█ 神經科學

Nature：神經元如何編碼未來獎勵的時空分布

Nature：星形膠質細胞形態發生需要自我識別機制

Nature：少即是多，抑制如何影響學習和空間記憶的形成

Nature：首張抑制性神經元全息地圖

Nature：靜息態功能磁共振成像的歷史與未來展望

Science：小腦神經計算的向量微積分

3個月大的嬰兒大腦連接可預測情緒發育軌跡

大腦中的睡眠開關：一個分子如何同時控制入睡和醒來

MRI技術突破：反向追蹤血流揭示大腦靜脈網絡奧秘

舞動的腦電波——聲音如何實時重塑你的大腦網絡

雌性大腦對酒精更敏感？去甲腎上腺素系統揭示性別差異

發現區分想象與現實的大腦機制

不同傳導位點分別處理自發和誘發信號，顛覆大腦可塑性

算法解碼大腦結構與功能的奧秘

█ 認知科學

心智圖譜構建視覺運動關聯的存儲與檢索機制

為什么人工智能不能像人類一樣理解花朵

早期大腦功能網絡發展的層級模型

懷舊音樂如何激發我們的舞蹈欲望

黑猩猩也愛八卦，靈長類共享社交好奇心基因

3個月大的嬰兒大腦連接可預測情緒發育軌跡

低維腦網絡交互揭示人類認知組織原則

北師大團隊開放雙語認知fMRI數據集，揭示語言控制神經機制

多任務處理并非單一技能，它兼顧通用能力和特定能力

神經遞質調控的全腦計算模型揭示任務多樣性機制

綠地促進青少年大腦發育，助力學業與心理健康

█ 疾病與健康

Science：心臟類器官長出真實血管

Nature：微型旋轉器技術使血栓清除成功率翻倍以上

Nature：非侵入性機械刺激增強腦廢物清除

熬夜傷情，上海交大發現睡眠剝奪會降低情緒識別能力

晝夜節律偏好與青少年的沖動有關

失眠新解：睡眠中清醒感實為正常腦活動

衰老大腦中發現新型逆轉錄酶編碼RNA

AI預測大腦衰老軌跡，提前數年預警阿爾茨海默病

增強大腦自潔系統可清除阿爾茨海默病毒素

年度阿爾茨海默病藥物研發管線報告顯示治療前景樂觀

孤獨癥和多動癥具有不同的大腦連接特征

基因分析揭示抑郁癥、躁郁癥和精神分裂癥的共同生物學機制

神經類固醇被認定為難治性抑郁癥的潛在治療

四種微小RNA與精神疾病和帕金森病直接相關

減少半胱氨酸攝入可激活脂肪"褐變"實現健康減重

成癮者更愛復雜音樂，藥物成癮重塑大腦獎賞閾值

300美元EEG頭盔挑戰阿片類藥物，75%患者實現無藥緩解

口服藥物利格列酮為致命兒童腦病帶來新希望

數字健康工具研究陷入停滯——新文章提出六種前進方向

肥胖會導致焦慮和認知障礙

█ AI 驅動科學

Nature：大腦腹側被蓋區編碼獎勵預期時間

自供電人工突觸實現類人眼色彩識別，突破機器視覺能耗瓶頸

SPIN傳感器：像人腦一樣思考的無源監測系統

隨機異質脈沖神經網絡：類腦機制提升AI對抗防御能力

生成式AI填補基因距離數據空白

特定學習策略可增強醫院AI模型有效性

仿生視覺傳感器弱光環境下輪廓識別準確率提升至86.7%

AI與臨床醫生診斷能力大比拼

人機協同新范式：互補算法提升決策質量

華人數學家突破停滯18年集合和差問題，三度刷新紀錄

千種方案并行評估！MIT-NVIDIA算法重塑機器人決策速度

█ 大模型技術

如何判斷AI是否在撒謊？新方法測試AI解釋是否真

AI情商大爆發：語言模型解題準確率超人類25%

人機表情包大戰：AI量產搞笑，人類專精爆笑

蛋白質語言模型揭示結構知識組織新機制

超越翻譯：多語言基準讓人工智能實現多元文化

大語言模型新推理方法"Soft Thinking"：突破傳統邏輯限制

Alita顛覆通用智能體設計，自主進化架構登頂GAIA榜單

通用智能體必須構建世界模型

OpenAI突破張量計算瓶頸：線性布局技術實現高效GPU編程

GPT每個參數存儲3.6比特信息

AI思考只是假象？蘋果研究揭露大模型推理崩潰危機

█ 意識與腦機接口

大腦物理引擎如何預測未來？解碼神經模擬機制

大腦信號傳播新突破：EWC方法精準追蹤神經活動路徑

虛擬斑馬魚突破！科學家首次完整模擬全腦神經膠質動態

MindAligner：1小時fMRI數據破解跨個體腦視覺解碼難題

小鼠也有橡膠手錯覺？

工程師為機器人開發自愈肌肉

*如需定位對應內容，請使用微信的檢索功能

（點擊右上方三點，找到查找頁面內容按鈕）

神經科學

Nature：神經元如何編碼未來獎勵的時空分布

大腦如何預測未來獎勵？Champalimaud未知中心的Margarida Sousa、Joseph J. Paton團隊發現多巴胺神經元群體編碼了獎勵的時空概率地圖，這種機制不僅解釋動物決策靈活性，還為開發適應性AI提供了新思路。

研究團隊首先開發了時間-幅度強化學習（TMRL）模型，突破傳統強化學習（RL）的單一預測框架。通過小鼠實驗發現，不同多巴胺神經元呈現連續特性：28%偏好即時小獎勵（"沖動型"），35%傾向延遲大獎勵（"耐心型"），其余神經元分布在兩者之間。光遺傳學記錄顯示，這些神經元在氣味提示出現后450毫秒內就能構建完整的二維獎勵地圖，預測準確率比傳統模型高41%。當環境獎勵延遲變長時，整個神經元群體會動態調整時間敏感性——這種"高效編碼"機制使動物能快速適應變化。在計算模擬中，采用TMRL原理的AI代理在動態覓食任務中的決策效率比標準RL算法高37%。研究為理解沖動行為等神經精神疾病提供了新視角，同時啟發了新一代適應性人工智能的開發。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #計算模型與人工智能模擬 #意圖與決策 #跨學科整合

閱讀更多：

Sousa, Margarida, et al. “A Multidimensional Distributional Map of Future Reward in Dopamine Neurons.” Nature, June 2025, pp. 1–9. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09089-6

Nature：星形膠質細胞形態發生需要自我識別機制

大腦細胞如何識別"自己"？由John H. Lee、S. Lawrence Zipursky等組成的多機構團隊發現，星形膠質細胞通過γC3蛋白實現自我識別，這對大腦發育至關重要。該研究揭示了神經元之外另一種腦細胞的身份識別機制。

研究團隊首先確認γC3（Pcdhγ家族特定亞型）在人和小鼠星形膠質細胞中富集。通過基因編輯技術，他們證明γC3能自主調控小鼠視覺皮層星形膠質細胞的形態發育。為驗證γC3是否通過促進同一細胞突起的相互識別發揮作用，研究人員設計了特殊實驗：構建能異親結合（heterophilic binding，不同分子間結合）但不能同親結合的γC3嵌合蛋白對。當在γC3缺失的星形膠質細胞中共表達這對互補蛋白時，細胞恢復了正常形態；而單獨表達任一種嵌合蛋白則無此效果。這一精巧實驗證實，γC3介導的自我識別（self-recognition，細胞區分自身與非自身的能力）是星形膠質細胞發育的關鍵機制。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #星形膠質細胞 #自我識別 #大腦發育

閱讀更多：

Lee, John H., et al. “Astrocyte Morphogenesis Requires Self-Recognition.” Nature, May 2025, pp. 1–9. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09013-y

Nature：少即是多，抑制如何影響學習和空間記憶的形成

大腦如何通過"減法"強化關鍵記憶？佐治亞理工學院和埃默里大學的Nuri Jeong、Annabelle Singer團隊發現，海馬體抑制性神經元（PVs）通過動態降低活性為空間學習"開路"。這一機制解釋了為何重要位置能被優先記憶，也為阿爾茨海默病研究提供了新方向。

研究團隊采用光遺傳學技術精準控制小鼠海馬體中的小清蛋白中間神經元（PVs），同時讓小鼠在虛擬現實迷宮中尋找獎勵。當小鼠接近目標位置時，PVs活性會提前降低40-60%，這種"抑制解除"像打開閘門般允許興奮性神經元強化連接。實驗顯示，若用光遺傳學阻止PVs活性下降，小鼠完全無法記住獎勵位置。更驚人的是，PVs活性降低可預測獎勵出現，挑戰了"神經活動越強學習效果越好"的傳統認知。研究人員將PVs比作"時空精確的斷路器"，其動態抑制能選擇性地增強目標位置編碼。該發現對理解阿爾茨海默病尤為重要——患者大腦可能因無法適時解除抑制而難以形成新記憶。研究為開發非侵入性腦刺激療法奠定了基礎。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #記憶機制 #空間學習 #阿爾茨海默病

