认知与行为

解离性体验之源,是脑区之间的断连?

Vesuna et al., Nature

以利用光遗传学解决重要神经科学问题而闻名的斯坦福大学戴塞罗斯实验室(Deisseroth lab)近日发表的研究,探究了解离性障碍(dissociative disorder)的神经机制。这种心理障碍能使患者感到意识游离于躯体之外,严重时会影响正常生活(详见神经现实文章)。

研究团队打算首先用广域钙离子成像(widefield calcium imaging)探索在不同致幻剂影响下的脑活动,这其中包括了可以导致解离性体验的氯胺酮(ketamine)、普斯普剂(phencyclidine,简称PCP,俗称“天使尘”)和地佐西平(dizocilpine)。他们发现,只有能引起解离性体验的药品会导致扣带皮层(retrosplenial cortex,简称RSP,与情景记忆和空间导航有关)的强烈低频振荡(oscillations)活动,其他药品(例如LSD)就没有这样的效果。

图1:氯胺酮导致的扣带皮层振荡活动。可以看出,在1.07秒内,扣带皮层的活跃程度从低到高、从高到低,经历了大约两个轮回。戴塞罗斯团队表示,扣带皮层在类似药品的影响下会产生1-3赫兹的振荡活动。

Vesuna et al., Nature

接着,Vesuna等人在记录扣带皮层活动的同时,记录了多个其他脑区的活动:在一般情况下,扣带皮层与其他脑区都会有功能性关联,以便脑区之间保持良好的信息沟通。但分析结果表明,在氯胺酮的作用下,扣带皮层与其他脑区(例如体感皮层、丘脑等)的功能性关联显著降低了。

既然知道氯胺酮会引起扣带皮层与其他脑区的断连,也会引起扣带皮层的低频振荡,Vesuna等人想知道,通过光遗传学选择性操控扣带皮层,人工使其产生低频振荡活动,是否也会导致扣带皮层与其他脑区的断连。跟团队预想一致,在小鼠的扣带皮层中诱导出2赫兹的振荡,能引发扣带皮层与其他脑区的断连。如果敲除扣带皮层中的谷氨酸NMDA受体和HCN1离子通道,就能使得氯胺酮引起的振荡活动减弱。

人类呢?解离性障碍最好的模型生物当然还是人类,因此小鼠中的发现必须推演到人类身上才能更好地支持扣带皮层在解离性障碍中的作用。Vesuna等人接着在一名癫痫发作前会有解离性体验的患者脑内,记录了深层后体皮层(posteromedial cortex,与小鼠大脑的扣带皮层对应)的神经活动,并发现此脑区的确会在患者感受到解离性体验时产生约为3赫兹的振荡活动。在后续实验中,团队刺激了深层后体皮层,患者随即产生了解离性体验。

图2:小鼠扣带皮层和人类深层后体皮层,在解离性体验中的振荡活动对比。

News & Views by Solt & Akeju, Nature

需要注意的是,Vesuna等也在论文中指出,解离性体验很可能是种极其复杂的心理体验,这个简单的“脑区-脑区”断连现象,大概不是故事的全貌。然而,这项研究展现出了光遗传学、成像、人脑记录等现代迅速发展出的神经学技术整合后,可以带来的深刻洞见。

doi: 10.1038/s41586-020-2731-9

推理决策的神经机制

Barron et al., Cell

我们每天都要做许许多多的决定,比如今天去哪吃饭,新手机要买什么牌子的,晚上看什么娱乐节目。每个决定都引导着我们生命朝着截然不同的方向前进。但是我们是怎么做出决定的呢?如何让自己的决定对自己最有利?答案是切身体会加上审时度势的信息整合。然而我们并不清楚脑是如何编码计算这些信息的。

因此,来自牛津大学的研究者们通过跨物种方法,探究了哺乳动物脑进行推理的神经计算基础。他们设计了多日推理任务并得到了近全脑超高场功能性磁振造影 (functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI),首先确定了与推理神经计算有关的大脑区域,然后通过光遗传、电生理等方法进步确认海马体可以根据曾经学习过的关联从而预测当前环境下的未来走向,并将预测的结果反馈到内侧前额叶皮质(medial prefrontal cortex,mPFC)和特定的多巴胺能中脑区(dopaminergic midbrain)。另外,海马体在尖波涟漪(sharp-wave/ripples,SWR)期逐渐同步激活与决策关联性有关的神经元,从而连点成线将分散的有用元件收集整合成体。解析这其中复杂的神经网络计算有助于我们了解如何利用亲身经历以及新知识来帮助自己做最有利的决定。

— Barron et al., Cell

doi: 10.1016/j.cell.2020.08.035

如何从交流中读懂对方?答案当然是看脸!

