科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异

科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异一个多国研究小组现在已经更好了解物种之间大脑皮层神经元架构的差异，这要归功于高分辨率显微镜。波鸿鲁尔大学发育神经生物学研究小组的研究人员在PetraWahle教授的领导下，已经证明灵长类动物和非灵长类动物在其结构上一个重要差异：轴突的起源，这是负责传输被称为动作电位电信号的过程。这些结果最近发表在《eLife》杂志上。研究小组研究了各种动物，包括啮齿类动物（小鼠、大鼠）、有蹄类动物（猪）、食肉动物（猫、雪貂），以及动物学灵长类的猕猴和人类。科学家们通过使用五种不同的染色技术和对超过34,000个神经元的评估得出结论，非灵长类动物和灵长类动物之间存在着物种差异。与非灵长类动物的兴奋性锥体神经元相比，灵长类动物大脑皮层外层II和III的兴奋性锥体神经元上携带轴突的树突明显较少。此外，对于抑制性中间神经元，在猫和人类物种之间发现了携带轴突的树突细胞百分比方面的巨大差异。在比较具有初级感觉和高级大脑功能的猕猴皮层区域时，没有观察到定量差异。研究人员表示，高分辨率显微镜在研究中特别重要，这使得检测轴突起源可以在微米级准确跟踪，这在传统显微镜下有时并不那么容易。通常，一个神经元将到达树突的兴奋性输入与抑制性输入进行整合，这一过程被称为体突整合。然后，神经元决定输入是否足够强大和重要，以通过动作电位传送到其他神经元和脑区。携带轴突的树突被认为是有特权的，因为这些树突的去极化输入能够直接唤起动作电位，而无需参与体细胞整合和体细胞抑制。为什么会演变出这种物种差异，以及它对灵长类动物的新皮层信息处理可能具有的潜在优势，目前尚不清楚。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301255.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301255.htm

科学家揭开大脑 "内部指南针"的秘密

科学家揭开大脑"内部指南针"的秘密麦吉尔大学精神病学副教授、道格拉斯研究中心研究员马克-布兰登说："神经科学研究在过去十年见证了一场技术革命，使我们能够提出和回答几年前只能梦想的问题。"他与扎基-阿贾比共同领导了这项研究，扎基-阿贾比曾是麦吉尔大学的学生，现在是哈佛大学的博士后研究员。为了了解视觉信息如何影响大脑的内部指南针，研究人员将小鼠暴露在一个迷失方向的虚拟世界，同时记录大脑的神经活动。研究小组利用神经元记录技术的最新进展，以前所未有的精度记录了大脑的内部指南针。这种精确解码动物内部头部方向的能力使研究人员能够探索构成大脑内部罗盘的头部方向细胞如何支持大脑在不断变化的环境中重新定位的能力。具体而言，研究小组发现了一种他们称之为"网络增益"的现象，它使大脑的内部指南针在小鼠迷失方向后重新定位。阿贾比说："就好像大脑有一种机制可以实施'重置按钮'，允许在混乱的情况下迅速重新确定其内部指南针的方向。"虽然这项研究中的动物被暴露在非自然的视觉体验中，但作者认为，这样的场景已经与现代人类的经验有关，特别是随着虚拟现实技术的迅速传播。这些发现"可能最终解释了虚拟现实系统如何能够轻易地控制我们的方向感。这些结果启发了研究团队开发新的模型，以更好地理解其基本机制。"这项工作是一个美丽的例子，说明实验和计算方法一起可以推进我们对驱动行为的大脑活动的理解，"共同作者魏学新说，他是计算神经科学家和德克萨斯大学奥斯汀分校的助理教授。这一发现对阿尔茨海默病也有重大影响。"阿尔茨海默氏症最初自我报告的认知症状之一是人们变得迷失方向和迷路，甚至在熟悉的环境中，"研究人员预计，对大脑内部指南针和导航系统如何工作的更好理解将导致对阿尔茨海默病的早期检测和更好的治疗评估。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362291.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362291.htm

