█ 神經科學

Nature：耗時7年、切片2.8萬層，繪制小鼠視覺神經網絡圖譜

Nature：732種神經元如何分工？果蠅視覺系統完整圖譜揭秘

Nature：賭博快感背后的科學：血清素如何計算“未來價值”

Cell：小膠質細胞調控神經元大小的進化機制

從簡單分支到精密網絡：神經元如何長成自己的模樣

小鼠胡須揭示大腦主動與被動觸覺的雙通路機制

單神經元投射組揭示小鼠軀體感覺上行通路組織規律

小腦如何精準控制舌頭運動抓取食物

童年經歷塑造大腦白質結構，影響青少年認知能力

█ 認知科學

大腦用“地圖導航”思維做選擇，價格比較也靠海馬體

你的大腦如何賦予抽象畫獨特意義？

智能手機成癮者生理反應更強烈，身體感知能力更弱

發呆也能學習！揭秘大腦"掛機模式"的神奇功效

虛擬形象外觀如何影響人腦互動機制

依戀風格如何影響人們對AI心理咨詢工具的接受度？

█ 疾病與健康

Nature：在培養皿中重建神經通路，可加速疼痛治療

Science：女性免疫細胞暗藏"天然止痛藥"

Nature：大型語言模型助力精準醫療診斷

Nature：發現裸蓋菇素抗抑郁效果的關鍵"開關"

Science：超聲波顯微鏡突破極限，活體器官細胞級成像成真

Nature：一次治療終身受益，基因編輯工具為遺傳病帶來曙光

止痛藥安全升級：C6-Quino如何繞過阿片類藥物致命缺陷

150萬個夜晚數據揭示時差導致的睡眠中斷

被忽視的"垃圾基因"竟是神經發育障礙元兇

10年研究意外收獲：發現藏在肺部的神經干細胞

益生菌可減少負面情緒，帶來潛在的心理健康益處

嬰兒如何感知自己的身體：心跳與呼吸的早期覺察

VR+AI突破：孤獨癥早期診斷準確率達85%

新模型大幅提升抗生素耐藥性檢測準確性

人類迷你大腦揭示蛋白質GRAMD1B在神經退行性疾病中的潛在作用

肥胖軌跡揭示大腦衰老密碼：長期肥胖加速認知衰退

年輕菌群能“返老還童”？揭示腸道微生物抗衰老機制

基因療法讓罕見遺傳性失明兒童重見光明

新生神經元可逆轉亨廷頓舞蹈癥損傷

視覺訓練竟能重塑丘腦連接，神經發育障礙治療現曙光

磁性微型機器人群突破血管成像瓶頸，實現全網絡3D重建

ChatGPT成“運動導師”，為神經多樣性兒童量身打造運動指南

小鼠應對壓力存在性別差異：異性組合展現更強抗壓同步性

面部表情控制技術為VR/AR無障礙交互開辟新途徑

█ AI 驅動科學

Nature：NEURD，10倍速完成大腦地圖校對工作

Nature：創建視覺皮層數字孿生，實驗效率提升百萬倍

Nature：16,000個光學元件協同作戰，計算延遲降至3納秒

Nature：多模態生成式AI在醫學影像解讀中的應用前景

Nature：AI“白日夢”成真：9天自學成Minecraft高手

人工神經元實現生物啟發的自主協同學習

觸覺傳感器并非機械手學習的關鍵因素

AI預測病毒進化路線，設計出"超強抗體"

昆蟲級跳躍機器人：高效穿越復雜地形

隔空取物成真！科學家造出可觸摸的全息投影

新方法有效保護敏感的人工智能訓練數據

AI寫作 vs 記者手筆：揭示新聞報道風格差異

98.2%準確率！這臺電腦看得懂你的手語

可水洗AI T恤精準追蹤運動姿勢

概率算法破解社交媒體假新聞難題

AI真的有創造力嗎，揭示"可見性"如何影響人類判斷

代理AI：醫療領域的“超級團隊”，準確率碾壓ChatGPT

無需編程，生物醫學數據分析新平臺讓科研更簡單

AI內容泛濫，揭秘Reddit社區的自救行動

█ 大模型技術

ChatGPT可能會緩解孤獨感，但會增加依賴性

大語言模型如何構建真正的"智能體"

AI也有"文化盲區"？如何打破WEIRD偏見實現全球包容

AI醫生也會"看人下菜"？研究揭示醫療算法中的隱藏偏見

█ 意識與腦機接口

Science：人類丘腦高階核團通過丘腦-前額葉環路調控意識感知

全身麻醉讓大腦"指紋"消失？意識狀態決定腦活動獨特性

毛囊間植入微型腦機接口實現12小時穩定腦信號采集

脊髓損傷康復新突破：閉環電刺激+機器人訓練重塑運動功能

大腦如何“分步”書寫漢字？浙大團隊破解神經編碼奧秘

定制化腦刺激為耐藥性癲癇患者帶來新希望

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神經科學

Nature：耗時7年、切片2.8萬層，繪制小鼠視覺神經網絡圖譜

哺乳動物如何通過神經連接"看見"世界？在最新一期《自然》及其子刊《自然-方法》上，來自全世界150多名科學家和研究人員組成的MICrONS聯盟，利用新開發的成像和人工智能工具，耗時7年，繪制出小鼠大腦皮質完整的功能線路圖。研究人員追蹤到了84000個神經元，它們相互之間構成了5億多個連接點（突觸），以及總長約5400米的神經連接。

研究采用"三步走"策略：貝勒醫學院先通過雙光子鈣成像記錄下小鼠觀看視頻時的腦活動；艾倫研究所隨后將1立方毫米腦組織切成25,000片電子顯微鏡切片（每片僅人類頭發1/400粗細）；普林斯頓大學最終通過人工智能算法重建出包含四公里軸突的3D神經回路。

? 數據采集工作流程中的主要實驗步驟。

人工校對確認后，圖譜精確顯示一立方毫米腦組織內20萬細胞和5億突觸的連接方式，包括初級視覺皮層（VISp）與三個高階視覺區的特異回路。研究發現抑制性神經元并非隨機作用，而是像精準制導武器般選擇性靶向特定興奮性神經元；某些抑制細胞會協同作戰，形成全腦協調網絡。

? MICRONS 項目中重建了 12 萬個腦細胞（神經元 + 神經膠質細胞），其中超過 1000 個是其中的一部分。每個重建的神經元都呈現出不同的隨機顏色。圖中發光的神經元帶有顏色。Credit: Forrest Collman/Allen Institute

該技術已用于創建小鼠腦數字孿生（digital twin）模型，可模擬視覺處理過程。數據集已開放，正加速果蠅、獼猴等多物種腦圖譜研究。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #AI驅動科學 #計算模型與人工智能模擬 #連接組學

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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種神經元如何分工？果蠅視覺系統完整圖譜揭秘

霍華德休斯醫學研究所的Aljoscha Nern、Frank Loesche、Shin-ya Takemura等科學家組成的團隊，通過納米級成像技術首次完整繪制出果蠅視覺系統的神經連接圖譜，鑒定出732種神經元類型及其4900萬突觸連接。

? 雄性果蠅的概覽。a) CNS 體積數據集，附有腹神經索 (VNC)。b) 本研究描述了右視葉 (藍色) 的完整連接組和神經元清單。c) 四種主要細胞類型，每種類型均提供一個例子（括號中的值表示該細胞類型總數中的細胞數）。Credit: Nature (2025).

