神经现实 10-26
睡觉可以治中风?躺在核磁里搞针灸?早产对新生儿大脑连接有影响?六十而耳顺?
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#神经前研 | NeuroHub

65个

我们为什么需要睡眠?

认知与行为

喜新厌旧,是CA2的天性

Donegan et al., Nat Neuroscience

@Veronica

社会记忆一直是社会行为中很重要的一部分,我们每天和很多人打交道,不仅要结识新面孔,也要记住老面孔。在精神分裂症和躁郁症患者中,社会记忆缺失可能与海马体的异常有关,其中以海马体的CA2区域尤为特别。CA2区域究竟有什么"特异功能"?为了回答这个问题,一群来自哥伦比亚大学的研究者记录了小鼠在不同社交环境下CA2神经元的放电信息。

在实验中,研究者让小鼠依次进入五个不同陈设的房间(每个房间分为左中右三个室,小鼠可以在三个室中自由探索),并同时记录CA2、CA1区域的神经元活动。这五个房间分别设置为(1)没有任何陈设(空房间阶段);(2)左右室各放两个完全相同的杯状笼子(新物体阶段);(3)左右两室的杯状笼子里各放一只与实验小鼠同窝出生的熟悉小鼠(熟悉社交第一阶段);(4)一室笼子里放熟悉小鼠,另一室则放它从没见过的陌生小鼠(新社交阶段);(5)同(3)(熟悉社交第二阶段)。

- Donegan et al., Nat Neuroscience -

通过测量CA2在这五个房间中的放电情况,研究者发现,和CA1相比,尽管CA2也能编码一定的空间信息,CA2神经元对空间位置的选择性更低,所包含的空间信息量也更少。不仅如此,CA2的位置野(place field)也常常随着五个房间陈设的变化而改变,在空间上很不稳定,即使在相同的社交刺激下(房间3和房间5),两者在空间上的放电情况也依然相差甚远。

既然CA2并不能很好的编码空间位置信息,那它是否编码其他信息呢?为了回答这个问题,研究者利用机器学习的方法解码五个不同房间的环境信息,结果发现,用CA2区的神经元的群体放电信息训练的线性分类器可以很好地分辨出这五个阶段。有趣的是,20%的CA2的神经元放电频率在社交阶段(第三至第五阶段)显著高于无社交的阶段(第一和第二阶段),尤其是在与陌生小鼠社交的时候,CA2的放电频率远高于与熟悉小鼠社交时的放电频率。如果用CA2的神经元群体放电信息训练线性分类器,分类器则能很好地分辨出小鼠是正在与熟悉小鼠社交,还是与陌生小鼠社交——这些都是CA1的神经元无法做到的。

既然 CA2更倾向于编码社交信息,那么精神性疾病中的社交记忆障碍是否与CA2神经元有关呢?为了回答这个问题,研究者用同样的方法记录了Df(16)A+/-突变鼠CA2神经元在五个房间中的放电活动。Df(16)A+/-突变鼠是人类22q11.2微缺失的小鼠模型。据统计,含有22q11.2微缺失的人群罹患精神分裂症的概率是正常人群的30倍。神奇的是,Df(16)A+/-突变鼠的CA2神经元竟然和CA1神经元更"相像":不仅CA2编码的空间位置信息变得和CA1一样多,对不同房间的环境信息也变得和CA1一样少了,CA2甚至还失去了分辨陌生小鼠和熟悉小鼠的能力。

图2:spadin给药后,突变小鼠在与熟悉小鼠和陌生小鼠社交时CA2放电频率的变化(左)和线性分类器在不同基因型、不同情境下的解码正确率(右)

- Donegan et al., Nat Neuroscience -

不仅如此,研究者还发现在Df(16)A+/-突变鼠中CA2神经元的整体放电活动都比野生型小鼠更低。这大概是因为Df(16)A+/-突变鼠CA2神经元的钾离子通道TREK-1的过分活跃,导致CA2神经元处于超极化水平的静息状态的缘故。

