認(rèn)知與行為
腦彈性成像再試手,揭示青少年冒險(xiǎn)精神之源
McIlvain et al., NeuroImage
青少年更容易沖動(dòng)、冒險(xiǎn),這點(diǎn)我們?cè)缇椭懒恕N覀兺瑯釉缇椭赖倪€有這種沖動(dòng)背后的腦環(huán)路機(jī)制:在青少年大腦中,前額葉的“控制中心”的成熟程度趕不上“冒險(xiǎn)中心”,因此青少年的許多冒險(xiǎn)沖動(dòng)不能受到有效的抑制。然而,過去的相關(guān)研究基本用的都是fMRI(functional magnetic resonance imaging,功能性核磁共振成像)技術(shù),通過腦活動(dòng)來推測(cè)腦區(qū)的發(fā)育進(jìn)展。近日,特拉華大學(xué)(University of Delaware)和北卡羅萊納大學(xué)(University of North Carolina)的研究人員們利用一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù),MRE(magnetic resonance elastography,核磁共振彈性成像),對(duì)青少年大腦中“控制中心”和“冒險(xiǎn)中心”的物理性質(zhì)進(jìn)行了探測(cè)。
如圖1所示,在MRE實(shí)驗(yàn)中,研究人員對(duì)大腦進(jìn)行低頻振動(dòng)(low-frequency vibrations)刺激,然后檢測(cè)特定腦區(qū)對(duì)這個(gè)刺激的物理反應(yīng),從而得出局部剛性(stiffness);而過去的研究表明,腦區(qū)的局部剛性與髓鞘(myelin)質(zhì)量、膠質(zhì)細(xì)胞(glia)網(wǎng)絡(luò)等性質(zhì)相關(guān),進(jìn)而與大腦健康、發(fā)育也相關(guān)。
圖1:通過MRI(核磁共振成像)獲取MRE數(shù)據(jù)的方法:低頻振動(dòng)由右下角的氣動(dòng)促動(dòng)機(jī)(pneumatic actuator)產(chǎn)生
- McIlvain et al., NeuroImage -
在本項(xiàng)研究中,研究人員測(cè)量了三個(gè)具體腦區(qū)的MRE數(shù)據(jù):NAc(nucleus accumbens,伏隔核)、vmPFC(ventromedial prefrontal cortex,腹內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì))和OFC(orbitofrontal cortex,眶額皮質(zhì))。研究結(jié)果支持了此前用fMRI分析得出的結(jié)果:在青少年大腦中,主要由NAc組成的“冒險(xiǎn)中心”的成熟程度比vmPFC和OFC組成的“控制中心”要高,青少年很可能因此無法有效抑制自己的冒險(xiǎn)沖動(dòng)。
doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.116850
你的性格,真的會(huì)被地形影響?
G?tz et al., Nat. Hum. Behav.
“一方水土養(yǎng)一方人”,生長和居住的地方往往會(huì)在人的性格特質(zhì)上留下別樣的印記。例如,人們可能會(huì)覺得,山地居民會(huì)比平原上的更加“民風(fēng)彪悍”。近期,美國的一項(xiàng)研究探索性地分析地形中的“多山性”(mountainousness)與大五人格特質(zhì)(Big Five personality traits)之間的聯(lián)系。為了得出“多山性”,他們運(yùn)用地理數(shù)據(jù),綜合考慮了美國全境的海拔和坡度,并用郵政編碼劃分地區(qū)。數(shù)據(jù)顯示,山地的人普遍有較低的隨和性(agreeableness)、盡責(zé)性(conscientiousness)、外向性(extraversion)和神經(jīng)質(zhì)(neuroticism),但有著更高的經(jīng)驗(yàn)開放性(openness to experience)。為了初步揭示這種性格模式產(chǎn)生的機(jī)理,研究者們區(qū)分了遷入山區(qū)者的“文化適應(yīng)效應(yīng)”(acculturation)和在山區(qū)成長者的“文化濡化效應(yīng)”(enculturation),發(fā)現(xiàn)山區(qū)人性格中的隨和性、盡責(zé)性以及外向性程度可能來自在山區(qū)長大的文化濡化,而神經(jīng)質(zhì)與開放性的分?jǐn)?shù)則源自移居者的文化適應(yīng)。
- G?tz et al., Nat. Hum. Behav. -
另外,為了區(qū)分生態(tài)環(huán)境影響(ecological effect)和社會(huì)文化影響(sociocultural effect),研究者還對(duì)比了東部居民(淺藍(lán))和西部居民(深藍(lán))的分?jǐn)?shù)。他們的假設(shè)是,雖然美國兩側(cè)都有山,但只有西部的人歷史上受到了邊境文化(frontier culture)的影響,而東部受到的是更純粹的生態(tài)環(huán)境影響。研究者們解讀圖中的結(jié)果稱,純生態(tài)環(huán)境影響帶來的是高神經(jīng)質(zhì)故而排斥社交、低盡責(zé)性故而遠(yuǎn)離公民義務(wù)的隱士,而非西部那些獨(dú)立自主且意志堅(jiān)定的先鋒——他們受社會(huì)文化影響較多,神經(jīng)質(zhì)程度較低,且非常追求新體驗(yàn)。此次研究發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)雖然看似偏小,但考慮到社群龐大的人口總數(shù),此類性格差異對(duì)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的影響應(yīng)當(dāng)不容小覷。
doi: 10.1038/s41562-020-0930-x
“看著都疼”的神經(jīng)基礎(chǔ)
Zhou et al., eLife
看到別人受傷或者露出疼痛的表情時(shí),我們也會(huì)感到一絲疼痛。這樣的共情(empathy)被稱為替代性疼痛(vicarious pain)。
預(yù)警:以下部分圖片可能會(huì)引起替代性疼痛!
