| 多模态脑测量与精神病理学领域之间的独特关联可预测青少年功能表现。 |
Ramduny, J. |
2026-06-04 |
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青少年精神病理学部分源于关键神经网络中可测量的异常，但该领域仍缺乏对这些脑-行为关联的综合多模态理解。本研究考察了皮质-纹状体、皮质-边缘和执行控制网络的结构、微观结构和功能指标如何与精神病理学领域相关，并探索了这些关联如何预测未来的社会心理功能。我们使用了青少年脑认知发展研究（n=5,408）的数据，通过正则化典型相关分析，识别了13-14岁青少年脑测量指标与精神病理学领域之间的不同共变模式。由此产生的典型脑评分和精神病理学评分被用于预测一年后的学业相关障碍。首先，三个网络中较高的扩散率和奖励任务期间激活降低，以及较低的皮质-纹状体表面积，与更广泛的精神病理学相关。其次，较低的皮质-边缘扩散率、执行控制体积和表面积、三个网络的皮质厚度，以及较高的皮质-纹状体和皮质-边缘体积，与更高的焦虑水平相关，但与外化行为呈负相关。对于第一种模式，较高的精神病理学评分预测一年后更严重的学业相关障碍。对于第二种模式，较高的脑评分和精神病理学评分预测一年后较少的学业相关障碍。识别特定神经测量指标如何与精神病理学领域对应，以及两者如何预测现实世界功能，推进了青少年心理健康的理论构建。该方法阐明了哪些分析层面提供了关于青少年功能的独特或共享信息，并突出了可能为未来干预目标提供依据的潜在机制。 |
| 在配对结合过程中，听觉与整合环路中社会性识别的涌现 |
Wall, E. M. |
2026-06-04 |
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社会关系深刻影响对通信信号的感知。在形成长期社会纽带的动物中，声音、气味或外貌等感官线索以及有奖赏性的交配经历会与配偶产生关联。尽管这一自然过程具有某些联想学习形式的特征，但关于这些经历如何在配偶结合过程中塑造神经回路，目前仍知之甚少。我们利用雌性鸣禽的全脑BOLD功能磁共振成像，探究了经验依赖性的神经活动变化对雄性歌声的反应。配偶结合经历驱动了次级听觉区域以及两个接收感官输入并连接行为反应回路的调控中枢对配偶歌声的激活变化。相比之下，仅暴露于邻近配偶的声音互动并未导致相同区域对邻居歌声的反应变化，这表明配偶结合独特地影响了特定感觉与整合回路中对熟悉歌声的听觉反应。此外，在配偶结合过程中对配偶歌声激活增强的区域，阻断D1多巴胺受体后，对配偶歌声的激活反应减弱，提示多巴胺可能在配偶歌声偏好的表达或维持中发挥作用。偷听雌鸟对熟悉歌声的神经激活变化出现在另一组不受多巴胺调控影响的脑区。我们的数据识别出一个潜在回路，其中感觉、奖赏和调控中枢的同步激活整合了社会互动的多感官信息，从而引发声音偏好并形成持久的社会纽带。 |
| 在Batten病的Cln3小鼠模型中，不同的听觉丘脑皮质病理学基础导致了新出现的神经生理功能障碍。 |
Ding, Y. |
2026-06-04 |
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CLN3病是神经元蜡样脂褐质沉积症（NCLs）中最常见的类型，会导致人类进行性认知衰退和语言障碍。其病理标志是CLN3基因突变导致神经元溶酶体内储存物质异常堆积。我们此前发现，CLN3病患者和Cln3-/-小鼠均存在听觉持续时间失匹配负波（MMN）的平行缺陷——MMN是基于脑电图（EEG）的听觉变化检测标记。MMN依赖的听觉变化检测依赖于感觉记忆比较机制，但CLN3病中该反应的解剖学和神经生理学基础尚不明确。本研究通过整合溶酶体储存病理的免疫组化定位（使用线粒体ATP合酶亚基C（SCMAS）作为经典标记）与听觉诱发电位（AEP）的EEG分析，探究了Cln3-/-小鼠的中枢听觉功能障碍。神经病理学分析显示，在听觉丘脑皮层环路（包括兴奋性听觉丘脑、抑制性丘脑网状核和初级听觉皮层）中，SCMAS呈现年龄依赖性和性别差异性积累。与此同时，与野生型对照相比，Cln3-/-小鼠的AEP表现出年龄和性别依赖性改变。重要的是，听觉丘脑皮层SCMAS积累的综合指标可解释AEP反应中年龄和性别匹配变异的大部分，其中对早期N1成分的关联强度高于晚期MMN成分。这些发现将年龄依赖性和性别差异性的听觉神经生理缺陷与Cln3-/-小鼠模型中听觉丘脑皮层环路区域特异性溶酶体储存病理联系起来。这一整合的功能-解剖框架揭示了环路易损性机制，并为CLN3病转化性神经生理生物标志物的开发提供了依据。 |
| 发育过程中听觉和体感皮层映射的头皮OPM-MEG与低温MEG的测量等价性 |
Gaetz, W. |
2026-06-04 |
