整理｜ChatGPT

编辑｜存源

脑科学动态

孕期使用抗抑郁药，当真会影响儿童大脑发育

一项由科罗拉多大学安舒茨医学院领导的新研究，首次提供实验证据直接证明了孕期抗抑郁药物的使用会对儿童大脑发育产生影响，并增加日后心理健康障碍的风险。研究主要关注氟西汀（商品名百忧解，可以提高大脑中的血清素水平）对发育中的前额叶皮层的影响。

研究发现，发育中的前额叶皮层中血清素（5-HT）的不平衡与长期行为缺陷相关。然而，血清素介导的前额叶皮层发育的突触机制尚不清楚。通过对小鼠进行化学基因学的抑制和增强血清素释放的实验，研究人员发现，在出生后的前两周内，血清素的释放在前额叶第2/3层锥体神经元上分别减少和增加了兴奋性脊柱突触的密度和强度。在单个脊柱突触上的血清素释放引发了结构和功能上的长期增强（LTP），这种增强依赖于5-HT2A和5-HT7受体信号，而且与谷氨酸活动无关。

此外，研究还显示，在出生后的前两周内对小鼠进行氟西汀的慢性治疗，会增加前额叶皮层兴奋性突触的密度和强度。氟西汀对前额叶皮层突触变化的影响可被5-HT2A和5-HT7受体拮抗剂所抵消。这些数据为血清素依赖的兴奋性突触可塑性提供了分子基础，尤其是在早期出生后发展阶段前额叶皮层的单个脊柱突触上。研究结果发表于Nature Communications。

#孕期抗抑郁药 #大脑发育 #心理健康风险 #血清素 #前额叶皮层

阅读论文：

Ogelman, R., Gomez Wulschner, L. E., Hoelscher, V. M., Hwang, I.-W., Chang, V. N., & Oh, W. C. (2024). Serotonin modulates excitatory synapse maturation in the developing prefrontal cortex. Nature Communications, 15(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-024-45734-w

视觉线索引导合作决策：在动物自由活动时实时追踪神经元活动的新技术

2月14日，来自莱斯大学的科学家团队运用行为和无线眼动追踪以及神经监测技术，对自由活动的恒河猴进行了自然环境下的社交互动研究。这项研究旨在探究如何利用视觉线索指导复杂且目标导向的合作行为。研究结果首次证明，处理视觉信息的视觉皮层在社交行为中起着积极作用，通过向执行区域前额叶皮层提供信号，从而生成合作决策。

研究使用远程设备记录了视觉皮层和前额叶皮层多个皮质区域的神经活动，这在以往的研究中是无法实现的。此项技术的进步使得科学家能够在动物自由活动和与同伴互动的更自然环境中追踪神经活动，为认知神经科学研究开辟了新的道路。在实验中，两对恒河猴在几周内学习为食物奖励而共同合作。实验发现，随着合作技能的提升，猴子在共同行动前寻找社会相关线索（如伙伴、食物托盘）的频率增加。该技术区分了主动视觉与被动视觉，揭示了感官神经元群如何提取信息、传递给执行区域，并实时同步以支持合作决策。该研究发表在Nature杂志上。

#视觉线索 #大脑实时追踪 #合作行为 #神经科学 #恒河猴研究

阅读论文：

Franch, M., Yellapantula, S., Parajuli, A., Kharas, N., Wright, A., Aazhang, B., & Dragoi, V. (2024). Visuo-frontal interactions during social learning in freely moving macaques. Nature, 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07084-x

果蝇如何控制大脑方向盘？新研究发现导航的神经通路

哈佛医学院的最新研究揭示了果蝇如何通过内部指南针与大脑操纵区域的相互作用进行导航。研究发现，三组不同的神经元细胞群（PFL3R、PFL3L和PFL2）连接头部方向系统和运动系统，将方向信号转化为纠正行动，使果蝇能够有效地调整航向。

每组细胞接收头部方向向量的一个偏移副本，使得它们的三个参考框架相互之间大约偏移120°。每组细胞类型将自己的头部方向向量与一个共同的目标向量比较，特别是通过非线性转换来评估这些向量的一致性。所有三组细胞群的输出结合起来产生运动命令。当果蝇朝向其目标的左侧时，PFL3R细胞被激活，并驱动向右转向；PFL3L细胞的情况则相反。同时，PFL2细胞增加转向速度，并在果蝇远离其目标时被激活。PFL2细胞能够随着方向错误的增大而适应性地增强转向强度，有效地管理速度和准确性之间的平衡。这些发现可能有助于理解更高级生物中类似的认知过程，揭示不同生物间大脑功能的普遍原则。此研究发表在Nature上。