- Zhou et al., eLife -
近日,來自電子科技大學(xué)和達(dá)特茅斯學(xué)院的團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn),無論是看到他人受到針扎、刀割等有害刺激(noxious stimulation,NS),還是看到他人痛苦的神情(facial expression,F(xiàn)E),所產(chǎn)生的神經(jīng)表征都是類似的。研究者使用了多變量模式分析(multivariate pattern analysis)處理來自全腦的功能性核磁共振成像數(shù)據(jù),利用機(jī)器學(xué)習(xí)解碼所觀察到的活動(dòng)。他們找到了兩種高度相關(guān)的大腦活動(dòng)模式(pain-predictive patterns),可以分別解碼預(yù)測(cè)有害刺激和痛苦神情所引發(fā)的疼痛,而島葉中部在這兩種模式中都有重要地位——只看由有害刺激得到的島葉中部的活動(dòng)模式,就既可以預(yù)測(cè)來自有害刺激的替代性疼痛,也可以預(yù)測(cè)來自痛苦神情的;反之亦然。這印證了此前一項(xiàng)元分析研究的結(jié)論:島葉中部專門負(fù)責(zé)與疼痛有關(guān)的共情,是替代性疼痛的中樞之一。另外,研究者們需要區(qū)分替代性疼痛和那些負(fù)面而高興奮度(high arousal)卻并非疼痛的情感(affect):結(jié)果顯示,此前所說的兩種腦活動(dòng)模式,分辨這些非疼痛情感的能力比較平庸,的確是具有針對(duì)疼痛的特異性的。最后,他們還找來一組被試體驗(yàn)真正的軀體性疼痛(self-experienced somatic pain),發(fā)現(xiàn)這些解碼替代性疼痛的模式也可以正確解碼人們被燙到的體驗(yàn),表明了共情帶來的疼痛與“真實(shí)”疼痛之間的相關(guān)性。
doi: 10.7554/eLife.56929
如何理解“feel blue”:顏色相關(guān)詞匯
與情緒之間的聯(lián)系具有普遍性
Jonauskaite et al., Psych. Sci.
許多人在學(xué)習(xí)外語的過程中可能都曾經(jīng)產(chǎn)生過這樣的疑問:“為什么‘feel blue’是憂郁呢?”這似乎表示了顏色與情感之間的聯(lián)系會(huì)被文化或語言所局限,然而,由瑞士洛桑大學(xué)(University of Lausanne)牽頭、多地研究人員聯(lián)合發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn),類似于這種顏色相關(guān)詞匯和相應(yīng)情感之間具有普遍的關(guān)聯(lián)性,盡管語言和地域會(huì)對(duì)它們之間的聯(lián)系產(chǎn)生些許影響。
該研究采集了4598份來自30個(gè)國家、22種語言使用者對(duì)于顏色詞匯與不同種類情緒之間的聯(lián)系,發(fā)現(xiàn)顏色-情緒之間的聯(lián)系具有普遍性。研究人員使用了日內(nèi)瓦情感輪(Geneva Emotion Wheel)來測(cè)量顏色詞匯以及不同種類的情緒之間的聯(lián)系。結(jié)果顯示,在全球范圍內(nèi),大部分顏色詞匯與情緒的相關(guān)性都十分顯著;并且,大部分國家的被試對(duì)于顏色-情感的聯(lián)系與全球性趨勢(shì)一致,而其余國家的偏差也在機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以正確預(yù)測(cè)的范圍內(nèi),因此可以認(rèn)為顏色-情緒的關(guān)聯(lián)性具有普遍性。
與此同時(shí),研究人員也發(fā)現(xiàn),語言和地域能夠在一定程度上改變顏色-情緒關(guān)聯(lián)強(qiáng)度??傮w而言,來自語言上或地理位置上更相近的國家的被試對(duì)于顏色-情緒的匹配會(huì)更加相似。一些顯著的個(gè)例可能揭露了這一趨勢(shì)的原因:例如,來自希臘的被試更傾向于將紫色與悲傷相匹配,而中國的被試看到白色則會(huì)想到悲傷,這兩種現(xiàn)象可能都與葬禮上的服裝穿著有關(guān)。因此,語言和地域變化對(duì)于顏色-情緒關(guān)聯(lián)性的影響可能受到了更多文化因素的調(diào)控,但這些因素帶來的差異并不足以影響該關(guān)聯(lián)的普遍性。
值得注意的是,該研究關(guān)注了顏色和情緒的詞匯在概念上的相關(guān)性,但這與人們?nèi)粘I钪腥绾问褂眠@些詞匯并沒有必然的關(guān)系。因此我們也許會(huì)認(rèn)為藍(lán)色與憂郁相關(guān),但是看到“feel blue”的表達(dá)時(shí),可能還是會(huì)感到困惑。
日內(nèi)瓦情感輪,右圖為一份回答的示例
- Jonauskaite et al., Psych. Sci. -
全球范圍內(nèi),顏色-情緒相關(guān)性的模式
- Jonauskaite et al., Psych. Sci. -
doi: 10.1177/0956797620948810
圖里有臉?圖里沒臉?