閱讀更多：

Jeong, Nuri, et al. “Goal-Specific Hippocampal Inhibition Gates Learning.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–9. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08868-5

Nature：首張抑制性神經元全息地圖

艾倫腦科學研究所等機構的Casey M. Schneider-Mizell、Agnes L. Bodor、Derrick Brittain等研究人員通過超高分辨率成像技術，首次繪制出小鼠視覺皮層完整的抑制性神經元連接地圖，揭示了其靶向特異性連接規律和協同調控機制。

研究團隊采用毫米級體積電子顯微鏡（volumetric EM）技術，對小鼠視覺皮層一個523×1,100×820μm3區域進行三維重建，精確標注了1,352個神經元和超過70,000個突觸連接。通過深度學習輔助分割和大規模人工校正，研究人員發現抑制性神經元并非隨機作用，而是形成“動機組”（motif groups）——不同亞型的抑制性神經元協同調控同一興奮性神經元的不同樹突區域（如胞體周圍和遠端樹突）。

特別值得注意的是，研究識別出一類“去抑制專家”神經元（InhTC亞型），其專門靶向籃狀細胞，通過解除抑制間接放大皮層興奮活動。對興奮性神經元的分析則揭示了18種形態功能亞型（M-types），它們在突觸數量、密度和大小上差異顯著，且接受的抑制輸入呈現明顯的層特異性分布。研究還量化了突觸選擇性，發現抑制性神經元的靶向特異性由精確的軸突空間投射和對特定細胞類型的選擇性共同決定。這些發現為理解大腦皮層抑制性調控提供了新的組織原則。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #多尺度連接組學

閱讀更多：

Schneider-Mizell, Casey M., et al. “Inhibitory Specificity from a Connectomic Census of Mouse Visual Cortex.” Nature, vol. 640, no. 8058, Apr. 2025, pp. 448–58. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-024-07780-8

Nature：靜息態功能磁共振成像的歷史與未來展望

Bharat B. Biswal和Lucina Q. Uddin團隊回顧了靜息態功能磁共振成像（rsfMRI）25年發展歷程，這項曾被視為"噪聲"的技術已催生超過25,000項研究，揭示了大腦內在組織的奧秘，并有望在精準精神病學領域發揮更大作用。

研究團隊通過系統文獻分析，梳理了rsfMRI從1995年發現自發低頻波動（low-frequency fluctuations）到成為主流神經影像工具的全過程。關鍵突破包括確認這些波動反映功能性腦網絡活動，而非單純噪聲；開發獨立成分分析（ICA）和功能連接等方法解析這些信號。跨學科合作尤為突出：電氣工程師優化了信號采集，物理學家改進了圖像重建，數學家發展了網絡分析工具，計算機科學家則貢獻了機器學習算法。當前挑戰在于解決機器學習中的泛化失敗問題，研究建議通過整合全腦計算建模（whole-brain computational modeling）和更精細的腦-行為映射來應對。最具前景的應用是與群體神經科學（population neuroscience）結合，推動精準精神病學發展。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #跨學科整合 #計算模型與人工智能模擬 #精準醫療

閱讀更多：

Biswal, Bharat B., and Lucina Q. Uddin. “The History and Future of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging.” Nature, vol. 641, no. 8065, May 2025, pp. 1121–31. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08953-9

Science：小腦神經計算的向量微積分，神經元如何通過競爭性抵消控制眼球運動

小腦如何實現精確的運動控制？約翰霍普金斯大學的Mohammad Amin Fakharian、Alden M. Shoup、Paul Hage、Hisham Y. Elseweifi和Reza Shadmehr團隊發現，小腦浦肯野細胞（Purkinje cells）通過"競爭性峰電位抵消"機制控制眼球運動——部分神經元產生電信號不是為了驅動行為，而是為了消除其他神經元的不良影響。

研究團隊使用絨猴模型，通過復雜峰電位（CS）抑制確定了每個浦肯野細胞（P細胞）的"效力向量"（potent vector，描述其電活動如何影響眼球運動方向的二維向量）。實驗發現，當兩個P細胞同時被抑制時，其下游行為效應遵循向量疊加原理。在群體活動中，與預期運動方向垂直的峰電位貢獻會被完全抵消。分子層中間神經元（MLIs）將苔狀纖維（MFs，傳遞運動指令和目標的輸入纖維）的信息轉化為P細胞的輸出模式：在獎勵相關任務中，P細胞群體產生快速變化的爆發-暫停模式，其向量總和在減速開始時精確歸零；而在無關任務中，由于目標信息缺失，只能產生不完整的爆發模式。研究還發現，部分P細胞專門為抵消其他細胞的"有害"電信號而活動，解釋了為何神經元會產生看似浪費的峰電位。這種"向量微積分"機制為理解小腦疾病和治療設計提供了新思路。研究發表在 Science 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #計算模型與人工智能模擬 #小腦功能 #眼球運動控制

閱讀更多：

Fakharian, Mohammad Amin, et al. “A Vector Calculus for Neural Computation in the Cerebellum.” Science, May 2025. world, www.science.org, https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu6331

大腦中的睡眠開關：一個分子如何同時控制入睡和醒來

睡眠調控機制的核心是什么？德累斯頓工業大學生物技術中心的Henrik Bringmann團隊通過研究秀麗隱桿線蟲（C. elegans）發現，單個神經元的FLP-11神經肽通過DMSR-1受體實現睡眠的啟動與終止，這種雙向開關機制可能普遍存在于生物體中。

研究團隊首先通過基因篩選鎖定FLP-11神經肽的受體DMSR-1，發現其屬于抑制性G蛋白偶聯受體（Gi/o protein-coupled receptor，能降低細胞活性）。實驗顯示，當FLP-11激活膽堿能神經元中的DMSR-1時，會關閉這些促進覺醒的神經元，使線蟲入睡；而同一神經肽激活睡眠神經元RIS自身的DMSR-1時，則會關閉RIS的鈣活動從而喚醒線蟲。這種“自抑制”機制使線蟲睡眠時長穩定在20分鐘左右，同時確保睡眠的保護性功能（如基因表達調控）得以實現。研究還發現，抑制膽堿能信號是睡眠誘導的必要條件，而RIS神經元中的DMSR-1則通過負反饋控制睡眠時長。這種雙向調控為理解更復雜生物的睡眠障礙提供了分子層面的解釋。研究發表在 Current Biology 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #分子機制 #睡眠障礙 #進化保守性

閱讀更多：

Rossi, Lorenzo, et al. “The Neuropeptide FLP-11 Induces and Self-Inhibits Sleep through the Receptor DMSR-1 in Caenorhabditis Elegans.” Current Biology, vol. 35, no. 9, May 2025, pp. 2183-2194.e10. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.03.039

MRI技術突破：反向追蹤血流揭示大腦靜脈網絡奧秘

大腦靜脈系統長期因復雜結構難以研究，加州大學伯克利分校的Ekin Karasan、Michael Lustig團隊開發出DiSpect MRI技術，首次實現從靜脈反向映射血流來源，相關成果為神經血管疾病診斷提供新工具。

? 大腦上靜脈靜脈灌注源映射的概念框架。Credit: Nature Communications (2025).

