科学家归纳出驱动大脑洞察力的通用工作流程

科学家归纳出驱动大脑洞察力的通用工作流程揭开神经元功能的秘密：通用工作流程。蓝脑公司推出了一种通用工作流程，利用进化算法创建精确的神经元模型。这种方法简化了模型的创建，产生了代表整个神经元类型的典型模型，并为未来的改进铺平了道路。图片来源：©BlueBrainProject/EPFL这些电子模型在推动我们了解神经元形态如何影响兴奋性以及特定离子电流如何促进细胞功能方面发挥了关键作用。此外，它们在构建神经元回路以模拟和研究大脑活动方面也发挥了重要作用，让我们得以一窥支撑我们思想和行动的神经元的复杂舞动。创建能忠实复制实验观察结果的精确电子模型并非易事。这需要量化模型响应与实际电生理行为之间的相似性，而当离子通道电导和被动膜特性等参数无法直接测量时，这就具有挑战性。要想获得较高的相似性分数，往往需要对参数空间进行广泛的探索，这项工作既艰巨又耗时。为了应对这些挑战，研究人员向进化算法（EAs）寻求帮助。进化算法是在高维空间中进行全局参数优化的高效工具。其中，基于指标的进化算法（IBEA）在这方面大有可为。然而，该领域仍然缺乏完全开源和可复制的模型优化工作流程。在这项刊登在11月份《模式》杂志封面上的新研究中，蓝脑（BlueBrain）项目提出了一种开创性的通用工作流程，用于创建、验证和推广详细的神经元模型。这种方法建立在开源工具的基础上，所有步骤均可免费使用，为研究人员构建神经元模型提供了全面的解决方案，这些模型既可以代表单个生物细胞，也可以代表预定义的细胞类型。该工作流程的独特功能之一是能够构建所谓的典型神经元模型。BBP小组组长维尔纳-范盖特（WernerVanGeit）解释说："我们创建的不是针对单个神经元定制的模型，而是代表整个神经元类型的模型。"这种方法在研究特定神经元类型的特性和构建大型神经元回路时特别有用"。在这项研究中，作者应用工作流程创建了40个模型，代表了幼鼠体感皮层中的11种电类型（e-types），体感皮层是大脑皮层中负责处理来自身体各部位的与触觉、压力、温度和疼痛有关的感觉信息的区域。每个模型都根据一组电生理特征进行了优化，以确保与实验数据密切匹配。然后在各种形态上对这些典型模型进行测试，以评估它们的通用性。通过分析这些模型中使用的参数，科学家们深入了解了它们的生物物理特性。"灵敏度分析有助于揭示哪些参数对模型性能至关重要，哪些参数可以变化而不影响结果，"共同第一作者克里斯蒂安-罗塞特（ChristianRössert）强调说，"这种更深入的理解对完善模型的创建大有帮助。虽然这种方法很强大，但作者指出了目前的一些局限性。某些神经元类型能很好地概括各种形状，而其他类型则很难。了解为什么某些模型在特定形态下效果更好是一个正在进行的研究领域。此外，创建一个单一的典型模型意味着忽略真实神经元中的一些变异性。为了解决这个问题，神经科学家可以根据相同的输入创建多个模型，引入变异以代表真实世界的多样性。共同第一作者玛丽亚-雷瓦（MariaReva）指出："这里介绍的这套电子模型是基于对神经元主体的贴片钳记录进行的电学测量。在未来的版本中，这些模型可以丰富更多细节，如突触和树突整合以及额外的离子电流，这些改进将使我们更接近于了解神经元的功能。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389221.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389221.htm