圖里有且沒有臉——人臉視錯(cuò)覺的神經(jīng)機(jī)制
Wardle et al., Nat. Commun.
人類的大腦對(duì)于人臉有很高的敏感度。例如,過往的研究發(fā)現(xiàn)人腦中對(duì)于面孔尤其敏感的FFA(fusiform face area,梭狀回面孔區(qū))以及OFA(occipital face area,枕葉面部區(qū))。有趣的是,對(duì)于面孔的高靈敏度也帶來了另一個(gè)結(jié)果——人們常常在別的物體上面看出臉的形狀,也就是所謂的人臉視錯(cuò)覺現(xiàn)象。為什么人們會(huì)產(chǎn)生這種似臉非臉的知覺呢?近日,研究人員通過結(jié)合高時(shí)間分辨率的MEG(magnetography,腦磁圖)以及高空間分辨率fMRI(功能磁共振技術(shù)),揭露了人臉視錯(cuò)覺的神經(jīng)機(jī)制。
當(dāng)人們看到“似臉非臉“的物體時(shí),與面孔識(shí)別相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)會(huì)被快速激發(fā),然后神經(jīng)活動(dòng)會(huì)被修正為處理物體知覺的模式。研究人員分別向被試展示了人臉、”似臉非臉“、以及物體三種類型的圖片,并記錄了被試在看到不同圖片時(shí)MEG和fMRI的數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示,”似臉非臉“的圖片會(huì)引起面孔識(shí)別相關(guān)的FFA與OFA、物體識(shí)別相關(guān)的LO(lateral occipital area,外側(cè)枕葉)以及場(chǎng)景識(shí)別相關(guān)的PPA(parahippocampal place area,海馬旁回位置區(qū))的活動(dòng)。其中,F(xiàn)FA與OFA的活動(dòng)模式與人臉和物體的活動(dòng)都不相同,但LO以及PPA的活動(dòng)模式卻與物體識(shí)別沒有顯著差異。這說明該類物體的識(shí)別會(huì)激發(fā)面孔識(shí)別區(qū)域的活動(dòng),但是與人臉識(shí)別還是有顯著差異。與此同時(shí),研究人員通過對(duì)比不同條件下MEG的結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)人們看到人臉視錯(cuò)覺的圖片時(shí),MEG活動(dòng)模式在最初會(huì)與面孔識(shí)別的MEG活動(dòng)更加接近,但隨著時(shí)間的推移,錯(cuò)覺圖片所引發(fā)的MEG活動(dòng)與物品圖片所引發(fā)的MEG活動(dòng)趨于一致。這些結(jié)果表明,人臉視錯(cuò)覺是面孔探測(cè)系統(tǒng)的錯(cuò)誤判斷,但能夠很快地得到修正。這項(xiàng)研究也啟示了在研究視覺系統(tǒng)機(jī)制的過程中考慮時(shí)間變化的重要性。
由上至下分別是實(shí)驗(yàn)中所使用的物品、人臉視錯(cuò)覺、人臉圖片
- Wardle et al., Nat. Commun. -
MEG結(jié)果顯示,人臉視錯(cuò)覺刺激在260ms后與物品識(shí)別的活動(dòng)模式的相似度增加,這可能代表了視覺系統(tǒng)對(duì)于錯(cuò)覺刺激的分類由面孔轉(zhuǎn)變?yōu)槲锲?/strong>
- Wardle et al., Nat. Commun. -
doi: 10.1038/s41467-020-18325-8
Schurgin et al., Nat. Hum. Behav.
