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追问daily

花匠小妙招
2024-10-31 01:15

█ 脑科学动态

蛋白质定位错误是疾病的常见原因

5分钟视听刺激可改善情绪，媲美冥想效果

大脑背侧前运动皮层揭示运动技能的元学习机制

加速双重磁场疗法可显著缓解难治性抑郁症

微冲击波疗法推动非侵入性脑部疾病治疗

抑制F-肌动蛋白积累延缓大脑衰老

动物衰老与社交行为的变化揭示生物适应策略

█ AI行业动态

2mm²芯片帮助失明患者重见光明

谷歌「贾维斯」登场：AI操控电脑新纪元

谷歌推出首款无限生成游戏 Unbounded

█ AI研发动态

天桥脑科学研究院：AI自我进化与长期记忆

生成式AI助力心理健康：用户体验揭示独特支持效果

多被试神经解码迎新突破，CLIP-MUSED模型大幅提升泛化能力

GPT-4 在诊断中的潜力与挑战并存

OncoLLM模型展示优于GPT-3.5的临床试验匹配能力

虚拟现实环境中的情绪与自我参照如何影响长时情景记忆

脑科学动态

蛋白质定位错误是疾病的常见原因

多伦多大学唐纳利细胞和生物分子研究中心的Mikko Taipale教授与Jessica Lacoste领导的国际研究团队，首次建立了一个公开的大规模蛋白质定位图谱，分析了基因突变对蛋白质在细胞中位置的影响。基因测序技术的进步使研究人员识别出大量致病突变，但其具体对细胞过程的影响仍不明确。本研究旨在填补这一知识空白。

研究团队建立了一个高通量成像平台，筛选了1,269个基因的3,448个错义变异，系统性分析突变对蛋白质定位的影响。结果表明，约16%的致病或可能致病变异会导致蛋白质错误定位，主要由于蛋白质稳定性的破坏及其膜整合能力的丧失，而非通常认为的蛋白质运输信号破坏或蛋白质相互作用的改变。

研究人员进一步发现，这些错误定位的模式与疾病的多效性及严重程度密切相关。例如，囊性纤维化的典型突变会导致蛋白质滞留在内质网中，影响其在细胞表面的正常定位。针对这一问题的药物疗法已经在临床应用，旨在促进突变蛋白的正确运输，改善患者症状。研究团队还将这一蛋白质错位数据库公开，希望有助于发现能矫正蛋白质定位的化合物，以治疗罕见疾病。这项研究成果发表在 Cell 期刊上。

#神经技术 #蛋白质定位 #基因突变 #细胞内运输

阅读论文：

Lacoste, Jessica, et al. “Pervasive Mislocalization of Pathogenic Coding Variants Underlying Human Disorders.” Cell, vol. 0, no. 0, Sept. 2024. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.09.003

5分钟视听刺激可改善情绪，媲美冥想效果

长期以来，光和声音的闪烁对大脑及情绪的影响备受关注，视听刺激（AVS）技术应运而生，并逐渐成为调节情绪的非药物手段。本研究由约翰·霍普金斯大学彭博公共卫生学院生物统计学系研究人员完成。他们通过名为“电子光阵列”（Electronic Light Array, ELA）的新型设备进行AVS效果测试，以期验证其在情绪改善方面的有效性。

在本项随机对照、双盲设计的实验中，262名参与者被分为三个体验组：带双耳节拍的AVS（ELA1），不带双耳节拍的AVS（ELA2），以及闭眼呼吸冥想组。每个组分别经历三种不同的体验时长（5.5分钟、11分钟和22分钟），实验前后分别进行情绪状态评估（焦虑、抑郁、紧张等）和认知任务测试（如Stroop任务和局部-全局任务），同时记录参与者的脑电活动。

实验结果显示，AVS显著改善了焦虑和抑郁等负面情绪，并提高了情绪敏感的认知任务表现，且在是否包含双耳节拍或体验时间长短方面，效果差异不大。尤其值得注意的是，短时间的AVS体验（约5分钟）即可在情绪改善上达到与11至22分钟冥想相似甚至更佳的效果。这一发现使AVS成为一种潜在的“即插即用”情绪调节替代方式，适合那些难以坚持传统冥想的用户，特别是青少年和偏爱技术的人群。研究发表在 Scientific Reports 上。

#认知科学 #情绪调节 #双耳节拍 #视听刺激 #脑电活动

阅读论文：

Johnson, Micah Alan, et al. “Lightening the Mind with Audiovisual Stimulation as an Accessible Alternative to Breath-Focused Meditation for Mood and Cognitive Enhancement.” Scientific Reports, vol. 14, no. 1, Oct. 2024, p. 25553. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41598-024-75943-8

