研究：嗅觉会影响人类对颜色感知

研究：嗅觉会影响人类对颜色感知 一项新研究发现，嗅觉会影响人类对颜色的感知，例如当人们闻到不同气味时，眼中的“颜色”会随之改变。 新华社星期天（10月8日）报道，这项发表在国际学术期刊《心理学前沿》上的新研究发现，人类大脑会“整合”视觉、听觉、嗅觉等多种感官信息来理解周围环境。 此前已有研究发现，颜色会影响人们对气味的感知，例如人们可能会觉得橙色的饮料是橙子味的，而实际上饮料是樱桃味的。 为了探究气味是否会影响人们对颜色的感知，英国利物浦约翰·穆尔斯大学等机构的研究人员对24名嗅觉和色觉正常的成年人展开测试，其中包括11名男性和13名女性，年龄介于20岁至57岁。 受试者需面对屏幕上的一个正方形色块，并通过手动调整滑块，把正方形调成中性灰色。同时，他们所在房间会被随机注入咖啡、焦糖、柠檬等不同物体的气味。 结果显示，当受试者闻到咖啡气味时，他们眼中的“灰色”更偏红棕色；当闻到焦糖、柠檬等的气味时，他们眼中的“灰色”也和真正的中性灰色有所出入；而在没有特殊气味的情况下，他们辨识出了真正的中性灰色。 研究员说，这表明气味的确会影响人们对颜色的感知，但这种影响的程度还有待进一步研究，例如闻到不太常见的气味，人们又会如何感知颜色。

超越第五感：科学家发现对时间的感知有可能"搭载"了真正的感官模式

超越第五感：科学家发现对时间的感知有可能"搭载"了真正的感官模式 感官体验和时间感知在大脑体感皮层中有着错综复杂的联系。在这里，两种感觉的神经表征相互交织，在一个共享的神经网络中"复用"。马修-戴蒙德教授及其 SISSA 研究小组最近在《自然-通讯》上发表了他们的研究成果，揭示了触觉与时间感之间错综复杂的相互作用。当我们处理通过皮肤接收到的刺激时，躯体感觉皮层的神经元会有力地表现出刺激的细节特征，最终形成触觉的主观体验。然而，刺激在时间上是短暂的还是延长的？对时间流逝的感知是如何产生的？研究小组的研究结果表明了体感皮层是如何促进对时间的感知的。光遗传学是一种通过在大脑皮层施加光来调节神经元活动的技术，这项研究利用这种技术，在两种看似不同的体验刺激的"内容"和"持续时间"之间建立了联系。在训练大鼠评估振动强度而忽略持续时间的过程中，光遗传学干预影响了感知强度。相反，在训练动物评估振动持续时间而忽略强度的过程中，光遗传干预影响了感知的持续时间。这些发现不仅肯定了躯体感觉皮层在构建触觉方面的预期功能，而且还支持了这样一种观点，即对时间的感知植根于一个由具有不同功能（包括触觉）的大脑区域组成的广泛网络。这项研究为今后探索感官体验与时间感知之间错综复杂关系的研究奠定了基础。研究协调员马修-戴蒙德（Mathew Diamond）教授解释说："感知感觉事件持续时间的神经元机制仍不完全清楚。人们认为，对时间的感知不是依赖于单一的大脑中枢，而是来自分布在不同大脑区域的神经元网络。研究结果表明，大脑皮层的感觉处理阶段是网络的一个组成部分。这意味着一个皮层神经元群可以产生两种不同的感觉体验，强调了时间感知和触觉的相互关联性"。SISSA 研究小组之前的研究暗示，感觉处理通路中脉冲的整合和积累是时间感知的潜在机制。现在，光遗传学技术被用来直接测试这一假设，从而能够操纵特定目标位置的神经元活动。戴蒙德解释说："如果光遗传干预产生了行为效应，唯一的解释就是目标神经元以某种方式参与其中。以两组大鼠中相似的神经元为目标，会产生两种不同的行为结果。通过光遗传学增加神经元发射，'持续时间'组大鼠感知到的持续时间增加，而"强度"组大鼠感知到的强度增加。由于这两种感知涉及一组重叠的神经元，我们将这两种信号描述为体感皮层中的"复用"信号。最后，我们构建了一个从皮层神经元生理到最终知觉的数学模型。该模型指出了从神经元发射建立精细知觉的潜在细胞机制"。研究得出结论，时间感知与触觉错综复杂地交织在一起，在触觉表象中出现。这一见解为通过感官编码的视角探索时间体验打开了大门，为理解感知外部世界与感知时间之间的复杂关系提供了新的途径。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员制造出混合大脑：让一个物种的神经元帮助另一个物种