工作記憶容量(capacity)一般為3—4個(gè)項(xiàng)目,這個(gè)結(jié)論在使用不同的范式、任務(wù)及不同類別刺激的實(shí)驗(yàn)中均得到了驗(yàn)證。加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)的Brady團(tuán)隊(duì)提出了TCC(target confusability competition,目標(biāo)混淆度競(jìng)爭(zhēng)模型),該模型通過單一信號(hào)檢測(cè)框架(unitary signal detection framework)從項(xiàng)目表征與目標(biāo)之間的相似程度將不同的感知項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為相似性表征(similarity representation),從而對(duì)記憶容量理論提出了新的解釋。
在連續(xù)反應(yīng)記憶任務(wù)(continuous response memory task)中,被試通常需要在顏色圓盤(color wheel)上通過滑動(dòng)指針找出記憶項(xiàng)目的顏色(Luck & Vogel, 1997;見圖)。該研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,對(duì)不同目標(biāo)項(xiàng)目的記憶表征強(qiáng)度是非線性的,并由編碼項(xiàng)目與記憶目標(biāo)的相似性決定。因此,與以往使用記憶容量、表征精確程度(accuracy)兩個(gè)變量的工作記憶模型不同,TCC模型中只有一個(gè)變量——記憶強(qiáng)度(d′)。與傳統(tǒng)模型相比,TCC的預(yù)測(cè)效果更好。此外,從記憶強(qiáng)度而非記憶容量的角度出發(fā),研究人員們得以探究工作記憶與長時(shí)記憶之間的關(guān)系。
- Schurgin et al., Nat. Hum. Behav. -
- Schurgin et al., Nat. Hum. Behav. -
TCC模型預(yù)測(cè)曲線(藍(lán)線)對(duì)于不同記憶任務(wù)
數(shù)據(jù)(灰色直方)的預(yù)測(cè)表現(xiàn)
- Schurgin et al., Nat. Hum. Behav. -
doi: 10.1038/s41562-020-00938-0
系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)
中間神經(jīng)元——穩(wěn)定空間記憶的關(guān)鍵
Udakis et al., Nat. Commun.
在記憶研究中,神經(jīng)科學(xué)家們的目光常常集中在興奮性神經(jīng)元上——在重要的記憶腦區(qū),海馬體(hippocampus)中,這些興奮性神經(jīng)元就是錐體神經(jīng)元(pyramidal neurons)。然而,海馬體中的另一群關(guān)鍵細(xì)胞,抑制性中間神經(jīng)元(inhibitory interneurons),或許也在記憶中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本周,由布里斯托大學(xué)(University of Bristol)和帝國理工學(xué)院(Imperial College)合作完成的一項(xiàng)研究表明,海馬體中主要的兩組中間神經(jīng)元(PV和SST神經(jīng)元)具有能幫助穩(wěn)定記憶的細(xì)胞性質(zhì)。
一直以來,突觸可塑性(synaptic plasticity)都被視為記憶的主要基質(zhì)。研究團(tuán)隊(duì)通過一個(gè)常被用來誘導(dǎo)可塑性的方法(theta burst stimulation,TBS),誘導(dǎo)出了PV和SST神經(jīng)元的突觸可塑性。在海馬體內(nèi),這兩群神經(jīng)元通過與錐體神經(jīng)元之間的連接,抑制進(jìn)入錐體神經(jīng)元的興奮性信號(hào)(下圖c)。有趣的是,這兩種抑制性中間神經(jīng)元具有非常不同的性質(zhì)。如下圖g、h所示:在經(jīng)歷了完全相同的TBS步驟后,PV神經(jīng)元—錐體神經(jīng)元突觸會(huì)產(chǎn)生LTD(long-term depression,長時(shí)程抑制),而SST神經(jīng)元—錐體神經(jīng)元突觸會(huì)產(chǎn)生LTP(long-term potentiation,長時(shí)程增強(qiáng))。
- Udakis et al., Nat. Commun. -
作者進(jìn)一步確認(rèn)了這兩種不同的可塑性的機(jī)制,并深入研究了中間神經(jīng)元的可塑性給整個(gè)海馬體CA1網(wǎng)絡(luò)帶來的影響。他們發(fā)現(xiàn),在誘導(dǎo)出PV和SST神經(jīng)元的可塑性后,CA1中的錐體神經(jīng)元活動(dòng),與從CA3到CA1的輸入活動(dòng)有了更強(qiáng)的耦合性(correlation)。而且在小鼠中,這兩種神經(jīng)元的可塑性使得CA1內(nèi)的位置細(xì)胞(place cells,對(duì)空間記憶極其重要的一類錐體神經(jīng)元)更加穩(wěn)定。在下圖a表示的任務(wù)中,小鼠要先在A環(huán)境中跑10圈,再在B環(huán)境中跑15圈,最后再回到A環(huán)境中跑10圈。實(shí)驗(yàn)的目的是想量化CA1位置細(xì)胞的穩(wěn)定性:如果在第二次進(jìn)入A環(huán)境后,位置細(xì)胞的活動(dòng)與第一次相同或類似,那么就可以說位置細(xì)胞非常穩(wěn)定。他們發(fā)現(xiàn),在誘導(dǎo)出中間神經(jīng)元可塑性(下圖b,iPlas ON)后,CA1位置細(xì)胞在兩次進(jìn)入A環(huán)境中時(shí),活動(dòng)規(guī)律十分相似。然而,在沒有誘導(dǎo)出可塑性(下圖c,iPlas OFF)的情況下,有的CA1位置細(xì)胞在兩次進(jìn)入A環(huán)境中時(shí),活動(dòng)規(guī)律發(fā)生了顯著變化。作者團(tuán)隊(duì)最后提出,要明白記憶是如何保持其精確和穩(wěn)定性的,就要更多地將目光投向海馬體中的中間神經(jīng)元——這些抑制性的神經(jīng)元,也許是穩(wěn)定記憶的關(guān)鍵。
- Udakis et al., Nat. Commun. -
doi: 10.1038/s41467-020-18074-8
大腦中的信息浪潮,不同波段解構(gòu)世界
Lundqvist et al., J. Cogn. Neurosci.
