追问daily | 首个“返老还童”基因疗法开启人体试验;自由选择与被迫选择,在神经层面没什么不同

脑科学动态

Nature：大规模绘制单个基因突变图谱揭示了一种新的神经发育障碍

　　一个微小的非编码基因如何引发两种截然不同的神经发育疾病？弗朗西斯·克里克研究所的Greg Findlay和牛津大学的Nicky Whiffin团队合作，利用前沿的基因编辑技术，系统性地绘制了RNU4-2基因上所有可能的突变，不仅精确阐明了已知疾病ReNU综合征的致病机制，还意外发现并确诊了一种全新的隐性遗传病。

　　研究团队采用饱和基因组编辑，在实验室中系统地制造并检测了非编码基因RNU4-2上的超过500种变异，并根据其对细胞的危害程度进行评分。RNU4-2基因是剪接体的重要组成部分。研究发现，这些功能评分不仅能精准区分致病突变与良性突变，其分数高低还与ReNU综合征患者的临床严重程度高度相关。更令人惊讶的是，数据分析揭示了该基因上一个全新的功能关键区。此区域的突变并不会导致ReNU综合征，而是引发一种独特的、需要父母双方都携带突变基因才会遗传的隐性神经发育障碍。通过与全球临床团队合作，研究人员利用这一发现为38名长期无法确诊的患者提供了明确的诊断，并发现这种新疾病对大脑白质的影响与ReNU综合征可通过核磁共振成像（MRI）区分。研究发表在 Nature 上。

Cell：细胞衰老：既是抑癌卫士也是促癌帮凶

　　细胞衰老在癌症中扮演着抑制与促进的双重矛盾角色，其复杂机制给治疗带来挑战。纪念斯隆凯特琳癌症中心的 Scott Lowe, Clemens Hinterleitner, Hailey V. Goldberg 等人对此进行了系统梳理，发表综述阐明了细胞衰老的六大核心特征，深入剖析了其作为“抑癌卫士”与“促癌帮凶”的悖论，并展望了靶向衰老细胞的精准治疗前景。

　　该综述首先提炼出细胞衰老的六大核心特征：依赖于关键抑癌通路实现的稳定增殖停滞；以衰老相关异染色质灶（SAHF）为代表的染色质重塑；抵抗细胞凋亡的强大生存能力；最具影响力的衰老相关分泌表型（SASP，即通过分泌大量信号分子重塑微环境）；对外界信号感知的改变；以及支持其特殊状态的代谢重编程。文章重点阐述了细胞衰老在癌症中的“悖论”角色。在肿瘤发生早期，癌基因诱导的衰老是一种强大的抑癌屏障，能有效阻止潜在癌细胞的增殖。然而，在肿瘤后期，长期存留的衰老细胞通过其SASP“武器库”，反而会创造一个支持肿瘤生长、侵袭和转移的慢性炎症及免疫抑制微环境，沦为“促癌帮凶”。基于这把“双刃剑”特性，综述探讨了两种前沿治疗策略：衰老细胞清除疗法，即利用药物选择性杀死有害的衰老细胞；以及衰老表型调控疗法，旨在“去武器化”，即抑制衰老细胞有害的SASP分泌，同时保留其有益功能。研究者强调，未来成功的关键在于克服细胞衰老的巨大异质性，开发生物标志物以精准区分并靶向“坏”的衰老细胞。研究发表在 Cell 上。

Nature：基因变异可预测GLP-1减肥药的疗效与副作用

　　GLP-1减肥药效果因人而异，其遗传基础尚不明确。为了解决这个问题，23andMe公司的Qiaojuan Jane Su、Adam Auton及研究团队，对近2.8万名用药者进行基因分析，首次发现了能够预测药物减重效果和副作用风险的特定基因变异。