科学家发现中风后刺激大脑自我修复的新机制

科学家发现中风后刺激大脑自我修复的新机制缺血性中风后，人们通常可以通过强化康复治疗恢复部分丧失的脑功能，这表明大脑在受伤后可以自我恢复。但直到现在，神经修复的内在机制仍然难以捉摸。众所周知，组织损伤后产生的各种脂质可以调节损伤后的炎症，因此东京医科齿科大学的研究人员将重点放在了这一点上。研究的通讯作者TakashiShichita说："有证据表明，组织损伤后会产生更多的脂质，并有助于调节炎症。我们研究了缺血性中风后小鼠体内脂质代谢物产生的变化。有趣的是，一种名为二氢-γ-亚麻酸（DGLA）的特殊脂肪酸及其衍生物的水平在中风后有所增加。"DGLA属于ω-6脂肪酸家族，具有已知的抗炎特性。研究人员深入研究后发现，PLA2GE2（磷脂酶A2组IIE）调节着DGLA的释放。通过操纵小鼠体内PLA2GE2的表达，他们发现它会影响脑细胞的恢复。缺乏这种酶会导致炎症加剧、神经元修复刺激因子表达降低以及组织损失增加。这一发现使研究人员进一步深入大脑修复途径。"当我们观察缺乏PLA2GE2的小鼠体内表达的基因时，我们发现一种叫做肽基精氨酸脱氨酶4（PADI4）的蛋白质水平很低，"该研究的第一作者AkariNakamura说。"PADI4调节[参与大脑修复的基因]的转录和炎症反应。值得注意的是，在小鼠体内表达PADI4限制了缺血性中风后组织损伤和炎症的程度！"从DGLA到PLA2GE2再到PADI4，研究人员绘制出了参与大脑修复的整个信号通路。虽然这项研究使用的是小鼠模型，但研究人员发现，在人类中，中风受损部位周围的神经元会表达PLA2GE2和PADI4，这表明我们体内也存在这种恢复途径。研究人员说，发现触发大脑修复的新机制可能会开发出促进PADI4作用的疗法，加快缺血性中风后的恢复。DGLA存在于植物油、谷物、大多数肉类和奶制品中，摄入后会在大脑中积累，这表明饮食疗法有可能预防中风后出现的神经损伤。目前，ω-3脂肪酸二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）是唯一因其抗炎特性和降低心脏病风险的能力而得到推广的营养补充剂。"虽然还需要进行详细的临床研究，但我们的发现可能会改变目前认为只有EPA或DHA才有益于预防动脉粥样硬化和血管疾病的模式"。这项研究发表在《神经元》（Neuron）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376349.htm

科学家们发现定向运动可以训练大脑 有助于对抗认知能力的衰退

科学家们发现定向运动可以训练大脑有助于对抗认知能力的衰退据研究人员称，定向运动中身体锻炼和导航的结合可能会刺激大脑的某些部分，这些部分对我们祖先的狩猎和采集至关重要。据认为，大脑经过数千年的进化，通过发展新的神经通路来适应恶劣的环境。由于现代的便利条件，如GPS应用程序和现成的食物，这些相同的大脑功能对于今天的生存并不那么必要。研究人员认为这是一个"不使用它就失去它"的案例。"现代生活可能缺乏大脑茁壮成长所需的特定认知和物理挑战，"监督这项研究的麦克马斯特大学加拿大大脑健康和老化研究主席珍妮弗-海斯说。"在缺乏主动导航的情况下，我们有可能失去这种神经结构"。运动学家JenniferHeisz（右）和研究生EmmaWaddington（左）研究了定向运动在对抗认知能力下降方面的作用。海斯指出，阿尔茨海默病的最早症状之一是失去找路的能力，所有患者中有一半受到影响，即使是在疾病的最温和阶段。在最近发表在《PLOSONE》杂志上的这项研究中，研究人员调查了健康的成年人，年龄从18岁到87岁不等，具有不同程度的定向运动专长（无、中级、高级和精英）。参加定向运动的人报告了更好的空间导航和记忆能力，这表明在常规锻炼中加入寻路的元素可能对人的一生都有好处。主要作者艾玛-瓦丁顿说："当涉及到大脑训练时，定向运动的身体和认知要求有可能给人带来更多的收益，而不是仅仅是锻炼，"她是运动学系的一名研究生，设计了这项研究，并且是国家定向运动队的教练和成员。麦克马斯特大学的研究人员发现定向运动的参与者报告了更好的空间导航和记忆，这表明这项运动可能有利于对抗认知能力的下降。定向越野的目标是通过在不熟悉的地区尽可能快地奔跑，只用地图和指南针找到一系列检查点来进行导航。最熟练的运动员必须在几个心理任务之间有效切换，在快速穿越地形的同时做出快速决定。这项运动是独特的，因为它需要主动导航，同时在以不同方式处理空间信息的大脑部分之间进行快速转换。例如，阅读地图取决于相对于环境的第三人称视角。定向运动者必须在跑动过程中，实时地将这些信息与他们自己在环境中的位置相对应，进行快速转换。研究人员说，这是GPS系统从现代生活中设计出来的一种技能。这不仅可能影响我们的导航能力，而且还影响我们的空间处理和记忆，因为这些认知功能依赖于重叠的神经结构。研究人员建议，有两个简单的方法可以将更多的定向运动纳入到日常生活中：关闭GPS，在旅行时使用地图来找路；通过使用新的路线来跑步、散步或骑车来挑战自己的空间。"定向运动在很大程度上是一项生活化的运动。你经常可以看到从6岁到86岁的参与者都在从事定向运动，"Waddington说。"我长期参与这项运动，使我了解了学习导航技能背后的过程，我受到启发，研究定向运动的独特性以及这项运动对老龄人口可能具有的科学意义。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350289.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350289.htm