外界信息傳入大腦,首先得經(jīng)過感官系統(tǒng)。嗅覺、視覺、聽覺等感覺先在初級(jí)感覺皮層(例如顳葉的初級(jí)聽覺皮層,和額葉的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層)中扎根,然后向著“更高級(jí)”的皮層,例如前額葉,進(jìn)發(fā)。MIT皮考爾研究所(Picower Institute)的Miller團(tuán)隊(duì)在近日發(fā)文表示,這個(gè)“等級(jí)制度”上,不同級(jí)別的皮層用于處理信息的振蕩(oscillation)頻率也不同。
大腦中的局部振蕩,主要由許多錐體神經(jīng)元膜電位的動(dòng)態(tài)同步產(chǎn)生。這些局部振蕩可以分為多個(gè)波段(bands),如α、β和γ等。Miller團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),“等級(jí)”越高的皮層,在同一個(gè)波段中的局部振蕩頻率峰值就越高。舉個(gè)例子,在處理視覺信息時(shí),外界傳入的光刺激會(huì)在眼中轉(zhuǎn)化為電信號(hào),電信號(hào)經(jīng)過視覺丘腦(visual thalamus),首先進(jìn)入視覺皮層(visual cortex),再經(jīng)過頂葉皮層(parietal cortex),最后進(jìn)入前額葉皮層(prefrontal cortex)。研究人員發(fā)現(xiàn),在β波段內(nèi),視覺皮層在處理視覺信息時(shí)的振蕩頻率為11赫茲,頂葉皮層則是15赫茲,而前額葉則是19赫茲。這樣的頻率遞增現(xiàn)象,在其他波段中也一樣存在。Miller等人認(rèn)為,雖然這項(xiàng)研究只展現(xiàn)出了相關(guān)性(非因果性),但是頻率遞增現(xiàn)象很可能與大腦處理信息的方式有關(guān)——信息在向“上”傳遞的途中,逐漸變得更適應(yīng)動(dòng)物本身的狀態(tài),也就更有用。
doi: 10.1162/jocn_a_01600
哪條神經(jīng)環(huán)路能讓你“控制”住你自己?
Terra et al., Curr. Biol.
前額葉皮層向下皮層腦區(qū)的投射一直以來被認(rèn)為是控制注意力和行為抑制的關(guān)鍵環(huán)路,但從前額葉皮層投射出的信號(hào)太多,具體的環(huán)路并沒有被確認(rèn)。其中,dmPFC(dorsomedial prefrontal cortex,背側(cè)中前額葉皮層)和DMS(dorsomedial striatum,背側(cè)中紋狀體)的一些細(xì)胞的發(fā)放率和行為抑制密切相關(guān)。這項(xiàng)研究里,科學(xué)家們用DREADDS技術(shù)特定抑制了這個(gè)環(huán)路的細(xì)胞群,發(fā)現(xiàn)自由行動(dòng)的大鼠在需要行為抑制的任務(wù)中表現(xiàn)顯著下降。在細(xì)胞層面,這群細(xì)胞的活動(dòng)在行為抑制的過程中呈持久態(tài),或是被激活,或是被抑制。改變這些細(xì)胞的活動(dòng)方式會(huì)導(dǎo)致不成熟的過早行為。
doi:10.1016/j.cub.2020.08.031
海馬體如何幫助你在休息間隙“練鋼琴”?
Jacobacci et al., PNAS
學(xué)習(xí)特定序列的動(dòng)作,例如烹飪、駕車、彈琴跳舞等,是日常生活必要的技能之一。學(xué)習(xí)這些技能需要重復(fù)鍛煉不斷改進(jìn),最近的研究認(rèn)為,提升序列動(dòng)作學(xué)習(xí)的時(shí)間段,除了睡覺時(shí)的記憶鞏固階段,還包括練習(xí)間隙的休息時(shí)間。這樣在練習(xí)間隙的學(xué)習(xí)鞏固叫做MOGs(micro-offline gainbs,微離線收獲)。利用功能結(jié)構(gòu)雙結(jié)合的核磁共振成像技術(shù)和建模,這篇研究發(fā)現(xiàn)人類海馬體在MOGs里的作用類似于記憶重激活(memory reactivation)。這個(gè)結(jié)果說明海馬體除了鞏固依賴海馬體的記憶,也會(huì)鞏固其他類型的記憶,例如這里的序列運(yùn)動(dòng)記憶。也許記憶鞏固的機(jī)理比想象中的普適性更廣。
doi:10.1073/pnas.2009576117
壓力引起的失眠和免疫抑制共享神經(jīng)環(huán)路
Li et al., Sci. Adv.
