腦科學日報：複雜的大腦；「社會撫摸」背後的神經生物學機制

1，大腦，很複雜！

來源：原理

南佛羅裡達大學Salvatore Domenic Morgera教授團隊將生物工程研究集中在了大腦結構與功能之間的關係上。團隊的整體目標是科學地解釋所有在認知任務中激活不同大腦區域的連接，這些連接包括了解剖學上的物理連接，以及更為複雜的「無線」連接。團隊正在研究複雜的模型，來更好地幫助科學家理解大腦的功能。

Morgera教授的團隊還對這樣一個事實很感興趣，那就是結構完全正常的大腦仍然可能會產生嚴重的功能性問題。研究團隊探訪了臨終關懷醫院、喪親互助小組、康復護理機構、創傷中心和急症醫院的許多病人。他們驚訝地發現，失去摯愛親人的人會表現出與阿爾茨海默病患者相似的症狀。研究人員相信，這是一個很好的例子，表明大腦的那些非物理聯繫，加上大腦豐富的非線性運算如何導致了一些明顯的後果，而這些後果是簡單的大腦掃描無法預測出來的。

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大腦，很複雜！

2，Nat Neurosci | 唐焰等揭示「社會撫摸」背後的神經生物學機制

來源：BioArt

圖註：背部體感刺激從腦幹傳入下丘腦小細胞OT神經元，後者同步激活大細胞OT神經元，釋放催產素至中樞及外周神經系統從而增加社交動機

心理學上認為擁抱和撫摸能快速拉近人與人之間的距離、消除陌生感、增加親密感情並保持身心健康。這其中尤為重要的一個假說就是擁抱和撫摸觸發了一種神經肽：催產素(Oxytocin, OT)的釋放而讓人身心愉悅並產生信任感。7月27日，德國海德堡大學Valery Grinevich和斯特拉斯堡大學Alexandre Charlet合作在Nature Neuroscience雜誌上發表文章Social touch promotes interfemale communication via activation of parvocellular oxytocin neurons，首次揭示了催產素系統與社交撫摸之間的正反饋機制。

研究人員選擇社交活動豐富的雌性大鼠作為實驗對象，避免了雄鼠間攻擊行為與雌雄間性行為的實驗幹擾。通過特異的光遺傳學標記結合在體微電極記錄，首先發現背部肢體接觸確實快速觸發催產素能OT神經元的同步放電激增，且嗅覺視覺和聽覺刺激並無顯著影響。其次在結構與功能上，研究人員分別用在體光纖鈣成像、微透析與離體膜片鉗驗證了由小細胞控制大細胞的OT神經元微環路。接著更深入探究了兩種類型OT神經元在全腦的不同輸入來源，證明小細胞OT比大細胞OT有更多的傳入突觸並有獨特腦區的輸入源。最後研究人員又通過遺傳藥理學操控少數小細胞OT神經元，成功激活或抑制全體OT神經元活性從而實現了人工調控雌性大鼠間的社交行為，增加或減少肢體接觸時間。

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3，神經元如何維持「不死之身」

來源：生物通

大多數神經元是在胚胎發育過程中產生的，出生後並沒有「備份」。研究人員普遍認為，它們的存活幾乎是由外在因素決定的，或者是由外界的力量決定的，比如神經元向神經細胞供應的組織和細胞。加州大學河濱分校的生物醫學科學家Sika Zheng領導的一個研究小組對這一概念提出了挑戰，並報告稱神經元的持續生存在發育過程中也具有內在的程序性。

這項發表在《Neuron》雜誌上的研究指出了一種機制，研究人員說，這種機制在神經元出生時就被觸發，從而內在地減少一種普遍形式的細胞死亡（凋亡）。當這種基因調控停止時，持續的神經元存活被破壞，就會導致動物死亡。這一機制的核心部分是Bak1基因序列的一小部分，Bak1是一種促凋亡基因，其激活可導致細胞凋亡。當一個被稱為微外顯子（microxon）的基因序列片段被拼接到最終的Bak1基因產物中時，Bak1的表達被關閉。外顯子是組成信使RNA的序列。

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神經元如何維持「不死之身」

4，Hinton最新演講透露下一代神經網絡模型的構想 | SIGIR 2020

來源：北京智源人工智慧研究院

7月27日上午，第43屆國際信息檢索大會（SIGIR 2020）以線上會議的形式開幕。圖靈獎獲得者Geoffrey Hinton教授作為首位主題演講者進行了題為「神經網絡的新時代（The Next Generation of Neural Networks）」的主題報告。

報告中，Hinton教授指出：人類大腦有10^14個神經元連接，而生命的長度只有10^9秒，因此人類是無法完全依賴有監督學習的方法完成所有神經元訓練，而需要更多來自於無監督學習的幫助，受此啟發，構建智能的機器模型也應綜合考慮監督與無監督方法進行協同訓練。

他首先回顧了無監督神經網絡的發展歷史，結合從LLE、LRE到t-SNE等表達學習模型的進化歷程，指出當前無監督學習方法所面臨問題的根源在於過度關注數據的重構損失，而忽略了對數據間關聯關係的捕捉。基於此，他提出了下一代神經網絡模型的構想，提出利用對比損失函數建模樣本間的局部關係、增強數據間表達的一致性的解決思路。最後，他還展示了上述構想的一種具體實現方案SimCLR，應用此方案能夠顯著提升下遊圖像分類任務的效果。