　　研究团队开展了一项大规模全基因组关联研究，分析了27,885名自我报告使用过司美格鲁肽或替尔泊肽等胰高血糖素样肽-1（GLP-1）类药物的个体数据。研究结果精准定位了影响药物反应的关键基因。在药物的核心靶点——GLP-1受体基因（GLP1R）中，一个特定的错义变异（rs10305420）与更强的减重效果显著相关，携带该变异的个体平均能多减掉近0.8公斤体重。而在副作用方面，GLP1R基因的变异普遍与恶心、呕吐风险相关。更重要的是，对于使用双靶点药物替尔泊肽的患者，其另一个靶点基因——葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体基因（GIPR）上的一个变异（rs1800437）是导致呕吐的关键因素。如果个体同时携带这两个基因的风险变异，其呕吐风险将飙升近15倍。这一发现为将来通过基因检测指导药物选择和剂量调整，实现个性化减肥铺平了道路。研究发表在 Nature 上。

孕妇对灾难的心理焦虑可导致早产和低出生体重

　　灾难带来的心理恐惧是否会像实体伤害一样影响未出生的胎儿？早稻田大学的Rong Fu及其合作者，以2011年福岛核事故为独特的“自然实验”，证实了孕妇的心理焦虑本身就是一种有形的伤害，它能显著增加新生儿早产和体重偏低的风险。

　　研究团队分析了日本约110万份出生记录，通过对比事故期间怀孕的母亲与未受影响的母亲所生婴儿的健康状况，发现前者早产率高出17-18%，出生体重平均降低22-26克。为精确衡量心理压力的影响，研究人员创造性地使用谷歌趋势数据构建了搜索流行度指数（SPI，Search Popularity Index），以此量化各地区民众对辐射的特定焦虑程度。分析显示，这种辐射焦虑能够解释高达72-79%的早产率增加和28-37%的出生体重下降。该研究还发现，这种负面影响在社会经济地位较低的母亲中更为集中，表明更好的教育和经济条件可能提供了缓冲心理压力的资源。这一发现强调，在灾难应对中，清晰的风险沟通和对孕妇的心理支持与物质援助同等重要。研究发表在 Journal of Health Economics 上。

自由选择与被迫选择，大脑竟用同一套“程序”？

　　自由选择与被迫选择在大脑中是否遵循相同的形成机制？Lauren C. Fong, Daniel Feuerriegel及其同事通过研究发现，尽管主观感受截然不同，这两种决策过程在大脑中共享一种普遍的生理机制。研究表明，无论是基于个人偏好的自由选择，还是识别唯一选项的被迫选择，大脑都通过一个相似的、逐渐积累证据并达到决策阈值的过程来做出决定。

　　研究团队记录了49名参与者在进行决策任务时的脑电图数据。任务中，参与者或从两个不同颜色的气球中自由选择一个，或被迫选择唯一呈现的气球。通过分析决策前的脑电信号，研究人员重点关注了反映证据积累过程的中央-顶叶正电位。结果显示，无论是在自由选择还是被迫选择中，大脑活动都展现出惊人的一致性。特定脑电信号的行为都如同一个“证据累积条”，在做出决定前会逐渐上升至一个固定的阈值水平。当被试快速做出决定时，该信号的上升坡度更陡峭；而当他们犹豫不决时，坡度则更平缓。这一发现表明，尽管自由选择感觉上源于深思熟虑，其底层的神经机制与更简单的被迫选择共享了同一个“证据累积-决策阈值”框架。这并非否定自由意志，而是揭示了大脑形成决策的通用过程：决策过程本身可能是自动化的，但其累积的“证据”内容（个人偏好、目标与过往经验）则完全体现了个体独特性。研究发表在 Imaging Neuroscience 上。

42%的遗传重叠：为何抑郁症与心脏病常常“结伴”而来

　　为何精神疾病与生理疾病常常相伴而生？科罗拉多大学博尔德分校的Andrew Grotzinger、Jeremy M. Lawrence及其团队，通过对近两百万人的遗传数据进行分析，揭示了这两类疾病间广泛而深刻的遗传联系，发现其风险因素存在高达42%的重叠，从根本上挑战了将身心疾病完全分离的传统观念。

