追问weekly | 过去一周，脑科学领域有哪些新发现？ Vol.67

█ 神经科学

Nature：耗时7年、切片2.8万层，绘制小鼠视觉神经网络图谱

Nature：732种神经元如何分工？果蝇视觉系统完整图谱揭秘

Nature：赌博快感背后的科学：血清素如何计算“未来价值”

Cell：小胶质细胞调控神经元大小的进化机制

从简单分支到精密网络：神经元如何长成自己的模样

小鼠胡须揭示大脑主动与被动触觉的双通路机制

单神经元投射组揭示小鼠躯体感觉上行通路组织规律

小脑如何精准控制舌头运动抓取食物

童年经历塑造大脑白质结构，影响青少年认知能力

█ 认知科学

大脑用“地图导航”思维做选择，价格比较也靠海马体

你的大脑如何赋予抽象画独特意义？

智能手机成瘾者生理反应更强烈，身体感知能力更弱

发呆也能学习！揭秘大脑"挂机模式"的神奇功效

虚拟形象外观如何影响人脑互动机制

依恋风格如何影响人们对AI心理咨询工具的接受度？

█ 疾病与健康

Nature：在培养皿中重建神经通路，可加速疼痛治疗

Science：女性免疫细胞暗藏"天然止痛药"

Nature：大型语言模型助力精准医疗诊断

Nature：发现裸盖菇素抗抑郁效果的关键"开关"

Science：超声波显微镜突破极限，活体器官细胞级成像成真

Nature：一次治疗终身受益，基因编辑工具为遗传病带来曙光

止痛药安全升级：C6-Quino如何绕过阿片类药物致命缺陷

150万个夜晚数据揭示时差导致的睡眠中断

被忽视的"垃圾基因"竟是神经发育障碍元凶

10年研究意外收获：发现藏在肺部的神经干细胞

益生菌可减少负面情绪，带来潜在的心理健康益处

婴儿如何感知自己的身体：心跳与呼吸的早期觉察

VR+AI突破：孤独症早期诊断准确率达85%

新模型大幅提升抗生素耐药性检测准确性

人类迷你大脑揭示蛋白质GRAMD1B在神经退行性疾病中的潜在作用

肥胖轨迹揭示大脑衰老密码：长期肥胖加速认知衰退

年轻菌群能“返老还童”？揭示肠道微生物抗衰老机制

基因疗法让罕见遗传性失明儿童重见光明

新生神经元可逆转亨廷顿舞蹈症损伤

视觉训练竟能重塑丘脑连接，神经发育障碍治疗现曙光

磁性微型机器人群突破血管成像瓶颈，实现全网络3D重建

ChatGPT成“运动导师”，为神经多样性儿童量身打造运动指南

小鼠应对压力存在性别差异：异性组合展现更强抗压同步性

面部表情控制技术为VR/AR无障碍交互开辟新途径

█ AI 驱动科学

Nature：NEURD，10倍速完成大脑地图校对工作

Nature：创建视觉皮层数字孪生，实验效率提升百万倍

Nature：16,000个光学元件协同作战，计算延迟降至3纳秒

Nature：多模态生成式AI在医学影像解读中的应用前景

Nature：AI“白日梦”成真：9天自学成Minecraft高手

人工神经元实现生物启发的自主协同学习

触觉传感器并非机械手学习的关键因素

AI预测病毒进化路线，设计出"超强抗体"

昆虫级跳跃机器人：高效穿越复杂地形

隔空取物成真！科学家造出可触摸的全息投影

新方法有效保护敏感的人工智能训练数据

AI写作 vs 记者手笔：揭示新闻报道风格差异

98.2%准确率！这台电脑看得懂你的手语

可水洗AI T恤精准追踪运动姿势

概率算法破解社交媒体假新闻难题

AI真的有创造力吗，揭示"可见性"如何影响人类判断

代理AI：医疗领域的“超级团队”，准确率碾压ChatGPT

无需编程，生物医学数据分析新平台让科研更简单

AI内容泛滥，揭秘Reddit社区的自救行动

█ 大模型技术

ChatGPT可能会缓解孤独感，但会增加依赖性

大语言模型如何构建真正的"智能体"

AI也有"文化盲区"？如何打破WEIRD偏见实现全球包容

AI医生也会"看人下菜"？研究揭示医疗算法中的隐藏偏见

█ 意识与脑机接口

Science：人类丘脑高阶核团通过丘脑-前额叶环路调控意识感知

全身麻醉让大脑"指纹"消失？意识状态决定脑活动独特性

毛囊间植入微型脑机接口实现12小时稳定脑信号采集

脊髓损伤康复新突破：闭环电刺激+机器人训练重塑运动功能

大脑如何“分步”书写汉字？浙大团队破解神经编码奥秘

定制化脑刺激为耐药性癫痫患者带来新希望

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神经科学

Nature：耗时7年、切片2.8万层，绘制小鼠视觉神经网络图谱

哺乳动物如何通过神经连接"看见"世界？在最新一期《自然》及其子刊《自然-方法》上，来自全世界150多名科学家和研究人员组成的MICrONS联盟，利用新开发的成像和人工智能工具，耗时7年，绘制出小鼠大脑皮质完整的功能线路图。研究人员追踪到了84000个神经元，它们相互之间构成了5亿多个连接点（突触），以及总长约5400米的神经连接。

研究采用"三步走"策略：贝勒医学院先通过双光子钙成像记录下小鼠观看视频时的脑活动；艾伦研究所随后将1立方毫米脑组织切成25,000片电子显微镜切片（每片仅人类头发1/400粗细）；普林斯顿大学最终通过人工智能算法重建出包含四公里轴突的3D神经回路。

▷ 数据采集工作流程中的主要实验步骤。

人工校对确认后，图谱精确显示一立方毫米脑组织内20万细胞和5亿突触的连接方式，包括初级视觉皮层（VISp）与三个高阶视觉区的特异回路。研究发现抑制性神经元并非随机作用，而是像精准制导武器般选择性靶向特定兴奋性神经元；某些抑制细胞会协同作战，形成全脑协调网络。

▷ MICRONS 项目中重建了 12 万个脑细胞（神经元 + 神经胶质细胞），其中超过 1000 个是其中的一部分。每个重建的神经元都呈现出不同的随机颜色。图中发光的神经元带有颜色。Credit: Forrest Collman/Allen Institute

该技术已用于创建小鼠脑数字孪生（digital twin）模型，可模拟视觉处理过程。数据集已开放，正加速果蝇、猕猴等多物种脑图谱研究。研究发表在 Nature 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #连接组学

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Bae, J. Alexander, et al. “Functional Connectomics Spanning Multiple Areas of Mouse Visual Cortex.” Nature, vol. 640, no. 8058, Apr. 2025, pp. 435–47. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08790-w

Nature：732种神经元如何分工？果蝇视觉系统完整图谱揭秘

霍华德休斯医学研究所的Aljoscha Nern、Frank Loesche、Shin-ya Takemura等科学家组成的团队，通过纳米级成像技术首次完整绘制出果蝇视觉系统的神经连接图谱，鉴定出732种神经元类型及其4900万突触连接。

▷ 雄性果蝇的概览。a) CNS 体积数据集，附有腹神经索 (VNC)。b) 本研究描述了右视叶 (蓝色) 的完整连接组和神经元清单。c) 四种主要细胞类型，每种类型均提供一个例子（括号中的值表示该细胞类型总数中的细胞数）。Credit: Nature (2025).