#果蝇导航 #神经通路 #内部指南针 #行为调整 #认知处理

阅读论文：

Westeinde, E. A., Kellogg, E., Dawson, P. M., Lu, J., Hamburg, L., Midler, B., Druckmann, S., & Wilson, R. I. (2024). Transforming a head direction signal into a goal-oriented steering command. Nature, 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07039-2

听觉流分离，大脑如何分辨直接语音与回声？

近期发表在PLOS Biology的研究揭示了人类大脑分辨直接语音和回声的能力。研究利用脑磁图（MEG）观察了听众在听有回声和无回声的语音时的大脑活动。研究显示，尽管回声通常至少延迟100毫秒并造成扭曲，但大脑通过将声音分成不同的流，以超过95%的准确率处理和理解语音。这种分离甚至在听众不专注时也会发生，表明这是一种固有的大脑功能，有助于在回声环境中清晰地感知语音。

该研究指出，与基本的神经适应机制相比，听觉系统通过分离直接声音和回声并构建独立的神经表征，从而实现更有效的处理。例如，当两个语音流混合在一起时，大脑可以利用已知信息（如直接声音）来辨识回声，并依靠音高和谱时调制的差异来分离直接声音和回声，进而形成不同的听觉流。这一机制不仅在多说话者环境中实现了稳健的语音表征，还可能在从同一说话者重复的语音流中分离出来时发挥关键作用。此外，研究还发现，相比高频成分，听觉系统在回声环境中更可靠地恢复语音信号包络的极低频成分。

#听觉分辨 #直接语音 #回声处理 #听觉流分离 #神经适应机制

阅读论文：

Gao, J., Chen, H., Fang, M., & Ding, N. (2024). Original speech and its echo are segregated and separately processed in the human brain. PLOS Biology, 22(2), e3002498. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002498

用神经修复术彻底改记忆的回忆

近期，美国韦克森林大学和南加州大学的科学家团队在神经假肢领域取得了突破性进展，成功利用新开发的记忆解码模型实现特定记忆的回忆。研究涉及14名癫痫患者，通过对海马体进行有针对性的电刺激，研究观察到患者记忆能力的显着改善，尤其是记忆力受损的参与者。

研究人员构建了一个记忆解码模型（MDM），该模型针对海马体CA3和CA1区的神经放电，导出了一个用于在延迟样本匹配（DMS，在这个任务中，参与者需要记住某些特定的信息或图像，然后在一段时间后识别出它们）人类短期记忆任务的编码阶段应用于CA1和CA3神经元的刺激模式。结果显示，在DMS任务的样本阶段，向海马体的CA1和CA3区域传递的MDM电刺激有助于记忆DMS任务中的图像，并在随后的延迟识别任务中区分控制图像。

在所有受试者中，刺激试验显示，在22.4%的患者和类别组合中，性能表现出显著变化。性能变化包括记忆表现的提升和下降，提升的情况几乎是下降的两倍。在接受双侧刺激的记忆受损患者中，超过37.9%的患者和类别组合显示显著变化，记忆表现的提升与下降比例超过4比1。记忆表现的改变取决于记忆功能是否完好，以及刺激是单侧还是双侧施加的，几乎所有提升表现都出现在接受双侧刺激的记忆受损受试者中。研究在线发表在Frontiers in Computational Neuroscience上。

#神经假肢 #记忆回忆 #阿尔茨海默症 #海马体刺激 #记忆解码模型

阅读论文：

Roeder, B. M., She, X., Dakos, A. S., Moore, B., Wicks, R. T., Witcher, M. R., Couture, D. E., Laxton, A. W., Clary, H. M., Popli, G., Liu, C., Lee, B., Heck, C., Nune, G., Gong, H., Shaw, S., Marmarelis, V. Z., Berger, T. W., Deadwyler, S. A., … Hampson, R. E. (2024). Developing a hippocampal neural prosthetic to facilitate human memory encoding and recall of stimulus features and categories. Frontiers in Computational Neuroscience, 18. https://doi.org/10.3389/fncom.2024.1263311