Taubert et al., J. Neurosci.

人类的交流并不全部通过语言。静默不语的时候,我们或转过头去,或变换表情,对通过这些视觉信号推测我们内的声,正所谓“尽在不中”。这些脑究竟是如何呈现和使这些信息的呢?

近,美国国家理卫研究院(NIMH)的项研究表明,灵类脑的特定区域 会分别对同类的头部向和部表情的改变产选择性的反应——这或许会为解释脸 部识别系统在社交活动中如何运提供些线索。

研究者先通过给实验猴呈现脸和猴脸的图刺激,运功能性磁共振技术(fMRI) 找出了实验猴对脸部有选择性反应的区域(face patch),并将标锁定在颞上沟 (STS) 附近的前外侧区(AL)、中间外侧区(ML)、后外侧区(PL)、前基底区 (AF)和中间基底区(MF)等五个脸部识别区域 。

接下来他们计算机3D模拟出仿真猕猴(avatar)的头部,通过改变头部参数设计了其四种头部特征的图:1)头部向和部表情同时保持不变,2)头部向改变部表情保持不变,3)部表情改变头部向保持不变,以及4)部表情头部向同时改变。研究者在给实验猴呈现这四种图时进fMRI扫描。

不难想象,这些脸部识别区域在部表情和头部向同时改变的情况下最为活跃。如果进步较部表情和头部向的选择性,他们则发现AF和MF区域在只改变部表情的情况下只改变头部向时更活跃;相反的,AL区域在只改变头部向的情况 下,只改变部表情时更活跃。有趣的是,除了AF和MF,负责情绪感知的杏仁核区域(amygdala)在avatar改变表情的情况下也被激活了——特别是当表情变成恐惧和顺从的时候,它们的反应尤其强烈。

看来要想读懂对,看脸依然是猴的不法。

图1:猕猴的层功能性脸部识别系统。当对份保持致的时候,猕猴的脑内有特定的区域处理不断变化着的部表情和头部向的信息。

Taubert et al., J. Neurosci.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0524-20.2020

绯闻男友忘不了?海层惹的祸

Bein et al., Nat. Commun.

起记住刚去政局登记结婚的两位路,我们似乎更容易记住某位乘破浪的姐姐和她的新晋情。种解释是,脑学习新知识并不是每次都需要从零开始的:已有的信息知识架构(姐姐和你所知道的关于她的切)如同树的主和枝叶,新的信息(姐姐的新情)则如同刚出的新叶,不断壮我们已有的信息知识架构。与此同时,刚开始出的新叶会跟叶(姐姐的旧情)互相扰,所以新叶需要有技巧地取代之。这样的似乎很残酷,但最近的项研究表明,脑“喜新厌旧的坏病”或许是有脑科学依据的。

研究者对受试者进fMRI的同时,让受试者反复联想学习两组图:组呈现位著名的、熟悉的孔和位新孔的图(prior knowledge,PK),另组则呈现两位新孔的图(no prior knowledge, nPK)。在此联想学习阶段的前后,fMRI也记录了当每张孔单独呈现给受试者时他们的脑反应。最后,为了检测是否记住,受试者将进联想记忆测试,指出某特定孔与三张备选孔中的哪张孔曾经成对出现过,并给出的确定程度(分确定,很有可能,可能)。

有趣的是,在联想学习阶段完成之后,如果较每张孔图单独呈现时左前海区域(left anterior hippocampus)的活跃模式,研究者发现在PK组合中成对出现过的两张孔之间的活跃模式竟然相差甚远,这种活跃模式在nPK组合中成对出现的两张孔之间则更相近——是的你没有看错,为了防“叶”的扰,海区似乎让“新叶”的活跃模式与“枝”分离开来,选择了单独处理信息,这样的情况与海区的模式分离假说(pattern separation)所描述的不谋合 。

图1:左前海区的活跃模式在 PK 组合中相似性更低,在 nPK 组合中相似性更。

Bein et al., Nat. Commun.

接下来,研究者在层的左额下回(left inferior frontal gyrus,IFG)区域发现:左 IFG 对新孔的活跃模式在联想学习之后会变得和曾经与之配对的著名、熟悉孔的活跃模式相近(不是反过来,对著名、熟悉孔的活跃模式变得和与之配对的新孔的活跃模式相近)。有趣的是,这样的不对称模式只在 PK 组合中存在,在nPK 组合中,两个新孔的活跃模式则是对称性的互相接近。也就是说,“新叶”法取代“树”的位置,只能适应“树”,让“树”枝繁叶茂。

doi: 10.1038/s41467-020-18364-1

度如年的时间感知错觉从何来?

