| 生物膜在胆汁酸胁迫下促进肠道细菌群落的耐受性和稳定性 |
Louro, M. |
2026-09-15 |
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已有若干机制被描述来解释细菌物种如何在哺乳动物肠道中定植并持续存在。然而，生物膜形成作为肠道微生物群共生体持续存在的一种机制，仍未得到充分探索。尽管个别肠道共生体形成生物膜的证据开始出现，但其在多物种肠道微生物群群落中的发生情况及相关性仍研究不足。在此，我们建立了一个体外模型，利用Oligo-Mouse Microbiota 12（OMM12）联合体——一个由小鼠肠道分离株组成的明确群落——来研究多物种肠道微生物群生物膜。我们研究了群落生物膜的形成及其对胆汁酸的响应，胆汁酸是宿主来源的、释放到肠道中的类似去污剂的分子，可扰动细菌生长和群落结构。我们鉴定出两个OMM12成员的不同贡献：去除Enterococcus faecalis强烈降低了群落生物膜生物量，而去除Bacteroides caecimuris对生物量影响有限，但强烈改变了物种关联。这些结果连同单培养实验表明，个体生物膜能力并不能直接预测群落层面的贡献。此外，浮游和生物膜群落对胆汁酸胁迫的响应明显不同。浮游培养虽然对胆汁酸更敏感，但表现出恢复力，在去除胆汁胁迫后24小时内恢复生长产量。相比之下，群落生物膜对胆汁酸胁迫表现出更强的耐受性和更多的物种关联。总体而言，我们的发现支持生物膜作为一种群落层面的生活方式，能够缓冲明确的肠道微生物群群落免受宿主相关化学扰动的影响。 |
| 妊娠期代谢与病毒双重打击破坏小鼠胎盘特定营养转运系统 |
Ferraz, T. |
2026-09-15 |
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胎盘会适应以支持营养转运，从而满足生长中胎儿的需要。母体肥胖和病毒感染与不良的胎儿-胎盘发育相关。共同暴露如何影响整个妊娠期的胎盘形态和营养转运仍不清楚。我们假设，共同暴露对胎盘形态和营养转运体表达的影响会大于任一单独暴露。C57BL/6J小鼠在妊娠前及整个妊娠期被喂以对照（CON）或高脂（HF）饮食，并在妊娠日（GD）12.5、15.5或18.5暴露于poly(I:C)或载体。分别通过苏木精和伊红染色、免疫组织化学（报告为免疫反应性（ir）染色面积百分比）和qPCR评估胎盘形态、叶酸和脂肪酸转运体mRNA表达及定位。在GD12.5，HF饮食与交界区（JZ）和迷路区（LZ）面积减少以及母体血窦增加相关，随后在GD15.5出现胎儿血窦减少，到GD18.5时JZ和LZ面积增大。HF饮食和病毒感染在GD12.5分别与胎盘Fat/Cd36 mRNA表达增加相关。然而，在GD12.5，HF饮食和感染与ir-FR-增加相关，而单独HF饮食使ir-PCFT减少。到GD15.5，HF饮食与胎盘ir-FR-减少但ir-PCFT增加相关。在GD18.5，感染与Rfc1 mRNA表达减少相关。HF饮食和感染与SGA和LGA胎儿的患病率更高相关，尤其是在GD18.5。肥胖和感染以区域和妊娠年龄特异性的方式独立且协同地破坏了胎盘形态和营养转运体表达，并对整个妊娠期的胎儿生长产生影响。 |
| 当前对种群恢复力的估计在面对方向性环境变化的长期影响时并不稳健 |
Cant, J. |
2026-09-15 |
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全球的自然系统正面临着由定向环境变化所施加的逐渐变化，即所谓的斜坡干扰。然而，当代对种群恢复力的评估主要关注系统在一次性（即脉冲）干扰后的抵抗力和恢复能力。因此，我们目前对种群统计恢复力的认识忽视了斜坡干扰累积效应对种群动态的潜在影响。通过模拟50年斜坡干扰情景对344个物种、511个种群的存活率和繁殖力动态的影响，我们揭示了定向环境变化将以非线性模式重塑自然种群恢复力的方式。据此，现有的种群恢复力估计在持续不断的环境变化背景下并不稳健。相反，我们证明了有必要量化能量资源在存活与繁殖力之间的相对分配如何影响种群恢复力。我们的发现对使用成熟方法来预测种群在持续全球变化下的恢复力提出了挑战。 |
| 预测生态系统对与海上风电场和海洋变暖相关的环境变化的响应 |
Dye, B. |
2026-09-15 |