80年之谜终被解开 - 法医科学家找到二战失踪的美国空军飞行员遗骸

80年之谜终被解开-法医科学家找到二战失踪的美国空军飞行员遗骸吉尔伯特-哈尔丁-迈尔斯（GilbertHaldeenMyers）中尉自1943年二战轰炸机在西西里岛坠毁后失踪，最近他的身份得到确认，并以全套军礼下葬，结束了长达数十年的搜寻工作，同时也是对他所做贡献的纪念。图片来源：DPAA/克兰菲尔德大学1943年7月的一个夏日，一架美国B-25米切尔轰炸机离开北非突尼斯，执行攻击意大利西西里岛斯基亚卡机场的任务。机上共有六名机组人员，其中包括27岁的美国陆军航空队（USAAF）副驾驶吉尔伯特-哈尔登-迈尔斯（GilbertHaldeenMyers）少尉。来自宾夕法尼亚州匹兹堡的迈尔斯被分配到第310轰炸大队第381轰炸中队。但当飞机接近指定目标时，B-25轰炸机遭到高射炮火袭击，导致飞机失去高度，坠毁在距离机场约一英里半的田野里。当时的目击者称，一名机组成员在B-25坠毁前跳伞逃生，但迈尔斯的遗骸从未被找到，随后他被宣布在行动中失踪。没有幸存者，也没有任何乘客被俘的记录。美国陆军航空队（USAAF）副驾驶吉尔伯特-哈尔丁-迈尔斯（GilbertHaldeenMyers）二中尉。资料来源：DPAA找回迈尔斯少尉的艰苦工作据估计，仅二战期间就有约72,000名美军人员下落不明，其中约39,000人被认为可以找回。多年来，迈尔斯就是其中之一。1947年，调查人员在斯基亚卡附近进行了搜寻和打捞行动，但没有找到任何与迈尔斯有关的线索。但在去年，也就是B-25坠毁近80年后，情况发生了变化。克兰菲尔德大学冲突伤亡人员恢复与鉴定小组（CRICC）的法医专家与美国国防部战俘/作战失踪人员核算局（DPAA）的同事合作，前往斯基亚卡进行了艰苦的调查。2023年10月，调查人员宣布找到了迈尔斯的遗骸，通过在美国进行DNA分析，迈尔斯的下落现已查明。克兰菲尔德小组由20人组成，每个人都被分配到撞击区附近进行搜索。这项工作需要对数吨泥土进行细致检查，目的是找到遗骸碎片或个人物品，这些对确认机组人员身份至关重要。用于分析遗骸的专业流程克兰菲尔德法医研究所考古学和人类学高级讲师戴维-埃里克森（DavidErrickson）博士强调了他们在西西里发掘期间所面临的挑战，并重点介绍了他们使用湿筛分法分析所发现物品的方法。他说："这次发掘是我们历时最长的一次。在我们的行动中，我们有条不紊地挖掘地面，一丝不苟地检查每一件可能是骨头或其他证据的物品。在西西里挖掘现场这样充满挑战的环境中，我们的团队采用了湿筛法，即通过水对挖掘物进行分离和分析人类遗骸和文物的过程。"他补充说："今年，我们的法证团队参与了欧洲几起重大飞机失事的调查，包括洛克希德P-38闪电、道格拉斯A-20Havoc、马丁B-26Marauder，以及即将执行的波音B-17复原现场任务。"他进一步强调了这些工作的重要性，指出"找回迈尔斯二中尉的遗骸不仅有助于以正式军礼下葬，而且还能让其家人收到找到的任何个人物品。最重要的是，它为那些失踪或阵亡者的家属带来了一个了结"。美国陆军航空队（USAAF）副驾驶吉尔伯特-哈尔丁-迈尔斯（GilbertHaldeenMyers）少尉。资料来源：DPAA/克兰菲尔德大学遗骸被送往DPAA实验室进行检查和鉴定，今年8月10日，DPAA确认遗骸属于迈尔斯。他们还找到了飞机残骸部件。除了克兰菲尔德小组发现的人类学证据和间接证据外，DPAA的鉴定还包括DNA分析。迈尔斯的名字被记录在意大利内图诺西西里-罗马美军公墓的失踪人员墙上，同时被记录在案的还有其他在二战中失踪的人员。现在，人们计划在他的名字旁放置一个玫瑰花环，以表明他已经下落不明。在今年的纪念日之前，他于11月10日被安葬在佛罗里达州的圣彼得堡。克兰菲尔德法医研究所（CranfieldForensicInstitute）的法医人类学家尼古拉斯-马尔克斯-格兰特（NicholasMárquez-Grant）博士补充说："有时，像这样的发掘可能一无所获，或者仍然模棱两可。此外，情况还受到事件发生后土地使用情况的影响。在发生过犁耕或地形改变的地区，发现的往往是微不足道的碎片。然而，一个小的证据可能是确定一个人身份的关键。在这个案例中，我们在寻找失踪军人的过程中发挥了作用，为吉尔伯特-哈尔丁-迈尔斯的家人带来了圆满的结局，这是我们莫大的荣幸"。来自克兰菲尔德大学的团队包括法医硕士课程的毕业生。作为与欧洲专家建立新关系的努力的一部分，政治事务部一直在与克兰菲尔德大学合作。今年早些时候，克兰菲尔德法医学院（CFI）的专家还协助找回并鉴定了第二次世界大战期间在德国上空阵亡的美国陆军航空队上士埃德加-米尔斯（EdgarL.Mills）。这是克兰菲尔德大学继续致力于寻找在冲突中丧生的失踪人员工作的一部分。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398281.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398281.htm