Hayashi & Ivry, J. Neurosci.

感知时间的短对我们活中的感知优化、运动控制等过程都关重要。许多模型试图找到时感知背后的机制,但其中的个重要挑战就是我们对于时的感知其实是“主观化”的,这个过程会受到许多因素的影响,例如运动、注意等等。些研究利为学法和计算模型探究了这些影响因素的特性,但在脑中还未找到与主观性时间感知表征相关的脑区。

研究组此前的作发现在右侧脑的右侧下顶叶(right inferior parietal lobule,IPL)的缘上回(supramarginal gyrus,SMG)区域对时感知存在表征,但未能区分所观察到的神经活动究竟是对“物理时”的表征还是对“主观时”的表征。当前研究利了“知觉适应”这现象,即当给被试呈现个“适应刺激”后,被试对于“测试刺激”的时判断会受到影响:在呈现个较短的“适应刺激”后,被试会倾向于将“测试刺激”的时判断为更;反之,在呈现个较的“适应刺激”后,被试则倾向于将“测试刺激”的时判断为更短。并且,这种“知觉适应”的效应受到时的影响:当“测试刺激”和“适应刺激”的时相差很时,这效应会消失。利“知觉适应”现象,研究者得以将“物理时”与“主观时”分离开来,进步探究与主观性的时体验相关的脑区。

实验分为为实验和功能性核磁共振成(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)实验两个部分。在为实验部分的不同实验条件中,给被试呈现的“适应刺激”分为短时、时和没有适应刺激三种条件,后被试需要完成个时 判断任务:呈现给被试个可变时(350-650ms)的视觉测试刺激,以及个固定时(500ms)的听觉参考刺激,被试需要判断测试刺激相于参考刺激是时间更还是更短,以此来量化测量“知觉适应”效应在为上的。另,通过功能性核磁共振成像可以测量得到被试在任务中的脑层活动,如果某区域的层活动与为测量得到的“知觉适应”度相关,则可以认为这脑区可能参与了主观时感知的表征。

实验的结果的确在右侧缘上回观察到了与为效应度相关的神经活动,如下图所。A图中所为右侧缘上回的BOLD信号(Blood Oxygen Level-Dependent Signal,fMRI成像的信号源)在不同的“适应刺激”条件下的反应显著不同,颜代表为T值。D图中所为右侧缘上回的BOLD信号所反映的“知觉适应”的调制作(即是在重复呈现同样刺激后的BOLD信号下降)与为测量得到的效应成正相关,rs为斯尔曼相关系数。

— Hayashi & Ivry, J. Neurosci.

同时,在全脑范围内的BOLD信号分析还发现了双侧枕中回的BOLD反应也表现出“知觉适应”的调制作,但并不与被试的为数据显著相关。并且,在右侧缘上回所记录到的神经信号与双侧枕上回的信号也不相关。以上结果表明,双侧枕上回的活动更可能是反映了早期视层的输,更多地反映着对“物理时”的表征;右侧缘上回则更多地表现出了对“主观时”的表征,说明在这脑区可能汇集了不同信息的输从贡献于我们对于时间的主观体验。研究者进步推测在此区域内存在时调谐的神经元群体。当前研究提供了相关性的证据,右侧缘上回表现出的时选择性活动和主观性感知时之间的因果关系还有待进步研究。

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0078-20.2020

系统与网络

纹状体中,奖赏和惩罚过相似环路

Xiao et al., Cell

纹状体(striatum)坐落于脑层(cortex)之下,其背侧(dorsal striatum, dStr)细胞可根据化学(解剖学)性质,分为矩阵体(matrix)和条纹体(striosome)。如下图所,除条纹体外的区域为矩阵体,其中的些“细胞岛屿”则是条纹体。传统上,通常认为这些条纹体与奖赏学习(reward learning)有关:如果没有这些细胞,就法学会外界刺激与奖赏之间的联系。

上半部分(绿)是“‘传统’直接环路”,主要由矩阵体中和条纹体中表达Pdyn的dMSNs参与;下半部分(红)是“‘传统’直接环路”,主要由条纹体中表达Tshz1的dMSNs参与。