研究人员制造出混合大脑：让一个物种的神经元帮助另一个物种 大鼠（红色）和小鼠（绿色）神经元的混合体在混合大脑中形成了环形气味处理中心什么是混合大脑？听起来像是科幻电影情节中的东西或者是史蒂夫-马丁主演的80年代古怪喜剧但它实际上是两个物种细胞的结合，发育成一个完整的功能性大脑。因此，杂交脑通过创建"合成"神经回路来恢复受损或退化大脑的功能，对于推动再生神经科学的发展非常重要。在哥伦比亚大学欧文医学中心研究人员领导的一项新研究中，大鼠干细胞在发育初期就被引入到小鼠细胞中，从而产生了利用整合的大鼠细胞嗅觉的小鼠大脑。哥伦比亚大学瓦格罗斯内外科医学院遗传学和发育学教授、该研究的共同通讯作者克里斯汀-鲍德温（Kristin Baldwin）说："我们拥有漂亮的培养皿细胞模型和称为器官组织的三维培养物，它们都有各自的优点。但它们都无法让你确定细胞是否真正发挥了最高水平的功能。这项研究开始向我们展示，我们如何扩大大脑的灵活性，使其能够容纳来自人机界面或移植干细胞的其他类型的输入。"大鼠-小鼠嵌合体的制作示意图 Throesch 等人研究人员将大鼠胚胎干细胞植入小鼠胚泡（受精卵分裂而成的细胞团），然后将胚泡移植到代孕小鼠妈妈的子宫内发育。尽管在进化过程中存在差异（大鼠大脑发育较慢，体积较大），但研究人员观察到，大鼠细胞与小鼠神经元同步生长。在成熟的大鼠-小鼠或嵌合体中，大鼠细胞整合成整个小鼠大脑的神经回路，并与小鼠神经元形成活跃的连接。鲍德温说："几乎在整个小鼠大脑中都能看到大鼠细胞，这让我们相当惊讶。它告诉我们，插入的障碍很少，这表明许多种小鼠神经元都可以被类似的大鼠神经元取代。"接下来是测试大鼠细胞的功能能力，以及它们是否能取代受损的小鼠神经元。研究人员开发了小鼠模型，这些小鼠的嗅觉神经元（OSNs）在基因上有缺陷或被消融，即被破坏，而嗅觉神经元是检测和传递气味信息的神经元。他们发现，大鼠细胞拯救了小鼠大脑。鲍德温说："我们在每个小鼠笼子里都藏了一块饼干，结果非常惊讶地发现，它们能通过大鼠神经元找到饼干。"然而，与OSN被破坏的小鼠相比，OSN被基因沉默（即神经元存在，只是不工作）的小鼠找到饼干的成功率较低。这表明，增加替代神经元并非"即插即用"。如果想获得功能性替代神经元，可能需要清空闲置在那里的功能障碍神经元，这可能是某些神经退行性疾病的情况，也可能是自闭症和精神分裂症等神经发育障碍的情况。研究人员在研究中遇到的一个问题是，大鼠细胞随机分布在不同的小鼠体内，这阻碍了他们将研究扩展到其他神经系统。目前，他们正试图找到驱动插入细胞发育成特定细胞类型的方法，这可能会提供更高的精确度。扫清这一障碍将为创造具有灵长类神经元的混合大脑铺平道路，这将帮助我们更接近了解人类疾病。这项研究发表在《细胞》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家发现防止我们迷路的大脑活动模式