那么,如果抑制TREK-1的活性,是否可以使CA2的表型恢复原状呢?果然,在给突变鼠注射TREK-1的拮抗剂spadin后,CA2神经元的放电频率恢复到了正常水平。不仅如此,注射过spadin的突变小鼠CA2包含的空间位置选择性也变得和野生型小鼠一样低,而在陌生小鼠旁边时的放电频率也重新高过了在熟悉小鼠旁边时的放电频率——spadin让CA2重新找回了自己

doi: 10.1038/s41593-020-00720-5

不同的脑波,同一部交响曲

Fiebelkorn et al., Neuron

想象你的大脑是个开演前的舞台,嘈杂混乱。当你开始集中注意力读本期的paper alerts时,舞台突然暗下来了,周围的一切都渐渐安静,只有一束聚光灯打在舞台的中心——这束光就是你的选择性注意(selective attention),帮助你感知舞台的C位(spatial attention, 空间性注意)。你可能没有意识到,在开始阅读之前,你的大脑神经元就已经在忙碌地准备着(preparatory changes,准备性改变),让你能更好的集中精力了。

大脑在这个准备过程中到底发生了什么变化?我们知道,不同的脑区节点构成了大脑的"注意力网络"(attention network),其中前额叶眼动区 (frontal eye fields, FEF) 和顶内沟外侧壁 (lateral intraparietal area, LIP) 在注意力准备期起着重要作用。来自普林斯顿大学Kastner实验室最新的一项研究表明,神经元的"准备活动"不仅与单个细胞的放电有关,更与FEF和LIP不同频段的脑波有关

在空间记忆任务中,恒河猴按压控制杆时则一次试验开始,当它的目光聚焦在屏幕中央的注视十字(fixation cross)后屏幕出现两个长条,随后视觉线索呈现出来,提示正确目标更有可能出现的位置,然后线索消失,经过一段时间不等的延迟(cue-target delay)后,一个很低对比度的目标出现在长条的特定位置,此时实验猴释放控制杆,表示已发现目标,从而获得奖励。与此同时,研究者记录了实验猴FEF和LIP区域的场点位和神经元放电活动,试图找出它们和任务反应时间(Reaction Time, RT)的关系。

- Fiebelkorn et al., Neuron -

令人惊讶的是,无论一次试验的反应时间是快还是慢(fast RT and slow RT),都与延迟期间FEF 和LIP神经元的放电频率没有关系。

那不同试验的反应时间是否与不同的脑波震荡有关呢?我们知道,一群神经元有时会集中在一种脑波的特定相位放电,这种现象叫做锋电位-场点位相耦合(spike-LFP phase coupling),耦合的程度常常与任务表现的好坏有关。研究者发现,在视觉线索出现在感受野(receptive field,RF)的试验中(此时空间性注意力增强),FEF区域的贝塔波(beta band, 26-36 Hz)和LIP区域的伽马波(gamma band, 44-54 Hz)的锋电位-场点位相耦合增强了。而在猴反应时间快的试验(fast RT)中,FEF区域的贝塔波(beta, 19-26 Hz) 锋电位-场点位相耦合增强了,而LIP区域的阿尔法波(alpha band, 9-15 Hz)的耦合则减弱了。也就是说,不同脑波的锋电位-场点位相耦合可能控制着不同的状态(注意力强度)和任务表现(反应时间)

- Fiebelkorn et al., Neuron -

下一个问题是,FEF和LIP 区域是否通过锋电位-场点位相耦合而发生脑区之间的相互联系呢?研究者首先将所记录的神经元分为只与视觉感受有关的神经元(视觉神经元,visual neuron),和与视觉感受、眼动都有关的神经元(视觉眼动神经元,visual/movement neuron)两种。他们发现,相比于慢速反应(slow RT)试验,在快速反应(fast RT)试验中,FEF区域视觉神经元的锋电位与LIP区域场点位中的塞塔波(theta, 3-7 Hz)相位高度耦合,而FEF区域视觉眼动神经元的锋电位则与LIP区域场点位中的贝塔波(beta, 26-36 Hz)相位高度耦合。在伽马波频段(38 and 47-55 Hz),则是LIP区域视觉神经元的锋电位与FEF区域场点位中的伽马波相位高度耦合。这些实验说明,注意力相关的神经元放电行为通过各种脑波不仅在同一脑区内部,而且在不同脑区之间也相互联系