Xiao et al., Cell

然,周发表的篇论却发现,条纹体中的群细胞能调控惩罚学习 (punishment learning),且这群细胞与调控奖励学习的细胞不同。根据研究结果, 他们在“传统”直接环路上,提出了个“传统”的直接环路,从这些新发现的、表达 Tshz1蛋的dMSNs(direct-pathway medium spiny neurons,直接环路中型多棘神 经元),投射到苍球(globus pallidus,GP)和质(substantia nigra)。这 个“传统”直接环路对惩罚学习关重要:如果在动物学习外界刺激与惩罚之间联系时,抑制这群表达Tshz1的dMSNs,动物就法学会这个联系。重要的是,这群“传统”环路dMSNs,与“传统”环路中的dMSNs不是同群。研究员表,“传统”直接环路中的dMSNs,会被PdynTshz1染剂染,也就意味着它们表达的是Pdyn,不是Tshz1。这些“传统”直接环路dMSNs对奖赏学习关重 要。研究团队指出,这说明条纹体或许是个型“动机中”(motivation centre) ——既关正向动机,也调节负向动机。

doi: 10.1016/j.cell.2020.08.032

胶质细胞,不只是免疫效应细胞:

根据感官信号调控神经元连通性

Cheadle et al., Cell

脑的般结构和神经元的连通性很程度上是通过内在的物因素(Nature)决定的 ,但依靠环境因素(Nurture)的反馈继续发育成熟。动物是如何通过与周围环境的接触,调控未成熟的突触连接的呢?

冷泉港实验室的Lucas Cheadle研究团队通过动串透射电显微镜和尔基染发现发现需要在出后的第个(出后20-30为关键期),通过视觉刺激,进感官控制优化(sensory dependent renement),通过部分突触的加强,和部分突触的清除,调节视膜神经节细胞和中间神经元的连通性。

图1:当接收到视觉信号刺激时,Fn14和TWEAK表达,对神经元连接性进调节;当视觉信号刺激时,Fn14和TWEAK表达。

Cheadle et al., Cell

胶质细胞(microglia)依靠丘脑背侧膝状核(dorsal lateral geniculate nucleus)与兴奋性中间神经元的视觉感官信号传导,通过TWEAK(TNF-like weak inducer of apoptosis)和Fn14(broblast growth factor-inducible protein)调节视膜膝状体通路(retinogeniculate pathway)中视膜神经节细胞(retinal ganglion cell)的连通性。当视觉信号(visual stimulus)通过视膜神经终端(retinal bouton)传到中间神经元,细胞表因受体Fn14表达,增加视膜膝状体处球状棘突触(bulbous spine-associated synapse)数量,以加强和维持突触。在神经元突触靠近丘脑(thalamus)的中间神经元树突棘附近的胶质细胞时,胶质细胞表达的TWEAK结合fn14受体导致中间神经元上的球状棘的数量下降,突触连接消除。

胶质细胞,不仅保护脑免受感染和炎症。胶质细胞在健康脑中还能影响对神 经元连通性和脑塑造发育中的通路。

doi: 10.1016/j.neuron.2020.08.002

相变点让你的随(wu)机(nao)搜索更有效率

Abe, PNAS

动物盲目觅食时走出的路径常常呈现出一种被称为莱维飞行(Levy Flight)的随机运动,与我们熟知的布朗运动不同,莱维飞行每次转弯之间的步长不是高斯分布,而是幂律分布的,相比布朗运动,这让动物在有限步长或路程内内能探索更大的空间。这种随机运动甚至不需要环境刺激就可以由神经系统自发产生,例如一只剥夺所有感官的果蝇幼虫(Sims et al., eLife, 2019)。以往我们对莱维飞行优势的认识只停留在它有更大的搜索范围,但幂律分布也往往是一个物理系统处于临界点(critical point)附近的重要特征。临界点是指系统从无序到有序的相变点,例如水结成冰,磁铁加热失去磁性。临界点附近的系统兼具有序和无序、耦合的协调与随机的波动,因此具有很强的信息处理优势。这也让很多物理学家和神经科学家猜想大脑在临界点运行。日本理化学研究院(RIKEN)的阿部真人(Masato S. Abe)的新研究试图揭示莱维飞行和临界点之间的联系。通过模拟果蝇神经系统自发产生的行为,并调节该系统的有序参数(order parameter),他在临界点附近重现了莱维飞行。而且,他发现这个状态下,系统能对更大的动态范围的刺激产生响应,还能根据刺激大小,在探索(explore)和探勘(exploitation)之间转换:如果刺激很小,说明附近没有什么食物信号,动物会继续向远处探索,而如果刺激很大,那动物就会停下来,在附近进行探勘。这一研究在宏观的动物行为与介观的神经活动之间建立了有趣的联系,为大脑临界点假说提供了证据和潜在的演化优势。

图1. 当有序参数位于临界点附近时,莱维飞行最为显著

Abe, PNAS

图2. 对不同大小的刺激, 系统选择了继续往远处探索(红色)或留在原地探勘(蓝色)