大脑背侧前运动皮层揭示运动技能的元学习机制

长期以来，运动员等人群的学习速度差异被认为是个体差异所致，但实际的神经基础未曾明确。筑波大学的研究团队近期的研究，揭示了背侧前运动皮层在运动技能的元学习功能上扮演着重要角色。

研究团队使用经颅磁刺激（TMS）分别作用于背侧前运动皮层（PMd）和背外侧前额叶皮层（DLPFC），以观察其对运动技能元学习的影响。实验参与者在一项任务中调节运动适应速率，以获得更高奖励。研究发现，刺激PMd 显著减弱了参与者调整运动记忆的能力，而 DLPFC 则没有产生相同效果。这意味着 PMd 在运动适应的元学习中发挥了重要作用，帮助个体根据环境和任务需求有效调控运动记忆的保留和遗忘。传统上，PMd 被认为负责运动规划，而本研究则揭示它还具有元学习的调控功能，能够帮助大脑“学会学习”。这些发现为运动技能的神经机制提供了新视角，可能对运动训练和康复有重要应用价值。研究发表在 PNAS 上。

#神经科学 #元学习 #运动控制 #记忆

阅读论文：

Sugiyama, Taisei, et al. “Meta-Learning of Human Motor Adaptation via the Dorsal Premotor Cortex.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 121, no. 44, Oct. 2024, p. e2417543121. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2417543121

加速双重磁场疗法可显著缓解难治性抑郁症

来自剑桥大学与贵阳的研究团队联合开展了一项针对难治性抑郁症的新型TMS疗法研究。该研究由剑桥大学精神病学系的Valerie Voon教授领导，并得到了贵阳精神卫生中心的Yanping Shu的支持。该团队测试了双重磁场疗法的加速版，以应对传统疗法疗程长、见效慢的问题。

研究共招募了75名患者，并采用EEG 10-20系统引导双目标加速TMS疗法进行试验。实验中，双重治疗组接受了右侧眶额皮质（OFC，负责决策和负面情绪调节）抑制后，再对左侧背外侧前额皮质（dlPFC，负责情绪控制和认知功能）进行激活。实验为期5天，每天四次治疗，分别设立了双重TMS组、单侧TMS组和假手术对照组。

结果显示，双重TMS组在治疗结束后的抑郁症状明显减轻，近一半患者（47.8%）症状缓解超过50%，而单侧TMS组和假手术组的缓解率分别为18.2%和4.3%。四周后，双重TMS组和单侧TMS组的临床反应率分别达到61%和59%。该方法不仅在急性抑郁症病例中具有显著疗效，而且显示出快速减少自杀风险的潜力。研究发表在 Psychological Medicine 上。

#大脑健康 #抑郁症 #磁场疗法 #精神健康

阅读论文：

Cui, Hailun, et al. “A Novel Dual-Site OFC-dlPFC Accelerated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Depression: A Pilot Randomized Controlled Study.” Psychological Medicine, Oct. 2024, pp. 1–14. Cambridge University Press, https://doi.org/10.1017/S0033291724002289

微冲击波疗法推动非侵入性脑部疾病治疗

传统的脑部疾病治疗方法多需要通过金属电极插入大脑，但此类手术风险较大，易引起出血和感染。针对这一问题，首尔国立大学工程学院航空航天工程系的Jai-ick Yoh教授团队，与医学院的Hyung-Jin Choi教授团队合作，研发了一种非侵入性的微冲击波疗法。此方法无需手术切口，可精准刺激脑部特定区域，激发细胞分化和神经再生。

研究团队使用冲击波深部脑调制（DBM）技术，以冲击波的高峰值强度（10–127 W/mm²）对大脑深部神经进行精确调节。通过优化压力分布，小鼠模型的实验结果显示，在下丘脑（hypothalamus）区域，神经元的活跃度显著提升，而在海马体（hippocampus），这种刺激引发了显著的神经生成效应，且未造成神经元损伤。行为学测试结果表明，接受该疗法的小鼠运动活动有所降低，但空间记忆未受到显著影响，显示出该疗法的安全性和稳定性。该研究建立的微冲击波刺激方案为开发安全有效的非侵入性脑部疾病治疗设备提供了可行的路径。研究发表在 Brain Stimulation 上。

#大脑健康 #非侵入性疗法 #神经再生 #微冲击波

阅读论文：

Ham, Hwichan, et al. “Acoustic Deep Brain Modulation: Enhancing Neuronal Activation and Neurogenesis.” Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation, vol. 17, no. 5, Sept. 2024, pp. 1060–75. www.brainstimjrnl.com, https://doi.org/10.1016/j.brs.2024.08.012