　　该研究利用了190万人的大规模遗传与健康数据，采用先进的基因组结构方程模型等统计工具，系统比较了13种精神障碍与73种生理疾病的遗传基础。结果明确显示，两者共享着惊人数量的遗传风险因素，重叠率高达42%。研究进一步发现，不同疾病的关联程度各异：神经发育障碍（如ADHD）和内化障碍（如抑郁症、PTSD）与生理疾病的遗传联系最为紧密，而强迫症等则关联甚微。此外，研究还证实了一些临床常见的共病现象具有遗传基础，例如抑郁症与心血管疾病、精神分裂症与胃肠道疾病等。这些发现表明，许多精神疾病的生物学基础并非局限于大脑，而是系统性的，为开发能够同时干预身心健康的整合性疗法提供了遗传学依据。研究发表在 Nature Communications 上。

超七成伴脑损伤家暴受害者面临重度脑震荡后遗症

　　全球三分之一的女性遭受过亲密伴侣暴力，但由此引发的神经和精神双重创伤常被医疗体系忽视。Charlotte Copas、Abigail D. Astridge和Georgia F. Symons（莫纳什大学）研究发现，遭受此类暴力的女性极易出现轻度创伤性脑损伤及严重的精神健康问题，且其病症常被现有诊疗框架误判或忽略。

　　该研究共评估了153名社区女性，涵盖96名暴力幸存者与57名对照组。研究者通过量表重点考察了轻度创伤性脑损伤（mTBI，俗称脑震荡，指由外力引起的轻微脑功能障碍）、非致命性勒颈（NFS，指未造成死亡的颈部压迫窒息行为）以及创伤后应激障碍（PTSD，指经历重大创伤后出现的持续性精神障碍）。参与者被分为健康对照组、无暴力的mTBI组、无mTBI的暴力组及伴有mTBI的暴力组。结果显示，伴有mTBI的暴力组在躯体、情感和认知方面的脑震荡样症状最为严重，高达74.6%的患者符合国际疾病分类（ICD-10，世界卫生组织制定的疾病诊断标准）的脑震荡后综合征阈值，而无暴力的mTBI组该比例仅为10.5%。此外，约半数暴力幸存者表现出PTSD、焦虑或抑郁，远超普通人群不足10%的发生率。研究指出，头晕等物理性脑损伤症状常被误诊为心理问题，加之现有脑损伤规程多针对运动员，导致受害者处于医疗盲区。研究发表在 Journal of Neurotrauma 上。

海马两极的夜间对话：尖波涟漪主导复杂情绪情景的深度加工

　　大脑如何将空间位置与复杂情绪无缝整合为情景记忆并在睡眠中加以巩固，这一直是尚未明确的科学议题。索邦大学的Juan Facundo Morici、Azul Silva、Izabela Lima-Paiva、Éléonore Pronier和Gabrielle Girardeau揭示了海马体背侧与腹侧在睡眠期间协同处理并整合信息的运作机制。该研究证实了厌恶经历相较于奖赏经历，能够在睡眠中引发更强且保真度更高的跨脑区神经活动重组。

　　研究人员采用了在体电生理记录技术，对六只雌性大鼠在经历特定空间交替任务后的睡眠期进行了海马背侧与腹侧的同步监测。动物需要在特定的跑道上分别完成为了获取水分的奖赏任务以及躲避眼睑电击的厌恶任务，随后进入两至三小时的睡眠阶段。数据表明，在非快速眼动睡眠期间，跨海马背腹轴的联合神经元集群发生了显著的重组。当大鼠经历厌恶任务后，睡眠中背腹侧海马通过尖波涟漪实现了高度协同的神经重激活，其模式高度还原了动物清醒受击时的真实活动状态。这种机制主要由腹侧海马电击响应神经元的募集增多以及背侧海马空间重演增强所驱动。研究发表在 Nature Neuroscience 上。