看见运动，上丘在连续性错觉中的作用

一项新研究揭示了哺乳动物（包括人类）大脑如何将一系列快速闪烁转化为流畅、连续运动的感知。研究者通过功能性磁共振成像（fMRI）、行为实验和大脑活动的电记录，确定了上丘（SC）在从静态到动态视觉转换中的关键作用，并且认为它可能是创造连续性错觉的关键组成部分。

行为实验结果显示，当光闪烁的频率达到18±2 Hz时，大鼠的大脑开始将这些快速闪烁的光线感知为连续的光线。功能性磁共振成像揭示，与丘脑和皮层区域不同，上丘的信号在行为驱动的阈值处，从正常或增强的状态转变为减少或抑制的状态。电生理记录表明，这些转换由神经激活/抑制支持。这项研究发表在Nature Communications上。

#视觉感知 #连续性错觉 #上丘 #功能性磁共振成像 #电生理学

阅读论文：

Gil, R., Valente, M., & Shemesh, N. (2024). Rat superior colliculus encodes the transition between static and dynamic vision modes. Nature Communications, 15(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-024-44934-8

大脑更倾向于从喜欢的人那里学习

来自隆德大学的认知神经科学研究人员发现，我们的大脑更容易从我们喜欢的人那里学习，而对我们不喜欢的人那里学习效果则相反。在三项以美国样本为基础的研究中，研究人员调查了参与者根据内群体（内群体是指一个人认为自己是其成员的社会群体）或外群体来源呈现的事件，进行间接关联推断的能力。

实验过程中，参与者需记忆并联系不同的物体，例如碗、球、勺子、剪刀等日常物品。结果显示，记忆整合能力受到信息提供者的影响。如果信息来自于参与者喜欢的人，关联推理就更容易，相反，如果信息来自不喜欢的人，则更难。参与者根据政治观点、专业、饮食习惯、喜好的运动、爱好和音乐等方面定义了“喜欢”和“不喜欢”。研究人员还将这一发现应用于现实生活中，如政治领域。例如，如果你支持某个主张提高税收以改善医疗的政党，你可能会将医疗中心的改进归因于税收增加，即使改进可能有完全不同的原因。研究结果发表在Communications Psychology上。

#记忆推理 #内群体偏见 #认知神经科学 #信息来源效应 #知识网络

阅读论文：

Boeltzig, M., Johansson, M., & Bramão, I. (2023). Ingroup sources enhance associative inference. Communications Psychology, 1(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s44271-023-00043-8

可遗传的大脑活动，破解遗传和环境对认知和情绪处理的具体影响

新南威尔士大学和澳大利亚神经科学研究所的科学家们发表的最新研究，探讨了遗传和环境因素如何影响大脑处理情感和认知任务的方式。该研究使用功能性磁共振成像扫描对双胞胎进行分析，评估了面部表情情绪任务（FEET）、选择性注意奇异任务（Oddball Task）、N-back工作记忆维持任务和Go-NoGo认知控制任务的遗传性，揭示了情感和认知任务在遗传和环境因素上的复杂联系。

研究发现，某些情感和认知任务部分受遗传影响，而其他则完全由环境决定。例如，处理恐惧和快乐的方式以及持续注意力的能力在某种程度上受到相同遗传因素的影响。此外，持续注意力和短期记忆能力在环境方面有相似的影响。非意识面部情绪刺激引起的活动遗传性为23%至26%，N-back工作记忆维持和持续注意的活动遗传性为27%至34%，奇异任务中选择性注意的活动遗传性为32%至33%。这项研究的发现对于了解个性化干预方法如何促进心理健康具有重要意义。研究结果发表在Human Brain Mapping上。

#遗传与环境 #大脑活动 #双胞胎研究 #情感认知 #心理健康

阅读论文：

Park, H. R. P., Chilver, M. R., Quidé, Y., Montalto, A., Schofield, P. R., Williams, L. M., & Gatt, J. M. (2024). Heritability of cognitive and emotion processing during functional MRI in a twin sample. Human Brain Mapping, 45(1), e26557. https://doi.org/10.1002/hbm.26557

