追问weekly | 过去一周，脑科学领域有哪些新发现？

哈佛医学院的 Pascal Kaeser 教授及其团队对多巴胺在运动和奖励导向行为中的作用提出了新的认识。长期以来，神经科学家一直在争论多巴胺的快速爆发是否对运动启动起关键作用，而该团队的研究表明，运动启动实际上依赖多巴胺的慢速作用，而奖励导向的行为依赖于其快速作用。

研究人员通过基因工程技术，敲除了小鼠中负责多巴胺快速释放的 RIM 蛋白，并对这些小鼠进行了详细的行为测试。结果显示，尽管缺乏快速多巴胺释放，小鼠依然能够正常发起运动，表现出自发运动的完整性。研究还表明，左旋多巴（L-Dopa）能够恢复多巴胺耗竭小鼠的运动能力，但不恢复快速多巴胺信号，这表明运动启动不依赖于多巴胺的快速释放。然而，在涉及到奖励导向的任务时，如条件性位置偏好测试和气味辨别任务，缺乏快速多巴胺释放的小鼠表现出显著的动力下降。这一研究为帕金森病患者的治疗提供了新见解，特别是针对左旋多巴改善运动症状但对认知问题效果有限的现象。研究发表在 Nature 上。

CA2区域帮助小鼠区分威胁与安全个体

哥伦比亚大学祖克曼研究所的Steven A. Siegelbaum团队最近通过对小鼠大脑的研究，揭示了与社交记忆相关的关键神经机制。该研究由博士后研究员Pegah Kassraian领衔，重点探讨了海马体中CA1和CA2区域在记忆威胁性社交互动中的作用。这一发现为理解社交焦虑、创伤后应激障碍等疾病提供了新的理论支持。

研究团队利用基因改造技术，选择性抑制了小鼠大脑海马体中的CA1和CA2区域。研究发现，CA1区域的神经元负责记录与威胁经历相关的地点记忆，而CA2区域的神经元则能够帮助小鼠区分与威胁（CS+）和安全（CS−）相关的个体。在实验中，研究人员通过让小鼠接触不同的个体并施加轻微电击（模拟威胁），验证了小鼠的记忆反应。关闭CA1后，小鼠无法记住威胁发生的地点，但仍能记住哪个个体有威胁；关闭CA2后，小鼠记住了威胁发生的地点，但对所有个体都表现出无差别的恐惧反应。钙成像结果显示，厌恶经历增强并稳定了CA2区域的记忆表征，使小鼠能够在面对陌生个体时做出适应性反应。这表明，CA2区域不仅参与社交新颖性的检测，还在面对复杂社交情景时发挥关键作用。研究发表在 Nature Neuroscience 上。

印度科学研究所的Sridharan Devarajan教授带领的研究团队长期关注注意力调控机制。在多任务处理中，大脑如何筛选和优先处理重要信息是科学家们探讨的重点。团队通过实验揭示了大脑特定区域——右后顶叶皮层（rPPC）在重新定向注意力偏见中的作用，为理解注意力障碍的机制提供了新的视角。

研究团队对两组参与者分别采用了抑制性重复经颅磁刺激（rTMS）和40赫兹的经颅交流电刺激（tACS），以研究右后顶叶皮层（rPPC）对注意力偏见的影响。在实验中，参与者需要根据提示关注屏幕两侧的目标，研究人员通过比较参与者对有提示和无提示目标的反应，量化了偏见和敏感性。

结果表明，rPPC的刺激对偏见有显著的调节作用，特别是在无提示情况下，偏见显著减少，而敏感性未受到影响。该发现表明rPPC主要负责重新定向选择偏见，而不是感知敏感性的调节。研究成果为未来通过精准神经调控治疗注意力障碍提供了新的理论依据。研究发表在 Nature Communications 上。

肠道神经肽F调节果蝇寿命的机制

布朗大学衰老生物学中心的Marc Tatar教授及其团队长期致力于研究胰岛素与衰老的关系。本次研究揭示了果蝇肠道中产生的神经肽F（NPF）在调节寿命中的重要作用。

研究人员利用遗传工具降低果蝇肠道中NPF的分泌，并通过ELISA测量其在血液中的含量。结果显示，减少NPF分泌可以延长果蝇的寿命。此外，抑制大脑中控制保幼激素（Juvenile Hormone，JH）产生的NPF受体也产生了类似的延寿效果。这一发现表明，NPF通过与胰岛素信号和JH调节的相互作用，影响了果蝇的衰老过程。

