| 从脑微观结构到动力学：连接灰质与白质架构与传播延迟 |
Manolova, S. |
2026-06-16 |
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理解神经动态与大脑结构之间的关系，特别是后者对传导延迟的影响，仍是神经科学的核心问题。在人类研究中，我们主要通过神经生理传播测量在宏观尺度上探究这些现象。在此尺度上，信号传播体现在由白质轴突传导和灰质突触及整合过程共同产生的可测量延迟中。尽管特定白质特征已明确与单轴突传导延迟相关联，但目前尚无清晰模型将灰质微结构特性与大规模传播联系起来。为此，我们结合先进MRI微结构建模与静息态脑磁图，在94名健康对照样本中建立脑结构与信号传播的关联。白质指标包括轴突直径、髓鞘化（g-ratio、髓鞘水分数）和纤维束长度，灰质则采用SANDI模型和皮层厚度进行表征。通过神经元雪崩框架量化传播延迟，发现所有白质和灰质指标均与传播延迟存在显著关联。利用线性回归模型，我们可基于白质/灰质指标预测约26%的观测延迟。同时发现频率特异性传播动态与纤维束长度存在关联。最后通过典型相关分析，证实白质/灰质指标与脑磁图频率特异性传播延迟之间存在多变量耦合。本研究为组织结构与大规模神经动态的关联提供了证据，支持了基于生物学的信号传播模型发展。 |
| 认知功能依赖于皮层投射神经元中Satb2基因的剂量。 |
Finn, T. S. |
2026-06-16 |
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SATB2相关综合征（SAS）是由新生杂合SATB2突变引起的严重神经发育障碍，但单倍体不足如何破坏大脑发育仍知之甚少。虽然纯合Satb2缺失会导致胚胎期细胞命运决定的严重缺陷，但我们通过杂合小鼠模型证明，SAS表型主要出现在出生后神经环路成熟阶段。通过整合染色质图谱分析、转录组学、电生理学和行为学实验，我们发现SATB2作为剂量敏感的染色质调控因子，通过结合保守的增强子-启动子景观来协调与人类智力相关的基因网络。尽管兴奋性神经元亚型分化得以保留，但Satb2杂合子呈现出中间表观遗传状态，导致细胞类型特异性失调的基因富集了智力残疾风险变异。因此，突变神经元表现出树突分支简化、内在兴奋性降低以及第2/3层至第5层皮层内连接减弱。这些环路缺陷最终导致体感桶状皮层结构紊乱和依赖胡须的纹理辨别能力严重受损。最后，通过将Satb2杂合性限制在皮层区域，我们成功将皮层感觉缺陷与皮层下发声表型分离。综上，我们的研究将SATB2剂量与染色质结构及出生后环路成熟联系起来，揭示了SAS干预的关键有丝分裂后治疗窗口期。 |
| 人类及其近亲灵长类动物发声中的声学空间使用测量与比较 |
Bilger, H. |
2026-06-16 |
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与近缘灵长类动物相比，人类喉部在喉咙中的位置更深，且缺乏声带膜和气囊。这些变化通常被分析为对类似元音发声的声学影响，因为长期以来人们认为语言进化需要声道改造驱动的音域扩展。然而，元音只是音素的一种类型，语言也只是人类发声的一类。要理解已知人类发声形态变化的进化基础，需要进行更广泛的生物声学比较。具体而言，必须将人类语言中使用的音域范围与其他人类发声以及现存近亲灵长类动物的发声库进行比较。本研究测量了人类语言、非语言发声和音乐发声所占的声学特征空间，并与黑猩猩、倭黑猩猩和查克马狒狒的叫声进行对比。我们使用梅尔频率倒谱系数构建了一个声学空间，描绘了来自公开数据库及其他可验证来源的超过75万个短时发声片段的频谱-时间特征。在该声学空间中，语言和歌曲所占的体积显著小于人类非语言发声。此外，语言和歌曲的声学特征体积与非人灵长类动物并无统计学差异。这些结果表明，语言并非通过人类声学空间的扩展而实现。人类独有的解剖结构变化可能促进了非语言发声的精细化，但习得性发声仅使用了该空间极小的一部分。未来通过系统比较非语言发声的功能与同源性，并收集整合更完整的非人灵长类（尤其是大猩猩和猩猩）发声数据集，将进一步深化我们对人类发声进化的理解。 |
| 野生黑猩猩群体在冒险集体行动前会增强社会连接性。 |
Brooks, J. |
2026-06-16 |