不同脑波虽然看似互不干涉,但其实它们内部有着紧密的配合。脑波犹如不同乐器扮演着交响曲中的不同声部,神经元则如同偶尔发声的鼓点,只有踩对声部的节奏才能奏响美妙的乐章。

doi: 10.1016/j.neuron.2020.09.039

选这个,有没有信心?

内侧颞叶的神经元有话说

Maroun et al., Translational Psychiatry

@肖本

如果把两只小鼠放在一起,条件反射的消弱作(extinction)将得到增强——这一效应已在成年雄性小鼠上观测到。同时,若往小鼠的前额叶注射催产素(oxytocin)的抑制剂,则这一效应将会消失。那么,幼年小鼠身上是否可以复制同样的实验,并观察到性别差异呢?

来自以色列的团队发现,在恐惧的消弱上,小鼠成对(paired)后,消弱效果的确会更好。给小鼠腹腔注射了催产素的抑制剂后,结果则如下图所示:

- Maroun et al., Translational Psychiatry -

显然,雄性和雌性对于该抑制剂的响应是有差别的。对于雄性,无论其是否成对,抑制剂(OTA组)均促进了消弱作用,而在雌性中则正好相反——抑制剂会明显减少消弱作用。随后,研究人员向小鼠的内侧前额叶(medial prefrontal cortex)注入了抑制剂或人造脑脊液(ACSF),结果如下图所示:

- Maroun et al., Translational Psychiatry -

这回,该抑制剂在雌性中的作用与腹腔注射的结果大体一致,而在雄性中则没有了对于消弱作用的促进效果。这说明,前额叶的催产素系统对于雌性的消弱作用至关重要,但对于雄性则不然。另外,理论上说,抑制剂的效应不应超过18小时,因此24小时后第二次消弱(EXT2)中药物的作用可能与记忆有关。研究人员们还注意到,从下边缘皮层(infralimbic cortex)提取的样本显示,雌性小鼠该出的基线催产素含量就显著地高于雄性。

不过,他们并没有动态地观察催产素的工作。作者们指出,他们不但在幼年小鼠上复制了社会存在(social presence)对消弱作用的影响,还发现了在性成熟之前就存在的、与催产素相关的性别差异,但这一过程背后的行为和神经机理均有待探究。

doi: 10.1038/s41398-020-01040-9

六十耳顺:

晚年的社交模式变化,机制为何?

Rosati et al., Science

@狗尾巴花

人到晚年,我们常会变得更加珍惜眼前人,重视亲近的社会连结,且磨平了一身棱角,变得温和起来。这种由年龄增长带来的社交模式转变是人类社会中一个普遍的现象,在西方被称为"人类社交老化表型(human social aging phenotype)"。当科学家试图去解释其背后的机制时,社会情绪选择理论(socioemotional selectivity theory)脱颖而出,影响广泛。该理论的核心思想是——"去日无多",即应对自身未来的认知改变而随之改变社交模式。这很符合我们通常的认知:年轻时,未来很长,前途光明,我们呼朋引伴、热衷于建立新的社交关系;人到中年,半辈子过去了,日子过一天少一天,自然也就会更注重现有的、重要的社会连结。值得注意的是,这种认知转变的原因在于"对未来的时间认知",与年龄并没有必然的关系。经历过大灾大难的人、身患重病的人,都会认识到人生之短暂无常,从而更加珍惜当下。

那么,社会情绪选择理论真的能解释人类社交老化表型的机制吗?