利用生成模型重构感知：发现视觉神经元的动态调谐特性

　　高级视觉神经元究竟偏好何种图像特征？Binxu Wang和Carlos R. Ponce（哈佛大学肯普纳研究所及哈佛大学医学院）利用深度生成模型让神经元引导图像生成，揭示了灵长类视觉系统在纹理与物体空间内动态寻找最优表征的神经机制。

　　研究团队设计了闭环生成优化（closed-loop optimization，将神经元放电作为反馈指导AI生成图像的范式），利用两类偏向纹理或物体的生成模型构建不同视觉空间。研究者记录清醒恒河猴在初级视觉皮层、V4和后下颞皮层（PIT，负责高级视觉处理的脑区）的神经元电活动，驱动模型演化出最能激活该神经元的图像。结果表明，神经元倾向于抽取局部视觉母题（local visual motifs，在多张图像中可重复出现的关键局部结构），而非单一物体模板。在V1和V4区域，神经元与纹理空间的对齐度更高；而在PIT区域，神经元对物体空间的对齐显著增强。通过分析动态激活曲线（PSTH，反映神经元活动随时间演变规律的图表）发现，PIT神经元在响应早期偏好局部纹理特征，晚期则转向整体物体结构。这证实高级视觉神经元并非单峰调谐，而是嵌在复杂的高维调谐地形中。研究发表在 Nature Neuroscience 上。

阿尔茨海默病tau蛋白通过特异性神经环路跨脑区传播

　　在阿尔茨海默病中，tau蛋白病理究竟如何跨脑区扩散一直缺乏人体数据的直接支持。Jeremy H. Herskowitz与Chris Gaiteri等人（美国阿拉巴马大学伯明翰分校与拉什大学医学中心等）首次基于人体多维度数据证实，tau蛋白种子不仅在局部诱发病理改变，还会通过突触扩散至远程脑区，且受个体特异性的脑网络调控。

　　这项研究分析了128名已故受试者的突触小体数据。研究人员评估了早期受累区域颞下回（ITG）和远端区域额上回（SFG）中的tau蛋白种子生物活性。结果显示，这些种子的活性与神经原纤维缠结（NFT，tau蛋白过度磷酸化形成的病理聚集物）及认知衰退显著相关。为明确因果机制，团队结合119名个体的基因型数据进行了孟德尔随机化分析，证实ITG内的tau种子确实诱导了局部NFT的形成，并直接驱动了远端SFG区域tau种子和NFT的产生。此外，通过整合102名受试者生前的功能磁共振成像（fMRI）数据，研究人员发现突触的功能连接性发挥了关键调节作用：个体脑区间功能连接越强，跨脑区tau种子诱发NFT生成的关联就越紧密。该成果在人体层面证实了tau蛋白利用个体特异性突触网络进行扩散的理论，为未来开发靶向阻断tau蛋白传播的疗法奠定了基础。研究发表在 Neuron 上。

AI行业动态

逆转衰老不是梦：首个“返老还童”基因疗法开启人体试验

　　六年前，哈佛大学博士生吕垣澄及其团队在Nature封面发表了一项突破性研究：通过腺相关病毒（AAV，一种常用于基因治疗的 harmless 病毒载体）递送三种“山中因子”——Oct4、Sox2、Klf4（合称 OSK 疗法），成功让衰老的小鼠视网膜神经细胞“时光倒流”，逆转了青光眼和老年小鼠的视力丧失。这一“部分重编程”技术避免了原版山中因子中的 c-Myc（一种可能致癌的蛋白）带来的风险，仅让细胞退回到更年轻的状态而非完全的干细胞。如今，这项研究正式迈入人体临床试验阶段，成为逆转细胞衰老领域首个获美国食品药品监督管理局（FDA）批准的人体试验。