科学家们发现了一种新的日常节奏 使人们了解到大脑活动是如何被微调的

科学家们发现了一种新的日常节奏使人们了解到大脑活动是如何被微调的该结果发表在《PLOS生物学》杂志上，可能有助于解释细微的突触变化如何改善人类的记忆。来自国家神经疾病和中风研究所（NINDS）的研究人员领导了这项研究，该研究所是国家卫生研究院的一部分。"抑制对大脑功能的各个方面都很重要。但二十多年来，大多数睡眠研究都集中在了解兴奋性突触上，"NINDS的高级调查员WeiLu博士说。"这是一项及时的研究，试图了解睡眠和清醒如何调节抑制性突触的可塑性"。Lu博士实验室的博士后WuKunwei调查了小鼠在睡眠和清醒时抑制性突触的情况。从海马体（一个参与记忆形成的大脑区域）的神经元进行的电记录显示了一种以前未知的活动模式。在清醒状态下，稳定的"强直"抑制活动增加，但快速的"阶段性"抑制活动减少。他们还发现，在清醒的小鼠神经元中，抑制性电反应的活动依赖性增强得多，这表明清醒，而不是睡眠，可能在更大程度上加强这些突触。抑制性神经元使用神经递质γ-氨基丁酸（GABA）来减少神经系统的活动。这些神经元在抑制性突触处将GABA分子释放到突触裂隙中，突触裂隙是神经元之间神经递质扩散的空间。这些分子与邻近的兴奋性神经元表面的GABAA受体结合，使其减少发射次数。进一步的实验表明，清醒时的突触变化是由α5-GABAA受体数量增加所驱动的。当受体在清醒小鼠体内被阻断时，活动依赖性的相位电反应的增强就会减弱。这表明，清醒时GABAA受体的积累可能是建立更强大、更有效的抑制性突触的关键，这是一个被称为突触可塑性的基本过程。"当你在白天学习新信息时，神经元受到来自大脑皮层和许多其他区域的兴奋性信号的轰击。"Lu博士说："为了将这些信息转变为记忆，你首先需要调节和完善它--这就是抑制的作用。"先前的研究表明，海马体的突触变化可能是由抑制性中间神经元发出的信号驱动的，这种特殊类型的细胞在大脑中只占大约10-20%的神经元。在海马中有超过20种不同的中间神经元亚型，但最近的研究强调了两种类型，即被称为副白蛋白和体蛋白，它们关键性地参与了突触调节。为了确定哪种神经元负责他们所观察到的可塑性，Lu博士的团队使用了光遗传学，这是一种使用光来打开或关闭细胞的技术，并发现清醒状态导致更多的α5-GABAA受体和来自副白蛋白的更强连接，而不是体蛋白的神经元。人类和小鼠拥有类似的神经回路，是记忆储存和其他基本认知过程的基础。这种机制可能是抑制性输入精确控制神经元之间和整个大脑网络的信息起伏的一种方式。Lu博士说："抑制实际上是相当强大的，因为它允许大脑以一种微调的方式执行，这基本上是所有认知的基础。"由于抑制对大脑功能的几乎每一个方面都至关重要，这项研究不仅有助于帮助科学家了解睡眠-觉醒周期，而且有助于了解植根于大脑节律异常的神经系统疾病，如癫痫。在未来，Lu博士的研究小组计划探索GABAA受体贩运到抑制性突触的分子基础。这项研究的部分资金来自于美国国家疾病预防控制中心的院内研究项目。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335699.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335699.htm

独特的大脑"流'活动模式显示我们何时"进入状态"