研究團隊采用聚焦離子束銑削（FIB-SEM）技術，將雄性果蠅大腦切成66片超薄樣本，用7臺定制電子顯微鏡耗時一年完成納米級成像。通過自動分割和人工校對，他們重建了右視葉的53,000個神經元，發現這些細胞可歸類為732種類型——約半數首次被命名。深度學習模型分析近200萬突觸預測了神經遞質類型，實驗驗證準確率達85%。

連接組顯示：視覺信息通過"局部神經元（50,000個）→投射神經元（4,500個）→中央腦（352條通路）"的三級架構傳遞。有趣的是，對偏振光敏感的背緣區未發現專用神經元，這可能是進化簡化的結果。團隊還開發了582種split-GAL4驅動線（精確操控特定神經元的遺傳工具），并與數字神經元圖譜整合，使每種細胞類型可在三維空間中查詢。這項研究將抽象視覺原理轉化為可測試的物理連接，為人工智能視覺算法和神經疾病研究提供新思路。研究發表在 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：賭博快感背后的科學：血清素如何計算“未來價值”

血清素在大腦中究竟起什么作用？渥太華大學的Emerson F. Harkin、Richard Naud等研究人員發現，血清素系統實際上編碼了“未來獎勵預期值”，這一發現解釋了為什么血清素神經元會對獎勵和懲罰都產生反應，但對驚喜獎勵特別敏感。

?一種預測性代碼解釋了來自先前文獻的血清素神經元的定性調節特征。Credit: Nature (2025).

研究團隊將強化學習理論與對大腦背側縫核（dorsal raphe nucleus，血清素神經元主要聚集區）的最新認識相結合。通過分析大量先前看似矛盾的實驗數據，他們發現血清素神經元的活動模式精確對應“未來獎勵的預期值”——當大腦評估某個行為或環境可能帶來未來收益時，這些神經元就會被激活。特別值得注意的是，血清素對意外獎勵反應更強，但對懲罰沒有類似偏好，這一特性完美解釋了為什么賭博贏錢時大腦會釋放大量血清素。研究建立的數學模型能比現有理論更準確地預測神經元活動，為開發針對抑郁癥等疾病的新療法提供了理論基礎。研究發表在 Nature 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #決策機制 #計算模型與人工智能模擬

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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：小膠質細胞調控神經元大小的進化機制

周圍神經系統是否存在調控神經元發育的"隱藏守護者"？中國科學院深圳先進技術研究院的團隊聯合多機構研究者，通過跨物種分析揭開了PNS小膠質細胞的神秘面紗，不僅修正了教科書知識，更發現其決定神經元大小的關鍵作用。

? Credit: Public Domain

研究團隊采用單細胞轉錄組測序結合跨物種比較，系統分析了從人類到小型嚙齒類共24種脊椎動物。結果顯示，PNS小膠質細胞與大腦中的同類共享90%核心基因表達譜，并通過特殊突觸結構直接包裹神經元胞體。在豬等大型動物中，每個感覺神經元平均被3-5個小膠質細胞包圍，而小鼠則完全缺失這種結構。功能實驗證實，清除這些細胞會導致神經元體積縮小23%，觸覺靈敏度下降40%。進化分析更揭示驚人規律：物種每增加1公斤體重，其背根神經節中小膠質細胞密度就提升15%，這種相關性不受親緣關系影響。研究為理解神經發育障礙提供了新視角，并解釋了為何小鼠模型難以模擬人類外周神經疾病。研究發表在 Cell 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #跨學科整合 #進化生物學 #免疫神經學

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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

從簡單分支到精密網絡：神經元如何長成自己的模樣

大腦如何建造出形態各異的神經元？斯克里普斯研究所的Norjin Zolboot、Giordano Lippi和Ian MacRae團隊發現，微小RNA（microRNA）像精準的分子鐘表，分階段調控浦肯野細胞的樹突發育和突觸形成。

?miRNA 對于浦肯野細胞形成其特征性的復雜樹突樹至關重要。當斯克里普斯研究所的科學家在發育過程中暫時關閉 miRNA 功能時，浦肯野細胞的樹突樹比通常更簡單（左側）。Credit: Norjin Zolboot, Scripps Research

研究團隊開發了革命性的可逆調控系統T6B，能在特定時間關閉微小RNA功能。當在出生后第一周抑制微小RNA時，浦肯野細胞的樹突分支（dendritic arbor）變得異常簡單；而在第三周抑制時，則導致攀爬纖維（climbing fiber，一種關鍵神經連接）無法形成正常突觸。通過新型轉基因小鼠模型，研究者繪制出浦肯野細胞特異的微小RNA-靶基因網絡，發現miR-206通過抑制Shank3等"剎車基因"來促進樹突生長。有趣的是，這些靶基因中有多個與孤獨癥（autism）相關，暗示微小RNA失調可能是神經發育障礙的潛在誘因。研究發表在 Neuron 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #神經發育障礙 #微小RNA #自閉癥

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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

小鼠胡須揭示大腦主動與被動觸覺的雙通路機制

為什么被摸和主動摸東西感覺不同？德國海德堡大學與慕尼黑大學的Anton Sumser團隊發現，小鼠丘腦中存在兩條獨立通路：腹后內側核（VPM）處理所有觸覺，而后內側核（POm）專管"意外觸碰"，這種分工可能幫助動物快速應對環境變化。

研究團隊通過記錄清醒小鼠胡須運動與丘腦神經元活動，對比了主動觸碰（小鼠自主拂動胡須）和被動刺激（氣流吹動胡須）的神經表征。結果顯示，初級丘腦核團VPM對兩種觸覺均有響應，而高階核團POm僅對被動觸覺敏感——尤其在長時間間隔后的刺激中反應最強，暗示其可能編碼"意外事件"。進一步實驗發現，當用光遺傳學抑制桶狀皮層（barrel cortex, BC，處理觸覺的高級皮層區域）時，POm的被動觸覺響應減弱了67%，證實其依賴皮層輸入。這種分工機制使動物能區分自主行為與環境變化：VPM提供穩定觸覺信息，POm則像"警報系統"專注意外接觸。研究發表在 PLOS Biology 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #知覺康復 #跨學科整合

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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

單神經元投射組揭示小鼠軀體感覺上行通路組織規律

軀體感覺如何從脊髓精準傳遞至大腦？中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心孫衍剛團隊通過單神經元追蹤技術，繪制出迄今最完整的體感神經"高清地圖"，揭示脊髓投射神經元存在19種特化亞型，每種都像定制化的"信息快遞員"分工傳遞不同感覺。