Abe, PNAS

doi.org/10.1073/pnas.2001548117

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细胞与分子

下丘脑神经元编码时程防御状态

Kennedy et al., Nature

作记忆(working memory)通常可以持续很时间,主要依赖于脑层、海体以及运动神经络的持久活性。那么是什么调控着我们内在情绪的状态呢?是否有些缓慢的神经动态变化可以将瞬时的刺激转为期情感状态的改变?近,来加州理学院的科学家们发现下丘脑(hypothalamus)区域存在着由刺激引起的时程 神经动态变化,并且这些变化是刺激后维系情绪状态的基础。研究者们先观察到小位于下丘脑背内侧及腹内侧中部分区(dorsomedial and central subdivisions of the ventromedial hypothalamus,VMHdm/c)的表达NR5A1蛋的神经元,既 VMHdmSF1,在防御状态中会被激活,并且VMHdmSF1的活性对趋触性反应关重要。

研究者们发现VMHdmSF1持续的活性对的持久防御为必不可少,但奇怪的是, VMHdmSF1神经元的活性并不完全相同,有些是在刺激初期达到活性峰,有些却后知后觉段时间后才慢慢地活跃起来,且这些由刺激引起的特异性神经元活动并不会转瞬即逝,相反可以稳定地维持很时间。因为不同的刺激会激发不同的神经元 活性变化,所以观察哪些神经元激活就可以预测相应刺激条件的“份”。最后,他们通过计算机建模证明,持久的VMHdmSF1活性及情绪状态的维持不仅需要重复激活神经环路,还需要神经内分泌因的润物细声。所以当你家的猫咪被侵者惊吓后很时间处于警觉状,很有可能就是下丘脑在告诉他,不要放松警惕,危险仍在附近。

doi: 10.1038/s41586-020-2728-4

免疫系统雄起!

细胞因IL-17a和免疫细胞γδ17T

影响小的焦虑和警惕性

de Lima et al., Nature

细胞因子IL-17a(interleukin-17a,细胞介素-17a) 由位于硬脑膜间隔(dural meningeal compartment)的免疫γδ17T细胞产,通过激活和引导免疫细胞来协调免疫反应。华盛顿学圣路易斯学 (University of Washington St. Louis)的de Lima和Jonathan Kipnis研究团队研究发现IL-17a可以通过与神经元的相互作来影响的脑功能出现焦虑样为(anxiety-like behaviors),或许能在免疫系统和认知功能之间搭起桥梁。

该研究团队对进了记忆、社交为、觅和焦虑等为的量化测试。缺乏 γδ17T细胞(Tcrd/ )或IL-17的与免疫系统正常的在焦虑指标上有显著差异。为了躲避野外捕者,演化出了对开阔空间(open eld)的恐惧。然γδ17T细胞缺陷型或IL-17a缺陷的并未像正常样停留在试验区域边缘或者 封闭空间(enclosed area),是冒险进开放的地区 ,这样的为显出警惕性和焦虑降低。当研究员将IL-17a注射到γδ17T细胞缺陷型的脑脊液 (cerebrospinal uid)中,会恢复产焦虑样为的能。

IL-17a受体主要存在于前额叶内侧层氨酸能神经元(cortical glutamatergic neurons),参与调节对威胁性刺激的反应。当科学家基因敲除神经元的表对IL-17 的受体时,同样表现出较低的警惕(vigilance)。

免疫系统和脑之间的联系,γδ17T细胞的IL-17a调节焦虑样为的机制可能是存 策略的 部分进化来的, 保护动物免受环境威胁来帮助动物存。IL-17a在神经精神疾病中的潜在作可能作为开发新治疗靶标(target)的未来研究。

doi: 10.1038/s41590-020-0776-4

疾病与治疗

精神疾病中的海体有变化,也要怪端粒?

Palmos et al., Neuropsychopharmacology

端粒(telomere)是个神奇的结构,对染体起到保护作。端粒的缩短往往代表着细胞乃整个体的化,精神疾病患者中似乎也存在普遍的端粒缩短。同时, 海体(hippocampus)与认知和情绪功能密切相关,其体积往往会在精神疾病患者中缩。那么,端粒的缩短会如何影响海体呢?近,项研究考察了端粒缩短对人类海体祖细胞(progenitor cells)的影响。他们在体外对祖细胞进了连续传代培养(serial passaging),为造成了细胞中的端粒缩短。他们发现,这些细胞的增殖(proliferation)平显著下降,但分化(differentiate)成神经元和胶质细胞的能没有变化。与基线对,经历了连续传代的细胞有3281条转录产物层的不同,其中对应炎症和细胞因(cytokine)信号通路的表达更丰富。值得关注的是,研究员将那些被下调的基因与精神分裂症、双相情感障碍以及般的认知功能相关的基因对,发现者有显著的重合。不过,与抑郁症相关的基因并没有显著下调。结合现有理论,研究员指出,外界刺激或可导致海体内端粒的损伤,影响正常的神经发 (neurogenesis),由此从基因层推动精神疾病的发展,乃引发特定的精神疾病,他们的发现可以帮助理解这过程的分机理。