科学家发现防止我们迷路的大脑活动模式 这项研究确定了大脑中精细调整的头部方向信号。这些结果与在啮齿类动物身上发现的神经密码相当，对理解帕金森症和阿尔茨海默氏症等疾病具有重要意义。测量人在运动时的神经活动具有挑战性，因为现有的大多数技术都要求参与者尽可能保持静止。在这项研究中，研究人员利用移动脑电图设备和动作捕捉克服了这一难题。第一作者本杰明-J-格里菲斯博士说："掌握前进方向非常重要。在估计自己的位置和方向时，即使是很小的错误也会带来灾难性的后果。我们知道，鸟类、大鼠和蝙蝠等动物的神经回路可以让它们保持方向，但我们对人类大脑在现实世界中如何管理这一点却知之甚少，令人惊讶。"一组 52 名健康参与者参加了一系列运动跟踪实验，同时通过头皮脑电图记录了他们的大脑活动。通过这些实验，研究人员可以监测参与者在根据不同电脑显示器上的提示移动头部以确定方向时发出的大脑信号。在另一项研究中，研究人员监测了 10 名参与者的信号，这些人已经因癫痫等疾病接受了颅内电极监测。所有任务都会促使参与者移动头部，有时甚至只移动眼睛，脑电图帽和颅内脑电图（iEEG）记录了这些动作产生的大脑信号，前者用于测量来自头皮的信号，后者用于记录来自海马体和邻近区域的数据。在考虑了肌肉运动或参与者在环境中的位置等因素对脑电图记录造成的"混淆"后，研究人员能够显示出一种微调的方向信号，这种信号可以在参与者头部方向发生物理变化之前被检测到。格里菲斯博士补充说："分离这些信号使我们能够真正关注大脑如何处理导航信息，以及这些信号如何与视觉地标等其他线索一起发挥作用。我们的方法为探索这些特征开辟了新的途径，对神经退行性疾病的研究，甚至对改进机器人和人工智能中的导航技术都有意义"。在今后的工作中，研究人员计划将他们的学习成果应用于研究大脑如何在时间中导航，以找出类似的神经元活动是否对记忆起作用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现狗鼻子“生来平等” 不同品种嗅觉无显著差异

研究发现狗鼻子“生来平等” 不同品种嗅觉无显著差异 尽管如此，有人提醒说，希望看到更多狗的数据和更广泛的基因分析，以确信所有品种的鼻子都相似。这项尚未经同行评审的研究，挑战了长期以来被吹捧的观点，即一些工作犬种，如德国牧羊犬、猎犬和拉布拉多寻回犬，与其他狗相比，具有特别发达的气味探测能力。相反，研究人员认为，这些狗在气味探测方面的成功可能源于几代人对该品种的训练。该研究的主要作者、美国加州大学洛杉矶分校的功能形态学家Deborah Bird说：“狗是哺乳动物中嗅觉最灵敏的物种，特别是某些品种的狗，嗅觉更强。”由于很难测试一些狗是否具有高超的嗅觉技能，还是只是善于听从指示。因此，Bird和同事选择通过检查家犬、狼和土狼的头骨及遗传物质来检验它们的气味探测能力。他们使用CT扫描创建了来自45种不同犬种的104个头骨的3D模型，再使用这些模型来测量头骨中被称为筛板的骨结构的面积。筛板上有嗅觉神经，嗅觉神经将气味信息传递到大脑。相对于哺乳动物的体型，筛板更大意味着嗅觉更好。研究人员还研究了能够表明哺乳动物嗅觉好坏的遗传参数。首先，他们深入研究了公开的狗基因组记录，并在111个家养品种以及27只狼和4只土狼的基因组中进行了调查，以找出每种动物有多少个嗅觉检测基因。接下来，他们观察了另外24个家养品种的口腔组织样本，以发现哪些基因编码了在嗅觉中起作用的蛋白质。根据这些测量结果，研究人员得出结论，家犬的鼻子可能不如狼和土狼灵敏。家犬包括在现代狗繁殖之前就存在的古老品种，如澳洲野狗和巴森基犬，以及我们熟悉的品种，如西班牙猎犬和柯基犬。研究人员没有发现遗传或骨骼证据表明某些家犬品种的鼻子比其他品种的好。相反，他们认为，一些狗的行为特征，如取悦他人或高耐力，使它们看起来比其他狗的鼻子更有辨识力。不过，这项研究没有在野外对狗进行测试。在野外，一些品种可能会因为耐力、可训练性或取悦人类的能力而在搜救行动或缉毒行动中表现出色。“我们认为，有些狗的嗅觉比其他狗更好，可能并不一定是因为它们的鼻子特别好，而是它们有兴趣用鼻子帮助我们完成我们想让它们做的事情。”美国布罗德研究所的计算生物学家Elinor Karlsson说。相关论文信息： ... PC版： 手机版：