? 小鼠脊髓投射神經元與腦內中繼神經元單神經元全腦投射規律的圖示總結。Credit：Neuron（2025）

研究團隊創新采用病毒示蹤（給神經元裝"GPS"）結合三維成像技術，對1,185個小鼠神經元進行全腦掃描。結果發現脊髓就像精密分揀中心：15類樹突形態的神經元負責采集不同部位信息，19類軸突投射模式的神經元則通過并行、發散或匯聚三種"物流方案"上傳信息。更驚人的是，丘腦如同交通樞紐，將觸覺、痛覺分送至不同皮層區域；而上丘則像"警報中心"，通過兩條獨立通路分別觸發轉頭和防御反應。團隊建立的開放數據庫已收錄所有神經元三維路徑，未來可助力疼痛治療靶點開發。研究發表在 Neuron 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #疼痛 #跨學科整合 #計算模型與人工智能模擬

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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

小腦如何精準控制舌頭運動抓取食物

舌頭運動看似簡單，實則涉及上百塊肌肉的精密協調。約翰霍普金斯大學醫學院的Reza Shadmehr、Paul Hage和Mohammad Amin Fakharian團隊通過研究狨猴發現，小腦中的浦肯野細胞（P-cells）會發出"停止信號"，確保舌頭能精準停在目標位置。

? 好奇的狨猴。圖中，查理凝視著自己的倒影，疑惑地問道：“嗯，我的舌頭是怎么工作的？” Credit: Mohammad Amin Fakharian, Shadmehr Laboratory, Johns Hopkins University (CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

研究團隊選擇具有21毫米長舌的狨猴作為模型，觀察它們如何精準舔舐小管獲取食物。通過記錄小腦蚓部（vermis，控制運動協調的小腦結構）中浦肯野細胞（P-cells，小腦中的關鍵神經元）的活動，研究人員發現：當P-cells在舌頭伸出時被抑制，會導致運動過度（hypermetria），使舌頭超出目標位置；而在縮回時抑制則顯著減慢返回速度。有趣的是，這種控制機制只在需要精確瞄準時（如舔舐小管）特別活躍，在梳理毛發等非精確動作中不顯著。研究還發現，同時抑制兩個P-cells會放大這些效應。這些結果表明，小腦通過P-cells發出"停止信號"來精確控制舌頭運動，就像控制手臂和眼睛運動一樣。研究發表在 PLOS Biology 上。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #運動控制 #小腦功能

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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

童年經歷塑造大腦白質結構，影響青少年認知能力

童年逆境如何通過改變大腦結構影響認知？布萊根婦女醫院神經內科的Sofia Carozza和Amar Dhand團隊發現，早期不良經歷會導致全腦白質連接質量下降，這種結構性變化直接關聯青少年時期的數學和語言能力缺陷。研究同時揭示社區支持等保護因素可減輕負面影響。

研究團隊利用美國21個中心采集的9,082名兒童腦成像數據，通過擴散張量成像(DTI)技術測量白質的分數各向異性(FA，反映神經纖維完整性)和流線數量。分析顯示，經歷家庭經濟困難或人際暴力的兒童，其大腦白質FA值平均降低12-15%，尤其在胼胝體和弓狀束(語言相關通路)最為顯著。計算模型表明，這些結構差異可解釋兒童在韋氏量表心算測試中28%的分數變異，以及語言理解測試中22%的表現差異。值得注意的是，生活在高凝聚力社區的兒童，即使面臨經濟困難，其白質損傷程度減輕約40%。研究發表在 PNAS 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #兒童發展 #腦科學

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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

認知科學

大腦用“地圖導航”思維做選擇，價格比較也靠海馬體

買房時比價、選水果看新鮮度——這些抽象決策竟與空間導航共享腦機制？賈維拉梅烏大學的Raphael Kaplan團隊發現，海馬體和內側前額葉皮層（mPFC）會將抽象規則（如價格區間）轉化為“邊界”，像處理地圖一樣引導選擇，且mPFC的活動強度直接預測決策水平提升。

?實驗范式。Nature Communications (2025).

研究讓參與者在fMRI中完成特殊任務：先記憶虛擬水果的“價格-新鮮度”二維坐標（邊界商品定義空間范圍，中心商品作為參照），再快速判斷隨機商品更接近中心還是邊界。神經影像分析顯示，海馬體和mPFC會計算目標商品與邊界的歐氏距離（Euclidean distance，二維空間中的直線距離），但分工不同——mPFC的活動模式隨任務進展逐漸優化，且優化程度與個體準確率提升正相關；海馬體則專門負責識別抽象邊界變化（如價格區間從“方形”變為“扭曲形”），其解碼準確率越高，決策受邊界影響越明顯。后續行為實驗證實，人類能無意識構建并保留這些抽象空間的“認知地圖”。研究為理解經濟決策等復雜行為提供了神經基礎。研究發表在 Nature Communications 上。

#認知科學 #神經機制與腦功能解析 #意圖與決策 #計算模型與人工智能模擬

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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

你的大腦如何賦予抽象畫獨特意義？

抽象藝術為何引發不同的主觀體驗？哥倫比亞大學的Celia Durkin、Marc Apicella、Christopher Baldassano和Daphna Shohamy團隊通過腦成像技術揭示了這一現象，支持了“旁觀者份額”的概念，即藝術作品的意義由觀眾的個人聯想完成。

? 你會如何解讀杰克遜·波洛克的這幅畫？Image: Sabine Glaubitz/dpa/picture alliance

研究團隊使用功能性磁共振成像（fMRI）技術，測量了59名參與者在觀看抽象和具象藝術時的腦活動。結果顯示，視覺皮層的活動在兩種藝術形式下無顯著差異，表明早期視覺處理相似。然而，高級腦區（如默認模式網絡，與想象、記憶和自我參照思維相關）在觀看抽象藝術時表現出更大的個體差異，表明主觀體驗的差異源于高級認知過程。此外，抽象藝術比具象藝術更能引發個人聯想，支持了“旁觀者份額”的概念。研究發表在 PNAS 上。

#認知科學 #神經機制與腦功能解析 #跨學科整合 #藝術心理學

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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

智能手機成癮者生理反應更強烈，身體感知能力更弱

智能手機如何影響我們的身體感知和注意力？北海道大學的Yusuke Haruki、Katsunori Miyahara、Kenji Ogawa和Keisuke Suzuki團隊發現，容易被智能手機分散注意力的人不僅任務表現更差，而且對自身身體信號的感知能力較弱，同時心率加速，表現出類似行為成癮的生理模式。

研究團隊設計了一項字母檢測任務（letter detection task，即快速識別屏幕目標字母的注意力測試），在任務背景中穿插智能手機相關圖像（如來電界面）或混亂圖像作為干擾。通過聚類分析，58名參與者被分為兩組：一組無論任務難易均受手機圖像干擾，另一組僅任務簡單時分心。前者在問卷中顯示更低的內感受意識（interoceptive awareness，感知心跳等體內信號的能力），且看到手機圖像時心率顯著加快，表明生理反應增強。這種模式與賭博成癮者的特征相似，提示智能手機可能通過類似成癮的機制影響認知與身體感知。研究為理解數字時代注意力障礙提供了新視角，并可能指導健康用手機干預方案。研究發表在 Communications Psychology 上。