doi: 10.1038/s41386-020-00863-w

端粒度、炎症指标与精神疾病之间的复杂纠葛

Squassina et al., Neuropsychopharmacology

在上篇研究中,我们看到了端粒短影响精神疾病的种可能机理,这篇章则引了另个“热话题”:炎症反应(inammation)对精神疾病的影响。炎症既是 可以导致端粒缩短的因素之,可能和精神疾病的发病机理有关……这不禁让思 考三者之间的联系。近,来意利的团队采集了MDD(major depressive disorder,重度抑郁症)、 BD(bipolar disorder,双相情感障碍)和SZ(schizophrenia,精神分裂症)患者以及精神疾病组的样,测量其T淋巴细胞中的端粒度,并以 hsCRP(hypersensitive CRP,超敏C反应蛋)和TNFα(tumour necrosis factor α, 肿瘤坏死因)为炎症指标,探索严重的精神疾病对理指标的影响。值得注意的是,在抽时,所有患者均已六个没有进发作期。结果显,MDD和SZ患者中的 端粒度对照的短,不过BD患者的端粒却是四组中最的——同团队之前的研究显,服锂盐的BD患者,其端粒没有服药的患者乃健康对照都要,该研究中的BD患者都在服药,因此这现象并不奇怪。于炎症指标,只有SZ组的hsCRP平显著于对照,TNFα上则四组没有显著差异。但这并不代表炎症不重要——许多研究都曾指出这些指标与患者对治疗的响应情况有关,并不适于所有患者。该研究中通过期的医学访结果界定了各个患者TR(treatment resistance,对治疗的抗性),并发现TR组的MDD患者TNFα平显著于TR组的MDD患者以及对照,TR组患者和对照之间却没有这种差别,呼应了此前那些关注TNFα平与抑郁症治疗之关联的研究。另外,有观点认为,体层上的共病(如管或代谢性疾病)可以解释为什么患者会有端粒损伤乃炎症的问题——然,结果却显,端粒度与炎症指标上的差异并没有被这些共病的情况所影响。

doi: 10.1038/s41386-020-00844-z

组(聊的)数据:

理疾病和新冠肺炎之间的关系

Lee et al., The Lancet Psychiatry

南韩的科学家收集了本国2020年11到2020年515参与新冠病毒检测的国数 据,经过倾向评分匹配(propensity score matching,种统计学上优化数据、使对照组和实验组之间更具有可性的法)处理后,筛选出了数万份,研究了理疾病(mental illness)新冠肺炎(COVID-19)之间的关系

在上述时间内,共有216418名韩国接受了新冠病毒检测,其中7160名(3.3%)结果为阳性。47058名纳研究的理疾病的中,1391名(3.0%)检测结果为阳性;与之相对,47058*名纳研究的理疾病患者中,1383名(2.9%)检测结果为阳性。这项结果表明,是否患有理疾病对新冠病毒的易感性没有影响,家感染的概率差不多。

在检测结果为阳性的中,研究员将2组各1320纳了研究。统计数据显,109名(8.3%)理疾病的患者出现了严重临床结果(severe clinical outcomes,包括死亡、重症监护和有创通);相之下,129名(9.3%)患有理疾病的患者出现了严重临床结果。这说明,患有理疾病的新冠患者预后稍差,出现严重临床结果的险稍有增加。

因此,论是否患有理疾病,韩国众感染新冠病毒的概率都在3%左右;患有理疾病的在感染新冠病毒后更容易出现危急情况。

尽管结论听起来很像“常识”,但这项研究却是(据作者称)相关话题中的先者。全球新冠疫情中,鲜少有涉理疾病与新冠病毒感染率、临床预后的关系研究,更多是在关注疫情和封城对们理健康的影响。不过,研究者的假设绝稽之谈:理疾病常常与较差的理疾病预后相关联,肺炎和肺部感染就是重度理疾病患者的主要死因之——显然,这与新冠密切相关。