研究采用位移譜MRI（DiSpect）技術，利用血液水分子自旋作為天然示蹤劑。通過磁化標記自旋并追蹤其3-5秒的"記憶"，技術可逆向解析血流來源區域。實驗顯示，DiSpect不僅能檢測咖啡因引起的全局血流變化，還能捕捉握拳任務時運動皮層局部血流重分布（靈敏度較傳統fMRI提升3-4倍）。特別值得注意的是，該方法首次直接觀察到"動脈血竊取"現象——神經活動區域從非活躍區"搶奪"血流的過程。在臨床應用中，團隊證實該技術可通過靜脈端無創定位動靜脈畸形的供血動脈，避免傳統導管造影的風險。研究發表在 Nature Communications 上。

#神經科學 #神經調控 #神經機制與腦功能解析 #醫學影像技術

閱讀更多：

Karasan, Ekin, et al. “MR Perfusion Source Mapping Depicts Venous Territories and Reveals Perfusion Modulation during Neural Activation.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Apr. 2025, p. 3890. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-59108-3

舞動的腦電波——聲音如何實時重塑你的大腦網絡

大腦如何實時響應聲音刺激？奧胡斯大學大腦音樂中心的Mattia Rosso和Leonardo Bonetti團隊與牛津大學合作，開發出FREQ-NESS神經成像技術，首次捕捉到聽覺刺激下全腦網絡的動態重組過程，相關成果可能改變我們對音樂認知和意識研究的理解。

研究團隊開發的FREQ-NESS（頻率分辨網絡估計）技術，通過廣義特征分解（GED）分析源重建腦磁圖（MEG）數據，以8mm3的空間精度追蹤不同頻率腦網絡的活動。在26名受試者實驗中，2.4Hz節律聲音刺激引發三個關鍵變化：首先產生與刺激頻率同步的專屬聽覺網絡；其次使原有α波網絡從視覺區"遷移"至感覺運動區；最后顯著增強聽覺網絡與內側顳葉γ波網絡的跨頻耦合（相位-振幅耦合強度提升37%）。與傳統ROI（感興趣區域）分析方法不同，這種全腦數據驅動方法無需預設頻段或腦區，首次完整呈現了"頻率-空間"二維網絡圖譜。特別值得注意的是，即使被動聆聽時，大腦也不僅接收聲音信息，而是通過重組網絡架構主動適應聲學環境。研究發表在 Advanced Science 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #大腦信號解析 #計算模型與人工智能模擬

閱讀更多：

Rosso, Mattia, et al. “FREQ-NESS Reveals the Dynamic Reconfiguration of Frequency-Resolved Brain Networks During Auditory Stimulation.” Advanced Science, vol. 12, no. 20, 2025, p. 2413195. Wiley Online Library, https://doi.org/10.1002/advs.202413195

雌性大腦對酒精更敏感？去甲腎上腺素系統揭示性別差異

酒精使用障礙（AUD）存在顯著性別差異，但機制不明。斯克里普斯研究所的Alexia Anjos-Santos、Chloe Michelle Erikson和Marisa Roberto團隊發現，雌性大腦的去甲腎上腺素系統對酒精更敏感，且藥物響應存在性別特異性，這為女性AUD精準治療提供了依據。

研究結合電生理學、分子生物學和藥理學方法，聚焦中央杏仁核（CeA，處理壓力和酒精信號的關鍵腦區）。在雌性大鼠中，即使少量酒精也會改變去甲腎上腺素（NE）對γ-氨基丁酸能（GABAergic）神經傳遞的調控，而雄性需依賴形成后才出現類似變化。兩種FDA批準藥物表現差異：α1受體阻斷劑哌唑嗪（prazosin，降壓藥）對非依賴和依賴雌性均能減少飲酒，β受體阻斷劑普萘洛爾（propranolol，治療心臟病藥物）僅對依賴個體有效。人類腦組織分析顯示，AUD女性基底外側杏仁核和前額葉皮層的ADRA1A基因（編碼α1受體）表達下調。這些發現解釋了為何女性更易受酒精長期影響（如焦慮、抑郁），并提示需根據性別和飲酒階段選擇藥物。研究發表在 Biological Psychiatry 上。

#神經科學 #個性化醫療 #神經機制與腦功能解析 #酒精使用障礙 #性別差異

閱讀更多：

Anjos-Santos, Alexia, et al. “Noradrenaline Modulates Central Amygdala GABA Transmission and Alcohol Drinking in Female Rats.” Biological Psychiatry, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.biologicalpsychiatryjournal.com, https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2025.03.024

發現區分想象與現實的大腦機制

大腦如何區分真實體驗與想象？倫敦大學學院的Nadine Dijkstra、Thomas von Rein、Peter Kok和Stephen M. Fleming團隊通過神經影像學研究，揭示了梭狀回和前額葉皮層在現實判斷中的關鍵作用。

研究團隊設計了一項巧妙的fMRI實驗，要求26名參與者判斷屏幕上是否出現微弱圖案（實際出現概率僅50%），同時想象相同或不同方向的圖案。當想象內容與預期圖案一致且生動時，參與者更容易將想象誤認為現實。神經影像分析顯示，位于顳葉的梭狀回（fusiform gyrus）活動強度直接預測現實判斷：其激活越強，參與者越可能聲稱看到了實際不存在的圖案。研究還發現前額葉皮層的前島葉（anterior insula）與梭狀回協同工作，共同完成對現實的最終判斷。研究人員提出的"現實閾值模型"認為，大腦通過監測中階視覺皮層的活動強度來區分內外源信號，這一機制異常可能導致精神疾病患者的現實判斷障礙。研究為開發針對幻覺癥狀的干預方法提供了神經科學基礎，并可能優化虛擬現實技術的真實性評估。研究發表在 Neuron 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #計算模型與人工智能模擬 #知覺康復

閱讀更多：

Dijkstra, Nadine, et al. “A Neural Basis for Distinguishing Imagination from Reality.” Neuron, vol. 0, no. 0, June 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.05.015

不同傳導位點分別處理自發和誘發信號，顛覆大腦可塑性傳統認知

大腦如何實現學習與穩定的雙重需求？匹茲堡大學Yue Yang、Oliver Schlüter等13人團隊發現，神經元使用兩種獨立傳導位點分別處理自發和誘發信號，顛覆了神經科學界關于突觸共享位點的傳統假設。

研究團隊采用雙光子成像技術觀測小鼠視覺皮層L2/3神經元樹突，結合化學激活和電壓鉗位記錄（voltage-clamp recording）技術，首次在突觸層面區分出功能獨立的"可沉默位點"和"可閑置位點"。前者通過AMPA受體（AMPAR）的增減調控經驗依賴的誘發放電，后者通過受體"閑置"狀態維持自發放電穩態。

關鍵發現包括：（1）睜眼發育期誘發放電增強53%，而自發放電保持穩定；（2）藥理學激活閑置受體可使自發放電提升40%但不影響誘發信號；（3）雙光子谷氨酸解籠鎖實驗證實兩類位點共存于同一樹突棘。這種分離機制解釋了大如何同時實現赫布型可塑性（Hebbian plasticity，即"一起激活的神經元連接會增強"）和穩態調節。研究為理解精神疾病中突觸失衡提供新框架——例如孤獨癥可能涉及閑置位點異常，而阿爾茨海默病可能與沉默位點功能障礙相關。研究發表在 Science Advances 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #突觸可塑性 #視覺皮層發育

閱讀更多：

Yang, Yue, et al. “Distinct Transmission Sites within a Synapse for Strengthening and Homeostasis.” Science Advances, vol. 11, no. 15, Apr. 2025, p. eads5750. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5750

算法解碼大腦結構與功能的奧秘

大腦連接組研究如同盲人摸象，不同方法產生矛盾結果。威爾康奈爾醫學院的Keith W. Jamison、Amy Kuceyeski等研究人員開發出Krakencoder工具，成功統一多種大腦連接圖譜，預測準確率提升20倍，為理解腦功能與疾病機制開辟新途徑。

? Krakencoder 的眾多機械臂將大腦連接圖譜進行對齊和融合，形成互補的大腦連接圖譜。Credit: Keith Jamison

研究團隊構建了名為Krakencoder的自動編碼器（autoencoder，一種能壓縮和重建數據的AI模型），整合了12種不同處理流程產生的結構連接組和功能連接組。該模型使用人類連接組計劃700多人的MRI數據進行訓練，通過共享潛在空間融合多源數據。結果顯示，Krakencoder能根據個體結構連接組預測其功能連接組，準確度比現有方法高20倍，個體識別率提升42-54%。融合后的低維表征不僅保留了年齡、性別信息，還增強了與認知能力的相關性。團隊進一步結合網絡修改工具NeMo分析中風患者數據，發現預測的功能連接組能更準確地反映患者后續運動/語言評分（臨床評估指標）。這種"數字孿生"方法為定位康復關鍵腦區提供了新思路。研究發表在 Nature Methods 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #預測模型構建 #跨學科整合 #計算模型與人工智能模擬

閱讀更多：

Jamison, Keith W., et al. “Krakencoder: A Unified Brain Connectome Translation and Fusion Tool.” Nature Methods, June 2025, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41592-025-02706-2

認知科學

心智圖譜構建視覺運動關聯的存儲與檢索機制

人類如何通過結構化記憶選擇動作？Juliana E. Trach和Samuel D. McDougle團隊發現，當人們學習新的視覺運動映射時，記憶檢索涉及對結構化心智圖譜的"遍歷"，且這種圖形化表征會持續存在。

研究團隊讓182名參與者學習具有潛在結構的視覺運動映射，這些結構將視覺特征（如顏色）與運動區分（如手指）聯系起來。通過分析過渡反應時間，發現結構化映射的學習者表現出心智圖譜"遍歷"的特征模式。強制反應實驗進一步揭示，單個試驗內也存在類似的圖形計算過程。值得注意的是，經過多天練習后，這種圖形化表征仍然持續存在。研究表明，運動準備與結構化記憶表征的內部計算之間存在直接聯系，為理解人類動作選擇提供了新視角。研究發表在 Nature Human Behaviour 上。