研究团队采用聚焦离子束铣削（FIB-SEM）技术，将雄性果蝇大脑切成66片超薄样本，用7台定制电子显微镜耗时一年完成纳米级成像。通过自动分割和人工校对，他们重建了右视叶的53,000个神经元，发现这些细胞可归类为732种类型——约半数首次被命名。深度学习模型分析近200万突触预测了神经递质类型，实验验证准确率达85%。

连接组显示：视觉信息通过"局部神经元（50,000个）→投射神经元（4,500个）→中央脑（352条通路）"的三级架构传递。有趣的是，对偏振光敏感的背缘区未发现专用神经元，这可能是进化简化的结果。团队还开发了582种split-GAL4驱动线（精确操控特定神经元的遗传工具），并与数字神经元图谱整合，使每种细胞类型可在三维空间中查询。这项研究将抽象视觉原理转化为可测试的物理连接，为人工智能视觉算法和神经疾病研究提供新思路。研究发表在 Nature 上。

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Nern, Aljoscha, et al. “Connectome-Driven Neural Inventory of a Complete Visual System.” Nature, Mar. 2025, pp. 1–13. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08746-0

Nature：赌博快感背后的科学：血清素如何计算“未来价值”

血清素在大脑中究竟起什么作用？渥太华大学的Emerson F. Harkin、Richard Naud等研究人员发现，血清素系统实际上编码了“未来奖励预期值”，这一发现解释了为什么血清素神经元会对奖励和惩罚都产生反应，但对惊喜奖励特别敏感。

▷一种预测性代码解释了来自先前文献的血清素神经元的定性调节特征。Credit: Nature (2025).

研究团队将强化学习理论与对大脑背侧缝核（dorsal raphe nucleus，血清素神经元主要聚集区）的最新认识相结合。通过分析大量先前看似矛盾的实验数据，他们发现血清素神经元的活动模式精确对应“未来奖励的预期值”——当大脑评估某个行为或环境可能带来未来收益时，这些神经元就会被激活。特别值得注意的是，血清素对意外奖励反应更强，但对惩罚没有类似偏好，这一特性完美解释了为什么赌博赢钱时大脑会释放大量血清素。研究建立的数学模型能比现有理论更准确地预测神经元活动，为开发针对抑郁症等疾病的新疗法提供了理论基础。研究发表在 Nature 上。

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Harkin, Emerson F., et al. “A Prospective Code for Value in the Serotonin System.” Nature, Mar. 2025, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08731-7

Cell：小胶质细胞调控神经元大小的进化机制

周围神经系统是否存在调控神经元发育的"隐藏守护者"？中国科学院深圳先进技术研究院的团队联合多机构研究者，通过跨物种分析揭开了PNS小胶质细胞的神秘面纱，不仅修正了教科书知识，更发现其决定神经元大小的关键作用。

▷ Credit: Public Domain

研究团队采用单细胞转录组测序结合跨物种比较，系统分析了从人类到小型啮齿类共24种脊椎动物。结果显示，PNS小胶质细胞与大脑中的同类共享90%核心基因表达谱，并通过特殊突触结构直接包裹神经元胞体。在猪等大型动物中，每个感觉神经元平均被3-5个小胶质细胞包围，而小鼠则完全缺失这种结构。功能实验证实，清除这些细胞会导致神经元体积缩小23%，触觉灵敏度下降40%。进化分析更揭示惊人规律：物种每增加1公斤体重，其背根神经节中小胶质细胞密度就提升15%，这种相关性不受亲缘关系影响。研究为理解神经发育障碍提供了新视角，并解释了为何小鼠模型难以模拟人类外周神经疾病。研究发表在 Cell 上。

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Wu, Zhisheng, et al. “Peripheral Nervous System Microglia-like Cells Regulate Neuronal Soma Size throughout Evolution.” Cell, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.007

从简单分支到精密网络：神经元如何长成自己的模样

大脑如何建造出形态各异的神经元？斯克里普斯研究所的Norjin Zolboot、Giordano Lippi和Ian MacRae团队发现，微小RNA（microRNA）像精准的分子钟表，分阶段调控浦肯野细胞的树突发育和突触形成。

▷miRNA 对于浦肯野细胞形成其特征性的复杂树突树至关重要。当斯克里普斯研究所的科学家在发育过程中暂时关闭 miRNA 功能时，浦肯野细胞的树突树比通常更简单（左侧）。Credit: Norjin Zolboot, Scripps Research

研究团队开发了革命性的可逆调控系统T6B，能在特定时间关闭微小RNA功能。当在出生后第一周抑制微小RNA时，浦肯野细胞的树突分支（dendritic arbor）变得异常简单；而在第三周抑制时，则导致攀爬纤维（climbing fiber，一种关键神经连接）无法形成正常突触。通过新型转基因小鼠模型，研究者绘制出浦肯野细胞特异的微小RNA-靶基因网络，发现miR-206通过抑制Shank3等"刹车基因"来促进树突生长。有趣的是，这些靶基因中有多个与孤独症（autism）相关，暗示微小RNA失调可能是神经发育障碍的潜在诱因。研究发表在 Neuron 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #神经发育障碍 #微小RNA #自闭症

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Zolboot, Norjin, et al. “MicroRNA Mechanisms Instructing Purkinje Cell Specification.” Neuron, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.009

小鼠胡须揭示大脑主动与被动触觉的双通路机制

为什么被摸和主动摸东西感觉不同？德国海德堡大学与慕尼黑大学的Anton Sumser团队发现，小鼠丘脑中存在两条独立通路：腹后内侧核（VPM）处理所有触觉，而后内侧核（POm）专管"意外触碰"，这种分工可能帮助动物快速应对环境变化。

研究团队通过记录清醒小鼠胡须运动与丘脑神经元活动，对比了主动触碰（小鼠自主拂动胡须）和被动刺激（气流吹动胡须）的神经表征。结果显示，初级丘脑核团VPM对两种触觉均有响应，而高阶核团POm仅对被动触觉敏感——尤其在长时间间隔后的刺激中反应最强，暗示其可能编码"意外事件"。进一步实验发现，当用光遗传学抑制桶状皮层（barrel cortex, BC，处理触觉的高级皮层区域）时，POm的被动触觉响应减弱了67%，证实其依赖皮层输入。这种分工机制使动物能区分自主行为与环境变化：VPM提供稳定触觉信息，POm则像"警报系统"专注意外接触。研究发表在 PLOS Biology 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #知觉康复 #跨学科整合

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Sumser, Anton, et al. “Active and Passive Touch Are Differentially Represented in the Mouse Somatosensory Thalamus.” PLOS Biology, vol. 23, no. 4, Apr. 2025, p. e3003108. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003108

单神经元投射组揭示小鼠躯体感觉上行通路组织规律

躯体感觉如何从脊髓精准传递至大脑？中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙衍刚团队通过单神经元追踪技术，绘制出迄今最完整的体感神经"高清地图"，揭示脊髓投射神经元存在19种特化亚型，每种都像定制化的"信息快递员"分工传递不同感觉。

▷ 小鼠脊髓投射神经元与脑内中继神经元单神经元全脑投射规律的图示总结。Credit：Neuron（2025）

研究团队创新采用病毒示踪（给神经元装"GPS"）结合三维成像技术，对1,185个小鼠神经元进行全脑扫描。结果发现脊髓就像精密分拣中心：15类树突形态的神经元负责采集不同部位信息，19类轴突投射模式的神经元则通过并行、发散或汇聚三种"物流方案"上传信息。更惊人的是，丘脑如同交通枢纽，将触觉、痛觉分送至不同皮层区域；而上丘则像"警报中心"，通过两条独立通路分别触发转头和防御反应。团队建立的开放数据库已收录所有神经元三维路径，未来可助力疼痛治疗靶点开发。研究发表在 Neuron 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #疼痛 #跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟

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Ding, Wen-Qun, et al. “Single-Neuron Projectome Reveals Organization of Somatosensory Ascending Pathways in the Mouse Brain.” Neuron, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.007

小脑如何精准控制舌头运动抓取食物

舌头运动看似简单，实则涉及上百块肌肉的精密协调。约翰霍普金斯大学医学院的Reza Shadmehr、Paul Hage和Mohammad Amin Fakharian团队通过研究狨猴发现，小脑中的浦肯野细胞（P-cells）会发出"停止信号"，确保舌头能精准停在目标位置。

▷ 好奇的狨猴。图中，查理凝视着自己的倒影，疑惑地问道：“嗯，我的舌头是怎么工作的？” Credit: Mohammad Amin Fakharian, Shadmehr Laboratory, Johns Hopkins University (CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