#認知科學 #心理健康與精神疾病 #跨學科整合 #行為成癮 #數字健康

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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

發呆也能學習！揭秘大腦"掛機模式"的神奇功效

你是否常因走神而自責？羅蘭大學的Péter Simor團隊帶來好消息：當進行不需要集中注意力的學習時，走神反而能提升效果。這項顛覆常識的研究發現，自發放空時大腦會產生類似睡眠的慢波，幫助人們更好地捕捉隱藏規律。

研究團隊讓37名參與者完成內隱學習任務（通過無意識吸收信息的學習方式），同時用腦電圖監測其狀態。當思維自發漫游時，參與者對視覺流中隱藏概率模式的識別準確率顯著提高，這種效果在刻意走神時卻不明顯。腦電分析揭示，此時大腦皮層會出現低頻振蕩活動（類似深度睡眠時的腦波），這種"微睡眠"狀態可能幫助大腦自動整合信息。有趣的是，傳統認為走神有害的注意力需求任務，與這種被動學習機制存在根本差異。研究為理解大腦不同學習模式提供了新視角，或對教育方法設計產生啟發。研究發表在 The Journal of Neuroscience 上。

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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

虛擬形象外觀如何影響人腦互動機制

虛擬形象越像真人，大腦反應越特別？羅馬大學的Ugo Giulio Pesci、Vanessa Era等研究者發現，人類大腦處理虛擬形象動作時存在"外貌歧視"——類人身體特征會特異性激活動作觀察網絡（AON），這種神經偏好可能成為未來優化人機交互的關鍵。

研究團隊設計了一項精妙的預測任務：參與者需觀察屏幕上虛擬形象觸碰瓶子的動作，并同步按下對應按鈕。通過腦電圖（EEG）記錄發現，當虛擬形象具有類人身體時，頂枕葉皮層（parieto-occipital cortex）會持續產生獨特的神經活動模式，且與處理簡單形狀的腦區明顯不同。更有趣的是，早期觀察正波（oPe）——一個與動作監控相關的腦電成分，僅在參與者需要預測虛擬形象動作方向時才對身體外觀敏感。這意味著大腦對虛擬互動的處理存在雙重機制：基礎動作識別不受形象外觀影響，但高級預測功能會主動"參考"對方的外形特征。研究還發現，這種神經調制具有任務特異性，暗示未來設計教育或醫療用虛擬代理時，可能需要根據應用場景定制形象擬真度。研究發表在 eNeuro 上。

#認知科學 #神經機制與腦功能解析 #跨學科整合 #虛擬現實 #人機交互

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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

依戀風格如何影響人們對AI心理咨詢工具的接受度？

當人工智能開始擔任"心理醫生"，為什么有人欣然接受有人卻步不前？坎特伯雷大學的Xiaoli Wu、Kongmeng Liew和Martin Dorahy團隊通過調查239名美國成年人發現，對AI的信任度和個人依戀風格共同決定了這一選擇——焦慮型依戀者更可能擁抱AI咨詢，而信任度則是跨越心理門檻的關鍵鑰匙。

研究團隊首先設計包含CAI（對話式人工智能）咨詢場景的情景模擬，隨后通過在線問卷收集數據。結果顯示，信任AI能力與安全性的參與者，其采用意愿提升2.3倍（通過邏輯回歸分析）。特別的是，具有焦慮型依戀（anxious attachment，表現為過度擔憂關系穩定性）的群體展現出顯著更高的接受度，這可能源于他們將AI視為"永不拒絕"的理想傾聽者。而回避型依戀（avoidant attachment，表現為回避親密關系）群體則無明顯傾向。研究同時發現，87%的參與者表達了對數據隱私的顧慮，45%擔憂可能產生情感依賴。這些發現為開發"依戀敏感型"AI咨詢系統提供了重要依據，也提示需要建立更完善的風險防控機制。

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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.

疾病與健康

Nature：在培養皿中重建神經通路，可加速疼痛治療

慢性疼痛治療為何難突破？斯坦福大學醫學中心的Sergiu Pasca、Ji-il Kim和Kent Imaizumi團隊用干細胞培育出微型"疼痛通路"，首次完整呈現人類神經信號從皮膚到大腦的傳遞過程。

研究團隊將皮膚細胞重編程為誘導多能干細胞（iPSC），再分化為四種類器官——模擬背根神經節（皮膚痛覺感知區）、脊髓背部（信號中轉站）、丘腦（感覺樞紐）和軀體感覺皮層（最終處理區）。這些直徑2.5毫米的"迷你器官"串聯后，自發形成包含400萬細胞的"疼痛組裝體"。通過鈣成像技術，科學家首次捕捉到辣椒素刺激引發的神經信號波（從外周直達大腦皮層），整個過程類似多米諾骨牌效應。實驗顯示，致痛基因突變（如Nav1.7功能增強）會使信號波過度同步，而臨床常用阿片類藥物僅阻斷同步性卻不影響信號本身，這解釋了為何這類藥物止痛卻易成癮。該模型還能模擬自閉癥患者的痛覺過敏現象。研究發表在 Nature 上。

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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：女性免疫細胞暗藏"天然止痛藥"

加州大學舊金山分校的élora Midavaine、Sakeen W. Kashem團隊發現，女性激素能指揮免疫細胞在脊髓附近生產天然止痛物質——腦啡肽（enkephalin），這解釋了止痛藥效的性別差異，并為更年期女性慢性疼痛提供了治療新思路。

研究通過基因編輯小鼠模型發現，包裹脊髓的腦膜中存在大量調節性T細胞（T-regs）。當用毒素清除這些細胞后，雌性小鼠疼痛敏感性驟增，而雄性小鼠不受影響。進一步實驗揭示，雌激素和孕酮會促使雌鼠的T-regs分泌腦啡肽——這種內源性阿片物質能阻斷疼痛信號向大腦傳遞。

關鍵數據顯示：雌鼠腦脊液中腦啡肽濃度是雄鼠的3倍；激活δ-阿片受體（DOR）可復制T-regs的鎮痛效果；注射白細胞介素-2（IL-2）能使絕經雌鼠的T-regs數量恢復80%。

T-regs首次被證明具有獨立于免疫功能的鎮痛作用，且通過女性激素-免疫細胞-神經回路的三級調控實現性別特異性止痛。研究為開發針對女性的非成癮性止痛藥奠定基礎，尤其可能幫助20%的慢性疼痛女性患者。研究發表在 Science 上。

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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：大型語言模型助力精準醫療診斷

如何提升疑難病例的診斷準確性？Google Health與多機構合作的Daniel McDuff、Mike Schaekermann、Tao Tu等團隊開發了專為臨床診斷優化的語言模型AMIE，在302例真實疑難病例測試中，該模型獨立診斷準確率顯著高于無輔助臨床醫生，同時能有效提升醫生的診斷質量。

