| 个体化分区揭示了人类前额叶皮层的功能边界 |
Xiang, J. D. |
2026-07-06 |
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人类前额叶皮层在执行任务时支持多种高级认知功能。越来越多的证据表明，这些功能沿大规模梯度组织，例如沿前后轴支持从抽象到具体的信息处理。同时，前额叶皮层内的区域特化，包括对特定刺激类别具有选择性的局部斑块，提示存在离散的功能边界。前额叶皮层的组织究竟以连续梯度还是离散分区为特征，目前尚无定论。本研究发现，前额叶皮层任务诱发的功能组织存在显著的个体间差异，这限制了传统群体图谱在检测功能边界方面的有效性。为解决这一难题，我们通过将群体图谱与涵盖多种认知任务的任务态fMRI数据相结合，估计了个体化的功能分区。群体图谱揭示了前额叶皮层的大尺度功能梯度，而个体化分区则进一步发现了被群体平均所掩盖的清晰功能边界。此外，前额叶皮层的功能组织比其他联合皮层更为精细，与其在认知控制中的整合作用一致。这些发现共同表明，前额叶皮层的组织反映了个体化的精细功能分区镶嵌于更广泛的大尺度梯度之中，这对定义多需求系统等核心概念具有重要意义。 |
| 突触前末梢通过熵力框架在早期突触可塑性期间动态调节自发释放频率 |
Wilson, P. |
2026-07-06 |
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自发性突触传递已被证实对动作电位诱导传递过程中维持突触权重至关重要。然而，自发性传递在突触可塑性过程中也会发生变化，并已被证明部分介导了突触权重的改变。尽管经过数十年研究，关于维持期和可塑性期支持突触前自发性传递的复杂分子过程，至今仍缺乏统一的解释框架。我们在此证明，在可塑性早期时间进程中，突触前结构依据熵力理论调节自发性传递频率。本研究以活体原代海马神经元培养物为模型系统，采用已建立的长期增强（LTP）方案诱导可塑性。通过联合运用电子显微镜、荧光显微镜和计算建模，我们揭示了早期可塑性过程中自发性释放频率的动态变化规律。基于熵力理论，我们阐明了动态变化的突触囊泡池结构如何介导自发性释放的改变。最后，我们展示了P301L tau蛋白存在时这些变化如何导致神经退行性病变。本研究结果不仅为理解正常突触功能提供了新视角，也有助于阐明神经退行性疾病的机制。 |
| 星形胶质细胞到小胶质细胞的嘌呤能信号介导突触屏蔽并促进神经元活动 |
Haruwaka, K. |
2026-07-06 |
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胶质细胞如何感知并调控神经元低活性仍知之甚少。通过在麻醉、睡眠及行为小鼠中进行活体成像，我们鉴定出一种将神经元低活性转化为局部环路调控的胶质嘌呤能信号机制。皮层低活性通过星形胶质细胞pannexin-1半通道增加空间受限的ATP释放，这些半通道在结构上富集于近胞体小清蛋白阳性突触末梢附近。局部ATP释放通过小胶质细胞P2Y12信号引导小胶质细胞突起运动并稳定球状末端结构，伴随小胶质细胞突起内局部钙离子活动。破坏星形胶质细胞pannexin-1或小胶质细胞P2Y12会损害球状末端稳定性，并消除麻醉苏醒期间神经元活动的反弹增强。在自由活动小鼠的化学遗传神经元沉默或自然睡眠期间，观察到类似的ATP释放和球状末端形成。这些发现揭示了星形胶质细胞到小胶质细胞的嘌呤能信号是将神经元低活性转化为突触选择性小胶质细胞调控环路活动的机制。 |
| 行为差异性地塑造了跨频率的自发皮层网络动态。 |
Meyer-Baese, L. |
2026-07-06 |
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神经活动在分布式脑区网络中的快速协调传播支撑着复杂行为与认知。然而，多个分布式过程如何在不同时间尺度和行为状态下并行实现仍不清楚。通过对清醒小鼠进行同步快速宽场电压与血流动力学成像，我们发现行为在不同频率和信号类型间差异化地塑造了皮层网络动态。尽管静态功能连接在不同频率下保留了经典网络结构，但其潜在动态却存在差异。低频与血流动力学活动主要受行为依赖的网络状态持续性主导，而高频活动则表现出稳定的网络结构，并通过状态表达的变化进行调节。尽管存在这些差异，共享的网络组织在不同时间尺度和信号类型中得以保留。这表明相似的功能连接可能源于不同的时间动态。这些发现揭示了皮层网络受频率依赖性原理支配，行为通过该原理塑造大规模脑状态的持续性与表达。 |
| 关于预期在塑造早期视觉表征神经保真度中作用的锐化与抑制理论的比较 |
Rideaux, R. |
2026-07-06 |
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自然环境在时空上具有结构，大脑利用这一规律来预测并准备应对即将到来的感官刺激。这种预测性处理被认为通过减少代谢消耗、改变新刺激编码的精确度来提高神经效率。相互竞争的理论框架提出，这一过程要么通过锐化实现（即预期事件被更精确地编码），要么通过抑制实现（即预期事件被压制且编码精确度降低）。尽管存在明确对立的预测，但由于方法和分析的不一致性，人类研究中支持每种理论的证据仍不明确。本研究采用概率性视觉范式结合功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）来解决这些问题。我们利用fMRI数据的群体感受野（pRF）映射和EEG数据的反向编码，比较了视觉区域对预期、非预期和随机刺激的响应精确度及时间进程。两种方法得出一致的结果模式。对EEG数据的后续分析表明，预期效应的表观特征更符合局部时空刺激属性，而非全局预期操纵。尽管这一模式类似于感觉适应，但更符合对时间稳定性的预期与抑制机制的结合——即对预期特征的总体响应及其表征精确度均被压制。综合来看，我们的发现表明预测性处理可能通过抑制机制运作，这为高保真编码非预期感官事件提供了生态学优势。 |