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可穿戴光泵磁力计脑磁图（OPM-MEG）相比传统低温超导量子干涉仪脑磁图（SQUID-MEG）缩短了传感器到皮层距离，但两种技术能否得出等效的神经生理学结论尚不明确。我们使用128通道FieldLine HEDscan OPM-MEG系统和275通道CTF SQUID-MEG系统，对18名参与者（10-45岁）进行了听觉和体感诱发场记录。采用相同的预处理和建模流程估算等效电流偶极子源模型，并通过配对置换检验进行比较。两种系统均定位了典型的听觉和体感皮层发生器，具有匹配的峰值潜伏期和适度的跨系统空间差异。听觉源在SQUID-MEG定位中呈现一致的内侧偏倚，而体感源表现出约4毫米的系统性偏移，表明存在稳定的坐标差异而非定位误差。SQUID-MEG的偶极矩更大，OPM-MEG的拟合优度更高；但偶极矩增大可由内侧定位偏倚解释，体现逆模型效应而非生理差异。听觉偶极矩在两种系统中均随年龄增长而增大，而体感反应未显示年龄相关变化。综合结果表明跨平台保留了发育生理学特征。这些发现证实OPM-MEG与SQUID-MEG可恢复相同的皮层发生器，尽管存在可预测的几何依赖坐标差异，仍支持等效的生物学解释。因此OPM-MEG可作为适用于感觉功能映射的测量等效型脑磁图实现方案。 |
| 目标导向因果学习过程中认知价值的感知运动编码 |
Basanisi, R. |
2026-06-04 |
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理解目标导向因果学习背后的神经与计算机制，是认知神经科学和人工智能领域的核心挑战。这种认知功能依赖于在奖励最大化和信息寻求之间取得平衡。尽管在刻画奖励驱动学习的神经基础方面已取得显著进展，但大脑是否以及如何表征内在信息价值、并通过皮层间相互作用进行传播，仍不清楚。本研究采用新颖的行为范式，在无外在激励条件下让参与者估计动作-结果偶然性，从而在目标导向因果学习过程中将信息寻求与奖励最大化分离开来。贝叶斯计算建模显示，虽然随机探索主导行为，但在部分实验组中，预期信息增益（EIG）解释了相当比例的探索性选择。通过结合脑磁图与高伽马活动的信息论分析，我们发现EIG在执行动作时编码于左侧感觉运动皮层，具体位于背侧前运动皮层和初级运动皮层，并传递至初级躯体感觉皮层。这些发现与主动推理的预测一致，即EIG构成探索性动作选择的关键计算驱动力。然而，它们挑战了认知价值评估专属前额叶奖励回路的观点，转而支持具身化解释：前运动与感觉运动系统在第一人称干预性因果学习过程中介导内在价值评估。 |
| 年轻猕猴腹侧中脑的多巴胺神经元以多路复用为主。 |
Kelly, E. A. |
2026-06-04 |
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多巴胺（DA）在多种基本行为中发挥重要作用，包括正负强化、激励显著性及决策制定。基于啮齿类动物模型的研究表明，这种行为多样性部分源于神经递质的多样性。为探究高等物种中多巴胺神经元的递质特性，我们选取5只年轻猕猴（3雄2雌，3-6岁），采用RNAscope原位杂交技术检测其中脑腹侧区酪氨酸羟化酶（TH）、囊泡谷氨酸转运体2（VGluT2）及谷氨酸脱羧酶1（GAD1）的mRNA表达，覆盖A10（VTA；'中线VTA'核团及臂旁核PBP）、A9（黑质致密部SNc）及A8（网状核RRF）亚区。随后对同批样本进行免疫细胞化学研究，推断mRNA与蛋白质的匹配程度。共发现7种mRNA表型，其中含TH-mRNA的细胞占神经元总数比例最高（符合预期）。令人意外的是，整体上多标记TH+神经元的比例远高于TH单标记神经元（TH-VGluT2占22%，TH-VGluT2-GAD1占23%，而TH单标记仅占19%）。GAD1 mRNA主要与VGluT2及TH mRNA共表达于"三重标记"细胞中。VGluT2 mRNA单标记神经元仅占总数的8%，GAD1 mRNA单标记神经元占20%。各细胞表型比例在A10-A9-A8亚区间相似。年轻猕猴的大多数多巴胺神经元含多种递质，表明所有亚区中快速突触传递与多巴胺能传递均具有重要作用。我们讨论了这些发现对高等灵长类发育及神经环路的意义。 |
| Theta相位和Theta-伽马耦合组织口语语言网络 |
Akkad, H. |
2026-06-04 |