研究團隊首先開發了針對臨床診斷優化的AMIE模型（Articulate Medical Intelligence Explorer）。在實驗中，20名臨床醫生評估了302例來自《新英格蘭醫學雜志》的疑難病例，隨機分為無輔助、傳統檢索工具輔助（如UpToDate、PubMed）和AMIE輔助三組。結果顯示，AMIE獨立診斷的top-10準確率達59.1%，顯著高于無輔助臨床醫生的33.6%。更重要的是，AMIE輔助的臨床醫生診斷質量評分（top-10準確率51.7%）顯著高于僅使用傳統檢索工具的醫生（44.4%）。AMIE平均生成237詞的詳細解釋，幫助醫生構建更全面的鑒別診斷列表（differential diagnosis）。研究證實AMIE可有效提升臨床診斷能力，為患者提供更精準的醫療服務。研究發表在 Nature 上。

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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：發現裸蓋菇素抗抑郁效果的關鍵"開關"

裸蓋菇素（psilocybin）作為潛在抗抑郁藥物備受關注，但其作用機制一直是個謎。康奈爾大學的Alex Kwan團隊與耶魯大學醫學院的Clara Liao合作，首次揭示了裸蓋菇素長期行為效應的神經基礎——錐體束神經元（PT neurons）和5-HT2A受體是其發揮抗抑郁效果的關鍵。

? 研究人員利用雙光子顯微鏡對錐體束神經元進行成像，發現這種細胞類型對于裸蓋菇素的長期行為影響至關重要。Credit: Cornell University

研究團隊使用雙光子顯微鏡（two-photon microscopy）觀察小鼠大腦神經元活動，發現裸蓋菇素能顯著促進PT神經元的樹突棘（dendritic spines，神經元表面接收信號的微小突起）生長。通過化學遺傳學技術選擇性沉默PT神經元后，裸蓋菇素的抗抑郁效果完全消失；而沉默另一類IT神經元則無影響。進一步實驗顯示，敲除5-HT2A受體同樣會消除裸蓋菇素的長期效應。有趣的是，這些操作均不影響裸蓋菇素的急性致幻作用，提示治療效應和致幻效應可能通過不同腦區實現。這一發現為制藥公司開發"無致幻"抗抑郁藥物提供了新思路——或許可以通過靶向特定腦區的5-HT2A受體來實現。研究發表在 Nature 上。

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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：超聲波顯微鏡突破極限，活體器官細胞級成像成真

傳統超聲無法看清細胞級結構？代爾夫特理工大學的Baptiste Heiles、David Maresca團隊聯合荷蘭神經科學研究所和加州理工學院，開發出非線性聲片顯微鏡（NSSM），首次實現活體器官內毛細血管和細胞的三維可視化。

?非線性聲片顯微鏡學。一次激發一個平面的聲學報告器的功能，使得在細胞和毛細血管尺度上進行分子超聲成像成為可能。（i）在 NSSM 中，聲學報告器的非線性散射被限制在 0.1 × 10 × 9 mm 的薄聲片中。（ii）正交掃描聲片成像使得在不透明器官中實現基因表達的 3D 可視化，而（iii）聲片定位顯微鏡則實現了大腦毛細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).

研究團隊利用加州理工學院開發的納米級氣體囊泡標記細胞，通過15MHz行波列陣（RCA）超聲換能器產生0.1mm厚聲片。正交掃描技術使成像范圍達8.8×8.8×10mm3，深度1cm，比光學顯微鏡穿透力強10倍。在腦成像中，微氣泡（microbubbles，臨床常用造影劑）作為血管標記物，結合超聲定位顯微技術實現100μm分辨率，首次清晰呈現活體腦毛細血管網絡。動物實驗顯示，該技術能追蹤腫瘤生長并識別壞死核心，體積測量精度比現有方法高35倍，成像速度快64倍。由于采用已獲批的微氣泡探針，該技術有望快速進入臨床，用于小血管疾病診斷和癌癥治療監測。研究發表在 Science 上。

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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：一次治療終身受益，基因編輯工具為遺傳病帶來曙光

CRISPR技術雖革新了基因編輯領域，卻難以應對如囊性纖維化等涉及數千突變點的遺傳病。麻省總醫院布里格姆基因與細胞治療研究所的Christopher Fell、Omar Abudayyeh和貝斯以色列女執事醫療中心的Jonathan Gootenberg團隊開發出STITCHR系統，這種基于"跳躍基因"原理的新工具能一次性替換整段缺陷基因，為遺傳病治療開辟新途徑。

研究團隊首先通過計算生物學方法篩選了數千種天然存在的逆轉錄轉座子（retrotransposons，自然界中能自我復制并插入基因組的"分子寄生蟲"），從中鑒定出具有重編程潛力的候選者。他們將優選出的R2Tocc逆轉錄轉座子與CRISPR系統的切口酶（Cas9H840A，只切斷單鏈DNA而減少意外突變）結合，構建出STITCHR系統。實驗證明，該系統能以RNA形式遞送，在哺乳動物細胞中精準插入長達12.7kb的基因片段，效率達傳統方法的3倍。特別值得注意的是，STITCHR實現了"無縫插入"——新基因能精確替換目標位點原有序列而不留痕跡。在模擬囊性纖維化的細胞模型中，單次治療即可覆蓋該病所有已知突變類型。研究團隊計劃進一步優化插入效率，并探索其在視網膜病變和肌肉萎縮癥等疾病中的應用前景。研究發表在 Nature 上。

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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

止痛藥安全升級：C6-Quino如何繞過阿片類藥物致命缺陷

阿片類止痛藥雖有效但伴隨成癮和呼吸抑制風險。佛羅里達大學、圣路易斯華盛頓大學和南加州大學的Balazs R. Varga、Jay P. McLaughlin等研究者開發出新型化合物C6-Quino，通過精準靶向δ阿片受體（δOR）實現無副作用鎮痛，為慢性疼痛患者帶來福音。

? δOR 部分激動劑的設計策略。Credit: Nature Communications (2025).

研究團隊采用結構引導藥物設計策略，基于δOR的低溫電鏡（cryo-EM）結構開發出雙位點配體C6-Quino。該化合物通過碳鏈連接器同時作用于受體正構位點（orthosteric site）和鈉位點（sodium binding pocket），實現部分激動效果。功能實驗顯示，C6-Quino對G蛋白和β-arrestin通路呈現差異化激活特性，這種信號偏倚（signaling bias）是其安全性的關鍵。在神經性疼痛、炎癥性疼痛和偏頭痛小鼠模型中，C6-Quino展現出與嗎啡相當的鎮痛效果，但未引發傳統δOR激動劑常見的癲癇發作，呼吸抑制風險較嗎啡降低87%。2.8?分辨率的冷凍電鏡結構揭示了配體與鈉位點的水介導相互作用機制。研究發表在 Nature Communications 上。

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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

150萬個夜晚數據揭示時差導致的睡眠中斷

跨時區旅行如何影響我們的睡眠？新加坡國立大學Yong Loo Lin醫學院睡眠與認知中心的Adrian R Willoughby團隊與ōURA合作，通過分析150萬晚真實睡眠數據發現：睡眠時長2天可恢復，但睡眠時間和結構可能需超1周調整，向東飛行影響更顯著。