研究团队选择具有21毫米长舌的狨猴作为模型，观察它们如何精准舔舐小管获取食物。通过记录小脑蚓部（vermis，控制运动协调的小脑结构）中浦肯野细胞（P-cells，小脑中的关键神经元）的活动，研究人员发现：当P-cells在舌头伸出时被抑制，会导致运动过度（hypermetria），使舌头超出目标位置；而在缩回时抑制则显著减慢返回速度。有趣的是，这种控制机制只在需要精确瞄准时（如舔舐小管）特别活跃，在梳理毛发等非精确动作中不显著。研究还发现，同时抑制两个P-cells会放大这些效应。这些结果表明，小脑通过P-cells发出"停止信号"来精确控制舌头运动，就像控制手臂和眼睛运动一样。研究发表在 PLOS Biology 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #运动控制 #小脑功能

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Hage, Paul, et al. “Purkinje Cells of the Cerebellum Control Deceleration of Tongue Movements.” PLOS Biology, vol. 23, no. 4, Apr. 2025, p. e3003110. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003110

童年经历塑造大脑白质结构，影响青少年认知能力

童年逆境如何通过改变大脑结构影响认知？布莱根妇女医院神经内科的Sofia Carozza和Amar Dhand团队发现，早期不良经历会导致全脑白质连接质量下降，这种结构性变化直接关联青少年时期的数学和语言能力缺陷。研究同时揭示社区支持等保护因素可减轻负面影响。

研究团队利用美国21个中心采集的9,082名儿童脑成像数据，通过扩散张量成像(DTI)技术测量白质的分数各向异性(FA，反映神经纤维完整性)和流线数量。分析显示，经历家庭经济困难或人际暴力的儿童，其大脑白质FA值平均降低12-15%，尤其在胼胝体和弓状束(语言相关通路)最为显著。计算模型表明，这些结构差异可解释儿童在韦氏量表心算测试中28%的分数变异，以及语言理解测试中22%的表现差异。值得注意的是，生活在高凝聚力社区的儿童，即使面临经济困难，其白质损伤程度减轻约40%。研究发表在 PNAS 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #儿童发展 #脑科学

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Carozza, Sofia, et al. “Whole-Brain White Matter Variation across Childhood Environments.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 122, no. 15, Apr. 2025, p. e2409985122. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2409985122

认知科学

大脑用“地图导航”思维做选择，价格比较也靠海马体

买房时比价、选水果看新鲜度——这些抽象决策竟与空间导航共享脑机制？贾维拉梅乌大学的Raphael Kaplan团队发现，海马体和内侧前额叶皮层（mPFC）会将抽象规则（如价格区间）转化为“边界”，像处理地图一样引导选择，且mPFC的活动强度直接预测决策水平提升。

▷实验范式。Nature Communications (2025).

研究让参与者在fMRI中完成特殊任务：先记忆虚拟水果的“价格-新鲜度”二维坐标（边界商品定义空间范围，中心商品作为参照），再快速判断随机商品更接近中心还是边界。神经影像分析显示，海马体和mPFC会计算目标商品与边界的欧氏距离（Euclidean distance，二维空间中的直线距离），但分工不同——mPFC的活动模式随任务进展逐渐优化，且优化程度与个体准确率提升正相关；海马体则专门负责识别抽象边界变化（如价格区间从“方形”变为“扭曲形”），其解码准确率越高，决策受边界影响越明显。后续行为实验证实，人类能无意识构建并保留这些抽象空间的“认知地图”。研究为理解经济决策等复杂行为提供了神经基础。研究发表在 Nature Communications 上。

#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #意图与决策 #计算模型与人工智能模拟

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Esposito, Mariachiara, et al. “Flexible Hippocampal Representation of Abstract Boundaries Supports Memory-Guided Choice.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2377. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-57644-6

你的大脑如何赋予抽象画独特意义？

抽象艺术为何引发不同的主观体验？哥伦比亚大学的Celia Durkin、Marc Apicella、Christopher Baldassano和Daphna Shohamy团队通过脑成像技术揭示了这一现象，支持了“旁观者份额”的概念，即艺术作品的意义由观众的个人联想完成。

▷ 你会如何解读杰克逊·波洛克的这幅画？Image: Sabine Glaubitz/dpa/picture alliance

研究团队使用功能性磁共振成像（fMRI）技术，测量了59名参与者在观看抽象和具象艺术时的脑活动。结果显示，视觉皮层的活动在两种艺术形式下无显著差异，表明早期视觉处理相似。然而，高级脑区（如默认模式网络，与想象、记忆和自我参照思维相关）在观看抽象艺术时表现出更大的个体差异，表明主观体验的差异源于高级认知过程。此外，抽象艺术比具象艺术更能引发个人联想，支持了“旁观者份额”的概念。研究发表在 PNAS 上。

#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #艺术心理学

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Durkin, Celia, et al. “The Beholder’s Share: Bridging Art and Neuroscience to Study Individual Differences in Subjective Experience.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 122, no. 15, Apr. 2025, p. e2413871122. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2413871122

智能手机成瘾者生理反应更强烈，身体感知能力更弱

智能手机如何影响我们的身体感知和注意力？北海道大学的Yusuke Haruki、Katsunori Miyahara、Kenji Ogawa和Keisuke Suzuki团队发现，容易被智能手机分散注意力的人不仅任务表现更差，而且对自身身体信号的感知能力较弱，同时心率加速，表现出类似行为成瘾的生理模式。

研究团队设计了一项字母检测任务（letter detection task，即快速识别屏幕目标字母的注意力测试），在任务背景中穿插智能手机相关图像（如来电界面）或混乱图像作为干扰。通过聚类分析，58名参与者被分为两组：一组无论任务难易均受手机图像干扰，另一组仅任务简单时分心。前者在问卷中显示更低的内感受意识（interoceptive awareness，感知心跳等体内信号的能力），且看到手机图像时心率显著加快，表明生理反应增强。这种模式与赌博成瘾者的特征相似，提示智能手机可能通过类似成瘾的机制影响认知与身体感知。研究为理解数字时代注意力障碍提供了新视角，并可能指导健康用手机干预方案。研究发表在 Communications Psychology 上。

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Haruki, Yusuke, et al. “Attentional Bias towards Smartphone Stimuli Is Associated with Decreased Interoceptive Awareness and Increased Physiological Reactivity.” Communications Psychology, vol. 3, no. 1, Mar. 2025, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44271-025-00225-6

发呆也能学习！揭秘大脑"挂机模式"的神奇功效

你是否常因走神而自责？罗兰大学的Péter Simor团队带来好消息：当进行不需要集中注意力的学习时，走神反而能提升效果。这项颠覆常识的研究发现，自发放空时大脑会产生类似睡眠的慢波，帮助人们更好地捕捉隐藏规律。

研究团队让37名参与者完成内隐学习任务（通过无意识吸收信息的学习方式），同时用脑电图监测其状态。当思维自发漫游时，参与者对视觉流中隐藏概率模式的识别准确率显著提高，这种效果在刻意走神时却不明显。脑电分析揭示，此时大脑皮层会出现低频振荡活动（类似深度睡眠时的脑波），这种"微睡眠"状态可能帮助大脑自动整合信息。有趣的是，传统认为走神有害的注意力需求任务，与这种被动学习机制存在根本差异。研究为理解大脑不同学习模式提供了新视角，或对教育方法设计产生启发。研究发表在 The Journal of Neuroscience 上。

#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #学习与记忆 #意识状态

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Simor, Péter, et al. “Mind Wandering during Implicit Learning Is Associated with Increased Periodic EEG Activity and Improved Extraction of Hidden Probabilistic Patterns.” Journal of Neuroscience, Mar. 2025. www.jneurosci.org, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1421-24.2025

虚拟形象外观如何影响人脑互动机制

虚拟形象越像真人，大脑反应越特别？罗马大学的Ugo Giulio Pesci、Vanessa Era等研究者发现，人类大脑处理虚拟形象动作时存在"外貌歧视"——类人身体特征会特异性激活动作观察网络（AON），这种神经偏好可能成为未来优化人机交互的关键。