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合作是社会复杂性的基础，却带来了深刻的进化困境——成本与收益很少能均匀分配，而合作或背叛的决策往往涉及复杂的背景权衡。当合作从个体对扩展至群体时，这些挑战会进一步加剧。群体层面的合作是许多物种成功的关键，但在自然界中，这种合作如何得以维持和调节？一个有望解答此问题的途径，是研究个体如何为预期中的群体合作而重新组织其亲和互动。我们利用科特迪瓦塔伊国家公园三个相邻野生黑猩猩群体（2013-2018年）的长期数据，考察了这种合作前的重组行为。这些黑猩猩群体通常通过集体协作保卫领地，抵御其他群体。研究发现，黑猩猩通过构建连接更广泛但更松散的亲和网络，为高风险且主动的领地防御行为调整了社会接触的分布。具体而言，在主动防御领地的日子里，成年黑猩猩会与更多群体成员进行理毛和玩耍，且这种模式具有时间敏感性——亲和行为的增加发生在合作行为之前，而非之后。黑猩猩通过提高互动效率（在更多伙伴间切换，每次互动时间更短）来接触更广泛的伙伴。这一模式表明，人科动物在应对群体层面社会困境时，存在动态社会调整的共同进化基础，可能为人类社会正式化的亲和体系奠定了基础。 |
| 通过异质性先验的图模型方法，从转录组数据扩展基因调控网络 |
Kokaji, T. |
2026-06-16 |
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基因调控网络推断被广泛用于从转录组数据中重建大规模网络并识别功能基因。与此同时，在许多生物学领域中，核心调控基因已被深入研究，从而建立了小规模基因调控网络，而与这些网络相关的新基因仍有待发现。然而，目前尚未建立通过识别新的调控相互作用来扩展现有基因网络（而非重建整个网络）的成熟方法。本文提出了一种基因网络扩展方法，该方法整合已知调控关系，并逐一评估每个候选基因，推断其与现有网络的调控连接。通过使用DREAM4基准测试的模拟数据集和PRECISE-1K实验数据集，我们的方法通过整合先验知识优于传统方法。特别地，该方法提升了区分真实调控相互作用与因现有网络中基因间强相关性而产生的间接关联的能力。对于涉及高出度或高中心性基因的相互作用，该方法也表现出强劲性能。此外，随着现有网络规模增大，该方法保持稳定性能，并对先验信息中的噪声具有鲁棒性。这些结果表明，我们的方法通过利用先验知识，为扩展现有基因调控网络提供了有效框架。 |
| 发育神经元中微管组织的框架 |
Nicolaou, K. |
2026-06-16 |
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神经元的发育和生理功能依赖于其微管组织，其特征是轴突中微管呈正端向外取向，而树突中则混合存在正端向外和正端向内取向的微管。这种取向模式在神经元发育早期建立，并与轴突-树突分化紧密相关。尽管已提出多种潜在相关机制，但基本问题仍未解决：神经元中的微管组织如何形成？神经元如何发育出单个轴突和多个树突？在此，我们从两个不同但互补的层面探讨这些问题：在宏观层面，我们提出一个概念框架，将机制根据其对微管组织的贡献分为三类：取向偏向、平行放大和极化；在微观层面，我们构建了一个生物物理模型，整合了神经元中微管动力学的多种机制，通过解析计算和模拟，深入理解发育中神经元微管组织的形成过程。研究表明，仅几何效应即可赋予微管取向偏向，随后平行放大增强由此产生的极性。将多个神经突与作为共享资源库的共同胞体耦合，可实现极化机制，确保一个神经突的微管组织成为轴突型，而其他神经突则成为树突型。该框架统一了多种分子观察结果，并提出了关于早期神经元发育中微管自组织的可实验验证的预测。 |
| 小鼠海马CA1神经元在出生后发育过程中的电生理特性及突触活动 |
Nagula, I. |
2026-06-16 |
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出生后早期发育是海马回路成熟的关键时期。尽管出生后海马发育的研究主要在大鼠中进行，但小鼠作为神经系统分子和遗传学研究中广泛使用的动物模型，其电生理特性的发育轨迹却鲜有报道。本研究探究了雄性和雌性野生型小鼠海马CA1区锥体神经元的出生后成熟过程。通过急性海马脑片全细胞膜片钳记录，评估了被动与主动膜特性及自发兴奋性突触活动。研究发现，神经元放电特性的成熟表现为对刺激的响应速度加快、动作电位幅度增大且时程缩短、以及神经元放电的精准调控增强。同时，突触活动随发育进程发生变化：自发性兴奋性突触后电流（sEPSC）事件间隔缩短而幅度保持稳定，提示功能连接性增强但突触强度未发生显著改变。电生理特性的性别差异主要出现在出生后第一周，表明性别影响神经元成熟的早期轨迹。综上，本研究为小鼠海马CA1区锥体神经元出生后发育提供了全面的电生理基线数据。 |