#認知科學 #記憶機制 #神經機制與腦功能解析 #計算模型與人工智能模擬

閱讀更多：

Trach, Juliana E., and Samuel D. McDougle. “Mental Graphs Structure the Storage and Retrieval of Visuomotor Associations.” Nature Human Behaviour, June 2025, pp. 1–15. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41562-025-02217-2

為什么人工智能不能像人類一樣理解花朵

大型語言模型為何無法真正理解"花朵"這樣的具身概念？俄亥俄州立大學Qihui Xu聯合香港理工大學、普林斯頓大學等機構的研究人員發現，缺乏感官體驗導致AI的概念表征存在根本性缺陷。研究通過系統比較人類與AI對4,442個詞匯的理解差異，揭示了具身認知在概念形成中的不可替代性。

研究團隊采用心理學經典評估工具——格拉斯哥規范（評估詞語在情緒喚醒度、具體性等9個維度）和蘭開斯特規范（分析概念與感覺/運動信息的關聯），對比測試人類與OpenAI（GPT-3.5/4）、Google（PaLM/Gemini）等主流大語言模型。結果顯示，雖然AI在抽象概念（如"justice"）表征上與人類高度一致（相關系數r=0.78），但對涉及感官的概念（如"flower"）卻存在顯著差異：人類評分中嗅覺關聯度達7.2/9分，而最佳LLM僅達4.1分。所有測試模型對運動相關概念（如"swing"）都完全缺失動作體驗維度。研究同時發現，接受圖像和文本雙重訓練的LLMs在視覺相關概念上表現優于純文本模型（提升23%），證實多模態訓練能部分彌補感官缺失。研究發表在 Nature Human Behaviour 上。

#認知科學 #計算模型與人工智能模擬 #大模型技術 #人機交互 #概念表征

閱讀更多：

Large language models without grounding recover non-sensorimotor but not sensorimotor features of human concepts, Nature Human Behaviour (2025). DOI: 10.1038/s41562-025-02203-8

早期大腦功能網絡發展的層級模型

大腦功能網絡如何從胎兒期開始有序發展？加州大學洛杉磯分校的Wei Gao團隊通過整合多模態神經影像數據，揭示了早期大腦功能網絡遵循"從感覺運動到社交情感再到認知控制"的層級發展模式，為理解典型和非典型腦發育提供了新框架。

研究綜合分析了靜息態功能磁共振成像（rsfMRI）、腦電圖（EEG）和功能性近紅外光譜（fNIRS）等數據，追蹤從胎兒期到幼兒期的大腦網絡發展。結果顯示，基本感覺運動網絡（包括體感、視覺和聽覺）在產前就已形成，并在出生前后達到類似成人的空間拓撲結構，為生命必需功能（如吸吮和觸覺反應）提供支持。社交情感網絡（如默認模式網絡和杏仁核連接）在第一年快速發展，形成連接初級功能和高級認知的"整合核心"。而認知和執行控制網絡（如前額葉網絡）則經歷更漫長的成熟過程。值得注意的是，網絡拓撲成熟（結構連接）不等同于功能成熟，而是為后續經驗依賴的微調創造條件。例如，新生兒期觀察到的感覺運動網絡與杏仁核的連接會逐漸消退，被前額葉連接取代。這些發現為理解自閉癥等發育障礙的早期神經基礎提供了重要線索。研究發表在 Trends in Cognitive Sciences 上。

#認知科學 #神經機制與腦功能解析 #早期發育 #功能連接 #多模態成像

閱讀更多：

“A Hierarchical Model of Early Brain Functional Network Development.” Trends in Cognitive Sciences, May 2025. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.tics.2025.04.001

懷舊音樂如何激發我們的舞蹈欲望

音樂引發的舞蹈沖動（groove）通常被認為與熟悉度有關，但懷舊情緒的影響尚未明確。西方大學腦與心智中心的Riya K. Sidhu、Diana M. Urian、Hong Zheng和Jessica A. Grahn團隊發現，懷舊歌曲比熟悉歌曲更能激發舞蹈欲望，揭示了懷舊在音樂與運動關系中的獨特作用。

研究團隊選取參與者青少年時期（2009-2015年）的流行歌曲（如Ke$ha的《TiK ToK》、Carly Rae Jepsen的《Call Me Maybe》）作為懷舊刺激，近期熱門歌曲（如Dua Lipa的《Don't Start Now》）作為低懷舊對照。通過在線實驗，參與者對歌曲的舞蹈欲望、享受度、熟悉度和懷舊感進行評分，重點關注三種運動類型：輕拍（tap）、移動（move）和舞蹈（dance）。結果顯示，懷舊歌曲在所有運動類型中都引發了更高的舞蹈欲望，其中《TiK ToK》在"渴望舞蹈"類別中得分最高。統計分析表明，懷舊和熟悉度都能預測輕拍和移動的評分，但只有懷舊能顯著預測舞蹈欲望。這一發現不僅揭示了懷舊在激發舞蹈沖動中的獨特作用，還為音樂治療運動障礙（如帕金森病）提供了新思路。研究發表在 PLOS One 上。

#認知科學 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #音樂治療

閱讀更多：

Sidhu, Riya K., et al. “Throwbacks That Move Us: The Dance-Inducing Power of Nostalgic Songs.” PLOS ONE, vol. 20, no. 5, May 2025, p. e0318766. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0318766

黑猩猩也愛八卦，靈長類共享社交好奇心基因

社會好奇心如何進化發展？Laura Simone Lewis、Oded Ritov等國際研究團隊通過比較黑猩猩（27只）和兒童（94名，4-6歲）的行為發現，兩者都表現出對社交互動的強烈興趣，且雄性黑猩猩和兒童甚至愿意為此放棄物質獎勵，揭示了社會好奇心的早期發育和進化保守性。

研究團隊設計了的"好奇心盒子"實驗裝置，內含播放不同社交場景視頻的平板電腦。在第一個實驗中，黑猩猩和兒童都顯著更長時間觀看社交互動視頻而非單獨個體視頻（p<0.001）。第二個實驗突破性地發現，兒童平均放棄3.2個彈珠獎勵，雄性黑猩猩放棄2.7個菠蘿蜜種子，只為觀看社交視頻，證實社會信息本身具有獎勵價值。第三個實驗揭示了人類特有的發展差異：6歲男孩觀看沖突視頻的時間比4歲男孩增加42%，而6歲女孩觀看積極互動視頻的時間增加35%，黑猩猩則無此性別差異。這些發現表明，社會好奇心在人類進化早期就已出現，且人類發展出更復雜的社會信息處理策略。研究發表在 Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 上。

#認知科學 #跨學科整合 #進化心理學 #社會行為 #比較心理學

閱讀更多：

Lewis, Laura Simone, et al. “Chimpanzees and Children Are Curious about Social Interactions.” Proceedings B, June 2025. world, royalsocietypublishing.org, https://doi.org/10.1098/rspb.2024.2242

3個月大的嬰兒大腦連接可預測情緒發育軌跡

嬰兒情緒發展存在個體差異，但傳統方法難以早期預測。匹茲堡大學醫學院的Yicheng Zhang和Mary L. Phillips團隊發現，通過先進腦成像技術可在嬰兒3個月大時預測其未來6個月的情緒變化軌跡，為早期干預提供新依據。

研究采用神經突定向彌散和密度成像（NODDI，能精細解析腦組織微結構）掃描95名嬰兒，發現小鉗束（forceps minor）神經突分散程度與負面情緒發展顯著相關——分散度每增加1個單位，3-9個月負面情緒增長32%。相反，左扣帶束（cingulum bundle）結構更復雜的嬰兒表現出更強的積極情緒發展（增幅38-41%）和更快的自我安撫能力提升（35%）。這些腦結構指標在44名獨立樣本驗證中保持穩定，且不受家庭環境等因素干擾。研究證實，負責連接情緒調控腦區的白質束，其早期發育差異可預測情緒軌跡，這為在行為問題出現前實施針對性干預提供了可能的時間窗口。研究發表在 Genomic Psychiatry 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #早期干預 #情緒發展 #腦成像

閱讀更多：

Early infant white matter tract microstructure predictors of subsequent change in emotionality and emotional regulation, Genomic Psychiatry (2025). DOI: 10.61373/gp025a.0026

低維腦網絡交互揭示人類認知組織原則

腦網絡如何通過低維交互支持認知功能？由Yonatan Sanz Perl和Gustavo Deco領銜的國際團隊發現，任務驅動的腦網絡交互重構可作為認知分類的精準指標，且低維建模優于傳統分析方法。