研究团队设计了一项精妙的预测任务：参与者需观察屏幕上虚拟形象触碰瓶子的动作，并同步按下对应按钮。通过脑电图（EEG）记录发现，当虚拟形象具有类人身体时，顶枕叶皮层（parieto-occipital cortex）会持续产生独特的神经活动模式，且与处理简单形状的脑区明显不同。更有趣的是，早期观察正波（oPe）——一个与动作监控相关的脑电成分，仅在参与者需要预测虚拟形象动作方向时才对身体外观敏感。这意味着大脑对虚拟互动的处理存在双重机制：基础动作识别不受形象外观影响，但高级预测功能会主动"参考"对方的外形特征。研究还发现，这种神经调制具有任务特异性，暗示未来设计教育或医疗用虚拟代理时，可能需要根据应用场景定制形象拟真度。研究发表在 eNeuro 上。

#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #虚拟现实 #人机交互

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Pesci, Ugo Giulio, et al. “The Bodily Appearance of a Virtual Partner Affects the Activity of the Action Observation and Action Monitoring Systems in a Minimally Interactive Task.” eNeuro, Apr. 2025. www.eneuro.org, https://doi.org/10.1523/ENEURO.0390-24.2025

依恋风格如何影响人们对AI心理咨询工具的接受度？

当人工智能开始担任"心理医生"，为什么有人欣然接受有人却步不前？坎特伯雷大学的Xiaoli Wu、Kongmeng Liew和Martin Dorahy团队通过调查239名美国成年人发现，对AI的信任度和个人依恋风格共同决定了这一选择——焦虑型依恋者更可能拥抱AI咨询，而信任度则是跨越心理门槛的关键钥匙。

研究团队首先设计包含CAI（对话式人工智能）咨询场景的情景模拟，随后通过在线问卷收集数据。结果显示，信任AI能力与安全性的参与者，其采用意愿提升2.3倍（通过逻辑回归分析）。特别的是，具有焦虑型依恋（anxious attachment，表现为过度担忧关系稳定性）的群体展现出显著更高的接受度，这可能源于他们将AI视为"永不拒绝"的理想倾听者。而回避型依恋（avoidant attachment，表现为回避亲密关系）群体则无明显倾向。研究同时发现，87%的参与者表达了对数据隐私的顾虑，45%担忧可能产生情感依赖。这些发现为开发"依恋敏感型"AI咨询系统提供了重要依据，也提示需要建立更完善的风险防控机制。

#认知科学 #心理健康与精神疾病 #个性化医疗 #AI驱动科学 #依恋理论 #数字疗法

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“Trust, Anxious Attachment, and Conversational AI Adoption Intentions in Digital Counseling: Preliminary Cross-Sectional Questionnaire Study.” JMIR Preprints, https://preprints.jmir.org/preprint/68960. Accessed 8 Apr. 2025.

疾病与健康

Nature：在培养皿中重建神经通路，可加速疼痛治疗

慢性疼痛治疗为何难突破？斯坦福大学医学中心的Sergiu Pasca、Ji-il Kim和Kent Imaizumi团队用干细胞培育出微型"疼痛通路"，首次完整呈现人类神经信号从皮肤到大脑的传递过程。

研究团队将皮肤细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSC），再分化为四种类器官——模拟背根神经节（皮肤痛觉感知区）、脊髓背部（信号中转站）、丘脑（感觉枢纽）和躯体感觉皮层（最终处理区）。这些直径2.5毫米的"迷你器官"串联后，自发形成包含400万细胞的"疼痛组装体"。通过钙成像技术，科学家首次捕捉到辣椒素刺激引发的神经信号波（从外周直达大脑皮层），整个过程类似多米诺骨牌效应。实验显示，致痛基因突变（如Nav1.7功能增强）会使信号波过度同步，而临床常用阿片类药物仅阻断同步性却不影响信号本身，这解释了为何这类药物止痛却易成瘾。该模型还能模拟自闭症患者的痛觉过敏现象。研究发表在 Nature 上。

#疾病与健康 #知觉康复 #神经机制与脑功能解析 #类器官技术 #药物开发

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Kim, Ji-il, et al. “Human Assembloid Model of the Ascending Neural Sensory Pathway.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08808-3

Science：女性免疫细胞暗藏"天然止痛药"

加州大学旧金山分校的Élora Midavaine、Sakeen W. Kashem团队发现，女性激素能指挥免疫细胞在脊髓附近生产天然止痛物质——脑啡肽（enkephalin），这解释了止痛药效的性别差异，并为更年期女性慢性疼痛提供了治疗新思路。

研究通过基因编辑小鼠模型发现，包裹脊髓的脑膜中存在大量调节性T细胞（T-regs）。当用毒素清除这些细胞后，雌性小鼠疼痛敏感性骤增，而雄性小鼠不受影响。进一步实验揭示，雌激素和孕酮会促使雌鼠的T-regs分泌脑啡肽——这种内源性阿片物质能阻断疼痛信号向大脑传递。

关键数据显示：雌鼠脑脊液中脑啡肽浓度是雄鼠的3倍；激活δ-阿片受体（DOR）可复制T-regs的镇痛效果；注射白细胞介素-2（IL-2）能使绝经雌鼠的T-regs数量恢复80%。

T-regs首次被证明具有独立于免疫功能的镇痛作用，且通过女性激素-免疫细胞-神经回路的三级调控实现性别特异性止痛。研究为开发针对女性的非成瘾性止痛药奠定基础，尤其可能帮助20%的慢性疼痛女性患者。研究发表在 Science 上。

#疾病与健康 #知觉康复 #神经机制与脑功能解析 #个性化医疗 #性别医学

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Midavaine, Élora, et al. “Meningeal Regulatory T Cells Inhibit Nociception in Female Mice.” Science, vol. 388, no. 6742, Apr. 2025, pp. 96–104. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adq6531

Nature：大型语言模型助力精准医疗诊断

如何提升疑难病例的诊断准确性？Google Health与多机构合作的Daniel McDuff、Mike Schaekermann、Tao Tu等团队开发了专为临床诊断优化的语言模型AMIE，在302例真实疑难病例测试中，该模型独立诊断准确率显著高于无辅助临床医生，同时能有效提升医生的诊断质量。

研究团队首先开发了针对临床诊断优化的AMIE模型（Articulate Medical Intelligence Explorer）。在实验中，20名临床医生评估了302例来自《新英格兰医学杂志》的疑难病例，随机分为无辅助、传统检索工具辅助（如UpToDate、PubMed）和AMIE辅助三组。结果显示，AMIE独立诊断的top-10准确率达59.1%，显著高于无辅助临床医生的33.6%。更重要的是，AMIE辅助的临床医生诊断质量评分（top-10准确率51.7%）显著高于仅使用传统检索工具的医生（44.4%）。AMIE平均生成237词的详细解释，帮助医生构建更全面的鉴别诊断列表（differential diagnosis）。研究证实AMIE可有效提升临床诊断能力，为患者提供更精准的医疗服务。研究发表在 Nature 上。

#疾病与健康 #大模型技术 #个性化医疗 #预测模型构建 #医疗AI

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McDuff, Daniel, et al. “Towards Accurate Differential Diagnosis with Large Language Models.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–7. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08869-4

Nature：发现裸盖菇素抗抑郁效果的关键"开关"

裸盖菇素（psilocybin）作为潜在抗抑郁药物备受关注，但其作用机制一直是个谜。康奈尔大学的Alex Kwan团队与耶鲁大学医学院的Clara Liao合作，首次揭示了裸盖菇素长期行为效应的神经基础——锥体束神经元（PT neurons）和5-HT2A受体是其发挥抗抑郁效果的关键。