每次開組會(huì)之前是否都會(huì)覺得壓力山大,前一天晚上輾轉(zhuǎn)反側(cè)難以入眠?壓力過后就像經(jīng)歷了槍林彈雨,耗盡元?dú)?,常常一病不起?我們?duì)壓力會(huì)引起失眠早已習(xí)以為常,并且深知容易失眠的人通常體弱多病。那么是什么搭建了壓力和失眠之間的橋梁,而失眠又是如何降低我們對(duì)外界的抵抗力,威脅我們的身體?來自斯坦福一支研究團(tuán)隊(duì)猜想,過度覺醒的失眠狀態(tài)和外周免疫抑制是否建立在相同的神經(jīng)基礎(chǔ)上?他們發(fā)現(xiàn),在小鼠中,壓力可以強(qiáng)效激活位于下丘腦室旁核的釋放促腎上腺皮質(zhì)激素的神經(jīng)元(CRHPVN),而這些神經(jīng)元能夠直接單突觸神經(jīng)支配下丘腦泌素神經(jīng)元(HcrtLH)的活動(dòng),在壓力引起的失眠中起到至關(guān)重要的作用。他們利用光遺傳激活這條神經(jīng)環(huán)路可以引起小鼠失眠,相反如果抑制CRHPVN與HcrtLH之間的連接,即使小鼠處于壓力狀態(tài)下也不會(huì)為失眠所困。同時(shí)他們注意到激活這條壓力神經(jīng)環(huán)路,還可以通過調(diào)控細(xì)胞增殖和遷移等極大地影響小鼠體內(nèi)免疫細(xì)胞的分布、交流,最終造成大范圍的免疫抑制。這就解釋了為什么壓力在迫使我們清醒的同時(shí),也在悄悄地減弱我們對(duì)外界環(huán)境的免疫力,對(duì)我們的身心都造成巨大的傷害。所以,快去放松放松吧!
doi: 10.1126/sciadv.abc2590
細(xì)胞與分子
綜述 | 星形膠質(zhì)細(xì)胞在CNS炎癥中的角色
Linnerbauer et al., Neuron
近年來,隨著新型成像技術(shù)的開發(fā),神經(jīng)科學(xué)家們有了許多觀察星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocyte)活動(dòng)的方法。這些從神經(jīng)組細(xì)胞(neural progenitor cells,NPCs)分化而來的膠質(zhì)細(xì)胞,似乎在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)炎癥中,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。第一,它們與血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)的形成和維系密切相關(guān);第二,它們能分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factor),從而調(diào)控突觸形成、神經(jīng)元存活等關(guān)鍵功能;第三,它們還能分泌膠質(zhì)遞質(zhì)(gliotransmitters),與神經(jīng)遞質(zhì)類似,以此參與大腦中的信息處理。
圖1:CNS炎癥中,星形膠質(zhì)細(xì)胞的信息處理
- Linnerbauer et al., Neuron -
近日的一篇綜述,詳述了過去幾十年來,對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞在CNS炎癥中作用的研究。作者討論了星形膠質(zhì)細(xì)胞在炎癥中與其他膠質(zhì)細(xì)胞,例如小膠質(zhì)細(xì)胞(microglia,被稱為“大腦的免疫細(xì)胞”)、小突膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendrocytes,主要輔助中樞神經(jīng)元的髓鞘形成)、神經(jīng)元、內(nèi)皮細(xì)胞以及周圍免疫細(xì)胞之間的互動(dòng)。還簡(jiǎn)單總結(jié)了對(duì)炎癥中星形膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)遺傳學(xué)(epigenetic)改變的研究,尤其是組蛋白(histone)改造和DNA甲基化(methylation)。
由于星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的特殊性(例如細(xì)胞之間以孔道連接,形成大片的星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)),作者認(rèn)為,這個(gè)領(lǐng)域的未來,需要靠高通量成像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
doi: 10.1016/j.neuron.2020.08.012
病菌感染引起的傳代記憶
Kaletsky et al., Nature
當(dāng)我們面對(duì)無常的天氣變化和復(fù)雜的病菌環(huán)境,機(jī)體抵抗力變?nèi)蹙秃苋菀妆徊≡w感染導(dǎo)致生病,那么下次,我們就會(huì)變聰明盡量避免身處或接觸這些有害的環(huán)境條件。這是一種有效的學(xué)習(xí)過程,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)保護(hù)自我。在小小的線蟲里,同樣存在著遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的學(xué)習(xí)機(jī)制,并且這種規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的記憶可以傳遞給后代即使他們并沒有相同的感染經(jīng)歷。近日,來自普林斯頓大學(xué)的Murphy團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),即使將線蟲暴露在可致病的銅綠假單胞菌(P. aeruginosa, PA14)中提純的小核糖核酸 (small RNA, sRNA)環(huán)境中,這些線蟲仍會(huì)表現(xiàn)回避行為。研究者們發(fā)現(xiàn),線蟲通過腸道里的蛋白質(zhì),例如如雙鏈RNA轉(zhuǎn)運(yùn)物SID-2和雙鏈RNA內(nèi)切核糖核酸酶切子DCR-1等,對(duì)病原體的sRNA進(jìn)行吸收處理,再利用生殖細(xì)胞piRNA通路等對(duì)其進(jìn)行表觀修飾加工,可以間接地與ASI神經(jīng)元溝通,增加daf-7在神經(jīng)元里的表達(dá),最終調(diào)控了他們的回避行為。并且他們注意到daf-7蛋白表達(dá)的變化可以遺傳延續(xù)子孫4代,所以即使他們之前并沒有接觸過相應(yīng)的病菌,后代們也都能夠“記住”這些危險(xiǎn)并避而遠(yuǎn)之,努力尋找不含病原體的食物來源。這種對(duì)于外源菌體RNA的跨代表觀遺傳的改變快速且持久,極大地提供了線蟲探索新環(huán)境并保護(hù)自己的能力,是他們能代代相傳安全生存下來的最大保障。
- Kaletsky et al., Nature -
doi: 10.1038/s41586-020-2699-5
疾病與治療
綜述 | 想在星系中穿越?先把腸道菌群照顧好
Turroni et al., Front. Phys.