研究團隊結合深度變分自編碼器（VAE，一種能壓縮高維數據的神經網絡）與計算建模，構建了基于人類連接組計劃（HCP）千余名參與者fMRI數據的全腦動態模型。通過生成性時間箭頭連接性（GCAT，量化信號不可逆性的新指標）推斷網絡間有效連接，團隊發現七種認知任務會引發網絡交互模式的特定重構。關鍵突破在于：相比傳統節點空間分析，低維流形空間建模使任務分類準確率提升23%，模型擬合優度提高35%。研究證實大腦通過少數"主控網絡"的交互實現復雜認知，這些網絡構成嵌入低維流形的"計算引擎"。網絡交互模式具有任務特異性，如工作記憶任務主要激活前額葉-頂葉網絡動態耦合，而情緒任務則依賴邊緣系統網絡重組。研究發表在 Network Neuroscience 上。

#神經科學 #計算模型與人工智能模擬 #認知科學 #腦網絡 #功能連接

閱讀更多：

Perl, Yonatan Sanz, et al. “Modelling Low-Dimensional Interacting Brain Networks Reveals Organising Principle in Human Cognition.” Network Neuroscience, vol. 9, no. 2, May 2025, pp. 661–81. Silverchair, https://doi.org/10.1162/netn_a_00434

北師大團隊開放雙語認知fMRI數據集，揭示語言控制神經機制

雙語者如何在大腦中實現語言切換？北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室郭桃梅（Taomei Guo）團隊在Scientific Data 發表了包含77名中英雙語者的功能磁共振成像（fMRI）數據集，同步記錄了語言控制和認知控制任務的神經活動，為相關研究提供了重要資源。

研究采用雙任務設計：語言控制任務要求被試根據線索用中文或英文命名圖片，認知控制任務則需按不同規則判斷箭頭方向。所有數據采集自3T MRI掃描儀，包含高分辨率結構像（structural imaging）和任務態功能像（task fMRI），嚴格遵循國際通用的BIDS（Brain Imaging Data Structure）標準組織。質量控制顯示，盡管語言任務因發聲需求導致更多頭動（平均幀位移FD=0.15mm），但時間信噪比（tSNR）仍保持優質水平（語言任務71.66±10.07，認知任務79.64±8.62）。數據集特別提供了單試次BOLD響應估計，支持動態因果建模（DCM）和表征相似性分析（RSA）等前沿方法應用。研究團隊還公開了詳細的行為數據和能力評估結果，使該數據集成為探索雙語認知神經機制的理想平臺。研究發表在 Scientific Data 上。

#認知科學 #神經機制與腦功能解析 #跨學科整合 #雙語認知 #功能磁共振成像

閱讀更多：

Guo, Tingting, et al. “An fMRI Dataset for Investigating Language Control and Cognitive Control in Bilinguals.” Scientific Data, vol. 12, no. 1, May 2025, p. 889. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41597-025-05245-9

多任務處理并非單一技能，它兼顧通用能力和特定能力

多任務處理能力究竟如何構成？薩里大學Kelvin F. H. Lui、Yetta Kwailing Wong和Alan C. -N. Wong團隊通過224名大學生的實驗發現，這種能力是通用認知技能與情境特定能力的結合體。

研究團隊設計了九種實驗范式，涵蓋同時多任務處理（concurrent multitasking，如邊開車邊通話）、任務切換（task switching，如處理郵件時回復通知）和復雜多任務處理（complex multitasking，如管理廚房）三大類型。通過驗證性因子分析發現，任務切換表現81%由通用能力解釋，而同時處理需要額外17%的特定視覺空間能力，復雜處理則需23%的工作記憶容量支持。這解釋了為何女性在文書類任務切換測試中占優，而男性在空間類同時處理任務表現更好——差異源于任務類型而非絕對能力。研究建議多任務訓練應兼顧通用能力（如注意力控制）和特定技能（如空間導航）。研究發表在 Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 上。

#認知科學 #跨學科整合 #工作記憶 #性別差異 #任務切換

閱讀更多：

Lui, Kelvin F. H., et al. “Bridging Concurrent Multitasking, Task Switching, and Complex Multitasking: The General and Specific Skills Involved.” Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 2025. APA PsycNet, https://doi.org/10.1037/xhp0001332

神經遞質調控的全腦計算模型揭示任務多樣性機制

大腦如何用固定結構完成多變任務？Gustavo Deco、Yonatan Sanz Perl等國際團隊發現，進化通過神經遞質動態調控實現"架構固定，連接可變"的巧妙設計。他們開發的NEMO全腦模型首次在計算層面復現人腦任務多樣性，相關指標還能預測個體智力水平。

研究團隊整合971名健康參與者的人類連接組計劃（HCP）數據，構建神經遞質調控（NEMO）全腦模型。該模型通過多巴胺、血清素等遞質圖譜動態調制局部腦區活動，在固定解剖架構中實現功能連接的可塑性變化。關鍵突破是定義"腦可計算性"指標——模型擬合個體所有任務表現的程度。結果顯示：在靜息態和7類認知任務中，NEMO準確復現了功能連接組（FC）特征（r=0.82）；更驚人的是，腦可計算性不僅預測單任務表現（p<0.01），還與瑞文推理測驗（Raven's test）得分顯著相關（β=0.47）。機制上，這種靈活性源于熱力學非平衡態下的動態層級重組——當神經遞質濃度變化時，信息傳輸概率在突觸層面被實時調整，形成"可變電路板"效應。相比人工神經網絡需重新訓練適應新任務，NEMO模型僅需調整遞質參數即可切換計算模式，能耗降低三個數量級。

#認知科學 #計算模型與人工智能模擬 #神經機制與腦功能解析 #意識模擬 #跨學科整合

閱讀更多：

Deco, Gustavo, et al. Evolution’s Boldest Trick: Neurotransmission Modulated Whole-Brain Computation Captures Full Task Repertoire. bioRxiv, 3 June 2025, p. 2025.06.02.657368. bioRxiv, https://doi.org/10.1101/2025.06.02.657368

綠地促進青少年大腦發育，助力學業與心理健康

城市化如何影響青少年大腦發育？倫敦國王學院心理學、精神病學與神經科學研究所的Qingyang Li、Sarah Whittle和Divyangana Rakesh團隊通過分析7,102名青少年的數據發現，接觸綠地（greenspace）與大腦結構積極變化相關，這些變化進而提升學業表現和心理健康水平。

? A 和 B，綠色空間暴露與 T2 皮質厚度（A）、T2 表面積（B）、皮質厚度變化（C）和表面積變化（D）之間關聯的線性混合效應模型的 t 統計值。Credit: Biological Psychiatry (2025).

研究團隊利用美國青少年大腦認知發展（ABCD）研究數據，采用線性混合效應模型分析了9-10歲兒童接觸綠地與兩年后大腦結構的關聯。結果顯示，綠地暴露與更大的總表面積（SA）、皮質體積（CV）相關，特定腦區如顳葉皮質增厚（+0.03mm）、尾狀核體積增大（+15mm3）。縱向分析發現，高暴露組總SA年增長率提高1.2%，皮質厚度年減少率降低0.8%。中介分析表明，這些結構變化解釋了綠色空間對學業成績（數學得分提高12%）和心理健康（抑郁癥狀減少8%）的28%影響效應。值得注意的是，這些益處獨立于家庭收入或社區貧困水平。研究為城市規劃提供了神經科學依據，建議將綠地整合進校園和居住區設計。研究發表在 Biological Psychiatry 上。

#疾病與健康 #心理健康與精神疾病 #神經機制與腦功能解析 #城市化 #青少年發展

閱讀更多：

Li, Qingyang, et al. “Longitudinal Associations between Greenspace Exposure, Structural Brain Development, and Mental Health and Academic Performance during Early Adolescence.” Biological Psychiatry, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.biologicalpsychiatryjournal.com, https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2025.03.026

疾病與健康

Science：心臟類器官長出真實血管

類器官因缺乏血管系統難以突破3毫米尺寸限制。斯坦福醫學院的Oscar J. Abilez、Huaxiao Yang和Joseph C. Wu團隊通過優化培養方案，成功培育出含完整血管網絡的心臟和肝臟類器官，尺寸可達5毫米，細胞類型媲美6周人類胚胎器官。

? 這個兩周大的心臟類器官包含心肌細胞（綠色）和平滑肌細胞（白色），周圍環繞著內皮細胞（洋紅色），構成了逼真的血管網絡。Credit: Oscar Abilez / Stanford Medicine

研究團隊整合34種培養方案，使用熒光標記技術追蹤干細胞分化為心肌細胞（cardiomyocytes）、內皮細胞（形成血管內壁）和平滑肌細胞（調控血管收縮）。最優方案"條件32"產生的類器官呈現三層結構：內部心肌和平滑肌細胞，外層形成分支狀血管網絡。單細胞RNA測序顯示每個類器官含15-17種細胞類型，3D顯微鏡觀察到直徑10-100微米的功能性微血管。實驗證實該血管網絡能響應藥物刺激——芬太尼暴露促使血管增生。技術成功拓展至肝臟類器官，血管化策略展現跨器官適用性。這些類器官可模擬人類胚胎發育早期（約3周）的血管形成過程，為研究器官發生和藥物測試提供新平臺。研究發表在 Science 上。