▷ 研究人员利用双光子显微镜对锥体束神经元进行成像，发现这种细胞类型对于裸盖菇素的长期行为影响至关重要。Credit: Cornell University

研究团队使用双光子显微镜（two-photon microscopy）观察小鼠大脑神经元活动，发现裸盖菇素能显著促进PT神经元的树突棘（dendritic spines，神经元表面接收信号的微小突起）生长。通过化学遗传学技术选择性沉默PT神经元后，裸盖菇素的抗抑郁效果完全消失；而沉默另一类IT神经元则无影响。进一步实验显示，敲除5-HT2A受体同样会消除裸盖菇素的长期效应。有趣的是，这些操作均不影响裸盖菇素的急性致幻作用，提示治疗效应和致幻效应可能通过不同脑区实现。这一发现为制药公司开发"无致幻"抗抑郁药物提供了新思路——或许可以通过靶向特定脑区的5-HT2A受体来实现。研究发表在 Nature 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #神经调控 #计算模型与人工智能模拟

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Shao, Ling-Xiao, et al. “Psilocybin’s Lasting Action Requires Pyramidal Cell Types and 5-HT2A Receptors.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08813-6

Science：超声波显微镜突破极限，活体器官细胞级成像成真

传统超声无法看清细胞级结构？代尔夫特理工大学的Baptiste Heiles、David Maresca团队联合荷兰神经科学研究所和加州理工学院，开发出非线性声片显微镜（NSSM），首次实现活体器官内毛细血管和细胞的三维可视化。

▷非线性声片显微镜学。一次激发一个平面的声学报告器的功能，使得在细胞和毛细血管尺度上进行分子超声成像成为可能。（i）在 NSSM 中，声学报告器的非线性散射被限制在 0.1 × 10 × 9 mm 的薄声片中。（ii）正交扫描声片成像使得在不透明器官中实现基因表达的 3D 可视化，而（iii）声片定位显微镜则实现了大脑毛细血管的深度超分辨率成像。RCA 的音高 p。在本研究中，p/2 等于 55 μm。Credit: Science (2025).

研究团队利用加州理工学院开发的纳米级气体囊泡标记细胞，通过15MHz行波列阵（RCA）超声换能器产生0.1mm厚声片。正交扫描技术使成像范围达8.8×8.8×10mm³，深度1cm，比光学显微镜穿透力强10倍。在脑成像中，微气泡（microbubbles，临床常用造影剂）作为血管标记物，结合超声定位显微技术实现100μm分辨率，首次清晰呈现活体脑毛细血管网络。动物实验显示，该技术能追踪肿瘤生长并识别坏死核心，体积测量精度比现有方法高35倍，成像速度快64倍。由于采用已获批的微气泡探针，该技术有望快速进入临床，用于小血管疾病诊断和癌症治疗监测。研究发表在 Science 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #跨学科整合 #癌症研究 #脑科学

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Heiles, Baptiste, et al. “Nonlinear Sound-Sheet Microscopy: Imaging Opaque Organs at the Capillary and Cellular Scale.” Science, vol. 388, no. 6742, Apr. 2025, p. eads1325. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.ads1325

Nature：一次治疗终身受益，基因编辑工具为遗传病带来曙光

CRISPR技术虽革新了基因编辑领域，却难以应对如囊性纤维化等涉及数千突变点的遗传病。麻省总医院布里格姆基因与细胞治疗研究所的Christopher Fell、Omar Abudayyeh和贝斯以色列女执事医疗中心的Jonathan Gootenberg团队开发出STITCHR系统，这种基于"跳跃基因"原理的新工具能一次性替换整段缺陷基因，为遗传病治疗开辟新途径。

研究团队首先通过计算生物学方法筛选了数千种天然存在的逆转录转座子（retrotransposons，自然界中能自我复制并插入基因组的"分子寄生虫"），从中鉴定出具有重编程潜力的候选者。他们将优选出的R2Tocc逆转录转座子与CRISPR系统的切口酶（Cas9H840A，只切断单链DNA而减少意外突变）结合，构建出STITCHR系统。实验证明，该系统能以RNA形式递送，在哺乳动物细胞中精准插入长达12.7kb的基因片段，效率达传统方法的3倍。特别值得注意的是，STITCHR实现了"无缝插入"——新基因能精确替换目标位点原有序列而不留痕迹。在模拟囊性纤维化的细胞模型中，单次治疗即可覆盖该病所有已知突变类型。研究团队计划进一步优化插入效率，并探索其在视网膜病变和肌肉萎缩症等疾病中的应用前景。研究发表在 Nature 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #基因治疗 #基因编辑 #生物技术

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Fell, Christopher W., et al. “Reprogramming Site-Specific Retrotransposon Activity to New DNA Sites.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08877-4

止痛药安全升级：C6-Quino如何绕过阿片类药物致命缺陷

阿片类止痛药虽有效但伴随成瘾和呼吸抑制风险。佛罗里达大学、圣路易斯华盛顿大学和南加州大学的Balazs R. Varga、Jay P. McLaughlin等研究者开发出新型化合物C6-Quino，通过精准靶向δ阿片受体（δOR）实现无副作用镇痛，为慢性疼痛患者带来福音。

▷ δOR 部分激动剂的设计策略。Credit: Nature Communications (2025).

研究团队采用结构引导药物设计策略，基于δOR的低温电镜（cryo-EM）结构开发出双位点配体C6-Quino。该化合物通过碳链连接器同时作用于受体正构位点（orthosteric site）和钠位点（sodium binding pocket），实现部分激动效果。功能实验显示，C6-Quino对G蛋白和β-arrestin通路呈现差异化激活特性，这种信号偏倚（signaling bias）是其安全性的关键。在神经性疼痛、炎症性疼痛和偏头痛小鼠模型中，C6-Quino展现出与吗啡相当的镇痛效果，但未引发传统δOR激动剂常见的癫痫发作，呼吸抑制风险较吗啡降低87%。2.8Å分辨率的冷冻电镜结构揭示了配体与钠位点的水介导相互作用机制。研究发表在 Nature Communications 上。

#疾病与健康 #知觉康复 #神经调控 #个性化医疗 #药物开发

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Varga, Balazs R., et al. “Structure-Guided Design of Partial Agonists at an Opioid Receptor.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2518. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-57734-5

150万个夜晚数据揭示时差导致的睡眠中断

跨时区旅行如何影响我们的睡眠？新加坡国立大学Yong Loo Lin医学院睡眠与认知中心的Adrian R Willoughby团队与ŌURA合作，通过分析150万晚真实睡眠数据发现：睡眠时长2天可恢复，但睡眠时间和结构可能需超1周调整，向东飞行影响更显著。

研究团队利用Oura Ring收集了57,240名用户跨越64,847次长途旅行（≥1000公里）前后的睡眠数据。通过分析睡眠时长（sleep duration，总睡眠时间）、睡眠时间（sleep timing，入睡和醒来时间点）和宏观结构（macro-architecture，如深度睡眠比例），发现出发前夜因赶早班机平均损失45分钟睡眠。虽然睡眠时长在旅行后2天内基本恢复（仅差12分钟），但睡眠时间调整缓慢——向东跨越3个时区后，人体生物钟需要额外3天适应新时区。研究还揭示，20岁年轻人比60岁年长者多损失15分钟睡眠，但性别差异不显著。夜间航班乘客的睡眠碎片化（sleep fragmentation，夜间觉醒次数增加）程度是日间航班的2倍。研究发表在 SLEEP 上。

#疾病与健康 #健康管理与寿命延长 #个性化医疗 #睡眠科学 #生物节律

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Willoughby, Adrian R., et al. “Insights about Travel-Related Sleep Disruption from 1.5 Million Nights of Data.” Sleep, Mar. 2025, p. zsaf077. Silverchair, https://doi.org/10.1093/sleep/zsaf077

被忽视的"垃圾基因"竟是神经发育障碍元凶

神经发育障碍（NDD）长期困扰全球家庭，但半数病例缺乏明确诊断。西奈山伊坎医学院的Daniel Greene、Ernest Turro联合多国团队发现，非编码基因RNU2-2突变会导致新型NDD，其发病率达常见病因RNU4-2综合征的20%。

▷ U2 snRNA 突变（蓝色）导致的神经发育障碍，其发病率约为 RNU4-2/ReNU 障碍的五分之一，而 RNU4-2/ReNU 障碍与 U4 snRNA 突变（橙色）有关。snRNA 以黑色显示，pre-mRNA 以绿色显示，灰线显示不同 snRNA 在基因剪接过程中如何与 pre-mRNA 相互作用。 Credit: Greene et al, Nature Genetics 2025.