　　该试验由吕垣澄的导师 David Sinclair 创立的 Life Biosciences 公司主导，针对两种年龄相关视力疾病——开角型青光眼（OAG）和非动脉性前部缺血性视神经病变（NAION）。研究人员向患者单眼注射携带 OSK 基因的病毒载体，并设计了基因表达开关：只有服用特定抗生素时疗法才会激活，确保安全性。参与者将被随访至少五年。这一“first in human”试验标志着人类对抗衰老从动物模型走向临床的关键一步。尽管 FDA 不将衰老视为疾病，但该疗法有望为年龄相关组织退变提供全新解决方案，也吸引了贝索斯、Sam Altman 等硅谷巨头的巨额投资。

World Labs推出Marble 1.1系列模型：单张照片即可“生长”出完整3D世界

　　著名人工智能学者李飞飞创立的World Labs发布了新一代世界模型Marble 1.1及增强版Marble 1.1-Plus。这两款模型能够将少量甚至单张二维图像，在几分钟内快速转换为可自由探索的沉浸式三维场景。用户只需上传随手拍摄的房间多视角照片或一张普通平面图，模型便能“脑补”出具有空间纵深和完整光影结构的3D世界，效果如同佩戴VR眼镜。这一技术突破了传统三维重建对多角度密集采样的依赖，为室内设计、游戏开发、虚拟展示等领域带来了高效低成本的解决方案。

　　两款模型各有侧重：Marble 1.1聚焦画质优化，大幅改善了前代常见的过曝和泛白问题，输出色彩更饱满、光感更完整；Marble 1.1-Plus则侧重空间延展，能从输入图像向外“生长”出更广阔的覆盖范围，但画质细节略有牺牲，体现了当前世界模型在“大空间”与“高画质”之间的权衡。网友实测展示了从工作室到拳击竞技场的多样化生成效果。目前两款模型已上线，Marble 1.1定价与上代一致（1500积分/次），而Plus版本需额外消耗积分。官方API仍默认调用旧版Marble 1.0，但后续将切换至1.1系列。此次发布被视为李飞飞团队“空间智能”技术路线的重要落地。

九个月憋出大招！原生多模态模型Muse Spark一雪前耻，股价应声大涨

　　由亚历山大王领衔的Meta超级智能实验室，在历经九个月从零重构所有AI技术栈后，终于推出了首个模型——原生多模态模型Muse Spark。这支被外界称为“亿元天团”的团队汇聚了多位顶尖高手，包括思维链作者Jason Wei、o1核心贡献者Hyung Won Chung、被小扎天价挖来的余家辉以及扩散模型核心人物宋飏。模型发布后，Meta股价当日大涨约6%，市场反应热烈。在第三方测评中，Muse Spark在多模态感知、推理、健康问答等方面表现优异，尤其在医学能力上，通过与超1000名医生合作，在开放式健康问答评测中拔得头筹，帮助Meta在关键指标上重回AI第一梯队，一雪前耻。

　　不过，Meta此次一反常态地保持克制，承认模型在编程和长时间自主运行任务上仍与顶尖模型存在差距，并为此推出了“沉思模式”（Contemplating mode），通过多智能体协作来弥补短板。训练细节方面，团队实现了预训练效率的大幅提升：达到与Llama 4相同性能所需的计算量低了超过10倍。强化学习训练展现出稳定且可泛化的进步，并通过思考时间惩罚机制，倒逼模型学会“思维压缩”，用更少Token解决问题。值得注意的是，Meta这次选择了闭源路线，模型仅通过自有网站和App提供，API只对部分合作伙伴开放，但亚历山大王表示计划未来开源后续版本。

AI驱动科学

利用大语言模型发现超硬与极端热各向异性新型碳结构

　　传统计算方法难以穷尽碳材料庞大的潜在结构空间。Yuzhou Hao和Zhibin Gao等（西安交通大学等）提出一种以大语言模型为核心的闭环研究框架，成功主动生成并验证了多种具有极端热学与力学性能的新型碳同素异形体。