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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430799.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430799.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

科学家揭示了创伤是如何改变大脑的

科学家揭示了创伤是如何改变大脑的罗切斯特大学德尔蒙特神经科学研究所的ZVR实验室由助理教授本杰明-苏亚雷斯-吉梅内斯博士领导，致力于了解这些变化背后的机制，以及大脑如何学习其环境，预测潜在威胁，并识别安全。"我们正在学习更多关于暴露于创伤的人如何学习区分什么是安全的和什么是不安全的。他们的大脑让我们了解到在受创伤暴露影响的特定机制中可能出现的问题，特别是当涉及到情感时，"苏亚雷斯-吉梅内斯说，他作为哥伦比亚大学欧文医学中心教授尤瓦尔-内里亚博士实验室的博士后研究员开始这项工作。他们的研究最近发表在《通信生物学》(CommunicationsBiology)上，确定了暴露于创伤的人（有或没有精神病症，包括创伤后应激障碍、抑郁症和焦虑症）的显著性网络的变化涉及大脑中用于学习和生存的机制。使用fMRI，研究人员记录了参与者的大脑活动，因为他们看着不同大小的圆圈--只有一种大小与小冲击（或威胁）有关。伴随着显著性网络的变化，研究人员发现了另一个差异--这个差异是在暴露于创伤的复原力组中。他们发现接触过创伤而没有精神病态的人的大脑正在通过参与执行控制网络--大脑的主导网络之一--来补偿其大脑过程的变化。哥伦比亚大学临床神经生物学助理教授苏亚雷斯-吉梅内斯（Suarez-Jimenez）是本文的共同第一作者，他与ZhuXi博士一起说："知道当某人受到创伤时在大脑中寻找什么，可以大大推进治疗。在这种情况下，我们知道大脑中哪里发生了变化，以及一些人如何围绕这种变化开展工作。它是复原力的一个标志"。加入情感元素威胁的可能性可以改变暴露在创伤中的人的反应--研究人员发现创伤后应激障碍（PTSD）患者的情况就是如此，正如《抑郁与焦虑》杂志最近的一项研究所述。苏亚雷斯-吉梅内斯、他的其他合著者和资深作者尼利亚发现，当不涉及情绪时，创伤后应激障碍患者可以完成与没有接触过创伤的人相同的任务。然而，当由威胁引起的情绪被添加到类似的任务中时，那些患有创伤后应激障碍的人更难区分其中的差异。研究小组使用了与其他实验相同的方法--不同的圆圈大小，其中一个大小与冲击形式的威胁有关。使用fMRI，研究人员观察到患有PTSD的人在海马体--大脑中负责情感和记忆的区域--和显著性网络--一种用于学习和生存的机制之间的信号传递较少。他们还检测到杏仁核（另一个与情绪有关的区域）和默认模式网络（当某人不关注外部世界时激活的大脑区域）之间的信号传递较少。这些发现反映了创伤后应激障碍患者无法有效区分圆圈之间的差异。"这告诉我们，创伤后应激障碍患者只有在有情绪成分的情况下才会有分辨的问题。在这种情况下，是厌恶；我们仍然需要确认对其他情绪如悲伤、厌恶、快乐等是否如此，"苏亚雷斯·吉梅内斯说。"因此，可能是在现实世界中，情绪使他们的认知能力超载，无法区分安全、危险或奖励。它对危险的概括性过强。""综合来看，这来自一项由NIMH资助的研究带来的两篇论文的发现，旨在揭示创伤、创伤后应激障碍和复原力的神经和行为机制，有助于扩展我们关于创伤对大脑影响的知识，"这项研究的首席PI尼利亚说。"创伤后应激障碍是由对恐惧处理和反应至关重要的大脑区域的显著功能障碍驱动的。我在哥伦比亚大学的实验室和罗切斯特的吉梅内斯博士实验室致力于推进神经生物学研究，这将有助于开发新的和更好的治疗方法，能够有效地针对异常的恐惧回路。"苏亚雷斯-吉梅内斯将继续探索大脑机制和与之相关的不同情绪，在他的实验室中借助虚拟现实技术，使用更多的真实情况。他想了解这些机制和变化是否是特定于威胁的，以及它们是否扩展到与环境相关的过程。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339411.htm