研究团队首先分析英国10万人基因组计划中7,452例NDD患者数据，通过BeviMed算法锁定曾被标记为"假基因"的RNU2-2。全基因组测序（WGS）在25例患者中发现两个热点突变：n.4G>A（影响U2-U6相互作用域）和n.35A>G（破坏分支识别域GUAGUA）。临床数据显示，所有患者均出现严重癫痫（89%为药物难治性），78%伴小头畸形，33%有过度通气症状。尽管突变U2-2 snRNA在患者血液中正常表达，但未检测到显著剪接异常，提示致病机制可能依赖神经元特异性效应。该发现使RNU2-2综合征成为NDD中最常见的单基因病因之一，诊断率仅次于RNU4-2综合征。研究发表在 Nature Genetics 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #神经发育障碍 #非编码基因 #剪接体异常

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Greene, Daniel, et al. “Mutations in the Small Nuclear RNA Gene RNU2-2 Cause a Severe Neurodevelopmental Disorder with Prominent Epilepsy.” Nature Genetics, Apr. 2025, pp. 1–7. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41588-025-02159-5

10年研究意外收获：发现藏在肺部的神经干细胞

神经干细胞是否存在于中枢神经系统之外？马克斯·普朗克分子生物医学研究所的Dong Han和Hans R. Schöler团队意外发现了一种新型外周神经干细胞（pNSCs），这些细胞存在于小鼠的肺、尾部等多个组织中，具有与大脑神经干细胞相似的特性。

▷ pNSCs 分布于小鼠出生后（图片）和成年肺的支气管内。这些细胞特异性地被 Sox1 标记，并共表达 Sox2。Credit: MPI for Molecular Biomedicine / Dong Han

研究团队最初尝试复制STAP（刺激触发多能性获得）实验，意外从中枢神经系统外周获得稀有细胞群。随后，来自欧洲、亚洲和北美10多个实验室的研究人员对这些pNSCs进行了详细分析。研究发现，pNSCs表达Sox1和Sox2等NSC特异性标记，具有与大脑NSCs相同的细胞形态、自我更新和分化能力。这些细胞可以在培养皿中大量培养，并能分化为成熟神经元和有限的神经胶质细胞。研究发表在 Nature Cell Biology 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #再生医学 #干细胞疗法

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Han, Dong, et al. “Multipotent Neural Stem Cells Originating from Neuroepithelium Exist Outside the Mouse Central Nervous System.” Nature Cell Biology, Apr. 2025, pp. 1–14. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41556-025-01641-w

益生菌可减少负面情绪，带来潜在的心理健康益处

肠道细菌如何影响情绪？莱顿大学的Katerina Johnson和Laura Steenbergen团队通过实验发现，每日服用益生菌能显著降低健康成年人的负面情绪，且风险规避型人格者获益最明显。这项研究证明简单的每日自评比传统问卷更能捕捉微妙心理变化。

研究采用随机双盲对照设计，88名健康志愿者连续4周服用含乳酸杆菌（Lactobacillus）和双歧杆菌（Bifidobacterium）的复合益生菌或安慰剂。通过三种方法评估效果：心理量表（如抑郁焦虑压力量表DASS-21）、情绪面孔识别任务（emotional face recognition task），以及创新的每日情绪自评。结果显示，益生菌组负面情绪（如焦虑和疲劳）在两周后开始下降，降幅达18%，而安慰剂组无变化。值得注意的是，标准问卷未检出差异，但每日自评成功捕捉到变化，证明高频监测的敏感性。进一步分析发现，风险规避倾向者的情绪改善更显著（效果量d=0.42），其识别愤怒表情的准确率从73%提升至78%。研究还观察到益生菌不影响积极情绪，与抗抑郁药的多向作用形成对比。研究发表在 npj Mental Health Research 上。

#疾病与健康 #心理健康与精神疾病 #个性化医疗 #肠脑轴 #微生物组

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Johnson, Katerina V. A., and Laura Steenbergen. “Probiotics Reduce Negative Mood over Time: The Value of Daily Self-Reports in Detecting Effects.” Npj Mental Health Research, vol. 4, no. 1, Apr. 2025, pp. 1–9. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44184-025-00123-z

婴儿如何感知自己的身体：心跳与呼吸的早期觉察

婴儿是否能够感知自己的心跳和呼吸？维也纳大学的Markus R Tünte、Stefanie Hoehl等团队首次揭示了婴儿在生命早期如何感知自己的身体信号，并发现这种感知能力在生命的前两年内逐渐发展。

研究团队使用眼动追踪技术，观察婴儿在观看与心跳或呼吸同步或异步的动画时的反应。结果显示，3个月大的婴儿已经能够感知自己的心跳，这种能力在生命的前两年保持稳定。同时，婴儿对呼吸的感知在第二年会显著提高。有趣的是，心跳和呼吸的感知能力在婴儿中并不相关，类似于成人的情况。研究发表在 eLife 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #婴儿发育 #自我意识

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Tünte, Markus R., et al. “Respiratory and Cardiac Interoceptive Sensitivity in the First Two Years of Life.” eLife, edited by Jessica Dubois and Timothy E Behrens, vol. 12, Mar. 2025, p. RP91579. eLife, https://doi.org/10.7554/eLife.91579

VR+AI突破：孤独症早期诊断准确率达85%

如何实现孤独症的客观早期诊断？瓦伦西亚理工大学人类技术研究所的Mariano Alcañiz团队联合Red Cenit中心，开发出基于虚拟现实和深度学习的检测系统，诊断准确率突破85%，成本仅为传统方法的十分之一。

研究团队设计半沉浸式VR环境，通过大屏幕投影模拟日常生活场景，用普通摄像头捕捉儿童执行任务时的全身运动数据（kinematic data，记录关节位置和轨迹的物理量）。与传统手工提取特征相比，新开发的3DCNN ResNet模型（一种能自动学习时空特征的深度神经网络）展现出显著优势：在81名受试者测试中，模型平均准确率达85%，对MRI阴性病例的检出率提升至63.7%。关键突破在于系统通过分析运动模式异常（如重复性动作）实现诊断，无需依赖主观行为观察。研究特别发现，非典型运动特征（atypical motor patterns）作为生物标志物的有效性超过传统社交注意力指标。该系统已通过8年临床验证，仅需价值200美元的设备即可部署，有望纳入常规儿童发育筛查。研究发表在 Expert Systems with Applications 上。

#疾病与健康 #预测模型构建 #AI驱动科学 #神经调控 #跨学科整合

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“Introducing 3DCNN ResNets for ASD Full-Body Kinematic Assessment: A Comparison with Hand-Crafted Features.” Expert Systems with Applications, vol. 270, Apr. 2025, p. 126295. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.eswa.2024.126295

新模型大幅提升抗生素耐药性检测准确性

抗生素耐药性威胁全球健康，传统检测方法面临耗时和准确性不足的挑战。杜兰大学的Julian G. Saliba、Wenshu Zheng和Tony Hu团队开发出新型群体关联模型（GAM），结合机器学习技术，显著提高了耐药性检测的准确性和效率。

研究团队开发的GAM模型通过分析细菌全基因组序列（whole genome sequencing），识别与耐药性相关的关键突变。与传统方法不同，GAM不依赖专家定义的规则，能够自主发现新的耐药性标记。在7,179株结核分枝杆菌和3,942株金黄色葡萄球菌的测试中，GAM的准确性达到或超过WHO标准，同时将假阳性率（false positive rate，错误识别耐药性的概率）降低50%以上。机器学习（machine learning）的引入进一步提升了模型的预测能力，特别是在数据不完整的情况下。临床验证显示，该模型在中国样本中预测一线抗生素耐药性的准确率显著高于现有方法。研究发表在 Nature Communications 上。