抑制F-肌动蛋白积累延缓大脑衰老

随着年龄增长，F-肌动蛋白（F-actin）在果蝇大脑中积累，导致神经元功能下降和认知退化。为探究这一过程的因果关系，加州大学洛杉矶分校的David Walker实验室，由Edward Schmid等人领导，通过果蝇模型研究揭示了F-肌动蛋白积累对脑衰老的影响。

研究团队利用遗传干预手段，抑制果蝇衰老神经元中F-肌动蛋白的聚集，成功恢复了自噬功能。自噬（autophagy）是细胞清除受损成分的回收机制，对维持神经元健康至关重要。在实验中，降低衰老果蝇神经元中F-肌动蛋白水平有效防止了认知功能下降，延长了果蝇健康寿命约25-30%。此外，研究发现限制饮食和使用雷帕霉素等方法均有助于减少F-肌动蛋白的积累。

研究团队指出，尽管基因干预仅限于神经元，但对果蝇整体健康产生了积极影响。进一步分析表明，F-肌动蛋白的积累通过削弱自噬来加速脑衰老，而通过阻断其积累可以延缓这一进程。研究揭示了过量F-肌动蛋白聚合是脑衰老的标志，提出未来可以通过靶向该过程延缓大脑衰老。该研究成果已发表于 Nature Communications。

#大脑健康 #认知退化 #自噬 #果蝇

阅读论文：

Schmid, Edward T., et al. “Accumulation of F-Actin Drives Brain Aging and Limits Healthspan in Drosophila.” Nature Communications, vol. 15, no. 1, Oct. 2024, p. 9238. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-024-53389-w

动物衰老与社交行为的变化揭示生物适应策略

利兹大学的研究团队结合全球多家机构的研究成果，通过对多种动物的社交行为进行长期追踪，探讨了不同物种在衰老过程中如何调整社交网络，以适应衰老带来的健康风险。

研究分析了16项关于老龄化和社交行为的研究，涵盖了鸟类、哺乳动物和无脊椎动物。数据显示，不同物种在衰老过程中会减少社交活动，以降低疾病感染的风险。例如，长期跟踪苏格兰朗姆岛红鹿种群的研究发现，年长雌鹿减少社交，以减少寄生虫感染的风险。伦迪岛的麻雀研究则表明，年长的麻雀因同伴数量减少而缩小社交网络，显示出“社交老龄化”（social ageing）的适应性调整。

此外，研究还揭示了果蝇等无脊椎动物在社交环境对寿命的影响，并提出了性别差异和社交伙伴年龄在社交老龄化中的重要性。特刊的研究表明，跨学科的多物种研究有助于深刻理解衰老过程中的社交动态，为人类健康衰老提供新的借鉴和干预思路。研究发表在Philosophical Transactions of the Royal Society特刊中。

#认知科学 #衰老 #社交行为 #生物适应 #公共健康

阅读论文：

Firth, Josh A., et al. “Understanding Age and Society Using Natural Populations.” Philosophical Transactions B, Dec. 2024. world, royalsocietypublishing.org, https://doi.org/10.1098/rstb.2022.0469

AI 行业动态

2mm²芯片帮助失明患者重见光明

一家总部位于加州的脑机接口公司Science Corporation，创始人Max Hodak（Neuralink前总裁）率团队开发出「Prima」芯片技术，让视力受损的患者有望重新看见世界。这款2平方毫米的芯片植入患者视网膜后，配合带有摄像头的眼镜和口袋处理器，能将光信号转换成电信号传递给大脑，让患者感受到形状、图案等视觉元素。

在PRIMAvera临床试验中，32位患有地图样萎缩（GA）的患者在植入Prima后视力显著改善，部分患者能够从20/450的法定失明状态提升至20/160，甚至有患者在视力表上辨认出更多字母，达到了接近20/63的清晰度。这项技术的突破对因年龄相关性黄斑变性（AMD）导致视力衰退的人群带来了新的希望。据美国眼科学会的Sunir Garg表示，当前的医疗技术尚无法修复这种病症导致的中心视力丧失，Prima芯片技术的出现有望填补这一空白。

不同于Neuralink专注的视觉皮层刺激，Prima采取了视网膜植入物模式，通过378个光电像素将光信号转化为电刺激，从而在大脑中形成影像。目前，Science Corporation正加速发展这项技术，期望在未来造福更多人群，尤其是数百万因黄斑变性等病症而失明的患者。

#脑机接口 #视网膜植入 #视力恢复