大脑的 "冷静药" - 科学家发现抑制焦虑的基因

大脑的"冷静药"-科学家发现抑制焦虑的基因一个国际科学家团队已经确定了大脑中驱动焦虑症状的一个基因。重要的是，对该基因的修改被证明可以降低焦虑水平，为焦虑症提供了一个令人兴奋的新的药物目标。这一发现由布里斯托尔大学和埃克塞特大学的研究人员领导，于4月25日发表在《自然通讯》杂志上。焦虑症很常见，每4个人中就有1人被诊断为焦虑症，在他们的一生中至少有一次焦虑症。严重的心理创伤会引发大脑杏仁核中神经元的遗传、生化和形态变化--杏仁核是牵涉到压力引起的焦虑的脑区，导致焦虑症的发作，包括恐慌症和创伤后应激障碍。然而，目前可用的抗焦虑药物的疗效很低，超过一半的患者在治疗后没有获得缓解。在开发强效抗焦虑药物方面取得的成功有限，这是由于我们对焦虑的神经回路和导致与压力有关的神经精神状态的分子事件了解不足。在这项研究中，科学家们试图确定大脑中支撑焦虑的分子事件。他们专注于一组分子，在动物模型中被称为miRNAs。这组重要的分子在人脑中也有发现，它能调节控制杏仁核中细胞过程的多种目标蛋白。在急性应激之后，该团队发现一种叫做miR483-5p的分子在小鼠杏仁核中的数量增加。重要的是，研究小组表明，增加的miR483-5p抑制了另一个基因Pgap2的表达，Pgap2反过来驱动了大脑中神经元形态的变化和与焦虑有关的行为。研究人员共同表明，miR-483-5p作为一个分子制动器，抵消了压力诱导的杏仁核变化，促进焦虑的缓解。发现一个新的杏仁核miR483-5p/Pgap2途径，大脑通过该途径调节对压力的反应，是发现新的、更有力的、急需的焦虑症治疗方法的第一块垫脚石，将加强这一途径。该研究的主要作者之一、布里斯托尔大学生理学、药理学和神经科学学院的MRC研究员和神经科学讲师ValentinaMosienko博士说："压力可以触发一些神经精神疾病的发作，其根源在于遗传和环境因素的不利组合。虽然低水平的压力被大脑的自然调整能力所抵消，但严重或长期的创伤经历可以克服应激反应的保护机制，导致抑郁症或焦虑症等病症的发展。""miRNAs在战略上准备好控制复杂的神经精神疾病，如焦虑症。但是它们用来调节应激反应和易感性的分子和细胞机制直到现在还基本上是未知的。我们在这项研究中发现的miR483-5p/Pgap2途径，其激活发挥了减少焦虑的作用，为开发针对人类复杂精神疾病的抗焦虑疗法提供了巨大潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357589.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357589.htm