当然了,常谈的是,这项研究是个相关性研究,研究结果似乎也表明新冠病毒对家相当“视同仁”。平论,这项研究的结果本并没有那么引注,但它的意义并不:先,不“显著”的结果也有发表的价值,这是对于“发表偏差”(publication bias)的次的纠正;其次,研究本有其价值,更可能抛砖引,启发后续的研究。

*献中数据有出,摘要本组样本量为48058,但结合全看应当是47058。

doi: 10.1016/S2215-0366(20)30421-1

Pre-proof | 新急性期蛋与孤独症

Gardener et al., Biol. Psychiatry

急性期蛋(acute phase proteins)是组识别侵病原体和细胞碎的蛋,并对其进调理素作(opsonize),调控液粘度(viscosity)和凝(clotting),以及对病原体那的营养物质(如铁)进多价整合(sequester)。急性期蛋是天然免疫系统的重要组成部分,其形成主要是为了对抗体IL-6(interleukin-6,细胞 介素-6)和其他炎性细胞因(inammatory cytokines)。

此前的研究建的实验模型表明,体免疫反应能改变胚胎脑的发育,IL-6在其中起到了重要作。既然已知体免疫反应与孤独症有关,那么新体内的急性期蛋与孤独症或许也存在着关联。本研究即从这个度,探究了新急性期蛋与孤独症的关系,同时研究了环境因素(如体感染)对这关系的影响。

研究员从斯德哥尔摩少年群组(Stockholm Youth Cohort)中抽取了924名孤独症患者、1092名健康对照和203名孤独症患者的健康兄弟姊妹,磁珠多重分析 (bead-based multiplex assay)测试了其纸(dried blood spots)洗出物 (eluates)中9种不同急性期蛋的浓度。研究结果表明,在孤独症-对照组之间进 较时,浓度的新C反应蛋(C reactive protein,CRP)总是与孤独症险有关;与之相对的是,在孤独症-健康兄弟姊妹对照时,低浓度的α-2-巨球蛋 (alpha-2- macroglobulin),铁蛋(ferritin)和清淀粉样蛋P(serum amyloid P)与孤独症险有关。亲贫、精神病史和孕晚期感染也有影响。研究员得出的结论是,新的免疫反应指(indicator)与孤独症险相关;然,根据围产期环境和对组的遗传背景不同,这些关联的性质也有所不同。

doi: 10.1016/j.biopsych.2020.09.005

科学哲学

文:@山鸡

科学运动中社区包容性的以及性参与

Murphy et al., PNAS

为了改变前科学研究中存在的种种问题出现的科学新运动,主要有两种途径:可重复性研究(reproducibility)以及开放科学(open science)。它们分别对应了科学运动中的两个标:1)通过重复过往科学实验程序是否能够得出对应结果,探究过去研究中的缺陷与漏洞;2)通过对实验数据、代码、资源及标准数据处理程序的共 享,提科学研究的透明度,从推进未来研究的进。然,我们都知道过往研究环境在性别平等以及包容性(inclusivity)上存在着严重的问题,倘若上述问题在这项运动中仍旧存在,将不利于科学研究的发展。

为了探究开放科学及可重复性研究这两条科学运动路径中是否存在着社区化的排外 以及性参与的不公平问题,于914发表于PNAS上的研究对微软学术图谱 (Microsoft Academic Graph,MAG)中 的2926个研究进了络建模(network modeling)及字语义分析(semantic text analyses)。

分析结果发现,1)络分析显,开放科学和可重复性研究之间界限分明,同时参与两种研究式的研究者较少,即参与开放科学的研究者般不参与可重复性研究;2) 研究团队进步对两种研究类型分析发现,开放科学研究结构连接更加密切,合作更多(如图1)。对于献摘要的语义分析显,开放科学与可重复性研究社区的化框架(cultural frames)不同:与可重复性研究相,开放性科学研究中出现了更多外显表达的共性语(communal language)及亲社会语。

图1:不同研究中的作者社区结构(author community structure)差异:A图代表了 开放科学络,B图代表可重复性研究络。图中的每个节点代表了个科学研究, 如果两篇章有同位共同作者,两个节点终究会连上条线。从上图我们可以看 出,尽管两种研究中的节点均排列稀疏,但开放科学社区的合作结构规模更。

Murphy et al., PNAS

3)在开放科学研究中,性研究者以第作者,通讯作者发表章的次数更频繁。回归分析(regression analyses)结果显,该结论在团队规模(team size)以及时间两个维度上的有不同的表现模式:如下图所,研究团队规模增,性研究者的参与程度随之变;随着时间的发展,性研究者在开放科学中的参与度提,在可重复性研究中的参与度降低。