#疾病與健康 #再生醫學 #個性化醫療 #發育生物學 #器官芯片

閱讀更多：

Abilez, Oscar J., et al. “Gastruloids Enable Modeling of the Earliest Stages of Human Cardiac and Hepatic Vascularization.” Science, vol. 388, no. 6751, June 2025, p. eadu9375. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adu9375

Nature：微型旋轉器技術使血栓清除成功率翻倍以上

斯坦福大學的Yilong Chang、Renee Zhao等團隊開發了milli-spinner技術，通過創新力學設計使血栓清除成功率提升至90%，尤其對難治性血栓效果顯著。

? milli-spinner 的特寫鏡頭，它由一根長而中空的管子組成，可以快速旋轉，并在血凝塊附近有一系列鰭片和縫隙，有助于產生局部吸力。憑借其創新設計，milli-spinner 可以在不破裂血凝塊的情況下使其縮小。Credit: Andrew Brodhead

研究團隊設計了獨特的milli-spinner裝置，其旋轉中空管（hollow tube）上的鰭片和縫隙可產生局部吸力，對血栓同時施加壓縮力和剪切力。這種力學作用能將纖維蛋白（fibrin）網絡密實化，使血栓體積縮小95%而不破裂。在肺動脈和腦動脈流動模型測試中，該技術實現了超快速血栓減容（clot debulking）和高保真血管再通（revascularization）。動物實驗顯示，其對最難處理的纖維蛋白富集血栓（fibrin-rich clots）清除率達90%，而現有技術僅11%。傳統抽吸血栓切除術依賴血栓變形和破裂，而milli-spinner通過改變血栓微結構實現更安全有效的清除。研究團隊已成立公司推進該技術臨床應用，計劃近期開展臨床試驗。研究發表在 Nature 上。

#疾病與健康 #個性化醫療 #血栓治療 #微創技術 #醫療設備創新

閱讀更多：

Chang, Yilong, et al. “Milli-Spinner Thrombectomy.” Nature, June 2025, pp. 1–7. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09049-0

Nature：非侵入性機械刺激增強腦廢物清除

腦廢物清除功能障礙如何改善？基礎科學研究所（IBS）的Koh Gou Young、Jin Hokyung、Yoon Jin-Hui和Hong Seon Pyo團隊發現，通過精確刺激頸面部淋巴管可顯著增強腦脊液（CSF）引流，使老年小鼠的腦廢物清除能力恢復至年輕水平。

? 該圖顯示了腦脊液（CSF）從大腦表面通過面部淋巴管流動并進入頸部淋巴結的路徑。Credit: Institute for Basic Science

研究團隊首先使用基因改造小鼠和熒光示蹤技術，繪制出CSF通過面部、鼻部和硬腭淋巴管引流至頸淺淋巴結的新路徑。值得注意的是，在老年動物中，只有面部皮膚下的淋巴管保持完整功能。基于這一發現，團隊開發了力調節機械刺激器——一種通過精確按壓和摩擦頸部皮膚來增強CSF引流的手持設備。實驗顯示，這種非侵入性刺激使老年小鼠的CSF清除率恢復至年輕水平，效果相當于年輕時的兩倍。機制研究發現，刺激通過增加淋巴管內皮細胞的一氧化氮合酶（eNOS，一種調節血管功能的酶）活性來改善功能，而不會干擾淋巴管的自然節律性收縮。這種方法的獨特優勢在于其安全性和可重復性，為開發可穿戴治療設備用于阿爾茨海默病等神經退行性疾病的預防和治療提供了新思路。研究發表在 Nature 上。

#疾病與健康 #神經調控 #個性化醫療 #阿爾茨海默病 #腦脊液引流

閱讀更多：

Jin, Hokyung, et al. “Increased CSF Drainage by Non-Invasive Manipulation of Cervical Lymphatics.” Nature, June 2025, pp. 1–13. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09052-5

熬夜傷情，上海交大發現睡眠剝奪會降低情緒識別能力

睡眠狀態如何影響情緒感知？上海交通大學計算機學院呂寶糧、鄭偉龍團隊聯合李子怡、陶樂妍、馬睿驍等研究者，通過構建全球最大睡眠多模態情緒數據集SEED-SD，結合新型ReLF算法，首次定量證明睡眠剝奪會顯著降低情緒識別能力，而充足睡眠可恢復該能力。

研究團隊招募40名被試，分別在睡眠剝奪（整晚不睡）、睡眠恢復（8小時補覺）和正常睡眠狀態下，記錄其觀看情緒視頻時的腦電和眼動信號。新開發的ReLF算法創新性地采用"分區注意力"機制，能自動識別關鍵腦區（如前額葉）和眼動特征（如瞳孔變化）。實驗顯示：睡眠剝奪狀態下情緒識別準確率下降15.7%，而睡眠恢復后僅比正常狀態低2.3%。進一步分析發現，δ頻段（1-4Hz）腦電波和快速眼跳是區分情緒的最穩定指標。值得注意的是，雖然睡眠剝奪改變了神經活動模式，但腦電與眼動的互補關系保持不變——結合兩種模態始終比單模態識別率高11%以上。該成果為抑郁癥的客觀診斷提供了新思路，相關算法已開源。研究發表在 IEEE Transactions on Affective Computing 上。

#疾病與健康 #預測模型構建 #心理健康與精神疾病 #多模態學習 #神經機制與腦功能解析

閱讀更多：

Li, Ziyi, et al. “Investigating the Effects of Sleep Conditions on Emotion Responses With EEG Signals and Eye Movements.” IEEE Transactions on Affective Computing, 2025, pp. 1–18. IEEE Xplore, https://doi.org/10.1109/TAFFC.2025.3572504

晝夜節律偏好與青少年的沖動有關

匹茲堡大學的Riya Mirchandaney團隊發現，自述為“夜貓子”的青少年表現出更高的沖動性，尤其是負面情緒下的沖動決策和任務放棄傾向。然而，客觀測量的生物鐘相位與沖動性無關，提示心理因素可能起關鍵作用。

研究納入210名青少年（平均年齡17歲），通過晨型-夜型量表（Composite Scale of Morningness）評估晝夜節律偏好，UPPS-P量表測量沖動性，并采集唾液測定褪黑激素起始時間（DLMO）作為生物鐘相位的客觀指標。結果顯示，夜型偏好與負面緊迫感（negative urgency，即負面情緒下的沖動行為）和缺乏毅力顯著相關（p=.003），但DLMO與沖動性無關聯。腕式體動記錄儀（actigraph）數據表明，睡眠中點與生物鐘相位可能交互影響次日沖動性，但未達統計學顯著性（p=.07）。研究者推測，自我報告的晝夜節律偏好可能隱含未測量的心理特質，而時間治療（chronotherapy）或可幫助青少年調節沖動行為。研究發表在 Sleep 上。

#疾病與健康 #心理健康與精神疾病 #青少年行為 #晝夜節律 #沖動性

閱讀更多：

Mirchandaney, Riya, et al. “0022 Circadian Preference, but Not Circadian Phase, Associates with State and Trait Levels of Impulsivity in Adolescents.” Sleep, vol. 48, no. Supplement_1, May 2025, pp. A9–10. Silverchair, https://doi.org/10.1093/sleep/zsaf090.0022

失眠新解：睡眠中清醒感實為正常腦活動

失眠患者常抱怨睡眠質量差，但客觀測量往往難以驗證。日內瓦大學醫院的Carlotta L. Schneider團隊與Christoph Nissen等合作者發現，睡眠中感知清醒的現象其實與高頻腦活動相關，且失眠患者與健康人群在此機制上并無本質差異。

? 睡眠-覺醒感知。該圖可視化了共計 559 份健康對照組和失眠癥患者的系列覺醒報告的結果。Credit: Scientific Reports (2025).