在最近的一项研究中,科研人员采取了比较法,将野生倭黑猩猩(wild chimpanzees,Pan troglodytes) 一生中的社交模式变化与人类做了对比。之所以选择倭黑猩猩,是因为它们不仅是人类最近的"表亲"之一,更拥有长达五六十年的寿命,能形成长期、灵活的社会关系。研究人员指出,目前没有证据支持包括倭黑猩猩在内的非人类动物有理解大跨度时间的能力,也就是说,它们无法理解"长远的未来"。因此,如果社会情绪选择理论是正确的,其他动物将无法表现出类似人类社交老化表型的行为模式;反之,如果社交老化表型的背后是许多物种共有的适应性(adaptive)趋利避害机制,那么非人类动物也会出现类似的表型。

1995至2016年,研究人员在乌干达的基巴莱森林国家公园 (Kibale National Park)对21只雄性倭黑猩猩进行了78000个小时的观察,追踪的猩猩年纪在15岁(生理成熟进入社会等级的年龄)到58岁之间,平均观察跨度为10.6年。仅观察雄性的原因在于雌性黑猩猩比较不爱社交,社交连结不如雄性黑猩猩之间的频繁、紧密。

针对人类社交老化表型的3个特点,研究人员观察了雄性倭黑猩猩的类似行为,并进行了分析比较。

首先,人类在晚年倾向与重要的伙伴之间的交往。倭黑猩猩的社交偏好体现在空间距离和梳毛行为(grooming)——坐得越近,关系越好;相互梳毛,以示友好。通过双方的偏好,研究人员分出了"真·朋友(mutual friendship)""单方面友谊(one-sided friendship)"和"非朋友(nonfriends)"。随着年龄的增长,雄性倭黑猩猩的单方面友谊数量下降,真·朋友的数量则增加了。虽然每个年龄段的猩猩都更多给真·朋友梳毛,梳毛时间更长也更平等(你给我梳完我给你梳),年长猩猩之间互相梳毛的真·朋友要比年轻的猩猩之间多。不过,年轻的猩猩更多地给单方面给年长者梳毛,形成单方面友谊。

其次,人类在晚年会缩小和挑剔社交圈。年长猩猩是否合群(gregariousness)可以通过它们独处的时间测量。研究结果表明,相比年轻的猩猩,年长猩猩独处较多;当它们决定社交的时候,也更愿意和其他成年雄性猩猩在一块儿,较少跟雌性猩猩和小猩猩在一起。年长的雄性猩猩"抱团"规模也更大

第三,人类在晚年正向偏置(positive bias)会增加。研究人员发现,虽然猩猩一生中梳毛行为的变化不大(略有增加),在晚年它们的攻击性(aggression)可谓急剧下降(如图)。

- Rosati et al., Science -

以上的结果表明,雄性倭黑猩猩的社交行为会随着年龄的增长发生变化,主要表现为:1)真·朋友的数量增加,2)更多地与较为重要的同伴(其他年长倭黑猩猩)社交,3)攻击性下降和积极社交增加。这些行为模式与人类社交老化表型十分相似。而且,在控制了猩猩个体的群体地位(dominance rank)之后,结果并未变化,也就是说,年龄增长可以独立解释雄性倭黑猩猩的社交模式变化——选择性增加。因此,在缺乏对"未来"的认知时,类似人类社交老化表型的行为也能出现

那么,社会情绪选择理论提出的"去日无多"机制就不被这项研究的结果支持了。研究人员提出,倭黑猩猩与人类较长的寿命和丰富的社会连结可能导致了"社交老化表型"的出现。而其背后的机制既然不牵扯到复杂的时间认知,则可能(至少部分)是岁月积累的社会知识——或者,在人类社会里,我们常说的"智慧"。

这项研究通过比较法,反驳了此前影响广泛的理论,体现出跨物种对比研究的重要性。

doi: 10.1126/science.aaz9129

系统与网络

CeA-GPe环路:

揭露非条件恐惧编码的又一步

Giovanniello et al., J. Neurosci.

