| 睡眠纺锤波稳定人类丘脑皮层网络，抑制病理性干扰 |
Jaber, K. |
2026-09-19 |
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丘脑通过纺锤波振荡协调睡眠依赖的脑功能，包括记忆巩固、感觉门控和网络稳定性。丘脑皮层回路也在许多神经和神经精神疾病中受到影响。然而，人类丘脑皮层回路如何响应病理性干扰仍知之甚少。在此，我们利用发作间期癫痫样放电（IEDs）作为自发扰动，在体内探测纺锤波生成回路和丘脑皮层动力学。利用涵盖55名癫痫患者多个丘脑核团和皮层区域的多夜颅内记录，我们研究了睡眠纺锤波与癫痫活动之间从毫秒到天级别时间尺度上的相互作用。睡眠纺锤波与IED抑制相关，而IEDs增加了随后的纺锤波概率，揭示了生理性与病理性活动之间的双向相互作用。IED较少的夜晚对应纺锤波出现增加、持续时间更长和频率更快，反映出更稳定的丘脑皮层状态。这些发现提出睡眠纺锤波作为丘脑皮层网络的潜在调节者，主动响应并调节病理性活动。 |
| 雌二醇对神经发育障碍风险基因的趋同与趋异表型影响 |
Pruitt, A. |
2026-09-19 |
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性激素信号在神经发育过程中可能作为神经发育障碍（NDDs）包括自闭症谱系障碍（ASDs）风险的一个调节因子。通过在人类诱导多能干细胞衍生的神经元和斑马鱼幼体中对36个功能多样、效应显著的自闭症谱系障碍/神经发育障碍基因的功能缺失缺失进行系统的多模态雌二醇效应评估，我们揭示了在转录组、神经环路和行为层面上趋同和趋异的基因-雌二醇相互作用。尽管雌二醇部分改善了所有受检自闭症谱系障碍/神经发育障碍基因敲除中失调的表达特征，但它仅在一部分自闭症谱系障碍/神经发育障碍基因敲除中选择性地且迅速地抑制了网络超兴奋性表型。两个基因，ASH1L和SCN2A，对雌二醇治疗特别敏感，在人类敲除神经元中分子和细胞效应出现显著挽救，并伴随斑马鱼幼体突变体的行为表型。七个对雌二醇最敏感的基因显示出增强的蛋白质-蛋白质相互作用网络连接性、在特定出生后时间段内强烈的共表达，以及在上层成熟兴奋性神经元中的富集。总之，我们描述了不同模态下雌二醇的差异性挽救，阐明了在特定自闭症谱系障碍/神经发育障碍基因功能缺失突变背景下共享的转录组效应以及基因特异性的细胞和行为挽救。 |
| PCDH15的听觉必需胞内结构域揭示了听觉机械转导的新层面 |
Van de Velde, J. |
2026-09-19 |
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当前内耳毛细胞机械转导模型解释了力如何通过细胞外尖端连接传递，但对力如何在质膜下方传播提供的信息很少。尽管PCDH15的CD2亚型已被证明对成熟哺乳动物毛细胞的听力至关重要，但其结构和力学特性在很大程度上仍不清楚。在这里，我们结合计算序列分析、正交生物物理表征和小角X射线散射（SAXS），表明对听力至关重要的CD2胞内结构域是一个内在无序区（IDR），表现为高度伸展的酸性聚两性电解质。CD2在溶液中主要保持单体状态，并在类生理离子强度下占据更大的构象空间，而包含亚型共享的共同区域则会增加自缔合。CD2还包含一个保守的调控相互作用平台，为其聚合物特性与细胞调控之间提供了潜在联系。总之，这些发现表明CD2胞内结构域是一种聚合物，其生物物理特性与作为机械响应性结构元件相一致。此外，它们为研究胞内聚合物力学如何促进听觉机械转导中的力传递和适应提供了一个框架。 |
| 用于通过细菌生物膜模拟物进行定量单颗粒追踪的自下而上平台 |
Shepherd, J. W. |
2026-09-19 |