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海上风电场（OWFs）正在迅速扩张，以满足日益增长的可再生能源需求，预计其开发将进一步向近海深水区延伸。鉴于人类活动足迹的扩大，更好地理解海上风电场的长期生态后果及其与持续气候变化之间可能存在的相互作用十分重要。我们采用耦合的水动力-生态系统-生物地球化学水柱模型（GOTM-ERSEM-BFM）来研究生态系统对与海上风电场及气候变暖相关环境变化的整体响应。具体而言，我们考察了与海上风电场相关的场景，包括底栖滤食活动减弱（代表海上风电场污染物排放的潜在影响）以及风驱动力减弱，同时结合海表温度升高。这些场景分别单独模拟并组合模拟，以探索潜在的交互效应。这些场景在北海两个对比鲜明的地点进行模拟，分别代表一个充分混合的沿岸站点和一个季节性层化的近海站点。沿岸站点在各场景下表现出相对温和的生态系统响应，而较深的近海站点响应总体更强。在近海站点，层化变化改变了垂向营养盐动态，并导致表层与底层之间生态系统响应出现显著差异。我们的结果表明，生态系统对与海上风电场相关及气候驱动的环境变化的响应强烈依赖于当地环境条件，这表明随着风电场开发从较浅环境向较深环境扩展，其生态后果可能大不相同。 |
| 景观结构复杂性影响着生态系统和人类的全球分布 |
Cant, J. |
2026-09-15 |
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陆地与海洋景观的三维结构将生物过程与非生物过程联系起来，塑造了生物利用其环境的方式。大量研究致力于理解这种结构复杂性与生物多样性之间的关系。然而，针对特定系统量身定制的方法来量化结构复杂性，阻碍了跨系统的比较。我们扩展了一个为量化局部尺度地表环境结构复杂性而开发的几何框架，生成了高度范围、粗糙度和分形维数等关键复杂性指标的全球高分辨率地图。我们展示了这些复杂性属性的格局如何与全球生态系统分布、土地覆盖类型以及人类存在情况相对应。利用几何工具来理解结构复杂性如何与自然和社会生态系统的布局相关联，我们能够更好地预测它们对持续全球变化的响应。 |
| 综合药理学与结构分析揭示与合成大麻素受体激动剂效力相关的CB1残基相互作用模式 |
Kwon, H. |
2026-09-15 |
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背景与目的：在新精神活性物质中，合成大麻素受体激动剂（SCRAs）具有相当大的结构多样性，并且在大麻素受体1（CB1）的效价和效能方面表现出广泛差异，但这些差异背后的分子和受体相互作用特征仍不清楚。我们评估了16种SCRAs的药理学特征，并考察了与CB1效价和效能差异相关的结构特征。实验方法：在基于CB1-G15的Ca2+实验中测量CB1激动剂活性，并在小鼠中评估僵住效应。通过分子对接至活性态CB1结构来表征配体-受体相互作用。对残基水平相互作用谱应用主成分分析（PCA），并检验所得分数与CB1效价和效能之间的关联。关键结果：效价和效能在细胞和动物实验中差异很大，几种SCRAs在两种实验系统中表现出不同的药理学反应。PCA识别出一种相互作用模式，其PC1分数与Emax显著相关，但与EC50无关，其贡献来自激活相关的CB1残基，包括PHE200-TRP356开关。分子描述符分析同样识别出与体外和体内Emax显著相关的结构特征。结论与意义：我们的研究结果表明，CB1效能与结构多样的SCRAs之间不同的受体相互作用模式相关。将功能药理学与受体水平相互作用分析相结合，为理解SCRA效能提供了结构见解，并可能有助于优先选择新出现的化合物进行进一步的药理学和行为学评估。 |
| Osprey-MRSI中磁共振波谱成像（MRSI）数据的全自动开源分析与交互式可视化 |
Zoellner, H. J. |
2026-09-15 |