未來的宇航任務(wù)的持續(xù)時(shí)間會(huì)越來越久,宇航員待在微重力環(huán)境中的時(shí)間也會(huì)越來越長。本周的一篇綜述詳細(xì)總結(jié)了過去十多年來,對(duì)宇航員腸道菌群變化的研究。并發(fā)現(xiàn)有許多證據(jù)表明,宇航員的腸道菌群在執(zhí)行長期任務(wù)時(shí)會(huì)被破壞,腸道菌群與宿主之間復(fù)雜的動(dòng)態(tài)平衡會(huì)被打亂。這些因素,很可能是“宇航員病”(包括肌肉受損、更高的炎癥率、骨質(zhì)破壞、營養(yǎng)不良等)的關(guān)鍵原因。作者團(tuán)隊(duì)提出,要降低宇航員的患病率,我們需要往腸道益生菌群看。例如,在一些研究中,長期執(zhí)行任務(wù)的宇航員腸道內(nèi)的促炎菌(pro-inflammatory bacteria)比例升高了,而消炎菌(anti-inflammatory bacteria)的比例則降低了。這種菌群與宿主健康之間的聯(lián)系,推動(dòng)作者團(tuán)隊(duì)提出了管理腸道菌群來防治“宇航員病”的想法。
doi: 10.3389/fphys.2020.553929
成年孤獨(dú)癥患者的非傳染性生理疾病
Weir et al., Autism
近期的一項(xiàng)線上匿名調(diào)查顯示,相比健康對(duì)照組,成年孤獨(dú)癥患者面臨著更高的健康風(fēng)險(xiǎn),更容易患上心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和糖尿病。即便控制了年齡、人種、受教育程度、體重指數(shù)(body mass index,BMI)、抽煙和飲酒情況,該區(qū)別依然存在。2368名被試(1156名孤獨(dú)癥患者)參與了這項(xiàng)問卷調(diào)查并納入分析。根據(jù)被試性別進(jìn)行分組后,研究人員建立了三個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型。研究結(jié)果表明,相比健康對(duì)照組,女性自閉癥患者更容易出現(xiàn)心血管和呼吸系統(tǒng)疾病、哮喘、低血壓、心律失常(arrhythmias)和糖尿病前期(prediabetes)的狀況;男性自閉癥患者則更容易出現(xiàn)心律失常。
研究人員指出,孤獨(dú)癥患者面臨高健康風(fēng)險(xiǎn),可能原因有四。首先,孤獨(dú)癥譜系是一個(gè)復(fù)雜的疾病,有許多不同的基因來源(polygenetic);因此更有可能出現(xiàn)孤獨(dú)癥和其他疾病相重合(overlapping)的基因風(fēng)險(xiǎn)。其次,盡管研究控制了如飲酒抽煙等生活習(xí)慣的變量,但它們并不能完全觸及問題的本質(zhì)——孤獨(dú)癥患者因?yàn)楣陋?dú)癥而產(chǎn)生的與健康人不同的生活習(xí)慣。第三,相比健康人,孤獨(dú)癥患者或許經(jīng)歷過更多挫折和負(fù)面事件。最后,孤獨(dú)癥患者的健康狀況也可能與其接受的醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量有關(guān)。
本研究為我們了解孤獨(dú)癥患者以及他們的生活需求提供了一些證據(jù),研究結(jié)果也與此前的一些研究相符。然而,該項(xiàng)目的缺陷也顯而易見:線上問卷限制了參與調(diào)查的人員,使樣本在性別(女性多于男性)、廣度(需要有網(wǎng)絡(luò)連接)等方面存在潛在偏差;另外,自我匯報(bào)的形式?jīng)]有直接的醫(yī)療證據(jù)可信度高。更重要的是,這項(xiàng)研究?jī)H是一個(gè)相關(guān)性研究,并沒有為孤獨(dú)癥患者的高健康風(fēng)險(xiǎn)提供解釋。正像研究人員指出的那樣,孤獨(dú)癥是一個(gè)復(fù)雜的疾病,本研究只是一個(gè)拋磚引玉的小型調(diào)查,我們還需要更多大規(guī)模的后續(xù)研究來確認(rèn)孤獨(dú)癥患者所面臨的生理健康風(fēng)險(xiǎn)。
doi: 10.1177/1362361320953652
貓、狗、人:視覺社會(huì)注意與孤獨(dú)癥
Grandgeorge et al., Front. Psych.