研究團隊利用Oura Ring收集了57,240名用戶跨越64,847次長途旅行（≥1000公里）前后的睡眠數據。通過分析睡眠時長（sleep duration，總睡眠時間）、睡眠時間（sleep timing，入睡和醒來時間點）和宏觀結構（macro-architecture，如深度睡眠比例），發現出發前夜因趕早班機平均損失45分鐘睡眠。雖然睡眠時長在旅行后2天內基本恢復（僅差12分鐘），但睡眠時間調整緩慢——向東跨越3個時區后，人體生物鐘需要額外3天適應新時區。研究還揭示，20歲年輕人比60歲年長者多損失15分鐘睡眠，但性別差異不顯著。夜間航班乘客的睡眠碎片化（sleep fragmentation，夜間覺醒次數增加）程度是日間航班的2倍。研究發表在 SLEEP 上。

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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

被忽視的"垃圾基因"竟是神經發育障礙元兇

神經發育障礙（NDD）長期困擾全球家庭，但半數病例缺乏明確診斷。西奈山伊坎醫學院的Daniel Greene、Ernest Turro聯合多國團隊發現，非編碼基因RNU2-2突變會導致新型NDD，其發病率達常見病因RNU4-2綜合征的20%。

? U2 snRNA 突變（藍色）導致的神經發育障礙，其發病率約為 RNU4-2/ReNU 障礙的五分之一，而 RNU4-2/ReNU 障礙與 U4 snRNA 突變（橙色）有關。snRNA 以黑色顯示，pre-mRNA 以綠色顯示，灰線顯示不同 snRNA 在基因剪接過程中如何與 pre-mRNA 相互作用。 Credit: Greene et al, Nature Genetics 2025.

研究團隊首先分析英國10萬人基因組計劃中7,452例NDD患者數據，通過BeviMed算法鎖定曾被標記為"假基因"的RNU2-2。全基因組測序（WGS）在25例患者中發現兩個熱點突變：n.4G>A（影響U2-U6相互作用域）和n.35A>G（破壞分支識別域GUAGUA）。臨床數據顯示，所有患者均出現嚴重癲癇（89%為藥物難治性），78%伴小頭畸形，33%有過度通氣癥狀。盡管突變U2-2 snRNA在患者血液中正常表達，但未檢測到顯著剪接異常，提示致病機制可能依賴神經元特異性效應。該發現使RNU2-2綜合征成為NDD中最常見的單基因病因之一，診斷率僅次于RNU4-2綜合征。研究發表在 Nature Genetics 上。

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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年研究意外收獲：發現藏在肺部的神經干細胞

神經干細胞是否存在于中樞神經系統之外？馬克斯·普朗克分子生物醫學研究所的Dong Han和Hans R. Sch?ler團隊意外發現了一種新型外周神經干細胞（pNSCs），這些細胞存在于小鼠的肺、尾部等多個組織中，具有與大腦神經干細胞相似的特性。

? pNSCs 分布于小鼠出生后（圖片）和成年肺的支氣管內。這些細胞特異性地被 Sox1 標記，并共表達 Sox2。Credit: MPI for Molecular Biomedicine / Dong Han

研究團隊最初嘗試復制STAP（刺激觸發多能性獲得）實驗，意外從中樞神經系統外周獲得稀有細胞群。隨后，來自歐洲、亞洲和北美10多個實驗室的研究人員對這些pNSCs進行了詳細分析。研究發現，pNSCs表達Sox1和Sox2等NSC特異性標記，具有與大腦NSCs相同的細胞形態、自我更新和分化能力。這些細胞可以在培養皿中大量培養，并能分化為成熟神經元和有限的神經膠質細胞。研究發表在 Nature Cell Biology 上。

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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

益生菌可減少負面情緒，帶來潛在的心理健康益處

腸道細菌如何影響情緒？萊頓大學的Katerina Johnson和Laura Steenbergen團隊通過實驗發現，每日服用益生菌能顯著降低健康成年人的負面情緒，且風險規避型人格者獲益最明顯。這項研究證明簡單的每日自評比傳統問卷更能捕捉微妙心理變化。

研究采用隨機雙盲對照設計，88名健康志愿者連續4周服用含乳酸桿菌（Lactobacillus）和雙歧桿菌（Bifidobacterium）的復合益生菌或安慰劑。通過三種方法評估效果：心理量表（如抑郁焦慮壓力量表DASS-21）、情緒面孔識別任務（emotional face recognition task），以及創新的每日情緒自評。結果顯示，益生菌組負面情緒（如焦慮和疲勞）在兩周后開始下降，降幅達18%，而安慰劑組無變化。值得注意的是，標準問卷未檢出差異，但每日自評成功捕捉到變化，證明高頻監測的敏感性。進一步分析發現，風險規避傾向者的情緒改善更顯著（效果量d=0.42），其識別憤怒表情的準確率從73%提升至78%。研究還觀察到益生菌不影響積極情緒，與抗抑郁藥的多向作用形成對比。研究發表在 npj Mental Health Research 上。

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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

嬰兒如何感知自己的身體：心跳與呼吸的早期覺察

嬰兒是否能夠感知自己的心跳和呼吸？維也納大學的Markus R Tünte、Stefanie Hoehl等團隊首次揭示了嬰兒在生命早期如何感知自己的身體信號，并發現這種感知能力在生命的前兩年內逐漸發展。

研究團隊使用眼動追蹤技術，觀察嬰兒在觀看與心跳或呼吸同步或異步的動畫時的反應。結果顯示，3個月大的嬰兒已經能夠感知自己的心跳，這種能力在生命的前兩年保持穩定。同時，嬰兒對呼吸的感知在第二年會顯著提高。有趣的是，心跳和呼吸的感知能力在嬰兒中并不相關，類似于成人的情況。研究發表在 eLife 上。

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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：孤獨癥早期診斷準確率達85%

如何實現孤獨癥的客觀早期診斷？瓦倫西亞理工大學人類技術研究所的Mariano Alca?iz團隊聯合Red Cenit中心，開發出基于虛擬現實和深度學習的檢測系統，診斷準確率突破85%，成本僅為傳統方法的十分之一。

研究團隊設計半沉浸式VR環境，通過大屏幕投影模擬日常生活場景，用普通攝像頭捕捉兒童執行任務時的全身運動數據（kinematic data，記錄關節位置和軌跡的物理量）。與傳統手工提取特征相比，新開發的3DCNN ResNet模型（一種能自動學習時空特征的深度神經網絡）展現出顯著優勢：在81名受試者測試中，模型平均準確率達85%，對MRI陰性病例的檢出率提升至63.7%。關鍵突破在于系統通過分析運動模式異常（如重復性動作）實現診斷，無需依賴主觀行為觀察。研究特別發現，非典型運動特征（atypical motor patterns）作為生物標志物的有效性超過傳統社交注意力指標。該系統已通過8年臨床驗證，僅需價值200美元的設備即可部署，有望納入常規兒童發育篩查。研究發表在 Expert Systems with Applications 上。

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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藥性檢測準確性