睡得好与学得少 新研究发现睡眠状况对学习的影响

睡得好与学得少 新研究发现睡眠状况对学习的影响 想象一下，你是一名学生，现在是期末考试周，你正在准备一场重要的考试：是通宵达旦还是好好休息？许多在考试中昏昏沉沉、目光呆滞的人都知道，睡眠不足会让人格外难以保留信息。密歇根大学的两项新研究揭示了这一现象的原因，以及在睡眠和睡眠剥夺期间大脑内部发生了什么，从而帮助或损害了记忆的形成。特定的神经元可以对特定的刺激进行调谐。例如，迷宫中的老鼠一旦到达迷宫中的特定位置，其神经元就会亮起。这些神经元被称为"位置神经元"，在人体内也很活跃，可以帮助人们在环境中导航。但睡眠时会发生什么呢？麻省大学医学院麻醉学副教授卡姆兰-迪巴（Kamran Diba）博士说："如果该神经元在睡眠期间有反应，你能从中推断出什么呢？"由迪巴和前研究生库罗什-马布迪（Kourosh Maboudi）博士领导的一项研究对海马体中的神经元进行了研究，发现了一种在动物熟睡时可视化与某个位置相关的神经元模式调整的方法。在安宁状态和睡眠期间，海马体会在数小时内每隔几秒钟产生一种名为"尖波涟漪"的电活动。研究人员对这些涟漪的同步性和传播距离感到非常好奇，它们似乎在将信息从大脑的一个部分传播到另一个部分。这些跃迁被认为是神经元形成和更新记忆（包括位置记忆）的过程。在这项研究中，研究小组在老鼠完成一个新迷宫后，测量了老鼠睡眠期间的大脑活动。利用一种名为贝叶斯学习的统计推理，他们首次能够追踪哪些神经元会对迷宫中的哪些位置做出反应。"比方说，一个神经元偏好迷宫的某个角落。在睡眠过程中，我们可能会看到该神经元与其他表现出类似偏好的神经元一起激活。但有时，与其他区域相关的神经元可能会与该细胞共同激活。"迪巴说："我们随后发现，当我们把它放回迷宫时，神经元的位置偏好会发生变化，这取决于它们在睡眠时与哪些细胞一起激活。"通过这种方法，他们可以实时观察神经元的可塑性或表象漂移。该研究还进一步证实了一个由来已久的理论，即睡眠期间神经元的重新激活是睡眠对记忆非常重要的部分原因。鉴于睡眠的重要性，迪巴的团队希望研究在睡眠不足的情况下大脑会发生什么变化。第二项研究同样发表在《自然》杂志上，由迪巴和前研究生巴蓬-吉里（Bapun Giri）博士领导的研究小组比较了神经元再激活的数量即在迷宫探索过程中发射的场所神经元在休息时会自发地再次发射，并比较了睡眠时与失眠时神经元再激活的顺序（量化为重放）。他们发现，参与重新激活和重放迷宫体验的神经元的发射模式在睡眠期间比睡眠不足期间更高。与睡眠不足相对应的是，尖波波纹的出现率相似或更高，但波幅较低，波纹的功率也较低。迪巴说："然而，在几乎一半的病例中，锐波涟漪时迷宫体验的重新激活在睡眠剥夺期间被完全抑制。当睡眠不足的大鼠能够补觉时，虽然再激活功能略有回升，但却无法与正常睡眠的大鼠相比。此外，重放功能也受到了类似的损害，但当失去的睡眠得到恢复后，重放功能就不会恢复了。"由于重新激活和重放对记忆非常重要，因此研究结果证明了睡眠不足对记忆的不利影响。迪巴的团队希望继续研究睡眠过程中记忆处理的性质、为什么需要重新激活记忆以及睡眠压力对记忆的影响。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1038/s41586-024-07397-xDOI: 10.1038/s41586-024-07538-2 ... PC版： 手机版：