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慢性感染之所以持续存在，很大程度上得益于生物膜对其细菌创建者的保护。生物膜的胞外聚合物是一种水合基质，由DNA、多糖和结构蛋白等成分组成，营养物质、信号分子和抗菌剂必须通过它扩散才能到达其中的细菌。由于光学异质性、自发荧光、生物膜的主动重塑以及单颗粒追踪（SPT）中轨迹重建的模糊性，在体内生物膜内进行纳米尺度运输的定量测量仍然具有挑战性。在此，我们提出了一个方法学框架，用于在确定的最小胞外基质模型中测量分子运输，使用量子点作为荧光纳米级探针，并通过高速SlimVar显微镜成像。为了建立能够可靠重建高扩散性颗粒轨迹的条件，我们根据布朗运动估计了量子点浓度的上限。从三维布朗跳跃距离分布中估计了第99百分位帧间跳跃距离，并用于定义目标平均最近邻距离，进而定义每个颗粒的体积，用于计算在数据采集期间最小化轨迹碰撞概率的浓度。量子点运动以亚毫秒帧率成像，并在20%甘油对照以及模拟最小胞外基质支架、以250 M和500 M组装的DNA纳米星水凝胶中计算了扩散系数。中位扩散系数从甘油中的94.9 m2s-1降至250 M和500 M水凝胶中的15.9 m2s-1和8.3 m2*s-1。更广泛地说，这项工作为最小生物膜模型中的定量SPT建立了一个工作流程。该方法并非试图再现天然生物膜的全部生物学复杂性，而是提供了一个模块化实验框架的基础，在该框架中可以依次纳入各个胞外基质组分，并量化它们对分子运输的影响。 |
| 为什么生命是热的 |
Schilling, T. |
2026-09-19 |
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通过自然选择进行的进化过程导致适应度不断提高的表型。对于细胞化学反应网络而言，这意味着优化多种适应度函数，如鲁棒性、精确性或对外部刺激的敏感性。我们认为，这些多样的目标可以通过一种通用且普适的机制来实现：将化学反应网络与强烈偏离平衡的储库耦合。利用理论和数值计算，我们表明这种优化机制的代价是显著的热耗散。我们计算了大肠杆菌中由动力学校对产生的热流，并表明它在该模式生物实验测得的总热流中占据显著比例。随后我们证明，可实现的优化程度会饱和，而尽管能量代价高昂，自然界似乎运行在接近饱和的状态。我们认为，“生命是热的”在很大程度上是因为需要一种通用机制来优化多种适应度函数。 |
| Na+/K+-ATP酶阻断可逆性减弱K562人髓系白血病细胞的增殖和代谢功能 |
Bowden, S. R. |
2026-09-19 |
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Na+/K+-ATPase消耗细胞内ATP的很大一部分以维持必要的电化学梯度，但其作为离子转运体和支架受体的双重功能，使其在调控癌细胞增殖和表型可塑性中的作用仍然复杂。在此，我们研究在K562人慢性髓系白血病细胞中使用地高辛进行药理学NKA阻断的生理后果。亚微摩尔地高辛暴露诱导了细胞增殖的浓度依赖性减弱（IC50 = 151.0 nM），以及代谢还原能力的统计学显著下降，而不损害细胞活力。细胞外钾盐的竞争性补充产生了可克服的右移地高辛敏感性变化，证实生长抑制是由靶向NKA泵占据驱动，而非非特异性相互作用。此外，发现这种细胞静止性生长减弱和代谢抑制在药物清除后完全可逆。K562细胞在很大程度上对经典激酶过度驱动应激检查点无反应，因为它们具有组成性BCR-ABL酪氨酸激酶活性，同时TP53无功能且CDKN2A（p16INK4a）纯合缺失。因此，这些发现表明NKA扰动主要通过离子稳态失衡和继发性主动转运限制减弱K562生长，而非通过支架介导的信号传导。总体而言，我们提出了一个新模型，用于阐明NKA在癌症增殖中的作用，并剖析离子介导的癌细胞生理改变的机制基础。 |
| 脑磁图揭示语言产生过程中词汇和形态句法规划的时空动态 |
Wei, Y. |
2026-09-19 |
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流利的句子产生依赖于词汇提取、形态句法规划和运动执行的精确且及时协调。尽管已确定左半球优势的额-顶-颞网络参与句子产生的这些子成分，但关于这些区域参与的时间进程仍知之甚少。一个关键问题是神经区域的参与在多大程度上是序列性的。本研究旨在描绘句子产生子成分的时空模式，即词汇提取、屈折变化和成分组装，并识别这些过程中的词汇类别差异（名词与动词）。使用一种新颖的图片-图标范式测量脑磁图（MEG）反应，其中通过物体或动作图片引出言语反应，随后呈现一个图标指示子成分句子过程：词汇通达、屈折变化（名词复数、动词时态）和成分组装（形容词+物体或代词+动作）。