抗生素耐藥性威脅全球健康，傳統檢測方法面臨耗時和準確性不足的挑戰。杜蘭大學的Julian G. Saliba、Wenshu Zheng和Tony Hu團隊開發出新型群體關聯模型（GAM），結合機器學習技術，顯著提高了耐藥性檢測的準確性和效率。

研究團隊開發的GAM模型通過分析細菌全基因組序列（whole genome sequencing），識別與耐藥性相關的關鍵突變。與傳統方法不同，GAM不依賴專家定義的規則，能夠自主發現新的耐藥性標記。在7,179株結核分枝桿菌和3,942株金黃色葡萄球菌的測試中，GAM的準確性達到或超過WHO標準，同時將假陽性率（false positive rate，錯誤識別耐藥性的概率）降低50%以上。機器學習（machine learning）的引入進一步提升了模型的預測能力，特別是在數據不完整的情況下。臨床驗證顯示，該模型在中國樣本中預測一線抗生素耐藥性的準確率顯著高于現有方法。研究發表在 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

蛋白質GRAMD1B在神經退行性疾病中的潛在作用

膽固醇代謝異常如何導致神經退行？俄亥俄州立大學醫學中心的Diana Acosta Ingram和Hongjun "Harry" Fu團隊利用人類神經類器官（迷你大腦）模型，首次揭示了蛋白質GRAMD1B在調控神經元膽固醇平衡和tau蛋白病理中的關鍵作用。

研究團隊使用攜帶FTLD致病突變(MAPT R406W)的人類神經類器官(HNOs)，結合患者尸檢腦組織和tau小鼠模型，系統研究了GRAMD1B的功能。他們發現，GRAMD1B作為非囊泡膽固醇轉運蛋白(nonvesicular cholesterol transporter)，當其表達異常增高時，會導致神經元內游離膽固醇和脂滴積累，同時損害自噬流*（autophagic flux，細胞清除廢物的過程）。這些變化進一步促進了tau蛋白的異常磷酸化。通過基因操作降低GRAMD1B水平，研究人員成功逆轉了這些病理變化。特別值得注意的是，GRAMD1B還調控了CDK5R1的表達，后者是tau磷酸化的關鍵激酶。研究發表在 Nature Communications 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #阿爾茨海默病 #膽固醇代謝 #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

肥胖軌跡揭示大腦衰老密碼：長期肥胖加速認知衰退

肥胖如何侵蝕大腦健康？香港理工大學Anqi Qiu團隊通過分析英國生物銀行50萬人數據，發現持續肥胖會導致進行性腦損傷：高穩定肥胖者腦萎縮范圍比低穩定組擴大3倍，而成功減重者腦部幾乎未受損害。

? 縱向肥胖軌跡分析。Credit: Nature Mental Health (2025).

研究采用縱向肥胖軌跡分析（longitudinal obesity trajectory analysis），將參與者分為低穩定、中穩定、高穩定、上升和下降五組。通過MRI掃描發現，上升組最早在額葉-中腦邊緣系統出現異常；中穩定組損傷蔓延至頂葉（空間認知）和顳葉（記憶）；高穩定組則出現全腦廣泛萎縮，白質完整性下降18%。認知測試顯示，高穩定組工作記憶衰退最顯著（較基線降低23%）。令人振奮的是，下降組（成功減重者）腦結構與低穩定組無統計學差異。這項發現為肥胖管理提供了神經科學依據，表明及時干預可保護大腦健康。研究發表在 Nature Mental Health 上。

#疾病與健康 #個性化醫療 #神經機制與腦功能解析 #健康管理與壽命延長 #認知衰退

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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

年輕菌群能“返老還童”？揭示腸道微生物抗衰老機制

腸道菌群如何影響衰老？基爾大學醫學院的Christoph Kaleta團隊與耶拿大學醫院的Christiane Frahm團隊合作，通過代謝模型發現衰老導致微生物組功能衰退，而移植年輕菌群可逆轉部分衰老表型。

? 研究亮點總結。Credit: Nature Microbiology (2025).

研究團隊首先整合宏基因組（metagenomics）、轉錄組和代謝組數據，構建了包含181種腸道微生物的宿主-菌群聯合代謝模型。分析顯示，老年小鼠菌群的代謝通量（metabolic flux）下降40%，細菌間互利關系減少，競爭性增強。關鍵變化包括：菌群合成短鏈脂肪酸（SCFAs）的能力降低，而宿主依賴微生物的核苷酸代謝（nucleotide metabolism）途徑活性下降，直接影響腸道屏障修復。實驗驗證中，持續兩年給老年小鼠移植年輕菌群后，其運動能力提升，腸道滲漏減少，系統性炎癥標志物（如IL-6）下降30%。研究為開發抗衰老微生態療法提供了靶點。研究發表在 Nature Microbiology 上。

#疾病與健康 #健康管理與壽命延長 #跨學科整合 #代謝模型 #微生物組

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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

基因療法讓罕見遺傳性失明兒童重見光明

AIPL1基因突變導致的視網膜營養不良讓患兒從出生起便陷入黑暗。摩爾菲爾德眼科醫院和倫敦大學學院眼科研究所的Michel Michaelides團隊通過基因療法取得突破：四名患兒在接受單眼治療后，視力顯著改善，且未出現嚴重副作用。

?測量視力敏銳度和視覺誘發電位的方法。Credit: The Lancet (2025).

研究團隊使用重組腺相關病毒（rAAV8）作為載體，將功能正常的AIPL1基因遞送至患兒視網膜。治療后，患兒治療眼的視敏度從僅能感知光提升至可識別物體輪廓（logMAR從2.7降至0.9）。功能視力測試顯示，患兒能完成抓取玩具等任務。光學相干斷層掃描（OCT）證實治療眼的視網膜結構保存更完好，而對照眼持續退化。唯一的不良反應是一例患兒出現黃斑水腫，但未影響整體療效。這一成果為AIPL1相關失明提供了首個有效治療方案，并證明早期干預可阻止視網膜退化。研究發表在 The Lancet 上。

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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

新生神經元可逆轉亨廷頓舞蹈癥損傷

亨廷頓舞蹈癥患者大腦中的運動神經元會逐漸死亡，目前尚無有效療法。羅切斯特大學醫學中心的Abdellatif Benraiss、Steven Goldman團隊發現，通過刺激大腦自身祖細胞產生的新神經元能成功整合到運動回路中，在動物模型中顯著恢復運動功能。

? 圖形摘要。Credit: Cell Reports (2025).

