毒症危重症患者队列中得到验证。综上，TEff-2代表一种潜在转录程序，可界定危重症中临床高风险CD8+ T细胞状态。 |
| 非兴奋性细胞中线粒体超氧化物对钙频率调制的动态模型 |
Same-Majandeh, A. |
2026-06-02 |
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大量研究已强调，由肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3R）通道介导的胞质钙瞬变在细胞内信号传导中的关键作用，以及胞质氧化还原状态对这些动力学的显著调节效应。因此，开发一个能够捕捉IP3R氧化还原状态影响钙信号核心动力学的数学模型，将为模拟和预测实验观察结果提供重要基础。在本研究中，我们基于常微分方程构建了一个动态系统，该系统整合了IP3R氧化还原动力学的动力学模型，以及该动力学对通道门控参数的作用。利用这一框架，我们模拟了线粒体来源的超氧化物波动对非兴奋性细胞局部钙振荡的静态和动态影响。数值解表明，该模型定量复现了实验观察到的局部钙振荡频率随线粒体来源超氧化物变化而改变的现象。总体而言，所提出的模型为探索非兴奋性细胞中氧化还原扰动如何通过钙频率调节影响细胞信号通路提供了预测工具。 |
| 路易体痴呆的多重蛋白质组学揭示临床和神经病理异质性的脑脊液生物标志物 |
Higginbotham, L. |
2026-06-02 |
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路易体痴呆（LBD）包括帕金森病痴呆（PDD）和路易体痴呆（DLB），目前缺乏能够反映其复杂临床和神经病理异质性的生物流体标志物。多重蛋白质组学工具，例如最新开发的核酸连接免疫夹心检测法（NULISA），可评估多种神经退行性靶点，并填补这些生物标志物的空白。我们利用该平台分析了帕金森病生物标志物项目（PDBP）中对照组、帕金森病（PD）和DLB受试者的852份基线及纵向脑脊液（CSF）样本，随后研究了LBD在不同临床诊断、认知进展模式及潜在神经病理学中的蛋白质特征。在分析的124个标志物中，54个在伴有认知障碍的PD和/或DLB患者中与对照组相比显著改变，其中许多在机器学习模型中成为有效的临床分类指标。我们还识别出15种与认知进展相关的基线及/或纵向显著变化的蛋白质。为确定神经病理学特征，我们根据CSF α-突触核蛋白种子扩增检测结果和NULISA pTau-217水平，分别将209例病例按是否存在突触核蛋白和β-淀粉样蛋白病理进行分层。部分突触标志物相对于突触核蛋白病呈下降趋势，但相对于β-淀粉样蛋白积累呈上升趋势，这增加了在共病理病例中解读的复杂性。这些神经病理学分析在阿尔茨海默病神经影像学倡议（ADNI）的917例独立队列中得到了验证。总体而言，这些结果凸显了多重蛋白质组学分析在识别LBD疾病异质性候选CSF生物标志物中的价值。 |
| 抗抑郁机制与治疗反应定义了人类情绪记忆过程中海马-杏仁核环路的不同生物标志物 |
Castro, M. |
2026-06-02 |
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抗抑郁药物的疗效差异显著，但区分治疗应答者与非应答者的神经环路机制在人类中仍知之甚少。本研究通过高分辨率神经影像技术，在情绪记忆辨别任务（该任务依赖海马模式分离功能）中检测海马-杏仁核网络，探究抗抑郁药物作用机制与主观治疗应答如何塑造情绪记忆环路（样本量N=117）。参与者包括服用单靶点抗抑郁药（选择性5-羟色胺再摄取抑制剂）、多靶点抗抑郁药（5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂、去甲肾上腺素-多巴胺再摄取抑制剂或联合用药）的个体，以及当前抑郁严重程度匹配的未用药对照组。抗抑郁药物机制与治疗应答与情绪记忆辨别任务中海马亚区（齿状回/CA3和CA1）及杏仁核亚核（包括基底外侧杏仁核和中央杏仁核）的差异化活动模式相关。在非应答者中，海马活动的相对平衡因药物机制而异：服用单靶点抗抑郁药者表现为齿状回/CA3活动高于CA1，而服用多靶点抗抑郁药者则呈现相反模式。这表明无效治疗与海马计算过程中机制特异性的差异相关。这些效应局限于前海马区域，后部区域未见显著影响。相反，应答者在负性记忆辨别任务中表现出更强的齿状回/CA3-基底外侧杏仁核共激活，该模式在非应答者和未用药对照组中均未出现。抗抑郁药相关的杏仁核亚核活动差异独立于当前症状严重程度，提示药物对情绪记忆环路的调节作用并非单纯由抑郁严重程度驱动。这些发现为人类提供了证据：抗抑郁药的使用与海马-杏仁核环路改变相关，且这种改变取决于药理学机制与治疗效果。识别治疗应答的环路层面特征，可为基于机制的抗抑郁药选择与监测提供指导。 |