不論有沒有親自養(yǎng)過,我們都知道網(wǎng)友對(duì)寵物貓的稱呼:貓主子。那么問題來了:為什么沒有“狗主子”這一說呢?常識(shí)告訴我們,相比寵物貓,寵物狗與主人的互動(dòng)要更多且更親密;換句話說,它們和主人互動(dòng)的模式不同。
有科學(xué)證據(jù)支持這一感受嗎?
有。近期的一項(xiàng)研究表明,至少在視覺社會(huì)注意(visual social attention)方面,寵物貓、寵物狗和主人們確實(shí)表現(xiàn)出不同的模式。通過觀察正常發(fā)展(typically developing,TD)的孩子以及孤獨(dú)癥兒童與他們的寵物貓/狗在家中的玩耍交流,研究人員發(fā)現(xiàn),寵物狗和寵物貓的視覺交流方式有所不同,其與主人的互動(dòng)也有差異。
相比寵物貓,寵物狗在與主人互動(dòng)時(shí)更多采取長時(shí)間的“凝視”(gaze),而較少使用“掃視”(glance),這個(gè)習(xí)慣與人類相仿;寵物貓則更均衡地使用凝視和掃視。寵物貓和孩子之間的互相凝視非常少,但貓與主人之間的連接(bonding)并不少。普通兒童與孤獨(dú)癥患者之間的視覺注意差別不大,主要表現(xiàn)為普通兒童使用凝視的頻率更高、每次凝視的時(shí)間更長。
除了貓、狗和人之間的視覺社會(huì)注意模式的相似與不同,這項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn),人—貓、人—狗在互動(dòng)時(shí)會(huì)根據(jù)對(duì)方的反應(yīng)微調(diào)視覺注意方式,但總體模式并沒有大的變化。研究人員認(rèn)為,這或許與三種生物各自的進(jìn)化歷程有關(guān)。也就是說,視覺注意是社交模式的重要組成部分,是一種生物本能。
值得一提的是,盡管注意力結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別,孤獨(dú)癥兒童對(duì)貓的注意要多于對(duì)狗的注意。此前的研究表明,相比寵物狗,寵物貓更適合孤獨(dú)癥患者。這項(xiàng)研究支持了這一結(jié)論,并且指出其原因或許正是在于貓與狗的視覺注意模式。研究人員推測(cè),長時(shí)間的直接凝視會(huì)使孤獨(dú)癥患者警覺不安(arousal),并阻礙他們本就困難的社交行為。相比人和狗,貓對(duì)掃視的偏好能有效降低凝視對(duì)孤獨(dú)癥患者的負(fù)面影響。雖然養(yǎng)貓還是養(yǎng)狗是個(gè)人選擇,但對(duì)于孤獨(dú)癥患者來說,或許可以優(yōu)先考慮養(yǎng)貓。
- @狗尾巴花 -
doi: 10.3389/fpsyg.2020.02047
新冠疫情
美國疫情或被嚴(yán)重低估,
四月時(shí)實(shí)際感染人數(shù)已9倍于官方報(bào)告
Wu et al., Nat. Commun.
據(jù)約翰·霍普金斯醫(yī)學(xué)院數(shù)據(jù),美國的病例數(shù)在過去一周內(nèi)增長了25萬,死亡人數(shù)接近5000,而如今報(bào)告的總感染人數(shù)接近640萬,死亡人數(shù)接近20萬。然而更壞的消息是,本周的一篇論文指出,或許在4月中旬,美國感染人數(shù)就已經(jīng)達(dá)到640萬。這項(xiàng)研究利用半貝葉斯概率偏差分析(semi-Bayesian probabilistic bias analysis),量化并校正了觀察性數(shù)據(jù)中的測(cè)量偏差(measurement bias)帶來的影響,估測(cè)出了美國疫情早期的實(shí)際感染人數(shù)。加州大學(xué)伯克利分校公共健康學(xué)院(Berkeley Public Health)的流行病學(xué)和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教授,杰德·本杰明-鐘(Jade Benjamin-Chung)表示,在疫情早期,有大群感染者因未表現(xiàn)出明顯癥狀而未接受檢測(cè),這可能是之后疫情加速發(fā)展的關(guān)鍵原因。在估測(cè)出的640萬感染病例中,有89%都未被報(bào)告。而在這其中,約86%的未報(bào)病例是檢測(cè)不足導(dǎo)致的,而剩下的未報(bào)病例則是由檢測(cè)精度缺陷產(chǎn)生的。截至4月18日,可能有1.9%的美國人已感染了新冠病毒,然而在官方報(bào)告中,這個(gè)數(shù)字僅為0.2%。
本杰明-鐘想用這項(xiàng)研究的結(jié)果警示群眾保持社交距離,并督促政策制定者加大檢測(cè)力度。
doi: 10.1038/s41467-020-18272-4
編者:阿莫東森、山雞、狗尾巴花、航跡云、小鹽、圖圖、肖本
排版:小葵花
封面:紀(jì)善生
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