| 学习序列边界处的纹状体多巴胺维持着鸟鸣 |
Xiao, L. |
2026-07-06 |
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阶段性纹状体多巴胺信号已被证实参与奖励导向任务中熟练动作序列的启动。但此类信号是否同样支持无明确线索或即时奖励的自然技能学习尚不明确。本研究以鸟类鸣唱作为自然习得性发声行为的模型，发现多巴胺瞬态信号伴随鸣唱序列的启动。这些瞬态信号在学习过程中逐渐形成，并随鸣唱成熟从序列后期转移至序列起始阶段。在序列起始时刻进行时间特异性光遗传抑制多巴胺信号，会破坏已习得鸣唱的维持，导致成年鸣唱能力逐步且严重退化。因此，自然技能学习过程中会形成序列启动阶段的阶段性多巴胺信号，该信号对技能的长期维持至关重要。 |
| 基础-实现生态位对比塑造多尺度物种共存 |
Pagel, J. |
2026-07-06 |
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生态学理论认为，物种的地理分布范围与共存关系由基础生态位和现实生态位决定——前者指在无竞争者时物种内在种群增长率为正的环境集合，后者则指存在竞争者时的环境集合。然而，由于获取种群动态与竞争关系的充分数据存在挑战，生态位理论的大尺度验证一直受阻。本研究通过整合南非凡波斯生物群系（全球生物多样性热点区域）29种灌木物种在全球地理分布范围内的基础种群动态变异、群落组成及非生物环境数据，量化了基础生态位与现实生态位。估算的成对竞争系数与基础-现实生态位对比揭示了物种共存的多尺度机制：在小尺度上，物种对自身的竞争抑制普遍强于对其他物种；在生物地理尺度上，竞争力更强的物种具有更窄的基础生态位，但扩散能力并未显著增强，这为"广适-特化权衡"而非"竞争-扩散权衡"提供了证据。在当前及未来气候条件下，种间竞争对广适物种的现实生态位和地理分布范围限制更为显著。因此，生态位理论的大尺度应用揭示了塑造生物多样性的关键驱动力，并表明广适物种受气候变化的影响可能比先前认知更为严重。 |
| 短线性基序介导的人类蛋白质-蛋白质相互作用图谱 |
Madhu, P. |
2026-07-06 |
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内在无序蛋白质区域中的短线性基序（SLiMs）介导了对细胞生理至关重要的瞬时相互作用。然而，人类SLiMs的全局相互作用图谱仍大部分未被探索。在此，我们呈现了SLiM介导的人类蛋白质-蛋白质相互作用图谱（ASHI），该图谱通过筛选800多个人类蛋白质结构域与覆盖人类无序蛋白质组的一百万肽段文库，绘制了超过20,000种相互作用。ASHI扩展了SLiM相互作用组，揭示了已知肽结合结构域的新型结合模式，并在酶、分子伴侣、RNA结合蛋白及修饰读取结构域中发现了意想不到的肽结合活性。此外，内在无序区域呈现出密集编码的相互作用平台，其相互作用特异性由多种机制调控，包括关键基序决定因素、侧翼残基、竞争效应和多价性。这些数据为建模动态相互作用网络、解读疾病相关变异以及解码暗蛋白质组提供了前所未有的基础。 |
| OrthoGLMM：用于基因含量与性状进化的系统发育关联检验 |
Guhlin, J. G. |
2026-07-06 |
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动机：比较基因组项目现已能够组装并注释数百个物种的基因组，这为检验物种水平特征是否与基因内容的重复变化相关联提供了机会。此类检验必须考虑共同祖先、稀疏直系同源群、罕见特征起源以及数千个同步关联。结果：我们提出OrthoGLMM，这是一个基于系统发育的框架，用于跨物种关联特征与直系同源群的存在/缺失或拷贝数。OrthoGLMM将确定性广义线性混合模型扫描与求解器重跑经验校准及校准后的错误发现率估计相结合。在三个基准数据集中，OrthoGLMM成功恢复了细菌固氮、植物结瘤及海洋哺乳动物的预期信号。可用性与实现：源代码、文档、示例数据及可复现脚本将发布于http://github.com/jguhlin/OrthoGLMM。 |
| Drosben，一种用于果蝇可扩展生存分析的经济实惠系统 |
Trinca, T. M. |
2026-07-06 |
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生存分析是果蝇研究中评估体细胞适能的标准方法，在衰老研究中不可或缺，并在免疫学、代谢学、放射生物学、毒理学、生态学等领域具有重要价值。尽管概念简单，寿命测量却需要大量人力，因为需要持续手动维护大规模实验群体。本文介绍Drosben方法，该方案结合了可同时转移多个果蝇管中果蝇的3D打印装置、快速数据记录纸质系统及自动数字化生命表分析软件。实验表明，使用Drosben可将寿命测定实验的时间投入减少约85%，无论操作者是否具有果蝇管处理经验，速度均得到提升。我们利用Drosben研究了慢性饲喂吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）和甲氧苄啶（TMP）——用于控制异源靶向蛋白降解系统的化合物——对寿命的影响，发现IAA和NAA具有显著有害效应，而TMP对雌性果蝇具有微弱保护作用。进一步研究表明，强静磁场不影响果蝇寿命。我们的工作表明，Drosben能以低成本加速以寿命作为生活史特征的研究。 |