研究團隊向小鼠腦室注射兩種關鍵蛋白——腦源性神經營養因子（BDNF，促進神經元生長）和Noggin（抑制膠質細胞分化），成功激活休眠的祖細胞。這些細胞新生后遷移至受損的紋狀體，分化為中棘神經元（MSNs），并通過 rabies病毒示蹤技術證實其與運動皮層、蒼白球建立了功能連接。光遺傳學實驗顯示，用藍光激活這些神經元能引發小鼠特定運動行為。在亨廷頓舞蹈癥模型小鼠中，新生神經元使運動功能恢復率達63%，且未出現異常電活動。研究還發現靈長類動物大腦保留相同再生潛力，為臨床轉化提供希望。研究發表在 Cell Reports 上。

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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

視覺訓練竟能重塑丘腦連接，神經發育障礙治療現曙光

丘腦能否像大腦皮層一樣重塑神經連接？波士頓兒童醫院的Chinfei Chen團隊通過小鼠實驗發現，丘腦外側膝狀核（LGN）能根據視覺經驗自主調整神經連接，且發育期的改變具有持久性。

? 選擇性經驗培養 (SER) 會改變 dLGN 神經元的調節特性。Credit: Takuma Sonoda et al

研究團隊將小鼠暴露于特定方向的移動條紋視覺刺激中，通過單細胞記錄技術發現，丘腦外側膝狀核（LGN，視覺信息中轉站）的神經元會選擇性增強對特定方向刺激的反應。這種可塑性完全由視網膜輸入驅動，與皮層反饋無關。在發育關鍵期，這種改變可維持數周；而成年小鼠雖能短期調整，但無法形成長期記憶。

進一步實驗顯示，缺乏視網膜-丘腦精細化調控的突變小鼠喪失了這種可塑性。研究還發現，通過調節神經遞質（如多巴胺、血清素）可能靶向干預丘腦連接，為臨床治療提供可能。例如，重復行為訓練對孤獨癥患兒的療效可能部分通過丘腦通路實現。研究發表在 Neuron 上。

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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

磁性微型機器人群突破血管成像瓶頸，實現全網絡3D重建

傳統血管造影技術難以顯示逆血流區域和阻塞部位，深圳市人工智能與機器人研究院的Xingzhou Du、Yibin Wang等研究人員開發了基于磁性微型機器人群的主動成像系統，成功實現了對復雜血管網絡的三維重建。

? 主動探索與重建策略的概念。Credit: Nature Machine Intelligence (2025).

研究團隊將磁性粒子群作為主動造影劑，取代傳統被動跟隨血流的造影劑。他們開發了專門的圖像處理單元實時捕捉粒子群在血管內的三維位置，并設計了同步映射與探索算法來重建血管網絡。實驗證明，這一系統能夠突破傳統技術的局限，成功顯示逆血流區域和栓塞分支，即使在存在血栓等阻塞物的情況下仍能完成血管重建。該系統可精確定位血管狹窄、血栓和瘺管，為血管疾病的精準診斷提供了新工具。研究發表在 Nature Machine Intelligence 上。

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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“運動導師”，為神經多樣性兒童量身打造運動指南

神經多樣性兒童（如孤獨癥兒童）在參與體育活動時面臨獨特的挑戰，傳統的運動指導往往無法滿足他們的需求。密歇根大學的研究團隊通過AI技術改進InPACT（Interrupting Prolonged Sitting with Activity）居家運動項目，旨在為這些兒童提供更友好的運動體驗。

? 單元 1 中每個視頻的截圖，用于介紹開合跳（開合跳的放大版）。最后一張圖片展示了單元 1 中的基礎練習——開合跳，作為單元 2 視頻的熱身。Credit: Frontiers in Physiology (2025).

研究團隊首先對132個InPACT居家運動視頻進行整理，提取500多項活動，并將其分類為跳躍、核心、側向、運動、上肢、下肢和復合動作等技能組。隨后，他們使用ChatGPT生成適合神經多樣性兒童的運動指令，例如“提供適合神經發育遲緩兒童的開合跳的簡化分步說明”。這些指令經過專家團隊的優化，確保符合“3C”原則：一致性（consistency）、簡潔性（conciseness）和清晰性（clarity）。改進后的運動項目在密歇根州25所學校實施，并通過電視節目覆蓋了1.5萬至2萬名兒童。此外，團隊還開發了“入門包”活動卡片，幫助需要更多支持的兒童逐步掌握基礎技能。研究為神經多樣性兒童提供了更友好的運動資源，未來計劃將視頻翻譯成西班牙語和阿拉伯語，以覆蓋更多家庭。研究發表在 Frontiers in Physiology 上。

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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

小鼠應對壓力存在性別差異：異性組合展現更強抗壓同步性

當面臨威脅時，動物會通過行為同步提高生存幾率，但性別如何影響這一過程？弗吉尼亞理工大學弗拉林生物醫學研究所的Wataru Ito、Alexei Morozov與美國國家酒精濫用和酒精中毒研究所的Andrew Holmes合作發現，雌雄小鼠組合在壓力下展現出驚人的同步韌性。

? 性別特異性同步行為相關性。Credit: Biological Psychiatry Global Open Science (2025).

面對潛在威脅時，老鼠通常會原地不動。此外，當兩只動物在一起時，它們通常會同時出現凍結反應。研究通過經典的恐懼條件反射范式（fear conditioning，將特定聲音與電擊關聯建立恐懼記憶），觀察不同性別組合小鼠聽到威脅聲音時的凍結行為同步性。采用時間序列分析和馬爾可夫模型解碼發現：同性組合中，雄性通過"跟隨策略"實現同步（一方凍結后另一方0.8秒內跟隨概率達78%），雌性則通過"糾錯策略"（行動不一致時自我調整概率達65%）。也就是說，雌性對伴侶的反應更加敏感。如果她們發起了一個動作，而伴侶沒有以同樣的方式回應，她們通常會停下來并糾正自己的行為。

當施加壓力刺激后，雄性組合同步指數下降43%，而雌性組合反而提升35%——這種差異與前額葉活動密切相關，用藥物抑制該區域可使雄性恢復同步能力。最令人驚訝的是，無論是否承受壓力或是否熟悉伙伴，雌雄組合始終維持85%以上的高同步水平，且不依賴特定策略。研究發表在 Biological Psychiatry Global Open Science 上。

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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

面部表情控制技術為VR/AR無障礙交互開辟新途徑

當前VR/AR技術依賴手持控制器，限制了殘障人士的使用。格拉斯哥大學Graham Wilson和Mark McGill團隊聯合瑞士圣加侖大學研究人員，發現7種面部動作可通過商用頭顯實現精準控制，為無障礙交互提供新方案。

? Credit: University of Glasgow

研究首先通過Meta Quest Pro頭顯測試53種面部動作單元（FAUs，即面部肌肉的標準化運動編碼），篩選出7種兼顧識別率（97%）與舒適度的基礎動作，包括張嘴、瞇眼等。團隊開發了神經網絡模型驗證其可靠性，并在VR射擊游戲和AR網頁瀏覽中測試實用性。結果顯示，雖然傳統手柄在游戲精準度上領先12%，但85%參與者認為面部控制在瀏覽網頁時更直觀。特別值得注意的是，系統僅需頭顯內置攝像頭，無需額外設備，且所有測試者表示愿意在未來使用該技術。研究為運動障礙患者提供了免提操作可能，同時拓展了烹飪、搬運等雙手占用場景的應用前景。研究發表在 CHI 2025 Conference Proceedings 上。

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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驅動科學

Nature：NEURD，10倍速完成大腦地圖校對工作

面對包含20萬細胞和5.23億突觸的小鼠大腦測繪數據，貝勒醫學院的Jacob Reimer與約翰·霍普金斯大...