@小盐

作为学习和适应性行为(adaptive behaviour)重要模型之一的条件恐惧(fear conditioning)一直与中央杏仁核(central amygdala,CeA)的活动有关。然而,过往的研究发现,CeA神经元的生化组成以及参与条件恐惧时的功能都具有异质性,这或许暗示了不同亚型的神经元所参与的环路的不同。

其中,表达生长激素抑制素(somatostatin-expressing,Sst+)的神经元在条件恐惧中起到了重要作用,并且该类神经元对于很多情绪学习相关的脑区都有投射。因此,本研究探究了CeA中Sst+神经元是否对外部苍白球(globus pallidus external segment,GPe)有投射。通过逆向病毒示踪,以及体外电生理测量研究人员建立了CeA Sst+ — GPe的神经环路。值得注意的是,CeA中投射至GPe的神经元与投射至终纹床核(bed nucleus of stria terminalis,BNST)的神经元并不重合。

接着,研究人员对于该环路在条件恐惧中的作用进行了探究。研究团队使用了毒素永久性地阻止CeA神经元神经递质的释放,发现小鼠在受到刺激时的冻结反应以及条件恐惧的形成都显著降低。

- Giovanniello et al., J. Neurosci. -

同时,使用钙成像技术测量投射至GPe的CeA神经元在条件恐惧中的活动发现,该类神经元的活动与非条件刺激(unconditioned stimulus,US)的有无和强度有着显著关联,说明该环路参与了条件恐惧的形成

- Giovanniello et al., J. Neurosci. -

然而,如果使用光遗传技术激活或者在小鼠收到刺激时短暂地抑制该类神经元,小鼠的恐惧反应与正常小鼠相比都没有显著的差异,这或许说明该环路并不是唯一编码条件恐惧中非条件刺激的环路。另一种可能是,本研究中发现的CeA Sst+同样具有异质性,而它们对于GPe的投射可能不同。

因此,不论是对于CeA-GPe环路、还是对于非条件刺激的编码,都仍需大量的后续工作来让故事更完整。

doi: 10.1523/JNEUROSCI.2090-20.2020

早产对新生儿大脑组织和连接的影响

Sa de Almeida et al., NeuroImage

早产严重干扰了大脑发育和组织的关键期(critical period),并且已知其与神经发育疾病风险的增加有关。为了更全面地理解早产儿的全脑结构连接(whole-brain structural connectivity)以及该群体日后的神经认知缺陷的神经生物学机制,研究人员对14个足月x兴盛儿和24个等效年龄的早期早产儿(very preterm infants at term-equivalent age)进行了T2加权成像(T2-weighted imaging)和扩散磁振造影 (diffusion MRI),重建其大脑连接组(brain connectomes),并比较了两组数据。

研究结果表明,相比足月新生儿,早期早产儿的大脑模块化(modularity)程度较高富俱乐部连接(rich-club connectivity,富俱乐部系数旨在度量连接良好的节点之间的连接程度)较弱且整体效率(global efficiency)较低。主要受到影响的区域为额叶-旁边缘系统/边缘系统(fronto-paralimbic/limbic regions)和预设模式网络(Default Mode Network)的后部,即楔前叶(precuneus)和后扣带回(posterior cingulate gyrus)。这些结果表明,早期早产儿的大脑延迟了由局部的短距离连接转变为分散的长距离连接的过程,或许可以解释该群体内此前报告的行为和社会认知困难。