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言语产生需要跨分布式皮层网络快速协调概念和词汇加工过程，但实现这种协调的神经生理机制仍不清楚。振荡耦合被认为是协调跨空间尺度神经活动的候选机制。本研究采用全头脑磁图技术，在公开图片命名任务中检测相位耦合与相位-振幅耦合如何组织发音前的神经动态。我们发现θ频段（4-8 Hz）相位耦合在两个功能不同的网络中增强：支持物体识别的腹侧枕颞网络和支持语义词汇提取的内侧额颞网络。这两个网络在右侧梭状回的超随机水平汇聚，识别出潜在的整合枢纽。同时，全脑θ-γ（4-8 Hz, 40-100 Hz）相位-振幅耦合分析显示，相较于对照条件，图片命名时左侧额下回和梭状回的选择性增强。混合效应模型进一步表明，左侧梭状回的耦合与命名试次的反应时相关，但与对照试次无关。这些发现揭示了实现口语网络已知功能特化的振荡机制：θ相位耦合协调分布式识别与提取流，而θ-γ耦合调节核心词汇产生节点内的局部计算。通过定义实时言语产生的振荡框架，本研究推进了对口语网络机制的理解，并确定了语言产生障碍神经调控的频率与区域特异性靶点。 |
| 四足动物皮层分层发育的保守逻辑 |
Deryckere, A. |
2026-06-04 |
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大脑皮层是脑套的一部分，这一脑区在脊椎动物中保守存在，但其结构和细胞组成却高度多样化。大脑皮层的一个关键特征是其组织成神经元层，这些层具有独特的基因表达谱、输入-输出连接和功能。根据主流模型，大脑皮层在羊膜动物（哺乳动物和爬行动物）的祖先中出现，其源于脑套发育的创新，使得多种神经元类型及其层状组织得以产生。然而，关于两栖动物（羊膜动物的姐妹群）的脑套发育和结构知之甚少。本研究表明，在蝾螈Pleurodeles waltl中，背侧脑套组织成明显的浅层和深层，其神经元遵循哺乳动物皮层发生的细胞和分子原理发育。通过出生日期分析、基于条形码的谱系追踪和单细胞RNA测序，我们发现放射状胶质细胞的时间状态和中间祖细胞在物种间保守，而神经元分化轨迹则高度可进化。在不同发育时间点产生的神经元占据不同层，并表现出独特的分子和投射特性。因此，时间模式化的神经发生是分层脑套的古老组织原则，尽管哺乳动物沿径向轴呈现倒置的层序。这些发现共同表明，皮层分层背后的核心发育原则——包括时间模式化、中间祖细胞和层状组织——早于羊膜动物的起源。我们的研究结果表明，哺乳动物新皮层的进化扩展建立在早期四足动物中已存在的深层保守发育框架之上。 |
| 神经元蛋白水解途径的比较分析揭示了衰老过程中神经元特异性和亚区室特异性能力 |
Sleiman, M. |
2026-06-04 |
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蛋白质稳态对维持神经元功能至关重要，其失调是衰老和神经退行性疾病的标志。泛素-蛋白酶体系统（UPS）和巨自噬是负责蛋白质降解的两大主要蛋白水解途径。然而，这两种途径的容量和调控在不同细胞类型及衰老过程中存在差异。为阐明这两种蛋白水解途径随衰老的变化，我们对小鼠（Mus musculus）和秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）神经元中不同亚细胞区室（胞质和突触末端）的UPS和巨自噬活性进行了比较分析。在小鼠中，我们的结果揭示了脑区间的差异：皮质中胞质和突触神经元亚区室的蛋白酶体活性均随衰老下降，而小脑的蛋白酶体活性仅胞质区室随衰老降低。在秀丽隐杆线虫中，我们检测到神经元胞质和突触区室的蛋白酶体活性均下降。有趣的是，我们观察到小鼠皮质和小脑的神经元亚区室以及秀丽隐杆线虫神经元中巨自噬均随衰老出现失调。因此，我们发现了衰老过程中神经元特异性和亚区室特异性的蛋白水解能力变化，这可能表现为衰老过程中神经元对蛋白毒性挑战的不同易感性。 |
| SWARM解决了RNA修饰类型之间的纳米孔信号干扰，并揭示了剪接形成的假尿苷化。 |
Prodic, S. |
2026-06-04 |
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纳米孔直接RNA测序有望通过检测单个RNA分子上的多种修饰来解码表观转录组，但其高假阳性率阻碍了生物学发现的潜力。我们提出SWARM——一个基于人工智能的框架，旨在克服这一根本性限制。其关键创新在于采用交叉感知训练策略，整合非靶标修饰和经正交验证的细胞信号，从而在单核苷酸和单分子分辨率下实现m6A、假尿苷（Ψ）和m5C的高精度检测。通过严格的体外和细胞RNA基准测试，SWARM优于现有工具，并与正交方法保持高度一致性。将SWARM应用于哺乳动物组织，揭示了数千个具有已确认基序和定位模式的新修饰位点。我们高分辨率的多组织修饰图谱显示，在主要写入因子背景下未发现广泛的m6A-Ψ相互作用证据，这对协调性表观转录组编码模型提出了挑战。此外，我们发现了此前未被识别的剪接塑造型Ψ沉积模式：TRUB1介导的假尿苷化优先在外显子-外显子连接后发生，这与局部RNA结构稳定化一致。SWARM为表观转录组发现提供了稳健且普遍适用的工具。 |