| 卡路里限制诱导的小鼠每日冬眠引发周期性DNA损伤与修复 |
Lie, F. F. |
2026-06-16 |
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冬眠由一系列蛰伏状态组成，其特征是代谢和体温（Tb）显著降低，并与称为间歇觉醒的正常体温期交替出现，在此期间代谢和体温恢复正常。季节性冬眠动物在蛰伏期间积累DNA链断裂，这些损伤在觉醒期间得到修复。本研究评估了由30%热量限制（CR）诱导的小鼠连续每日蛰伏过程中DNA损伤与修复的动态变化，并探究代谢挑战对DNA修复的影响。在20℃环境下饲养的雌雄C57/BL6J小鼠中，由CR诱导的连续每日蛰伏持续6-12小时。与季节性冬眠动物类似，彗星实验和γH2AX积累表明，CR诱导的蛰伏期间DNA损伤增加，并在随后的正常体温期得到修复。为对动物施加代谢挑战，环境温度（Ta）降至4℃，因为蛰伏小鼠会将体温维持在约20℃或更高。尽管诱导了显著的代谢挑战，但与20℃环境相比，将蛰伏小鼠置于4℃并未增加DNA损伤。然而，在正常体温期将Ta降至4℃会抑制DNA修复。有趣的是，暴露于4℃的小鼠p21水平升高，表明暴露于4℃期间细胞周期受到抑制。因此，30% CR在小鼠中诱导了蛰伏相关DNA损伤与正常体温相关DNA修复的每日循环，而觉醒期间暴露于4℃的Ta会抑制DNA修复并引发细胞周期抑制反应。因此，蛰伏-觉醒循环可能是CR延长小鼠寿命的促进因素，通过维护基因组完整性进而促进细胞和组织健康。 |
| 多种运动蛋白调控ALS相关的TDP-43顺行轴突运输 |
Feole, M. |
2026-06-16 |
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TDP-43是一种对RNA代谢至关重要的RNA结合蛋白。在生理条件下，它主要定位于细胞核，但也在细胞质中表达，调控mRNA运输和局部翻译。在近97%的肌萎缩侧索硬化症（ALS）病例中，TDP-43出现核耗竭和细胞质聚集。尽管其核功能已被充分表征，但其轴突作用仍知之甚少，尽管轴突退化是ALS病理学的标志特征。为填补这一空白，我们研究了H9来源人神经元轴突中TDP-43的定位和运输动力学。我们将荧光标记的TDP-43与三种特征明确的轴突货物Rab5、突触素和APP进行比较，并检测了TDP-43与轴突运输机器之间的蛋白质相互作用。分析显示，TDP-43表现出活跃的顺行轴突运输，并通过接头蛋白KLC1与多种驱动蛋白运动蛋白（包括所有三种KIF5亚型）以及突触囊泡运动蛋白KIF1A相互作用。这种多运动蛋白参与表明存在一个灵活的运输系统，确保mRNA递送至远端轴突。在TDP-43异常积聚于细胞质的ALS中，这种灵活性可能受损，多种运输机制同时受到影响。这可能导致无功能性TDP-43颗粒的渐进性积累，破坏mRNA运输和局部翻译。我们的研究为理解生理性TDP-43运输机制如何在疾病中受损奠定了基础，并指出轴突TDP-43运输通路是潜在的治疗靶点。 |
| 脑电图-语音包络追踪的频率依赖性并不反映语音单位或音高的速率。 |
Thornton, M. D. |
2026-06-16 |
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在聆听语音时，神经活动会部分与刺激的声学振幅包络波动同步。这种对语音包络的神经追踪常与音节节奏性和音高周期性等声学特征的处理相关联。然而，目前尚未研究神经包络追踪的频率依赖性在多大程度上反映声学与语言语音单位的速率。本研究利用大规模脑电图（EEG）数据集（参与者聆听自然语音），通过相干性分析量化了宽调制频率范围内语音包络的神经追踪。相干性谱在低频δ波段（0.2-2 Hz）、θ-α波段（4-15 Hz）以及约45、95和175 Hz的高频处呈现显著峰值。我们证明该结构独立于音素、音节、单词的速率以及音高周期性。通过时间响应函数（TRF），我们进一步揭示γ频段（30-250 Hz）的神经包络追踪主要由两个神经发生器簇驱动，其潜伏期分别约为8毫秒和25毫秒，可能分别位于延髓脑干和丘脑皮质通路。这些结果共同凸显了不同神经机制与来源在塑造神经包络追踪中的相互作用，并为评估窄频段神经包络追踪的研究提供了重要的方法论与解释性考量。 |