实验还发现，NPF的分泌与饮食中的糖和酵母含量密切相关，不同饮食下，EEC对NPF的分泌反应存在差异。研究进一步指出，抑制肠道NPF和大脑NPF受体的作用可以通过保幼激素类似物的逆转。这表明NPF在胰岛素信号传导和JH调控中的核心作用，揭示了肠道、大脑和内分泌系统之间的复杂相互作用机制。这项研究发表于 PNAS 上。

小脑在长期运动技能记忆中的关键作用

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的研究团队，包括Maurice Smith教授和Alkis Hadjiosif博士后，揭示了小脑在运动技能长期记忆中的关键作用。此前，神经科学家已知内侧颞叶损伤会影响长期陈述性记忆，但对运动技能记忆的影响尚不明确。该研究进一步阐明了大脑不同区域对短期和长期记忆的分工。

研究团队通过对患有小脑性共济失调（cerebellar degeneration）的患者进行实验，深入分析了他们在感觉运动学习过程中的记忆表现。研究将记忆分为短期的“暂时易失性”记忆（temporally-volatile memory），该记忆在15至20秒内迅速消退，不会形成长期记忆；以及长期的“暂时持续性”记忆（temporally-persistent memory），这种记忆可稳定60秒以上，并形成长期记忆。

结果显示，患者在短时间间隔内表现正常，但当时间间隔增加到25秒以上时，记忆形成能力显著受损。这一研究证明了小脑在长期感觉运动记忆形成中的独特作用，与短期记忆系统相对独立。研究结果不仅解释了此前小脑损伤对学习能力影响的差异，也为理解记忆的神经机制提供了新的视角。该研究发表在 PNAS 上。

倭黑猩猩可能面临更大生存危机

伦敦大学学院主导的国际研究团队发现，倭黑猩猩作为濒危的类人猿，可能比我们之前理解的更加脆弱。研究揭示了该物种存在三个遗传上独立的群体。该研究由伦敦大学学院、维也纳大学和马克斯·普朗克进化人类学研究所的科学家共同领导，并得到了来自英国、奥地利、德国等多国研究人员的支持。

研究团队通过基因组分析揭示了倭黑猩猩的三大遗传种群，分别位于刚果民主共和国的中部、西部和远西部地区。通过对20只野生倭黑猩猩的外显子组测序、10只圈养倭黑猩猩的完整基因组分析，以及136只野生个体的线粒体DNA数据，研究人员发现，这三个群体之间的分化时间最早可追溯至145,000年前，且遗传差异程度与最接近的黑猩猩亚种相当。远西群体的长期有效种群规模（Ne）仅约为3000，显示出严重的种群隔离和遗传多样性缺乏，增加了该群体的灭绝风险。研究结果表明，保留这些遗传种群对于倭黑猩猩的长期保护至关重要。该研究发表在 Current Biology 上。

一项来自斯坦福大学和麻省理工学院的最新研究指出，当前广泛应用于神经科学和人工智能领域的神经回归方法可能无法准确识别与大脑相似的模型。研究者发现，这种方法过度依赖线性回归得分（如R²），忽略了大脑系统的复杂性，从而可能导致错误的科学结论。

这项研究特别聚焦于网格细胞——一种关键的神经细胞模型。尽管回归得分高的人工神经网络在预测网格细胞的神经活动方面表现优异，但这些模型却未能捕捉网格细胞的核心特性，如周期性调谐曲线和模块化结构。研究人员指出，这类模型的成功更多地源于线性回归的隐含偏差，而非与大脑的实际相似性。

通过多项实验证明，回归方法所依赖的指标与模型的复杂性高度相关，却无法准确反映模型与大脑的相似程度。研究呼吁神经科学和AI领域重新评估这一方法，并建议未来在模型比较时引入更多维度，如神经动态和行为数据，以减少对单一得分的过度依赖。

舞蹈经验对观众大脑活动的影响

赫尔辛基大学的研究人员通过测量观众在观看现场舞蹈表演时的大脑活动，探索了舞蹈和音乐经验对大脑功能的影响。研究团队邀请了舞者、音乐家以及没有舞蹈或音乐背景的初学者参与实验，使用脑电图（EEG）记录他们的大脑活动。主要作者为Hanna Poikonen，研究在真实的现场表演环境中进行。