这个实验的样本量比较小,鉴于新生早产儿特殊的健康情况和其家庭所承受的精神经济压力,研究者们无法大规模使用神经成像方法来收集有关数据。同时,这些结构和连接组的不同对神经发育和认知功能的影响也有待进一步确认。作者们在文章中提到,他们正在对这些孩子进行一项纵向研究,将详细评估他们的神经发育情况。第一批结果预计将在一年内得到。现在下任何结论显然为时尚早。

doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117440

细胞与分子

记忆保鲜的冷冻剂-α5-GABA受体

Davenport et al., Neuron

@图图

神经突触的长时程增强(LTP)一直以来都被认为是我们的学习记忆的基础,然而如果LTP的正反馈调节不受节制相反会造成神经活性过度活跃、破坏信息的储存以至最终兴奋性中毒或者癫痫。因此突触可塑性的本身也是会根据之前的可塑性状态来调节,也就是我们所谓的突触再可塑性(metaplasticity)。

那么突触是如何将它们的可塑性控制在一个可控的范围内,避免兴奋性LTP的积累呢?来自伯克利的科学家们引入了一个新的基因转入老鼠(α5-E125C-KI),通过在α5亚基处设计半胱氨酸突变可以光学控制内源性含α5亚基的γ-胺基丁酸受体(α5-GABARs),深入研究了α5-GABARs在突触可塑性中的调节功能。研究者们发现基线状态中α5-GABARs虽然可以整合到抑制性神经元突触但并不起作用,相反光学限制α5-GABARs会显著地减少紧张性抑制电流,说明静止神经元中α5-GABARs在紧张性抑制(tonic inhibition)而非突触性抑制(synaptic inhibition)中起作用

所以,α5-GABARs对突触可塑性又有怎样的贡献呢?我们知道突触可塑性分为增强(LTP)和长时程抑制(LTD)两类,CA1神经元的LTP的诱导主要依赖于突触的NMDAR,相反LTD的诱导则既需要突触处也需要突触外的NMDAR。研究者们利用TBS(theta burst stimulation )来诱导LTP,发现静止状态下光阻α5-GABARs可抑制突触外NMDARs介导的突触可塑性(如LTD)但对LTP没有影响。有趣的是,α5-GABARs却可以抑制LTP积累,会在多次TBS后给LTP设置饱和上线。并且他们注意到虽然α5-GABARs对单次TBS激发的抑制性突触后电流没有显著影响,但多次TBS刺激会招募更多的突触外α5-GABARs到抑制性突触,可以冻结由NMDARs介导的兴奋性突触的反应,说明之前的兴奋性LTP的经历可以增强突触抑制从而降低接下来更多的兴奋性LTP诱导。

既然α5-GABARs给突触可塑性设置了上线,如果我们移除这个限制,是否可以一定程度地加强我们的学习记忆呢?他们阻断海马体的α5-GABARs后,小鼠的逆向学习能力加强,更加证明α5-GABARs会通过抑制LTD和LTP的积累来维持先前学会的关联并控制行为的灵活性

- Davenport et al., Neuron -

通过这个研究,科学家们揭露了新的突触再可塑性机制,抑制性突触可塑性与兴奋性突触可塑性齐头并进,成为保护记忆的关键一环。

doi: 10.1016/j.neuron.2020.09.037

疾病与治疗

睡觉可治疗中风?

Facchin et al., J. Neurosci.

中风(stroke)是因脑供血中断而造成的脑损伤,是世界范围内中老年人的一大克星,不仅来得快并且声势浩大,所以寻找及时有效的治疗成为了这一领域的首要目标。然而对中风后脑内的变化、神经元可塑性的修复机制等的研究仍不完善,如果能进一步解开这些迷雾,将会帮助脑中风治疗向前进一大步。

近日,来自瑞士伯尔尼大学的科学家们发现睡眠中的慢波(slow wave,SW)对中风后皮质神经环路和运动神经的修复至关重要。首先他们注意到中风后小鼠的睡眠结构发生变化,非快速动眼睡眠(NREM)时长会显著减少,也就是说中风的小鼠更容易醒过来。为了进一步了解SW(通常发生于清醒或非快速动眼睡眠)与中风的关联,他们比较了各脑区的脑电波在中风处理后有无不同,不出意外的他们发现脑中风会导致身体同侧的脑区慢波振幅大量减少、正斜率下降、负斜率上升