— Murphy et al., PNAS

doi: 10.1073/pnas.1921320117

其余要闻

文:@阿莫東森

新冠病毒 | 本周研究记

914周:

篇今发表的论(前在pre-proof阶段)指出,新冠病毒侵细胞,不仅需要为熟知的ACE2受体,还需要HS(heparan sulfate,硫酸醯肝素)作为共同受体(co-receptor)。新冠病毒刺蛋(spike protein)是其进细胞的重要具。我们早已知道,刺蛋能与体细胞表的ACE2受体结合,通过胞吞作(endocytosis)进细胞。然,加州学拉荷亚分校(University of California, La Jolla)的Clausen等发现,刺蛋上有段针对HS的受体结合区(receptor-binding protein),与HS结合后,会增加刺蛋与ACE2结合的概率。论的通讯作者,Esko教授指出,这是个潜在的治疗靶点——抑制新冠病毒与HS的交互,或许能成为个新的治疗途径。

Clausen et al., Cell

doi:10.1016/j.cell.2020.09.033

今天,美国疾控中(Center for Disease Control and Prevention)的Cuc Tran 等分析了盐湖郡(Salt Lake County)的托所感染数据,并发现在这些疫情中,第名感染者都是托所的员,其中两名感染者在家已有感染后,仍然选择去托所上班。此举导致了少12名童感染,其家也多成为确诊病例。

美国疾控中报道 (Morb. Mortal. Wkly Rept.)

https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/69/wr/mm6937e3.htm?

s_cid=mm6937e3_w; 2020

915周:

美国霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute,HHMI)的Bloom团队和范德堡学医学中(Vanderbilt University Medical Center)的Crowe团队合作,分析出了能逃逸抗体辨认的新冠病毒刺蛋基因突变。识别新冠病毒病防其侵体细胞的最佳法,是利针对刺蛋上的受体结合区的抗体,来中和新冠病毒。然,基因突变能改变刺蛋受体结合区的氨基酸序列,有时会导致之前产出的抗体失效。Greaney等分析出这些可能存在的基因突变,并制定了款“抗体鸡尾酒”(antibody cocktails),每款都由两种不同的抗体组成,来“确保”万失。在实验中,他们发现使了“鸡尾酒”后,病毒没能再逃逸抗体的中和。论已于今上线bioRxiv。

黎巴嫩的鲁特美国学(American University of Beirut)和卡塔尔学(Qatar University)的Zaraket与Yassine等今发表的综述指出,新冠肺炎可能成为类似流性感冒的季节性疾病。在论中,他们分析了过去的冠状病毒(主要是典病毒和中东呼吸综合征病毒)和其他呼吸道病毒的季节性,并指出此次传播的新冠病毒具有与其他病毒相似的,能促进季节性传播的特征。团队还表,只有达到群体免疫(herd immunity)之后,新冠病毒才会成为季节性病毒。

Audi et al., Frontiers in Public Health

doi:10.3389/fpubh.2020.567184

地外探索:

星层中的磷化氢,或是命标记

利夏威夷的James Clerk Maxwell望远镜,由卡迪夫学(Cardiff University)和剑桥学的Jane Greaves带领的团队在星上“偶遇”了磷化氢(PH3)体。团队认为此结果难以置信,并接着智利的Atacama型毫波天线阵确认了这个结果。磷化氢独有的吸收谱线让Greaves团队对此结果终于置信不疑。

星96%的都充斥着氧化碳,地表温度超过400摄度,类曾经发射的星探测器都没有存活超过分钟。然,星层的温度则没那么,研究员的话来说,这的环境“相对宜居”。磷化氢出意料的存在,则意味着命或许在层中存在,毕竟在然条件下,磷和氢的量结合乎是不可能的——在地球上,微物是磷化氢的最产者。

然,尽管磷化氢的量出现最好的解释是星命存在,科学家们还是法排除其他可能性。重要的点是,星层主要由硫酸构成,酸性极强。在这种环境中存的命,虽然存在,但极罕。但是在这个离地球最近的星上发现潜在的命迹象,实属惊。津学(University of Oxford)的Colin Wilson认为,如今在星层中出现命是不太可能的,但“我们可以由这次搜寻,发现更多关于星的趣事。”但许多其他专家,包括威斯敏斯特学(University of Westminster)的Lewis Dartnell则表出了希望与期待,认为这将启发我们对命的认识。

Greaves et al., Nat. Astron.

doi: 10.1038/s41550-020-1174-4

编者:阿莫東森、山鸡、肖本、OrangeSoda、图图、Veronica、狗尾巴花、 紫辰、老猫、小盐

排版:Dianna

封面:纪善生