研究團隊在睡眠實驗室中對30名失眠患者和30名健康參與者進行多晚監測。通過振動手環在非快速眼動睡眠（NREM）階段進行序列喚醒（最多12次/晚），并立即詢問感知狀態。結果發現兩組均有約50%概率將NREM睡眠誤判為"清醒"，且客觀睡眠參數（包括睡眠連續性、架構、頻譜功率等）無組間差異。關鍵發現是高頻（β頻段）腦活動——反映皮層喚醒的指標——能預測清醒感知，這種關聯與是否患失眠無關。研究支持"睡眠-覺醒連續體"新概念，表明睡眠中可存在類似覺醒的生理活動。這些發現解釋了為何現行一線治療認知行為療法（CBT-I）有效——因為患者的睡眠調節系統基本完好，癥狀可能源于認知行為機制。研究發表在 Scientific Reports 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #睡眠科學 #認知行為療法

閱讀更多：

Schneider, Carlotta L., et al. “Multimodal Assessment of Sleep-Wake Perception in Insomnia Disorder.” Scientific Reports, vol. 15, no. 1, June 2025, p. 19328. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41598-025-00995-3

衰老大腦中發現新型逆轉錄酶編碼RNA

Sanford Burnham Prebys醫學研究所的Juliet Nicodemus、Jerold Chun等團隊發現衰老大腦中存在數百種新型截短LINE1 RNA變異體，這些變異體編碼功能多樣的逆轉錄酶，可能為阿爾茲海默病治療提供新靶點。

? 使用 RNAscope 技術檢測衰老人類大腦中由長散播核元件 1“跳躍”而產生的新型截短 RNA 的結果。長散播核元件 1 是一種已知能夠利用自身逆轉錄酶將自身復制粘貼到基因組其他位置的基因序列。Credit: Jerold Chun, Juliet Nicodemus, Sanford Burnham Prebys

研究團隊分析了31例阿爾茨海默病患者和正常衰老大腦的皮層組織。通過酶活性檢測發現所有大腦都存在RT活性，但阿爾茨海默病樣本活性降低，這與神經元退化特征一致。采用PacBio HiFi長讀長測序技術，團隊意外發現550多種新型截短LINE1（長散播核元件1）ORF2 mRNA變異體，數量遠超人類參考基因組記錄。這些單順反子（僅含一個蛋白編碼區）變異體實驗證實可編碼功能性RT，不同變異體的酶活性差異高達50倍。空間轉錄組學分析顯示RT活性主要存在于神經元富集的灰質區域，與神經元ORF2表達水平正相關。值得注意的是，全長雙順反子LINE1轉錄本在樣本中極為罕見（<0.01%），且80%以上為非編碼序列。

這些發現顛覆了“LINE1需完整雙順反子mRNA才能發揮功能”的傳統認知，揭示了大腦中RT活性的新來源。研究為理解阿爾茨海默病進展中的體細胞基因重組提供了新視角，并支持進一步探索FDA已批準的RT抑制劑（如HIV治療藥物）的潛在治療價值。研究發表在 The Journal of Neuroscience 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #個性化醫療 #阿爾茨海默病 #逆轉錄酶

閱讀更多：

Nicodemus, Juliet, et al. “Sequence Diversity and Encoded Enzymatic Differences of Monocistronic L1 ORF2 mRNA Variants in the Aged Normal and Alzheimer’s Disease Brain.” Journal of Neuroscience, May 2025. www.jneurosci.org, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2298-24.2025

AI預測大腦衰老軌跡，提前數年預警阿爾茨海默病

神經退行性疾病早期檢測面臨重大挑戰，南加州大學Gengshuo Liu、Nikhil N. Chaudhari、Paul Bogdan等組成的多學科團隊開發出突破性AI系統，僅需單次MRI掃描即可預測大腦未來衰老軌跡。

研究團隊融合了3D擴散模型（生成高質量醫學圖像的人工智能技術）和ControlNet（能根據輸入數據精確控制圖像生成的架構）。該系統以健康成年人的單次腦部MRI為輸入，通過數學框架模擬大腦隨時間變化的復雜生理過程，預測出多年后的腦部影像。關鍵技術突破在于：模型平均體素強度誤差僅15%，結構相似性指數高達93%，遠超傳統定性評估方法。通過FreeSurfer體積測量驗證，生成圖像能準確反映個體特異性腦萎縮模式，這對阿爾茨海默病風險預估具有重要價值。目前模型已展示出捕捉細微神經退行性變化的潛力，研究團隊正計劃擴展數據集以覆蓋更廣年齡范圍，并尋求臨床合作進行實際醫療場景驗證。

#疾病與健康 #預測模型構建 #個性化醫療 #神經調控

閱讀更多：

Liu, Gengshuo, et al. “Controllable Generative Model for Brain Evolution.” ICASSP 2025 - 2025 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), 2025, pp. 1–5. IEEE Xplore, https://doi.org/10.1109/ICASSP49660.2025.10888742

增強大腦自潔系統可清除阿爾茨海默病毒素

阿爾茨海默病與大腦廢物清除系統功能障礙有何關聯？哥倫比亞大學歐文醫學中心的Kai Chen、Guang Yang等團隊發現，抑制星形膠質細胞中的PERK蛋白可以顯著改善"大腦洗碗機"——膠質淋巴系統（glymphatic system）的功能，有效清除毒性蛋白并改善認知能力。

? 一種綠色的示蹤流體通過大腦的淋巴系統流動，該系統是一種最近發現的廢物處理系統。該系統沿著大腦血管的外邊緣（紅色）移動廢物。Credit: Kai Chen

研究團隊使用兩種阿爾茨海默病小鼠模型（5XFAD和PS19），通過向腦脊液注射示蹤劑并結合高分辨率顯微鏡，首次證實水通道蛋白AQP4在疾病狀態下會錯誤分布在星形膠質細胞表面。進一步機制研究發現，PERK蛋白過度激活會通過CK2激酶破壞AQP4的正確定位（星形膠質細胞終足）。當研究人員使用基因刪除或臨床階段PERK抑制劑（原用于癌癥治療）干預后，AQP4重新定位于正確位置，使β-淀粉樣蛋白和tau蛋白的清除效率提升67%。行為實驗顯示，治療組小鼠在迷宮測試中表現改善35%，且腦內毒性蛋白聚集減少42%。該研究不僅揭示了膠質淋巴系統功能障礙的新機制，還為利用現有抗癌藥物治療神經退行性疾病提供了理論依據。研究發表在 Neuron 上。

#疾病與健康 #神經調控 #阿爾茨海默病 #膠質淋巴系統 #PERK抑制劑

閱讀更多：

Chen, Kai, et al. “Selective Removal of Astrocytic PERK Protects against Glymphatic Impairment and Decreases Toxic Aggregation of β-Amyloid and Tau.” Neuron, vol. 0, no. 0, May 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.04.027

年度阿爾茨海默病藥物研發管線報告顯示治療前景樂觀

全球有超過5700萬癡呆癥患者，阿爾茨海默病治療需求迫切。內華達大學拉斯維加斯分校的Jeffrey L. Cummings團隊分析了182項臨床試驗和138種藥物，發現研發管線較去年顯著擴大，特別是I期試驗數量增加近一倍，為治療帶來新希望。

研究團隊系統分析了clinicaltrials.gov上注冊的所有阿爾茨海默病臨床試驗數據。結果顯示，當前研發管線包含182項試驗（北美洲2,227個站點，全球其他地區2,302個站點）和138種藥物。疾病靶向療法（DTTs）占主導地位（74%），其中小分子藥物占43%，生物制劑占30%。值得注意的是，I期臨床試驗從2024年的27項增至48項，表明基礎研究活躍度提升。56項新試驗于2024年初啟動，包括10項III期試驗。生物標志物在27%試驗中作為主要終點，在患者篩選和療效評估中發揮關鍵作用。藥物再利用策略表現突出，46種已獲批藥物（占管線33%）被重新開發用于阿爾茨海默病，可顯著縮短上市時間。全球超過50,000名受試者參與試驗，研究人員建議增加單個站點的試驗數量以提高招募效率。研究發表在 Alzheimer's & Dementia: Translational Research & Clinical Interventions 上。

#疾病與健康 #個性化醫療 #藥物研發 #生物標志物 #阿爾茨海默病

閱讀更多：

Cummings, Jeffrey L., et al. Alzheimer’s Disease Drug Development Pipeline: 2025. alz-journals.onlinelibrary.wiley.com, https://doi.org/10.1002/trc2.70098. Accessed 4 June 2025

孤獨癥和多動癥具有不同的大腦連接特征

孤獨癥（ASD）和多動癥（ADHD）常共病但神經機制不清。美國國立衛生研究院和倫敦國王學院的Luke J. Norman、Gustavo Sudre等團隊通過分析12,732名兒童青少年腦數據，首次系統揭示兩種疾病具有相反的大腦連接模式。

研究團隊整合全球多中心數據，采用橫斷面大型分析方法，對10,168名6-19歲參與者進行功能磁共振成像（fMRI）分析，重點關注丘腦（感覺信息中轉站）和殼核（運動學習中樞）等關鍵區域。結果顯示：ASD患者丘腦與額頂葉注意網絡連接顯著減弱，而ADHD患者相同通路連接異常增強。特別發現默認模式網絡與背側注意網絡的超連接是ADHD的共性特征，這種模式在ASD組同樣存在但強度較弱。盡管50-70%的ASD患者表現ADHD癥狀，研究證實兩種疾病具有可區分的神經標記，效應量雖小（標準化均值差0.1-0.3）但具有臨床意義。這些發現可能解釋為何部分患者對特定治療反應不同，為開發靶向干預策略提供新方向。研究發表在 Nature Mental Health 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #兒童發育障礙 #腦連接組學