既然中风对SW特质的改变如此巨大,是否可以通过调节SW来改善中风破坏的运动能力?研究者们利用光激活来精确模仿SW,确定了中风后SW干预的最佳时间为五天。随后,他们进一步确认睡眠期SW的特殊身份,虽然中风会导致老鼠的行动能力遭到破坏,然而SW模拟可以帮助这些受伤的老鼠更快地恢复,然而老鼠清醒状态下的SW模拟对它们快速恢复能力的加持却大打折扣。

那么,为什么SW模拟可以加速老鼠的恢复?研究者们注意到,SW可以增加神经元轴突生长,恢复神经环路的连接。通过这个研究,科学家们证明了睡眠可能有助于中风后的脑内神经环路的结构及功能的恢复。所以,睡觉并不是简单地浪费时间浪费生命哦。

-Facchin et al., J. Neurosci. -

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0373-20.2020

躺在核磁里搞针灸,探秘医患关系

Ellingsen et al., Sci. Adv.

良好的医患关系将极大地助益临床治疗,但这背后的神经科学又是什么呢?近日,一项发表在《科学进展》上的文章设计了巧妙的双被试实验,用面部表情分析和对功能成像的成对分析(dyad-based analysis)探索针灸师与患者之间的交互,并了解其对疗效的影响。在"有临床交流"(clinical-interaction)条件下,患者和针灸师在双双进入核磁前会先进行临床问诊,而无交流(no-interaction)条件下则没有这一环节。随后,在核磁共振仪中,二人会通过实时视频来沟通。实验的流程如下:

- Ellingsen et al., Sci. Adv. -

首先,他们会得到提示,告知患者是否会得到治疗。而后,患者腿部的刺激将会引发定量的疼痛。如果提示显示有治疗,则针灸师将可通过远程电子针灸仪来帮助患者缓解疼痛。随后,二人均将提供疼痛与情绪的评分,其中针灸师的疼痛将代表替代性疼痛(vicarious pain)。功能成像伴随始终,进行同时观察两个大脑的"超扫描(hyperscanning)"。

面部表情分析显示,二者表情的镜像程度(mirroring)越高,患者的疼痛就越低,通过量表测量的治疗合伙性(therapeutic alliance)也越高。针对患者的全脑功能成像显示,在疼痛方面,对比有治疗和无治疗的时段,腹外侧前额叶(ventrolateral prefrontal cortex,vlPFC)、颞顶交界区(temporoparietal junction,TPJ)、背外侧前额叶(dorsolateral PFC)、内侧前额叶等区域均在治疗时有更多活动,而镇痛效果与右侧vlPFC、楔前叶(precuneus)、视觉皮层和部分顶叶有关。通过比较针灸师和患者在提示期间的脑活动,研究人员确定了三个二者活动较为接近的区域:左侧的vlPFC、双侧的TPJ和左侧的前岛叶(anterior insula)——这三个区域同社交镜像相关环路(social mirroring circuits)的重合度很大。其中,每对医患的右侧TPJ活动的一致性(concordance)与镇痛效果最为相关,而TPJ与心智理论(theory of mind)中的许多过程都有紧密的联系。研究人员认为,他们的研究在开创医患关系的神经科学方面迈出了重要的一步。

doi: 10.1126/sciadv.abc1304

相互理解?

孤独症儿童的运动与情绪

Casartelli et al., PNAS.

在描述孤独症(autism spectrum disorder,ASD)的时候,我们通常会用一系列所谓"认知缺陷"来解释孤独症人群在社交上的不同。然而,近期的研究指出,社交互动中,这种"不理解"是相互的:孤独症人群无法理解典型发育(neurotypical)人群,反之正常人群也无法理解孤独症人群。这一点在"生机形态(vitality forms)"上表现得尤为明显