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Hinton最新演講透露下一代神經網絡模型的構想 | SIGIR 2020

5，導致患者嗅覺喪失，新冠病毒是如何「行兇」的？

來源：科技工作者

暫時性嗅覺喪失是新冠肺炎主要的神經系統症狀，也是最早和最常見的報告指標之一。然而，其潛在機制尚不明確。近日，美國哈佛醫學院（HMS）領導的國際研究小組確定了最容易受到SARS-CoV-2感染的嗅覺細胞類型。

令人驚訝的是，嗅覺神經元並不表達編碼ACE2受體蛋白的基因（SARS-CoV-2通過ACE2進入人類細胞），不屬於易感細胞類型。相反，為嗅覺神經元提供代謝和結構支持的細胞，以及某些幹細胞和血管細胞卻高表達ACE2。因此，非神經元細胞類型的感染可能是新冠肺炎患者嗅覺缺失的原因，這將有助於研究人員更好地了解疾病進展。相關論文發表在7月24日的《科學進展》雜誌中。

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導致患者嗅覺喪失，新冠病毒是如何「行兇」的？

6，Psychological Review | 心理所構建中文閱讀的認知計算模型

來源：中科院心理所

與英文等拼音文字相比，中文具有很多鮮明的特點。其中一個顯著特點是中文文本在詞和詞之間沒有空格，這使得現有的閱讀模型面對中文時都無能為力。以大量實驗研究為基礎，中國科學院行為科學重點實驗室李興珊研究員構建了中文閱讀過程中認知加工的計算模型（中文閱讀模型，簡稱CRM），成果發表在《Psychological Review》上。

CRM整合了中文閱讀過程中的詞彙加工和眼動控制兩大模塊，成功地模擬了以往研究中所揭示的關於中文閱讀中詞彙加工和眼動控制之間關係的主要發現，並解釋了中文讀者如何進行眼跳目標的選擇、如何切分歧義欄位、以及如何利用副中央凹視覺區進行信息加工等問題。

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Psychological Review | 心理所構建中文閱讀的認知計算模型

7，中樞胰島素信號、糖尿病、認知功能障礙之間的相互關聯

來源： 柳葉刀TheLancet

胰島素信號對大腦健康至關重要，糖尿病患者有認知障礙和痴呆的風險可能性更高。《柳葉刀-糖尿病與內分泌學》 和《柳葉刀-神經病學》聯合發布「糖尿病與腦健康」專輯，旨在闡明中樞神經系統和外周胰島素調節之間複雜的相互作用，以及對有認知功能障礙風險的2型糖尿病人群的篩查和預測，早期診斷和新的治療方法。

Stephanie Kullmann及其同事發表了該系列的第一篇論文，討論了腦胰島素抵抗這一新興概念，並假設了中樞作用胰島素在既往研究的外周組織活動中的作用。該觀點擴展了目前的2型糖尿病模型，建立起中樞和外周胰島素間的雙向關係，即外周胰島素抵抗可能擾亂腦胰島素的活性，反之亦然，從而導致惡性循環。

該系列的第二篇論文中，Velandai Srikanth及其同事從機械和臨床護理的角度探討了糖尿病與腦健康之間的聯繫。臨床和流行病學研究揭示了2型糖尿病和痴呆症之間的關聯，報告稱其還與阿爾茨海默症這種神經退行性疾病，以及大、小血管疾病引起的血管性痴呆有關。

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糖尿病與腦健康專輯 | 中樞胰島素信號、糖尿病、認知功能障礙之間的相互關聯

8，PNAS: 科學研究的不確定性傳播對公眾信任的影響

來源：唧唧堂

本文是針對論文《傳播不確定性對公眾事實和數字信任的影響(The effects of communicating uncertainty on public trust in facts and numbers)》的一篇論文解析，該論文於2020年3月發表於《美國國家科學院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences）》。

本研究計劃旨在彌補前人研究的空白，研究不確定性傳播對公眾信任的影響。研究者借鑑了一篇理論綜述的觀點，關於認知不確定性的研究應考慮其對三個維度的影響：（1）認知（人們如何感知和理解不確定性）；（2）情緒（對不確定性的感受）；（3）信任（人們對信息的信任程度）。同時，研究者進一步從概念上區分了兩種主要的信任形式：對數據本身的信任和對這些數據「信源」的信任，即公開地傳達事實和數據的不確定性，會削弱受眾對事實的信任，還是對傳播者的信任？

研究結果表明，傳播不確定性在總體上略微降低了人們對數據的信任和感知到的可靠性，但這種影響只出現在用明確的文字表達不確定性的情況中。總的來說，很少有證據表明，可測量事實和數字的不確定性會引發人們不信任的心理反應。了解這一點，可以讓學者和科學傳播者傳播人類知識的局限性時更加透明。

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PNAS: 科學研究的不確定性傳播對公眾信任的影響 | 唧唧堂論文解析

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2，腦科學日報：大腦中的CD4+T細胞；科學家發現分娩無痛的「秘訣」