欧洲科学协会提出新型神经认知障碍生物标志物诊断方法

日内瓦大学医院专家联合欧洲11个科学协会和组织以及阿尔茨海默病患者倡导协会（Alzheimer Europe）共同开发了一套以个体为中心的神经认知障碍诊断路径。这一路径易于在记忆诊所应用，能够实现高度可靠的诊断。诊断路径基于科学文献和专家的实践经验开发。在检查个体的投诉、进行记忆测试和大脑MRI后，专家现在可以利用这些建议将案例归类为11种定义的表型之一，然后根据国际专家推荐的测试进行生物标志物寻找，包括腰椎穿刺、淀粉样蛋白PET、葡萄糖PET、ioflupane SPECT、MIBG SPECT和tau PET。

诊断路径的目标是克服目前阿尔茨海默症诊断推荐和指南的局限性。以往标准主要关注疾病本身或生物标志物，而不是受影响的人。此外，这些推荐在临床实践中应用时显示出缺陷，大多数不考虑多种诊断选项的存在或多项测试可以同时或顺序进行。

该诊断路径将促进欧洲国家神经认知障碍诊断的一致性，降低分析成本，并更准确地识别适合治疗的患者。下一步将是将血液生物标志物纳入决策树。这些目前仅在研究范围内可用，并正在获得临床使用批准。未来它们将避免高达70%的侵入性测试，如腰椎穿刺和PET，有助于降低成本并扩大普通人群的诊断。该研究发表在The Lancet Neurology上。

#神经认知障碍 #生物标志物诊断 #阿尔茨海默症 #记忆诊所

阅读论文：

Frisoni, G. B., Festari, C., Massa, F., Ramusino, M. C., Orini, S., Aarsland, D., Agosta, F., Babiloni, C., Borroni, B., Cappa, S. F., Frederiksen, K. S., Froelich, L., Garibotto, V., Haliassos, A., Jessen, F., Kamondi, A., Kessels, R. P., Morbelli, S. D., O’Brien, J. T., … Nobili, F. (2024). European intersocietal recommendations for the biomarker-based diagnosis of neurocognitive disorders. The Lancet Neurology, 23(3), 302–312. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(23)00447-7

新型表观遗传学时钟精准预测生物年龄

布莱根妇女医院的研究员开发出了一种新型的表观遗传学时钟，构建了一种利用机器学习模型根据DNA结构预测生物年龄的工具。这一模型不同于以往，能够区分加速和减缓衰老的基因差异，更准确地预测生物年龄并评估抗衰老干预的效果。该研究使用了大规模遗传数据集，通过对20,509个与衰老相关特征的CpG位点进行表观基因组范围的孟德尔随机化（EWMR）分析，建立了DNA结构与可观察特征之间的因果关系。

研究小组创造了三种模型：CausAge（专注于识别那些真正导致衰老的DNA因素）、DamAge（识别那些加速衰老过程的DNA变化）和AdaptAge（专注于识别那些有助于减缓衰老过程的DNA变化）。研究人员在“苏格兰一代队列”中的7,036名年龄在18至93岁之间的个体的血液样本上测试了这些模型，并在2,664名队列成员的数据上进行了模型训练。这些时钟在“弗雷明汉心脏研究”和“常规衰老研究”中收集的4,651名个体的数据上进行了有效性测试。结果显示，DamAge与不良结果（包括死亡率）相关，而AdaptAge与长寿相关。该研究为衰老研究提供了前进一步，使我们能够更准确地量化生物年龄，并评估新的抗衰老干预措施增加寿命的能力。研究结果发表在Nature Aging杂志上。

#表观遗传学时钟 #生物年龄 #衰老研究 #DNA结构 #抗衰老干预

阅读论文：

Ying, K., Liu, H., Tarkhov, A. E., Sadler, M. C., Lu, A. T., Moqri, M., Horvath, S., Kutalik, Z., Shen, X., & Gladyshev, V. N. (2024). Causality-enriched epigenetic age uncouples damage and adaptation. Nature Aging, 1–16. https://doi.org/10.1038/s43587-023-00557-0

追问互动

○如果您对本期内容有进一步想要追问的问题或者讨论的内容，欢迎在评论区留言，或者扫描二维码添加追问微信号，发送自我介绍，加入我们的社群参与互动。如需转载，还请留言。