独特的大脑"流'活动模式显示我们何时"进入状态"通过分析爵士吉他手的大脑活动了解创造性流状态美国国家科学基金会/德雷克塞尔大学关于"流"的研究有很多，但大多数都依赖于参与者的自我报告。美国德雷克塞尔大学创造力研究实验室的研究人员在一项新的研究中，通过分析创造性任务中与"流"相关的大脑活动，首次揭示了大脑是如何进入"流"的状态的。该研究的通讯作者约翰-库尼奥斯（JohnKounios）说："流是由心理学先驱米哈里-西克森特米哈伊（MihalyCsikszentmihalyi）首次提出并研究的。他将其定义为'一种状态，在这种状态下，人们如此投入于某项活动，以至于其他一切似乎都不重要了；这种体验是如此令人愉悦，以至于人们会为了做这件事而继续做下去，甚至不惜付出巨大的代价'。"音乐家进入流状态的一个贴切例子出现在2020年迪士尼和皮克斯联合出品的电影《灵魂》中。在电影中，当有人花大量时间处于"TheZone"状态时，他们会体验到一种完全吸收和专注的状态。在下面的视频中，电影中的一些音乐艺术家讲述了他们自己对这种现象的体验。SoulIntheZone迪斯尼和皮克斯官方英国网站尽管科学界已经对"流"现象进行了广泛的研究，但从大脑功能的角度来看，人们对"流"到底是什么还没有达成共识。一种理论认为，当一个人做白日梦时，被称为"默认模式网络"的大脑区域会协同工作，在大脑额叶"执行控制网络"的监督下产生想法。另一种理论认为，多年的任务练习会使大脑形成一个专门的网络，几乎不需要有意识的努力就能产生特定的想法，例如音乐方面的想法。执行控制网络放松了其监督作用，因此专门网络可以不受干扰地"自动驾驶"。这一假设的关键在于，没有丰富经验或难以放手的人不太可能进入创意流状态。研究人员招募了32名爵士吉他手，其中有些人经验丰富，有些人则经验较少。他们在鼓声、贝司和钢琴的伴奏下即兴弹奏六首爵士乐时，研究人员记录了他们大脑活动的高密度脑电图（EEG）。参与者被要求对每次即兴演奏或"演奏"的流体验强度进行评分。四位爵士乐专家还对每段即兴演奏进行了单独评判，以客观地确定参与者的专业水平。大脑正面图。当处于高流量状态时，爵士音乐家的这些额叶区域活动减少德雷克塞尔大学根据参与者的评价，研究人员发现，经验丰富的音乐家比经验不足的音乐家更经常、更强烈地体验到"流"。当他们分析脑电图以了解哪些脑区与高流量和低流量状态相关时，他们发现高流量状态与左侧脑区的活动增加有关，而左侧脑区与聆听和演奏音乐有关。重要的是，在高流量状态下，与有意识控制或放手有关的额叶区域活动减少。对于高经验音乐家来说，高流状态与听觉和视觉区域的活动增加以及默认模式网络关键部分的活动减少有关。这表明，默认模式网络对与流相关的想法生成并无太大贡献。相比之下，低经验音乐家几乎没有表现出与流相关的大脑活动。左脑和右脑的内视图显示，当高经验音乐家处于高流量状态时（与低流量状态相比），大脑活动减少的区域。这些区域包括大脑默认模式网络的关键节点。总体而言，研究结果支持创造性流的"专业知识加控制释放"假说，这对想要进入流状态的人具有实际意义。库尼奥斯说："这些结果的一个实际意义是，可以通过练习在特定的创意出口积累经验，再加上训练，在获得足够的专业知识后撤销有意识的控制，从而达到富有成效的流状态。这可以成为指导人们产生创意的新技术的基础。"虽然这项研究关注的是音乐家，但研究人员表示，他们的发现适用于任何领域想要创新的人。"如果你想流畅地表达想法，那就继续研究那些音阶、物理问题或其他任何你想做的创造性工作--计算机编码、小说写作--你说得出来，"库尼奥斯说。"然后，试着放手。正如爵士乐大师查理-帕克所说，'你必须学会你的乐器。然后，你要练习、练习、再练习。然后，当你终于站上乐队的舞台时，忘掉这一切，尽情嚎叫吧！"这项研究发表在《神经心理学》杂志上。这段视频由资助这项研究的美国国家科学基金会制作，解释了这项研究及其发现。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422439.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422439.htm