| 心理意象特质的神经计算近似 |
Stecher, R. |
2026-09-02 |
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心理图像的研究颇具挑战性，因为我们主观体验的本质难以直接触及。当前流行的内省方法本质上具有主观性，因此只能有限地揭示其特性。在此，我们开发了一种神经计算方法，无需内省即可近似并评估心理图像的特性。为实现此方法，我们收集了大规模脑电图数据集（10名参与者，每人10次会话，共43,200次试验），参与者根据文本提示想象16种场景。我们利用AI图像生成技术，基于想象的文本提示创建候选图像集，以近似心理图像的内容，并计算模拟视觉皮层对这些图像的响应，随后评估其与想象期间节律性脑电活动的表征对齐程度。与先前报告一致，AI生成候选图像的中高层特征与人类α活动产生了可靠的对齐。通过操纵候选图像的特性，我们测试了哪些特性更有利于与皮层想象表征的高对齐度。我们发现，空间模糊和低对比度图像的表征对齐度增加，为心理图像感官质量降低的普遍观点提供了证据。我们还发现，心理想象可能具有迷幻图像风格的特征，这种风格以视觉流动包裹图像，扭曲图像比例。这些结果表明，我们的方法能客观捕捉心理图像的特性，无需内省，为新兴的重建方法提供了基于假设的替代方案。 |
| 想象与体验疼痛的精确功能映射 |
Sun, M. |
2026-09-02 |
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想象力是人类的一项核心能力，能够模拟感觉和情境，以支持规划、学习和共情。我们通过深度表型分析、每位参与者超过七小时扫描的精准功能磁共振成像（N = 9），考察了八个身体部位体验性和想象性疼痛的神经表征。我们使用常规映射、模式分类和表征相似性分析表明，想象性和体验性疼痛均激活了伤害感受区域（如背后岛叶）和非伤害感受区域（如前运动区）。然而，想象性疼痛并未在任何区域可靠地重新激活身体部位选择性的伤害感受模式。相反，想象性和体验性疼痛在广泛的大脑皮层和皮层下区域共享多变量表征，特别是跨模态皮层区域，包括背内侧和外侧前额叶皮层、海马和丘脑。这些发现表明，想象力生成分布式的疼痛样活动，同时保持与体验性疼痛的神经区分。这种区分可能解释了生动想象疼痛的困难，并支撑其在共情、规划和疼痛易感性中的作用。 |
| 原子层沉积技术用于核壳结构微粒疫苗，实现程序化抗原递送并增强体液免疫应答 |
Chaudhary, N. |
2026-09-02 |
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将复杂给药方案简化为单次注射免疫的技术，对于针对难以中和病原体的疫苗可能具有重要意义。在此，我们表征了核壳微粒的递送机制，该微粒包含临床相关的HIV免疫原制剂，经喷雾干燥形成固体球形微粒，随后使用原子层沉积（ALD）技术涂覆纳米级氧化铝壳层。ALD颗粒表现出由氧化铝壳层编程的抗原释放时间延迟，随后是持续抗原释放，该抗原在注射部位和引流淋巴结的抗原呈递细胞中稳定积累，并在B细胞滤泡的滤泡树突状细胞上积累。与使用强效佐剂的传统推注疫苗接种相比，ALD疫苗引发了持续超过8周的抗原特异性生发中心B细胞扩增，血清抗体反应的抗原结合解离速率慢超过10倍，长寿命浆细胞数量增加2倍。因此，单次给药ALD技术促进了初级免疫反应中的关键事件，这对于针对HIV及其他挑战性病原体的疫苗具有重要意义。 |
| 淀粉样蛋白-β调控的基因回路用于可编程阿尔茨海默病治疗 |
Spetz, M. R. |
2026-09-02 |
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阿尔茨海默病（AD）是一种神经退行性疾病，其部分特征在于淀粉样蛋白-β（Aβ）的积累。靶向Aβ以从大脑中清除的单克隆抗体（mAbs）已获得FDA批准；然而，这些疗法伴随严重副作用，其对患者认知益处的争议仍然巨大。在此，我们提出一种潜在的工程化细胞疗法用于AD，其中我们利用中枢神经系统的细胞作为可编程代理，以塑造神经退行性微环境，使其减轻胶质细胞反应性和神经元损失。我们从临床测试的抗Aβ单克隆抗体构建了一套Aβ敏感的合成Notch（synNotch）受体，并表明表达这些受体的细胞能够以差异敏感性识别合成Aβ42和Aβ40。