Vitality forms在中文学界的标准翻译并不明确,参考CNKI翻译助手暂译为"生机形态"。这个概念由D.N.Stern首先提出,用以区分短暂的"情绪"和可以持续调控个体运动的"心境"。Stern认为,同一个人抱着对旁人的不同态度做同一件事,最后呈现出来的效果是不同的。也因此,生机形态可以反映出一个人的内在心境和态度,是社交互动中的重要线索。这个话题直到近几年才开始被重视,通常使用运动学实验来测试人们对运动的解读,拿水杯就是一个常用的动作,也是本实验采取的实验刺激(如图,真实实验中瓶子是不存在的)。

- Casartelli et al.,PNAS -

为了研究正常人对孤独症群体的生机形态的理解,研究人员使用了先前研究数据库中孤独症儿童和正常发育孩子的拿水杯动作,让正常成年人判断其生机形态(轻柔或粗鲁)和动作类型(放瓶子或扔瓶子)。实验1中没有提供反馈,实验2中提供了反馈。 

研究结果表明,相比对正常孩子的判断,正常成年人对孤独症儿童运动的生机形态的判断准确率更低、速度更慢。比较意外的是,无论是否提供信息反馈,结果都没有变化。这与其他场景/实验中"提供反馈,促进学习,提高准确率"的一般结果不符,反映了正常人对孤独症人群生机形态判断的缺陷

研究人员提出的假说是,人们对生机形态的判断往往基于其自身在同样情况下的运动方式。正常人的运动与心境之间的联系是有规律可循的,孤独症患者则缺乏类似的模式规律,因此不仅正常人很难理解孤独症患者的生机形态,孤独症患者对正常人、孤独症患者之间也都缺少准确的理解。

这项研究加深了我们对正常人和孤独症患者双向理解的困难,对今后的孤独症教育研究亦有启发。

Extra References

1.D. N. Stern, The Interpersonal World of the Infant, (Basic Books, 1985).

2.D. N. Stern, Forms of Vitality Exploring Dynamic Experience in Psychology, Arts, Psy- chotherapy, and Development, (Oxford University Press, 2010).

3.Giuseppe Di Cesare, Marzio Gerbella, Giacomo Rizzolatti, The neural bases of vitality forms, National Science Review, Volume 7, Issue 1, January 2020, Pages 202–213,

https://doi.org/10.1093/nsr/nwz187

doi: 10.1073/pans.2011311117

其余要闻

新冠病毒 | 新闻短报

@阿莫東森

Science:人类Neuropilin-1受体是重要的药物靶点

新冠病毒使用刺蛋白(Spike protein)与人体细胞的ACE2受体结合,宿主的furin蛋白酶会将刺蛋白剪切成S1和S2,并在S1的C端上生成一个Arg-Arg-Ala-Arg序列。这个序列会变形为一个C-end rule(CendR)模组,与宿主细胞表面的Neuropilin-1(NRP1)和Neuropilin-2(NRP2)受体结合。X光晶体结构学和生物化学研究表明,S1 CendR模组直接与NRP1结合;如果用RNAi或选择性抑制剂阻止这个结合过程,新冠病毒进入和感染培养皿细胞的效率就会大幅降低。因此,NRP1或为新的药物靶点。

— Daly et al., doi: 10.1126/science.abd3072

Science:NRP1表达将大幅增加入侵效率

与上述研究相同,这项研究也探究了NRP1和新冠病毒感染的关系,并发现新冠病毒感染的人体细胞,大部分都表达了NRP1受体,并且NRP1表达能大幅增加新冠病毒入侵的效率。

— Cantuti-Castelvetri et al., doi: 10.1126/science.abd2985

Cell:基因组分析发现多个药物靶点

通过建立猴子CRISPR库,在Vero-E6细胞系中寻找致病性冠状病毒,耶鲁大学医学院的研究人员发现了新冠病毒感染利用的主要宿主蛋白,例如SMARCA4和HMGB1(调节ACE2受体表达水平)。

— Wei et al., doi: 10.1016/j.cell.2020.10.028

编者:阿莫東森、小盐、Veronica、图图、狗尾巴花、肖本

排版:光影

封面:纪善生

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