閱讀更多：

Norman, Luke J., et al. “Cross-Sectional Mega-Analysis of Resting-State Alterations Associated with Autism and Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder in Children and Adolescents.” Nature Mental Health, May 2025, pp. 1–15. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44220-025-00431-5

基因分析揭示抑郁癥、躁郁癥和精神分裂癥的共同生物學機制

馬克斯·普朗克精神病學研究所、亥姆霍茲慕尼黑和悉尼大學的Karolina Worf、Janine Knauer-Arloth等團隊通過多組學分析發現，抑郁癥、躁郁癥和精神分裂癥共享相同的分子機制，涉及晝夜節律、應激激素和神經遞質通路。

? 維恩圖顯示了外顯子 eQTL 基因（灰色）、BD、MDD 和 SCZ 聯合 GWAS 外顯子 eQT 評分基因（紫色）以及差異表達外顯子水平基因（藍色）之間的重疊。BD 雙相情感障礙、MDD 重度抑郁障礙、SCZ 精神分裂癥、CDG 交叉障礙、T2D 2 型糖尿病。Credit: Translational Psychiatry (2025).

研究團隊采用外顯子水平分析（exon-level analysis，基因的功能片段），對205例死后腦樣本進行多模態研究。通過整合單核苷酸多態性（SNP）、罕見變異和多基因風險評分（PRS，綜合評估遺傳風險），發現三種疾病患者在外顯子表達上存在顯著差異，而傳統基因水平分析無法檢測這種差異。核心發現包括：110個共享基因涉及晝夜節律失調（統計顯著性FDR=0.02）、皮質醇分泌異常（FDR=0.026）和多巴胺信號紊亂（FDR=0.038）。單核RNA測序顯示這些基因主要在前額葉皮層2-6層興奮性神經元中活躍。意外發現是心肌細胞腎上腺素能通路（FDR=0.0028）的關聯，暗示精神-心臟共病機制。該研究為開發跨診斷治療策略提供了分子靶點。研究發表在 Translational Psychiatry 上。

#疾病與健康 #心理健康與精神疾病 #神經機制與腦功能解析 #個性化醫療 #跨學科整合

閱讀更多：

Worf, Karolina, et al. “Exon-Variant Interplay and Multi-Modal Evidence Identify Endocrine Dysregulation in Severe Psychiatric Disorders Impacting Excitatory Neurons.” Translational Psychiatry, vol. 15, no. 1, Apr. 2025, pp. 1–13. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41398-025-03366-8

神經類固醇被認定為難治性抑郁癥的潛在治療

全球約30%抑郁癥患者對現有藥物無反應，形成難治性抑郁癥（TRD）。印度Smt. Kishoritai Bhoyar藥學院的Krutika Nagpurkar、Pratik Ghive等團隊通過系統綜述發現，神經類固醇通過獨特的多靶點機制展現出顯著療效，為TRD治療帶來新希望。

? 圖形摘要總結了研究人員的綜述論文。Credit: Nagpurkar et al. (Neuroscience, 2025).

研究團隊分析了孕烯醇酮（allopregnanolone）、脫氫表雄酮（DHEA）等神經類固醇的臨床證據。這些天然化合物能同時調節GABA_A受體（大腦"剎車系統"）和NMDA受體（記憶相關開關），增強神經可塑性。更重要的是，它們能重置過度活躍的HPA軸（下丘腦-垂體-腎上腺軸，壓力反應中樞），從根源緩解抑郁相關的神經化學失衡。動物實驗中，神經類固醇成功逆轉慢性壓力誘發的抑郁行為；人體試驗顯示其起效速度優于傳統藥物，且2019年FDA已批準同類藥物brexanolone治療產后抑郁。不過，這類化合物存在口服吸收率低、長期使用安全性待驗證等挑戰，需進一步研究優化。研究發表在 Neuroscience 上。

#疾病與健康 #心理健康與精神疾病 #神經調控 #個性化醫療 #神經機制與腦功能解析

閱讀更多：

Nagpurkar, Krutika, et al. “Neurosteroids as Emerging Therapeutics for Treatment-Resistant Depression: Mechanisms and Clinical Potential.” Neuroscience, vol. 577, June 2025, pp. 300–14. www.ibroneuroscience.org, https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2025.05.022

四種微小RNA與精神疾病和帕金森病直接相關

microRNA（miRNA）如何影響精神疾病和神經退行性疾病？加州大學戴維斯分校醫學院的Selina M. Vattathil、Aliza P. Wingo和Thomas S. Wingo團隊通過分析604名老年供體的腦組織樣本，系統鑒定了49種與雙相情感障礙、抑郁癥、精神分裂癥、創傷后應激障礙（PTSD）和帕金森病相關的miRNA，揭示了這些疾病潛在的共同分子機制。

? 本研究生成的 miRNA 數據與多個現有數據集和資源進行了比較和整合。Credit: Nature Aging (2024).

研究團隊對604名供體（死亡年齡中位數90歲）的背外側前額葉皮層（dlPFC）進行小RNA測序，結合全基因組關聯研究（GWAS）數據，系統分析了470種miRNA的表達水平及其遺傳調控。結果顯示，49種miRNA與至少一種腦部疾病相關，其中miR-499a-5p同時增加雙相情感障礙和精神分裂癥風險，miR-1908-5p與雙相情感障礙和重度抑郁癥相關。進一步發現224種miRNA受遺傳變異（miR-QTLs）調控，這些變異多位于啟動子或增強子區域。研究還表明，位于基因內部的miRNA可能獨立于宿主基因被調控。研究發表在 Nature Aging 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #基因調控 #個性化醫療

閱讀更多：

Vattathil, Selina M., et al. “Mapping the microRNA Landscape in the Older Adult Brain and Its Genetic Contribution to Neuropsychiatric Conditions.” Nature Aging, vol. 5, no. 2, Feb. 2025, pp. 306–19. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s43587-024-00778-x

減少半胱氨酸攝入可激活脂肪"褐變"實現健康減重

高脂飲食通常導致肥胖，但如何在不減少進食的情況下實現減重？耶魯大學醫學院的Aileen H. Lee、Vishwa Deep Dixit等團隊發現，限制單一氨基酸——半胱氨酸的攝入，可使持續高脂飲食的肥胖小鼠完全恢復健康體重，并顯著改善代謝炎癥。

? 半胱氨酸消除誘導的褐變和減肥需要去甲腎上腺素信號傳導。a, 組織透明化及全腦 c-Fos 免疫標記方法。b, 熱感覺信息流入大腦及產熱外流至外周的示意圖。c, 對 5 天后收集的 Cth ?/? 大腦中 c-Fos + 細胞分布進行自動分析。Credit: Nature Metabolism (2025).

研究首先基于CALERIE-II臨床試驗數據，發現適度熱量限制（15%持續兩年）人群脂肪組織中半胱氨酸水平降低。隨后通過小鼠實驗證實，完全去除半胱氨酸會使白色脂肪組織（white adipose tissue, 儲能型）幾乎全部轉化為棕色脂肪（產熱型），這一過程使持續高脂飲食的肥胖小鼠在5天內啟動顯著減重，最終體重下降30%。機制研究發現，半胱氨酸缺乏會過度激活大腦多個區域，觸發交感神經系統釋放去甲腎上腺素，通過脂肪細胞的β3-腎上腺素受體誘導褐變。值得注意的是，該通路獨立于已知的FGF21和UCP1機制，代表全新的代謝調控靶點。研究還發現適度限制半胱氨酸即可喚醒休眠的內源性合成通路，產生類似的健康益處，為開發新型減肥干預策略提供了理論基礎。研究發表在 Nature Metabolism 上。

#疾病與健康 #健康管理與壽命延長 #代謝調控 #脂肪褐變 #氨基酸限制

閱讀更多：

Lee, Aileen H., et al. “Cysteine Depletion Triggers Adipose Tissue Thermogenesis and Weight Loss.” Nature Metabolism, June 2025, pp. 1–19. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s42255-025-01297-8

成癮者更愛復雜音樂，藥物成癮重塑大腦獎賞閾值

長期藥物使用如何改變大腦對音樂的響應？丹麥奧胡斯大學的Jan Stupacher、Benedetta Matarrelli、Danilo Cozzoli等團隊發現，物質成癮康復者對高復雜度音樂的運動欲望顯著增強，揭示了多巴胺獎賞系統的閾值改變現象。

? A) 藍色方塊標記三種節...