研究人员通过测量观众在观看Iron Skulls Co表演的舞蹈二重唱《Un último recuerdo》时的大脑活动，探讨了舞蹈经验如何影响大脑功能。实验在真实的表演环境中进行，使用脑电图（EEG）记录观众的脑电波，分析其皮层振荡。结果发现，舞者在观看表演时表现出更强的前额中央和顶枕区的θ相位同步性（4-8Hz），这可能与舞蹈经验对运动意象和多感官整合的影响有关。此外，舞者在听音乐时，delta相位同步性（0.5-4Hz）也更强，音乐家在观看舞蹈时同样表现出更强的delta相位同步性，表明他们对节奏感的敏锐度更高。这项研究表明，舞蹈和音乐的训练能够增强大脑在处理复杂感官和社交信息时的同步性。研究结果发表在 European Journal of Neuroscience 上。

特温特大学的博士生Martina Lamberti在她的博士论文中揭示了记忆和预测之间的联系。她的研究为理解大脑如何通过记忆来预测未来事件提供了新的见解。该研究不仅为探索神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的治疗提供了新思路，还为进一步研究记忆形成机制奠定了基础。

Lamberti团队通过使用大鼠皮质神经元的体外模型，研究了记忆和预测的基本机制。他们使用电刺激和光遗传学刺激（optogenetic stimulation）来探究神经网络如何在体外形成记忆并进行预测。研究发现，当通过局部电刺激形成长期记忆时，预测功能对短期记忆的依赖性显著降低。相反，当长期记忆没有形成时，预测完全依赖短期记忆。此外，阻断NMDA受体会损害长期记忆但不会影响预测，这进一步验证了尖峰时间依赖性可塑性（STDP）在长期记忆形成中的作用。该研究还引入了互信息（Mutual Information）和条件激发概率（CFP）等数学工具，揭示了背景输入对记忆巩固的负面影响。该研究发表在 Neuroscience 上。

罗格斯大学新不伦瑞克分校的研究人员与来自国际团队的科学家合作，通过应用人工智能技术，成功识别出对人类健康至关重要的核心肠道微生物群。这一发现为个性化治疗提供了新方向，特别是针对慢性疾病如糖尿病和炎症性肠病等领域。研究由Liping Zhao教授领导，他是罗格斯大学环境与生物科学学院生物化学与微生物学系的教授。

研究团队通过整合来自2型糖尿病高纤维饮食干预和15种疾病的宏基因组数据集，开发出“两个竞争行会”模型（Two Competing Guilds，TCGs）。这一模型揭示了肠道细菌群在各种干预和疾病状态下的稳定关系。TCG模型中的两类菌群分别为基础菌群和致病菌群，前者负责纤维发酵和丁酸盐（butyrate）生产，有助于维持肠道健康；后者则与毒力和抗生素抗性相关，可能在特定情况下推动疾病进展。通过人工智能模型和随机森林算法，研究成功预测了四种不同疾病对免疫治疗的个性化反应，显示该方法不仅可以识别核心微生物组，还可用于个性化营养建议和靶向治疗。该研究发表在 Cell 杂志上。

中山大学医学院的施莽教授联合浙江大学、复旦大学等多个研究团队，提出了一种全新的深度学习模型LucaProt。该模型利用Transformer框架与云计算技术，成功发现了超过16万种全新RNA病毒。这个数量是已知RNA病毒种类的近30倍，显著扩展了科学界对RNA病毒多样性的认知。

RNA病毒的高变异性使其能够跨物种传播，威胁公共健康。然而，传统的病毒鉴定方法依赖于序列同源性比对，难以识别缺乏同源性的“暗物质”病毒。LucaProt则通过结合蛋白质序列与三维结构信息，显著提高了病毒鉴定的准确性，特别是在此前无法识别的超群中取得突破性进展。

该研究还发现了迄今为止最长的RNA病毒基因组，长达47,250个核苷酸，进一步揭示了RNA病毒的复杂性。这一研究成果为全球RNA病毒的鉴定和疫苗研发提供了全新思路，并发表在 Cell 上。

五个问题帮助识别大脑性别差异研究中的夸大宣传

随着性和性别神经科学领域研究的快速增长，越来越多的研究成果通过媒体传递给公众。然而，这一过程中，许多夸大的陈述可能误导大众，助长刻板印象。因此，英国阿斯顿大学的Gina Rippon及其团队研究团队提出了一套针对性别差异研究的评估指南，旨在帮助公众识别其中的夸大宣传。