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Saliba, Julian G., et al. “Enhanced Diagnosis of Multi-Drug-Resistant Microbes Using Group Association Modeling and Machine Learning.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2933. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-58214-6

蛋白质GRAMD1B在神经退行性疾病中的潜在作用

胆固醇代谢异常如何导致神经退行？俄亥俄州立大学医学中心的Diana Acosta Ingram和Hongjun "Harry" Fu团队利用人类神经类器官（迷你大脑）模型，首次揭示了蛋白质GRAMD1B在调控神经元胆固醇平衡和tau蛋白病理中的关键作用。

研究团队使用携带FTLD致病突变(MAPT R406W)的人类神经类器官(HNOs)，结合患者尸检脑组织和tau小鼠模型，系统研究了GRAMD1B的功能。他们发现，GRAMD1B作为非囊泡胆固醇转运蛋白(nonvesicular cholesterol transporter)，当其表达异常增高时，会导致神经元内游离胆固醇和脂滴积累，同时损害自噬流*（autophagic flux，细胞清除废物的过程）。这些变化进一步促进了tau蛋白的异常磷酸化。通过基因操作降低GRAMD1B水平，研究人员成功逆转了这些病理变化。特别值得注意的是，GRAMD1B还调控了CDK5R1的表达，后者是tau磷酸化的关键激酶。研究发表在 Nature Communications 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #阿尔茨海默病 #胆固醇代谢 #tau蛋白病理

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Acosta Ingram, Diana, et al. “GRAMD1B Is a Regulator of Lipid Homeostasis, Autophagic Flux and Phosphorylated Tau.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Apr. 2025, p. 3312. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-58585-w

肥胖轨迹揭示大脑衰老密码：长期肥胖加速认知衰退

肥胖如何侵蚀大脑健康？香港理工大学Anqi Qiu团队通过分析英国生物银行50万人数据，发现持续肥胖会导致进行性脑损伤：高稳定肥胖者脑萎缩范围比低稳定组扩大3倍，而成功减重者脑部几乎未受损害。

▷ 纵向肥胖轨迹分析。Credit: Nature Mental Health (2025).

研究采用纵向肥胖轨迹分析（longitudinal obesity trajectory analysis），将参与者分为低稳定、中稳定、高稳定、上升和下降五组。通过MRI扫描发现，上升组最早在额叶-中脑边缘系统出现异常；中稳定组损伤蔓延至顶叶（空间认知）和颞叶（记忆）；高稳定组则出现全脑广泛萎缩，白质完整性下降18%。认知测试显示，高稳定组工作记忆衰退最显著（较基线降低23%）。令人振奋的是，下降组（成功减重者）脑结构与低稳定组无统计学差异。这项发现为肥胖管理提供了神经科学依据，表明及时干预可保护大脑健康。研究发表在 Nature Mental Health 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #神经机制与脑功能解析 #健康管理与寿命延长 #认知衰退

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Zhang, Die, et al. “Long-Term Obesity Impacts Brain Morphology, Functional Connectivity and Cognition in Adults.” Nature Mental Health, vol. 3, no. 4, Apr. 2025, pp. 466–78. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44220-025-00396-5

年轻菌群能“返老还童”？揭示肠道微生物抗衰老机制

肠道菌群如何影响衰老？基尔大学医学院的Christoph Kaleta团队与耶拿大学医院的Christiane Frahm团队合作，通过代谢模型发现衰老导致微生物组功能衰退，而移植年轻菌群可逆转部分衰老表型。

▷ 研究亮点总结。Credit: Nature Microbiology (2025).

研究团队首先整合宏基因组（metagenomics）、转录组和代谢组数据，构建了包含181种肠道微生物的宿主-菌群联合代谢模型。分析显示，老年小鼠菌群的代谢通量（metabolic flux）下降40%，细菌间互利关系减少，竞争性增强。关键变化包括：菌群合成短链脂肪酸（SCFAs）的能力降低，而宿主依赖微生物的核苷酸代谢（nucleotide metabolism）途径活性下降，直接影响肠道屏障修复。实验验证中，持续两年给老年小鼠移植年轻菌群后，其运动能力提升，肠道渗漏减少，系统性炎症标志物（如IL-6）下降30%。研究为开发抗衰老微生态疗法提供了靶点。研究发表在 Nature Microbiology 上。

#疾病与健康 #健康管理与寿命延长 #跨学科整合 #代谢模型 #微生物组

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Best, Lena, et al. “Metabolic Modelling Reveals the Aging-Associated Decline of Host–Microbiome Metabolic Interactions in Mice.” Nature Microbiology, vol. 10, no. 4, Apr. 2025, pp. 973–91. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41564-025-01959-z

基因疗法让罕见遗传性失明儿童重见光明

AIPL1基因突变导致的视网膜营养不良让患儿从出生起便陷入黑暗。摩尔菲尔德眼科医院和伦敦大学学院眼科研究所的Michel Michaelides团队通过基因疗法取得突破：四名患儿在接受单眼治疗后，视力显著改善，且未出现严重副作用。

▷测量视力敏锐度和视觉诱发电位的方法。Credit: The Lancet (2025).

研究团队使用重组腺相关病毒（rAAV8）作为载体，将功能正常的AIPL1基因递送至患儿视网膜。治疗后，患儿治疗眼的视敏度从仅能感知光提升至可识别物体轮廓（logMAR从2.7降至0.9）。功能视力测试显示，患儿能完成抓取玩具等任务。光学相干断层扫描（OCT）证实治疗眼的视网膜结构保存更完好，而对照眼持续退化。唯一的不良反应是一例患儿出现黄斑水肿，但未影响整体疗效。这一成果为AIPL1相关失明提供了首个有效治疗方案，并证明早期干预可阻止视网膜退化。研究发表在 The Lancet 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #基因疗法 #视网膜营养不良 #儿童失明

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Michaelides, Michel, et al. “Gene Therapy in Children with AIPL1-Associated Severe Retinal Dystrophy: An Open-Label, First-in-Human Interventional Study.” The Lancet, vol. 405, no. 10479, Feb. 2025, pp. 648–57. www.thelancet.com, https://doi.org/10.1016/S0140-6736(24)02812-5

新生神经元可逆转亨廷顿舞蹈症损伤

亨廷顿舞蹈症患者大脑中的运动神经元会逐渐死亡，目前尚无有效疗法。罗切斯特大学医学中心的Abdellatif Benraiss、Steven Goldman团队发现，通过刺激大脑自身祖细胞产生的新神经元能成功整合到运动回路中，在动物模型中显著恢复运动功能。

▷ 图形摘要。Credit: Cell Reports (2025).

研究团队向小鼠脑室注射两种关键蛋白——脑源性神经营养因子（BDNF，促进神经元生长）和Noggin（抑制胶质细胞分化），成功激活休眠的祖细胞。这些细胞新生后迁移至受损的纹状体，分化为中棘神经元（MSNs），并通过 rabies病毒示踪技术证实其与运动皮层、苍白球建立了功能连接。光遗传学实验显示，用蓝光激活这些神经元能引发小鼠特定运动行为。在亨廷顿舞蹈症模型小鼠中，新生神经元使运动功能恢复率达63%，且未出现异常电活动。研究还发现灵长类动物大脑保留相同再生潜力，为临床转化提供希望。研究发表在 Cell Reports 上。

#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #神经机制与脑功能解析 #再生医学

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Cano, Jose C., et al. “Newly Generated Striatal Neurons Rescue Motor Circuitry in a Huntington’s Disease Mouse Model.” Cell Reports, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115440

视觉训练竟能重塑丘脑连接，神经发育障碍治疗现曙光

丘脑能否像大脑皮层一样重塑神经连接？波士顿儿童医院的Chinfei Chen团队通过小鼠实验发现，丘脑外侧膝状核（LGN）能根据视觉经验自主调整神经连接，且发育期的改变具有持久性。

