下丘脑-缰核回路调控风险偏好的研究 学术背景 在复杂且不确定的环境中，动物需要评估风险以做出有利于生存的决策。面对安全选项和风险选项时，动物通常会表现出对某一选项的强烈偏好，并且这种偏好会在一段时间内保持一致。然而，这种风险偏好是如何在大脑中编码的，仍然是一个未解之谜。缰核（lateral habenula, lhb）被认为是参与价值导向行为的关键脑区，但其在风险偏好决策中的具体作用尚不清楚。本研究旨在揭示大脑中调控风险偏好的神经回路，特别是下丘脑-缰核回路在这一过程中的作用。 论文来源 这篇论文由Dominik Groos、Anna Maria Reuss、Peter Rupprecht等来自瑞士苏黎世大学（University of Zurich）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zuric...

大视场、单细胞分辨率的双光子与三光子显微镜用于深层和广域成像 研究背景与问题提出 多光子显微技术（Multiphoton Microscopy, MPM）是深组织成像的强大工具，尤其在活体脑功能研究中具有不可替代的地位。然而，传统的双光子显微镜（Two-Photon Microscopy, 2PM）虽然能够实现较大的成像视场（Field of View, FOV），但其成像深度通常局限于浅层皮质区域，难以穿透到大脑的深层结构。而三光子显微镜（Three-Photon Microscopy, 3PM）尽管可以实现更深的成像，但由于热损伤限制了激光重复率，导致其视场较小且成像通量较低。因此，如何在保持高分辨率的同时实现大视场（Large Field of View, LFOV）和深层成像，成为多...

高精度预测蛋白片段抑制活性的新方法：FragFold的应用 学术背景 蛋白质相互作用在细胞生命活动中扮演着至关重要的角色，而小肽（peptides）或蛋白片段（protein fragments）可以通过与特定蛋白界面结合，调节蛋白功能，甚至作为抑制剂发挥作用。近年来，高通量实验技术的发展使得在活细胞中大规模测量蛋白片段的抑制活性成为可能。然而，迄今为止，尚未有相应的计算方法能够预测哪些蛋白片段能够与目标蛋白结合并发挥抑制作用，更不用说预测它们的结合模式。这一领域的研究空白促使研究人员开发新的计算工具来解决这一问题。 AlphaFold的推出为蛋白质结构预测带来了革命性的突破，但其在预测蛋白片段与全蛋白结合方面的应用仍然有限。为了填补这一空白，Andrew Savinov等研究人员开发了一种...

学术背景 在细胞生物学中，黏着斑（focal adhesions, FAs）是细胞与细胞外基质（ECM）之间的关键连接点，它们通过整合素受体与细胞内的肌动蛋白骨架相连，在细胞迁移和极化过程中发挥重要作用。Talin是黏着斑中的核心蛋白，直接连接整合素受体和肌动蛋白骨架。Talin蛋白含有三个肌动蛋白结合位点（actin-binding sites, ABSs），这些位点在黏着斑的形成和成熟过程中发挥着不同的作用。然而，关于Talin与肌动蛋白（F-actin）相互作用的分子机制，尤其是Talin的ABSs如何与肌动蛋白结合，尚未完全清楚。为了更好地理解Talin在细胞黏附和迁移中的作用机制，研究人员通过冷冻电镜（cryo-EM）技术，解析了Talin的ABSs与肌动蛋白复合物的高分辨率结构，...

左右不对称性在胚胎发育中的早期起源 学术背景 在动物界中，双侧对称性（bilateral symmetry）是一种广泛存在的身体结构特征。然而，脊椎动物虽然在外观上表现出双侧对称性，但其内部器官却呈现出左右（left-right, LR）不对称性。这种不对称性在胚胎发育中起着至关重要的作用，特别是在羊膜动物（如鸟类和哺乳动物）中，胚胎在发育过程中会从双侧对称性转变为左右不对称性。近年来，科学家们对这一转变的机制进行了深入研究，尤其是Hensen’s node（Hensen节点）在左右不对称性形成中的作用。然而，关于左右不对称性最早何时出现以及其背后的物理机制，仍然存在许多未解之谜。 本研究旨在通过鸡胚胎作为模式系统，揭示左右对称性破缺（LR symmetry breaking）的早期起源。研...