分析了二十名母语为英语的右利手神经典型成年人的MEG数据，包括刺激锁定和反应锁定的时间线。我们聚焦于左半球言语-语言感兴趣区域（ROI）的反应：中央前回（M1）、额下回（IFG）、前颞叶（ATL）、后颞叶（PTL）和顶下小叶（IPL）。结果揭示如下：1）词汇通达时所有ROI早期且 largely 同时参与；2）与名词词汇通达相比，动词词汇通达在多个语言ROI中与更大的神经反应相关；3）形态句法规划涉及所有ROI，显示出每种形态句法条件的共同性和独特模式；4）与动词形态句法对比动词词汇通达相比，名词形态句法对比名词词汇通达在多个ROI中显示出更大的反应；5）M1在规划阶段早期与其他ROI共激活，表明语言和运动规划的 simultaneity。这些发现支持一个语言网络模型，其中单词的句法、语义和语音属性绑定到一个单一的解剖学上分布的表征。 |
| 鳍足类新皮质沟解剖的比较框架 |
Boch, M. |
2026-09-19 |
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鳍足类从陆生祖先向海洋环境的转变，为研究皮层组织如何随适应水生生活而改变提供了独特机会。在此，我们利用死后MRI重建的皮层表面，检查了代表所有三个现存鳍足类科的九个物种的新皮层沟解剖结构。在先前为陆栖（裂脚类）食肉目建立的标准框架基础上，我们制定了主要鳍足类沟的识别标准，并将其构型与裂脚类中观察到的构型进行了比较。主要沟在总体上具有保守性，但鳍足类表现出特征性修饰，包括复杂、高度分支的假外侧沟构型以及独特的额顶沟模式，且这两个区域在科级水平上还存在进一步变异。所观察到的沟模式变异可能反映了运动、触觉和发声特化方面的显著差异，从而产生了关于皮层组织如何随适应海洋环境而变化的假说。总之，这些发现建立了一个跨食肉目的共同解剖框架，用于研究皮层组织如何相对于行为和生态而发生多样化。 |
| 小清蛋白中间神经元与齿状回稳态失调塑造了Angelman综合征模型小鼠的癫痫发生 |
Ringelberg, N. W. |
2026-09-19 |
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理解神经回路如何从抗癫痫状态转变为易癫痫状态，对于开发改进的癫痫疗法至关重要。在此，我们利用天使人综合征（AS）模型小鼠对癫痫点燃的高度易感性来研究这一过程，这些小鼠缺乏母源Ube3a（mUbe3a）等位基因。我们鉴定出表达小清蛋白（PV+）的中间神经元是关键的门控细胞；在PV+神经元中选择性删除mUbe3a可表型模拟AS癫痫发生增强，而在GABA能神经元中广泛恢复UBE3A则赋予癫痫抵抗性。此外，齿状回细胞外基质的病理性重塑与点燃后癫痫易感性 faithfully 同步，突显了该区域与癫痫发生增强的特别相关性。在机制上，我们在AS模型小鼠中发现了一种“二次打击”电生理现象：点燃未能对齿状回颗粒细胞招募代偿性抑制，反而驱动其适应不良的内在超兴奋性。总之，这些发现将细胞类型特异性的抑制功能障碍和稳态可塑性改变与癫痫发生联系起来，提示了未来基于回路的治疗策略。 |
| 模拟场电位捕捉到支撑人类时间注意的多个同时进行的过程 |
Smith, S. E. |
2026-09-19 |
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注意、记忆和决策等基本认知过程需要大脑同时执行许多操作。解析这些过程背后的神经机制具有挑战性，因为它们往往以相似的动态同时展开。在听觉时间预期中，这些机制包括听觉皮层中传入感觉信息的累积，与预期未来刺激而偏向活动的皮层信号相互作用。在这里，我们利用执行主观时间预期任务的参与者的侵入性人类场电位记录。我们不是依赖对神经反应进行平均或变换的传统神经影像学方法，而是基于已知的场电位生理学，结合已建立的时间预期任务认知理论的组成部分：感觉输入、自上而下的偏向和感觉预期，来模拟每次试验的预测场电位。我们的预测场电位与听觉区域以及与听觉时间知觉相关的区域（包括顶叶、颞叶和前额叶皮层）中的神经活动高度相关。通过模拟区分各个认知机制，我们识别出多个皮层区域中注意偏向和预期感觉活动的神经特征，这些特征能够预测逐次试验的知觉准确性和信心。 |