研究通过分析性别差异神经科学领域的大量论文，提出了一套名为“Magic”的指南，旨在减少夸大宣传并提高研究报告的透明度。指南包括五个关键因素：幅度（magnitude）、准确性（accuracy）、普遍性（generalizability）、膨胀（inflation）和可信度（credibility）。研究指出，许多性别差异研究报告中，差异的描述存在不清楚、不准确的问题。例如，某项关于性别差异的大脑连接模式研究中，仅0.5%的差异具有统计显著性，但研究却可能给人一种性别差异广泛存在的印象。

此外，研究还发现，一些研究使用的样本无法普遍代表广泛人群，这在解释结果时可能会导致误导。通过提出这套指南，研究团队希望促使学术界在报告性别差异研究时更加谨慎，从而避免产生不必要的社会误解和刻板印象。该研究发表在 Nature Communications 上。

随着可穿戴设备的普及，通过加速度计数据提取活动模式成为精准医疗和流行病学研究的重要工具。然而，现有的数据集通常在实验室环境中采集，难以反映现实生活中的活动多样性和连续性。为解决这一问题，英国帝国理工学院的研究团队开发了CAPTURE-24数据集，该数据集记录了151名参与者在自由生活环境中的全天活动数据。

研究团队使用腕戴式加速度计（accelerometer）、可穿戴相机（wearable camera）和睡眠日记（sleep diaries），在真实生活环境中记录了151名参与者24小时内的活动数据，总计收集了3883小时的加速度计数据，其中2562小时带有详细的活动注释。与现有实验室数据集相比，CAPTURE-24的数据量大两到三个数量级，涵盖了从休闲活动到工作任务的多种复杂活动模式。此外，该数据集通过细粒度注释提供了超过200种活动类型的详细信息，显著提升了数据的多样性。研究表明，CAPTURE-24数据集对开发高精度的人类活动识别模型，特别是深度学习等数据密集型方法具有重要价值。CAPTURE-24还弥补了实验室环境下采集数据的不足，为研究人员提供了一个真实、异质性高的数据集，使模型更好地泛化至现实世界应用。研究发表在 Scientific Data 上。

该研究由多个研究机构共同完成，研究团队致力于解决材料力学领域信息提取的挑战。他们构建了一个新的本体并结合语义注释的数据集，以帮助从非结构化文本中提取材料成分和实验数据。研究的重点是促进材料疲劳研究的进展。

研究团队开发的MaterioMiner数据集将材料力学领域的本体概念与文献中的文本实体相结合。通过三名评审员的手动注释，共记录了四篇文献中的2191个实体，涉及179个不同类别。研究中提出的命名实体识别（NER）模型旨在识别文本中的重要信息，研究团队通过对预训练语言模型的微调，展示了训练NER模型的可行性。

这一研究不仅为材料语言模型的训练奠定了基础，还提供了从材料科学文献中提取知识图谱的路径。团队特别强调了因果成分-过程-微观结构-属性（CPMP）关系的提取，这对于解决材料科学中的争议性问题如晶间裂纹扩展具有潜在价值。研究成果展示了结合语义数据和预训练语言模型的有效性，为后续的材料科学研究和自动化本体构建提供了新的思路。研究发表在 Scientific Data上。

失语症患者的大脑反馈信号减弱影响多感官整合

格拉斯哥大学心理与神经科学学院的 Lars Muckli 教授及其研究团队通过一项实验研究，探讨了失语症（Aphantasia）患者的大脑反馈信号在多感官整合中的作用。研究发现，这些患者不仅缺乏视觉意象，其大脑视觉皮层对声音的反应也较为微弱。

在这项研究中，研究团队对22名失语症患者进行了蒙眼听觉刺激实验，记录了他们的大脑视觉皮层的反应。结果表明，与对照组和盲人参与者相比，失语症患者在V1和V2视觉区域的解码能力显著减弱，仅在中央凹V3区域能够解码出声音。进一步分析显示，盲人参与者在视觉皮层的偏周区域表现出更强的解码能力，而失语症患者的解码能力则随着偏周区域的扩大而减弱。这一现象表明，失语症患者的大脑反馈信号较弱，导致其不仅难以形成视觉意象，甚至对声音的感知也有所削弱。研究结果为理解大脑的多感官整合提供了新的线索，指出失语症可能与大脑反馈信号的削弱密切相关。研究发表在 Journal of Vision 上。

伦敦帝国理工学院的研究团队通过“网络球”游戏，研究了人类在面对AI虚拟代理被排斥时的行为反应。研究由帝国理工学院戴森设计工程学院的Jianan Zhou和Nejra van Zalk领导，揭示了人类在与AI交互时的同情倾向，以及这种倾向对AI设计的潜在影响。