腹侧前运动皮层在时间感知中的神经动态研究 学术背景 时间感知是神经科学研究中的核心问题之一，尤其是在认知需求变化时，大脑如何编码时间信息。时间可以被分类为“长”或“短”，也可以被精确地表示为连续的时间间隔。腹侧前运动皮层（ventral premotor cortex, VPC）在复杂的时序处理中扮演重要角色，如语言处理，但其在时间估计中的具体作用仍未被充分探索。本研究旨在探讨灵长类动物在进行时间间隔比较任务（time interval comparison task, TICT）和时间分类任务（time interval categorization task, TCT）时，VPC 如何处理时间信息。 论文来源 该研究由 Héctor Díaz、Lucas Bayones、Manuel Á...

关于“域一般性唤醒”的神经科学研究报告 学术背景 唤醒（Arousal）是神经科学中的一个核心概念，指的是大脑和身体状态的波动，通常与动机行为相关联。尽管“唤醒”一词被广泛应用，但其定义却一直含糊不清，不同教科书对此有不同的解释。一种观点认为，唤醒是多种生物过程的抽象反映；另一种观点则认为，唤醒具有共同的神经基础。这种概念上的分歧使得唤醒的分类和定义成为一个亟待解决的问题。此外，科学文献中关于唤醒的研究非常丰富（约50,000篇文章），但从未有系统性的综述或数据驱动的分析来揭示其本质。为了填补这一空白，本研究利用大规模文本挖掘技术和神经影像学元分析方法，揭示了“域一般性唤醒”（domain-general arousal）的存在，即在不同情境（如认知任务、情感背景、从睡眠到觉醒的过渡或性行为...

微眼动作为高视觉敏锐度的主动感知机制 学术背景 人类的视觉感知是一个复杂的过程，尤其是当我们试图保持目光稳定时，眼睛仍然会不自觉地产生微小的运动，称为微眼动（Fixational Eye Movements, FEM）。这些微眼动通常包括漂移（drift）和微跳视（microsaccades）两种类型。过去的研究表明，尽管微眼动会导致视网膜上的图像抖动，但人类的视觉系统仍能感知到比微眼动幅度更精细的细节。这一现象引发了科学界的广泛兴趣：为什么微眼动不仅没有损害视觉敏锐度，反而可能对其有积极影响？ 为了解答这一问题，研究人员结合理论和实验，试图揭示微眼动在不同条件下对视觉编码和视觉敏锐度的影响机制。通过研究微眼动的动力学特性及其对视网膜神经活动的影响，该研究旨在解释微眼动如何在高视觉敏锐度任务...

细胞信号反应与运输的空间建模算法研究 背景介绍 生物细胞通过复杂的生化反应网络来实现其功能。这些反应网络具有显著的时空动态性，且在细胞的不同区域和亚细胞结构中存在显著的空间分异（spatial compartmentalization）。然而，传统的细胞信号传导模型通常将细胞视为一个均匀混合的体系，忽略了空间效应对反应和运输过程的影响。这种简化虽然在特定情况下有效，但在许多实际场景中会降低模型的预测能力。例如，信号分子的扩散速度较慢、细胞内环境拥挤、细胞结构的复杂性等都会导致空间效应的显著影响。因此，开发能够精确模拟细胞信号传导和运输过程的计算模型成为生物计算科学领域的重要挑战。 2025年1月发表在 Nature Computational Science 期刊上的一篇研究论文，提出了名为...

在微观尺度上探索血栓溶解动力学的突破性研究 研究背景与问题 静脉血栓栓塞症（Venous Thromboembolism, VTE）作为一种严重危害人体健康的疾病，每年仅在美国就导致约50万人死亡。VTE的发生与静脉内血栓的形成和难以溶解（低纤溶，hypo-fibrinolysis）密切相关。然而，长期以来，静脉血栓研究主要聚焦于“高凝状态”（hypercoagulability），即血栓的形成机制，而对低纤溶这一问题的研究相对不足。现有的VTE治疗方法主要依赖抗凝药物的使用，这些药物可以抑制血栓的形成和扩展，但并未有效增强血栓的溶解。而唯一被广泛采用的与纤溶相关的治疗方式，即外源性纤溶酶原激活剂（thrombolytics），因其带来的严重出血风险，使用受到限制。 此外，与低纤溶相关的药物...