我们在星形胶质细胞中表达这些受体，这些细胞是大脑固有的细胞，已知在AD中会功能失调。这些synNotch星形胶质细胞在暴露于合成和人脑来源的淀粉样蛋白时上调选定的转基因，被设计为响应Aβ表达潜在的治疗性转基因，包括脑源性神经营养因子以及细胞因子肿瘤坏死因子和白细胞介素-1的拮抗剂。响应Aβ表达此类拮抗剂的synNotch星形胶质细胞部分减弱了细胞因子诱导的反应性星形胶质细胞表型，并促进了脑微血管内皮细胞的屏障特性。此外，工程化的Aβ-synNotch细胞在响应沉积于5xFAD小鼠大脑中的Aβ时强力上调转基因表达，展示了在原位识别Aβ的能力。总体而言，我们的工作支持Aβ-synNotch受体作为生成基于细胞的AD疗法的有前景工具，其靶向功能可积极影响AD微环境。 |
| iClima：一种用于体外和体内GABA能快速氯离子电流光学成像的比例型基因编码传感器 |
Pasquini, G. |
2026-09-02 |
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大脑中快速的GABA能抑制由氯电流介导，其驱动力依赖于细胞内氯离子浓度（[Cl-]i）。解析神经元中[Cl-]i的时空动态需要一种结合高氯亲和力、pH独立性和光稳定性的传感器——现有工具无法同时实现这些特性。在此，我们介绍iClima（改进型氯成像），一种比率型基因编码传感器，具有高氯亲和力（pH 7.2时Kd=3.5 mM），在生理条件下对pH不敏感，并且与现有传感器相比光稳定性显著提高。这些特性使得无需同时进行pH校正即可实现动态氯成像。我们证明iClima能够解析培养神经元中GABAA驱动的氯瞬变，检测树突上离散的氯热点，并在体内捕获感觉诱发的氯瞬变。最后，利用iClima与GCaMP6f的光谱兼容性，我们在交替试验中测量了同一体内神经元的氯和钙瞬变，揭示了体细胞抑制驱动与钙动态所反映的神经元兴奋状态之间的差异。 |
| 实时近红外成像区分肺炎链球菌的鼻咽定植与误吸，并识别误吸为重症疾病的触发因素 |
Saito, T. |
2026-09-02 |
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肺炎链球菌无症状定植于鼻咽部，但可侵入下呼吸道引起致命性疾病，尤其在老年人中。然而，鼻内接种后细菌初始沉积部位是否决定疾病进展尚未被直接研究。在此，我们开发了一种使用吲哚菁绿（ICG）标记肺炎链球菌TIGR4的近红外（NIR）荧光成像方法，以实时可视化早期细菌分布。通过简单混合进行ICG标记，无需基因或化学修饰，既不损害细菌在33或37°C下的生长，也不改变酸耐受性。感染前10分钟内的连续视频成像区分出两种不同模式：局限于鼻咽部的细菌（定植）和吸入下呼吸道的细菌（吸入）。Kaplan-Meier分析显示，吸入组在年轻（风险比=7.9）和老年（风险比=8.4）小鼠中的死亡率均显著更高，尽管老年动物使用的接种量低10倍，死亡始于第3天。24小时时血液的系统性分析通过RNA测序和血浆蛋白质组学揭示，老年小鼠的早期吸入与炎症和造血程序的激活、补体和凝血级联的富集以及吞噬途径相关。总之，这些发现确立了下呼吸道吸入作为严重肺炎球菌疾病的触发因素，并引入实时NIR成像作为将早期感染动态与系统性宿主反应联系起来的技术。 |
| 共价抗HIV化合物，可诱导HIV-1衣壳多聚化和降解，分解病毒核心 |
Nakamura, T. |
2026-09-02 |
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共价抑制剂与其靶标形成强效、基本不可逆的相互作用，在靶标空腔内提供增强的结构选择性，即使在低剂量下也能延长靶标结合时间。在此，我们报告ACAi-001，一种通过计算机模拟筛选CA N端结构域（CA-NTD）疏水空腔鉴定出的HIV-1衣壳（CA）靶向化合物，在细胞水平实验中抑制HIV-1复制。ACAi-001共价结合CA，在体外诱导异常CA多聚化及降解，这一药理学特性不同于现有CA抑制剂如lenacapavir。该机制通过Western blotting（WB）、尺寸排阻色谱（SEC）、差示扫描荧光法（DSF）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）得到证实。这些结果表明，ACAi-001，其化学结构中含两个推定共价相互作用位点，直接结合CA N端结构域靶向空腔中的Ser16，以及CA C端结构域中的Cys198或Cys218。用ACAi-001处理病毒颗粒导致完整锥形HIV-1核心的丧失，这通过透射电子显微镜（TEM）直接观察确认，确立了HIV-1核心为ACAi-001的直接靶标。这些发现表明，ACAi-001可能是一种具有独特作用机制的有前景的下一代抗HIV-1 CA抑制剂，为HIV-1核心组装与解聚提供新见解。 |