▷ 选择性经验培养 (SER) 会改变 dLGN 神经元的调节特性。Credit: Takuma Sonoda et al

研究团队将小鼠暴露于特定方向的移动条纹视觉刺激中，通过单细胞记录技术发现，丘脑外侧膝状核（LGN，视觉信息中转站）的神经元会选择性增强对特定方向刺激的反应。这种可塑性完全由视网膜输入驱动，与皮层反馈无关。在发育关键期，这种改变可维持数周；而成年小鼠虽能短期调整，但无法形成长期记忆。

进一步实验显示，缺乏视网膜-丘脑精细化调控的突变小鼠丧失了这种可塑性。研究还发现，通过调节神经递质（如多巴胺、血清素）可能靶向干预丘脑连接，为临床治疗提供可能。例如，重复行为训练对孤独症患儿的疗效可能部分通过丘脑通路实现。研究发表在 Neuron 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #神经发育障碍 #视觉可塑性 #个性化医疗

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Sonoda, Takuma, et al. “Experience Influences the Refinement of Feature Selectivity in the Mouse Primary Visual Thalamus.” Neuron, vol. 0, no. 0, Mar. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.02.023

磁性微型机器人群突破血管成像瓶颈，实现全网络3D重建

传统血管造影技术难以显示逆血流区域和阻塞部位，深圳市人工智能与机器人研究院的Xingzhou Du、Yibin Wang等研究人员开发了基于磁性微型机器人群的主动成像系统，成功实现了对复杂血管网络的三维重建。

▷ 主动探索与重建策略的概念。Credit: Nature Machine Intelligence (2025).

研究团队将磁性粒子群作为主动造影剂，取代传统被动跟随血流的造影剂。他们开发了专门的图像处理单元实时捕捉粒子群在血管内的三维位置，并设计了同步映射与探索算法来重建血管网络。实验证明，这一系统能够突破传统技术的局限，成功显示逆血流区域和栓塞分支，即使在存在血栓等阻塞物的情况下仍能完成血管重建。该系统可精确定位血管狭窄、血栓和瘘管，为血管疾病的精准诊断提供了新工具。研究发表在 Nature Machine Intelligence 上。

#疾病与健康 #预测模型构建 #跨学科整合 #微创医疗 #血管成像

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Du, Xingzhou, et al. “Active Exploration and Reconstruction of Vascular Networks Using Microrobot Swarms.” Nature Machine Intelligence, Mar. 2025, pp. 1–12. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s42256-025-01012-y

ChatGPT成“运动导师”，为神经多样性儿童量身打造运动指南

神经多样性儿童（如孤独症儿童）在参与体育活动时面临独特的挑战，传统的运动指导往往无法满足他们的需求。密歇根大学的研究团队通过AI技术改进InPACT（Interrupting Prolonged Sitting with Activity）居家运动项目，旨在为这些儿童提供更友好的运动体验。

▷ 单元 1 中每个视频的截图，用于介绍开合跳（开合跳的放大版）。最后一张图片展示了单元 1 中的基础练习——开合跳，作为单元 2 视频的热身。Credit: Frontiers in Physiology (2025).

研究团队首先对132个InPACT居家运动视频进行整理，提取500多项活动，并将其分类为跳跃、核心、侧向、运动、上肢、下肢和复合动作等技能组。随后，他们使用ChatGPT生成适合神经多样性儿童的运动指令，例如“提供适合神经发育迟缓儿童的开合跳的简化分步说明”。这些指令经过专家团队的优化，确保符合“3C”原则：一致性（consistency）、简洁性（conciseness）和清晰性（clarity）。改进后的运动项目在密歇根州25所学校实施，并通过电视节目覆盖了1.5万至2万名儿童。此外，团队还开发了“入门包”活动卡片，帮助需要更多支持的儿童逐步掌握基础技能。研究为神经多样性儿童提供了更友好的运动资源，未来计划将视频翻译成西班牙语和阿拉伯语，以覆盖更多家庭。研究发表在 Frontiers in Physiology 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #AI驱动科学 #神经发育障碍 #运动干预

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Sapre, Tania, et al. “Enhancing Home-Based Physical Activity for Neurodivergent Children: Adapting the InPACT at Home Program with AI and Universal Design.” Frontiers in Physiology, vol. 15, Jan. 2025, p. 1496114. www.frontiersin.org, https://doi.org/10.3389/fphys.2024.1496114

小鼠应对压力存在性别差异：异性组合展现更强抗压同步性

当面临威胁时，动物会通过行为同步提高生存几率，但性别如何影响这一过程？弗吉尼亚理工大学弗拉林生物医学研究所的Wataru Ito、Alexei Morozov与美国国家酒精滥用和酒精中毒研究所的Andrew Holmes合作发现，雌雄小鼠组合在压力下展现出惊人的同步韧性。

▷ 性别特异性同步行为相关性。Credit: Biological Psychiatry Global Open Science (2025).

面对潜在威胁时，老鼠通常会原地不动。此外，当两只动物在一起时，它们通常会同时出现冻结反应。研究通过经典的恐惧条件反射范式（fear conditioning，将特定声音与电击关联建立恐惧记忆），观察不同性别组合小鼠听到威胁声音时的冻结行为同步性。采用时间序列分析和马尔可夫模型解码发现：同性组合中，雄性通过"跟随策略"实现同步（一方冻结后另一方0.8秒内跟随概率达78%），雌性则通过"纠错策略"（行动不一致时自我调整概率达65%）。也就是说，雌性对伴侣的反应更加敏感。如果她们发起了一个动作，而伴侣没有以同样的方式回应，她们通常会停下来并纠正自己的行为。

当施加压力刺激后，雄性组合同步指数下降43%，而雌性组合反而提升35%——这种差异与前额叶活动密切相关，用药物抑制该区域可使雄性恢复同步能力。最令人惊讶的是，无论是否承受压力或是否熟悉伙伴，雌雄组合始终维持85%以上的高同步水平，且不依赖特定策略。研究发表在 Biological Psychiatry Global Open Science 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #性别差异 #社会行为

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“Fear Synchrony of Mouse Dyads: Interaction of Sex Composition and Stress.” Biological Psychiatry Global Open Science, Mar. 2025, p. 100484. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.bpsgos.2025.100484

面部表情控制技术为VR/AR无障碍交互开辟新途径

当前VR/AR技术依赖手持控制器，限制了残障人士的使用。格拉斯哥大学Graham Wilson和Mark McGill团队联合瑞士圣加仑大学研究人员，发现7种面部动作可通过商用头显实现精准控制，为无障碍交互提供新方案。

▷ Credit: University of Glasgow

研究首先通过Meta Quest Pro头显测试53种面部动作单元（FAUs，即面部肌肉的标准化运动编码），筛选出7种兼顾识别率（97%）与舒适度的基础动作，包括张嘴、眯眼等。团队开发了神经网络模型验证其可靠性，并在VR射击游戏和AR网页浏览中测试实用性。结果显示，虽然传统手柄在游戏精准度上领先12%，但85%参与者认为面部控制在浏览网页时更直观。特别值得注意的是，系统仅需头显内置摄像头，无需额外设备，且所有测试者表示愿意在未来使用该技术。研究为运动障碍患者提供了免提操作可能，同时拓展了烹饪、搬运等双手占用场景的应用前景。研究发表在 CHI 2025 Conference Proceedings 上。

#疾病与健康 #脑机接口 #跨学科整合 #人机交互 #无障碍技术

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Wilson, Graham, et al. “InterFACE: Establishing a Facial Action Unit Input Vocabulary for Hands-Free Extended Reality Interactions, From VR Gaming to AR Web Browsing.” CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’25), Apr. 2025. www.alexandria.unisg.ch, https://doi.org/10.1145/3706598.3713694

AI驱动科学

Nature：NEURD，10倍速完成大脑地图校对工作

面对包含20万细胞和5.23亿突触的小鼠大脑测绘数据，贝勒医学院的Jacob Reimer与约翰·霍普金斯大...