研究采用了2×2实验设计，招募了244名年龄在18至62岁之间的参与者，观察他们在游戏中如何对待被排斥或公平对待的AI代理。实验使用了“网络球”（Cyberball）范式，该游戏要求参与者在虚拟界面上将球传递给其他玩家，玩家可以是AI代理或真人。在某些情况下，AI代理被公平对待，而在其他情况下，AI代理被排斥。结果显示，参与者自动遵循社会规范（social norm），通过更频繁地将球传给被排斥的AI代理来补偿他们，这与参与者对被排斥人类的反应相似。

研究还发现，年长的参与者更倾向于感知不公平，并采取行动来纠正这种不公平现象。虽然参与者表现出对AI代理的同情，但他们并没有对排斥AI的真人产生负面看法。研究还揭示了使用AI代理的频率与同情心之间的关联，并发现积极的AI使用体验有助于增强参与者的同情心。

剧烈运动可短期内提高执行功能

加州大学圣塔芭芭拉分校的研究团队通过分析大量运动研究数据，进一步探讨了单次急性运动对认知功能的影响。研究由心理与脑科学系教授 Barry Giesbrecht 领导，团队成员包括Jordan Garrett 等。尽管长期运动干预对认知功能的提升已有定论，但该团队希望揭示单次剧烈运动对年轻人的影响。

研究团队对1995年至2023年间的113项研究进行了系统回顾和贝叶斯元分析，涵盖了4,390名18至45岁的参与者。分析显示，急性运动对认知功能有小幅正向影响，尤其是减少了反应时间。高强度间歇训练（HIIT）和骑自行车等运动方式对记忆、注意力、信息处理和执行功能等认知能力的提升效果最为显著。研究还发现，运动时长少于30分钟的效果优于长时间运动。

此外，研究表明，执行功能，如工作记忆和抑制功能，是受运动影响最大的认知领域。研究中采用了贝叶斯分层模型，确保了结果的稳健性，并通过修剪和填充方法减少发表偏差。未来，研究团队计划结合实验室任务和现实活动进一步验证剧烈运动对认知功能的具体影响。研究发表在 Communications Psychology 上。

新的行为特征可以量化特定人际关系的社会价值

加州大学洛杉矶分校的 João F. Guassi Moreira 和 Carolyn Parkinson 团队在研究中发现了一种新的行为特征，能够量化人们赋予特定人际关系的价值。此前，心理学界很少具体讨论人们如何衡量人际关系中的社会价值，而这一发现为理解人们在社会决策中的行为提供了新的研究方法。

研究人员设计了一种实验方法来捕捉个人在面对有限资源时对社会行为的优先选择，结合经济学中的机会成本（opportunity cost）概念，通过分析1111名参与者的社交行为，得出了行为特征的权重。他们将这些行为特征应用于特定的人际关系（如父母、朋友和熟人），并发现这些特征能够反映社会价值的不同表现形式。研究结果表明，社会价值得分不仅与关系的质量相关，还能够预测参与者在不同任务中的决策偏好。该研究通过对社会价值的行为标志进行量化，为心理学领域提供了更精确的研究工具。研究发表在 Communications Psychology 上。

随着 2023 年人工智能聊天机器人的广泛应用，搜索引擎开始提供更复杂的药物信息。然而，由英国研究团队发表的一项研究表明，这些工具并不总能提供准确或安全的答案，且某些回答可能导致患者误解或危险后果。研究团队来自多所医疗机构，并与临床药剂师和药理学专家合作。

研究人员通过 Bing copilot 对 2020 年美国门诊市场上最常用的 50 种药物进行了实验。每种药物的常见问题共生成了 500 个回答，涵盖了药物的适应症、使用说明和禁忌症等。研究发现，聊天机器人的答案在 Flesch 阅读轻松度分数（Flesch Reading Ease Score）中得分较低，平均可读性仅为 37，显示出大部分患者难以理解这些信息。

同时，尽管回答的平均完整性和准确性达到了 100%，但专家分析了其中 20 个回答后，发现 66% 的答案可能存在潜在的安全隐患，其中 42% 的回答可能会导致中度或轻度伤害，22% 的回答可能导致严重伤害甚至死亡。研究表明，AI 聊天机器人虽然能够提供大量信息，但其复杂性和潜在错误可能对患者的药物安全构成威胁，建议患者在获取药物信息时仍应谨慎依赖此类工具，优先咨询专业医护人员。研究发表在 BMJ Quality & Safety 上。