| 同源寡聚蛋白在顺式和反式共翻译组装的结构基础 |
Koubek, J. |
2026-09-02 |
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蛋白复合物的高效形成对细胞功能至关重要。在生命的所有界中，蛋白复合物经常共翻译组装，要么在一个亚基完全合成后才与新生伴侣亚基相互作用（共后组装），要么多个新生亚基同时共翻译相互作用（共共组装），其中同源蛋白在共共组装复合物中尤为富集。然而，尚不清楚同源蛋白的共共组装是发生在同一mRNA上的顺式作用，还是跨越相邻mRNA的反式作用，以及核糖体如何空间组织以实现共共组装。以大肠杆菌同源二聚体蛋白PheA作为概念验证模型，我们通过核糖体谱分析和冷冻电镜结构分析表明，它采用共共组装途径。PheA的共共组装由多肽出口通道的邻近性促进，但不依赖于固定的核糖体取向。令人惊讶的是，PheA被鉴定为一个特殊候选者，其中反式组装可能是PheA共共组装的主要模式，为PheA合成生成大型多聚核糖体网络。PheA的顺式组装较少见，且主要发生在mRNA上非相邻核糖体之间，这是由于多聚核糖体中直接相邻核糖体的排列造成的空间限制。这些发现揭示了细胞如何结构性地组织快速高效的共翻译蛋白复合物组装的基本原理。 |
| 浮游植物在营养限制下的生长由生长-维持权衡决定 |
Ranjan, R. |
2026-09-02 |
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浮游植物在自然界中会遇到一系列光照和营养条件，必须调整其内部碳和氮的分配，以在不同的资源环境中生长。当前的浮游植物碳预算模型将呼吸作用简单地视为碳损失。实际上，呼吸作用是关键的细胞过程，为营养吸收和细胞维持产生能量。基于实证证据，我们开发了一个生态生理模型，纳入了呼吸作用更现实的角色。在我们的模型中，光合碳被分配为：（i）戊糖磷酸途径（PPP）用于同化作用，以及（ii）呼吸作用用于产生能量，这些能量随后用于营养吸收。储存的氮在三个库之间分配：细胞结构、光合作用和营养吸收。采用基于最优化的方法，我们确定了最大化指数增长率或竞争能力的策略。我们发现，最优的内部分配遵循生长-维持权衡，在氮充足条件下通过碳获取促进种群增长，在氮限制条件下通过氮获取促进种群维持。最优分配与不同稀释速率下观察到的碳分配经验性变化相匹配。我们的模型还生成了一个具有不对称性的交互生长响应面，其中光在低光强度下是主导限制因子，而光和氮的共同限制仅在高光水平下发生。此外，模型恢复了广泛接受的生长与氮配额之间的Droop函数关系，并预测生长与能量配额之间呈双曲线下降。通过简单的生长-维持权衡，我们的模型为生物地球化学模型中预测浮游植物生产力提供了机制基础。 |
| 拮抗网络中模块化的稳定效应取决于种内互作 |
Legrand Duchesne, R. |
2026-09-02 |
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关于生态网络的现有文献为拮抗、互利或竞争系统的结构-稳定性关系提供了有价值的见解，但尚不清楚这些见解是否适用于包含多种不同交互类型混合的网络。在此，我们研究了模块性对系统稳定性的影响，这些系统不仅包含两个行会间的拮抗交互，还包含行会内的竞争、促进甚至拮抗，灵感来自加纳树木-藤本植物交互网络。我们将这些系统表示为具有随机交互强度的结构化群落矩阵，在其中我们既改变拮抗子网络内的模块性，也改变行会内交互的类型。利用群落矩阵的特征值评估稳定性，我们发现拮抗交互中的模块性通常具有稳定效应，这与单一交互类型网络的结果一致。我们还发现，这种效应的强度受所考虑的行会内交互类型调节，当这些交互描述促进时效应最大。我们通过自我强化与自我阻尼反馈回路之间平衡的转变来解释这些发现。我们的结果强调了研究行会间和行会内交互模式如何共同影响生态系统稳定性的必要性。 |