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目的：磁共振波谱成像（MRSI）是一种用于研究体内代谢空间分布的多功能技术。然而，MRSI 数据处理要求较高，只有少数软件包支持端到端分析。本研究的目标是在开源软件包“Osprey-MRSI”中实现全自动、端到端的 MRSI 分析。方法：在现有 Osprey 工作流的基础上，实现了 MRSI 特有的分析和可视化功能。修改包括空间变换和滤波操作、MRSI 数据的自动脑掩膜和组织分割、改进的脂质滤波、快速积分图、带有显式 B0 频移校正的线性组合建模，以及质量控制图和代谢图像生成。完全交互式 GUI 和半交互式 HTML 报告为用户提供了友好的方式来检查分析的每一步。所有分析衍生物也以 NIfTI 和 NIfTI-MRS 格式导出，便于可视化以及与其他工具箱和模态协同使用。结果：自动化 MRSI 工作流已成功用于分析来自所有主要厂商（Philips、GE、Siemens）跨多个站点的短 TE 和中等 TE 3T 在体 MRSI 数据集。使用来自各厂商的体模数据和现有 MRSI 处理工具，验证了 MRSI 数据与 MR 图像的正确共配准。结论：Osprey-MRSI 为非专家用户提供了最先进的方法，且只需极少用户交互。该工作流和建模算法的模块化将促进新型 MRSI 特有分析方法的创新与开发。 |
| 行波支持节律性注意搜索 |
Kong, Y. |
2026-09-15 |
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脑活动在空间和时间中展开，产生时空动态，表现为皮层行波——即平滑的相位偏移在皮层上传播。尽管行波已在不同物种和测量尺度上被观察到，但其在人类认知中的功能作用在很大程度上仍是从相关性证据中推断出来的。在健康人类中，大规模神经动态必须通过非侵入性方法进行研究，这限制了对某神经起源的获取。在此，我们检验了全局行波是否在注意过程中因果性地促进区域间通信。使用经颅磁刺激（TMS），我们诱导了可用脑电图检测到的长程行波，并评估了其在注意搜索任务中的神经和行为后果。施加于右侧额叶眼动区的双脉冲TMS短暂扰乱了正在进行的全局波，并选择性地诱导了向枕叶视觉皮层传播的方向特异性和频率特异性行波。这些TMS诱导的前向后theta行波受到相对于搜索试次起始的刺激潜伏期的节律性调制。关键的是，行为表现表现出相同的节律模式，当TMS诱导的行波更为显著时，注意搜索表现得到改善。总之，这些发现提供了因果证据，表明大规模行波在节律性视觉注意过程中支持区域间通信。 |
| 沉默基底前脑向边缘下皮层的胆碱能输入使恐惧消退对重现具有抵抗性 |
Lay, B. P. P. |
2026-09-15 |
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内侧前额叶下边缘皮层（IL）对条件性恐惧的消退至关重要，并接受来自基底前脑的密集胆碱能神经支配，尤其是来自斜角带水平支（HDB）的投射。IL中乙酰胆碱的释放调控恐惧相关过程，但其涉及机制仍知之甚少。我们研究了从HDB到IL的胆碱能投射是否调控恐惧记忆的形成、消退和重现。利用光遗传学技术在雄性和雌性转基因大鼠中，我们在恐惧条件化或消退期间沉默HDB至IL的胆碱能通路。在恐惧条件化期间沉默无效果，而在消退期间沉默增强了消退提取并阻止了恐惧重现。这些效应具有解剖特异性，因为沉默邻近的HDB至前边缘皮层通路没有此类后果。在离体IL脑片中，刺激HDB胆碱能终末优先兴奋中间神经元而非锥体神经元，这与对IL输出的前馈抑制一致。最后，在消退期间阻断IL烟碱型乙酰胆碱受体完全再现了沉默该通路的效应，而毒蕈碱型阻断减弱了重现而不影响消退提取。这些发现表明，从HDB到IL的胆碱能输入控制消退的获得和情境特异性，并确定IL中的烟碱信号作为改善基于消退疗法的潜在靶点。 |
| 预测误差的层级结构塑造了情境依赖性感觉表征的学习 |
Tsai, M. C. |
2026-09-15 |
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感官信息如何被解读取决于情境，然而情境塑造感官处理的神经机制仍知之甚少。为解决这一问题，我们建立了一个计算模型，该模型受小鼠在触觉感官辨别任务逆转学习期间皮层神经元的在体功能成像所约束。在学习过程中，第2/3层躯体感觉神经元增强了对奖赏预测性刺激的反应。该模型通过选择性地对顶端树突输入进行自上而下的增益放大，同时伴随奖赏预测误差的减少和对结果预测信心的增加，解释了这些观察结果。在规则逆转时，外侧眶额皮层通过去抑制性VIP中间神经元，编码了一种情境预测误差，标志着信心的丧失。跨皮层区域的奖赏预测误差和情境预测误差的层级结构，反映在调节初级感觉皮层中模拟锥体神经元顶端活动的自上而下信号中。该模型解释了情境变化如何被检测，以及源自不同皮层区域的奖赏预测误差和情境预测误差信号如何相互作用以重塑感官表征。 |