　　该研究提出了一套双循环主动学习（active learning，一种通过不断反馈来优化预测模型的机器学习机制）框架。研究人员首先利用大语言模型CrystaLLM生成候选碳结构，随后迭代构建基于神经进化潜能（NEP，Neuroevolution Potential，一种能高精度拟合原子间复杂相互作用的神经网络架构）的通用机器学习势（MLP，Machine Learning Potential，通过数据训练快速预测材料能量和受力的算法模型），对结构的热导率和动力学稳定性进行高通量验证。结果显示，团队从数千个结构中发现了多种稳定新碳相。其中超硬相C16_3的维氏硬度达103.3 GPa，超越了天然金刚石。此外研究发现的炔-金刚石C12和炔-六方金刚石C8展现出极强的热导各向异性和超低面内剪切刚度，有望用于柔性定向散热设备。另一复杂的混合杂化C12结构则兼具罕见的负泊松比现象和金属导电性。研究发表在 Applied Physics Letters 上。

新型预处理管道让脑电信号解码又快又准

　　为了解决想象语音分类中泛化能力差与词汇受限的问题，Fatma Elwasify、Eman Shaaban和Randa M. Abdelmoneem开发了结合频域预处理与深度学习架构的新方法，实现了大词汇量高精度解码与计算效率的飞跃。

　　研究团队首先提出了一种由六个阶段组成的频域滤波（Frequency-Domain Filtering，结合独立成分分析与零相位校正以去除伪影的信号预处理管道）技术。在此基础上，研究人员设计并评估了五种混合深度学习架构，发现结合了双向长短期记忆（Bidirectional Long Short-Term Memory，能够捕获时间序列前后依赖关系的循环神经网络）与卷积神经网络的CNN-2-Bi-LSTM模型表现最佳。通过在包含30个类别的公开数据集上进行验证，该预处理管道与最佳架构的组合在随机划分测试中准确率达到了99.38%。在防止时间信息泄露的群组K折交叉验证中，模型保持了95.25%的高准确率。在最严格的留一受试者交叉验证中，该方法实现了78.86%的准确率，远超当前基准模型的28.41%，证明了其卓越的跨个体泛化能力。此外，该模型的推理速度比现有技术快146倍，极大增强了实际部署的可行性。研究发表在 Scientific Reports 上。

会说话的AI机器导盲犬：利用大语言模型增强视障人士出行体验

　　导盲犬缺乏语言沟通能力导致视障人士出行时环境感知受限。纽约州立大学宾汉顿分校的Shiqi Zhang和Yohei Hayamizu等开发了结合大型语言模型的新型机器导盲犬系统。该成果实现了机器狗与用户的双向语音交流。

　　研究团队结合大型语言模型与任务规划器设计了对话系统。出发前，系统利用路线规划语音化（plan verbalization，即将可能的导航路线及时间等物理约束转化为语音提示的功能）与用户沟通，以明确模糊指令并敲定路线；行进中，系统进行场景语音化（scene verbalization，即实时解说周围障碍物及环境变化的功能）以弥补用户的视觉缺失。研究人员招募了七名法定盲人参与者在多房间办公环境中进行实地测试。结果显示，结合路线讲解和实时解说的导航方法最受青睐。模拟实验进一步证实了系统在执行导航任务时的高效性与准确性。用户认为该技术显著提升了其空间感知能力。研究发表在 AAAI Conference on Artificial Intelligence 上。

智能隐形眼镜无源眼动追踪技术实现高精度测定

　　现有的主流眼动追踪技术存在耗电量大且易受环境强光干扰的缺陷。XPANCEO公司的Ilia M. Fradkin等团队利用微观物理光学原理，成功开发出一种完全不需要主动电子元件或专用电源的被动式眼动追踪系统，使得日常设备中的普通摄像头即可实现行业级的高精度眼动测量。

　　该追踪系统巧妙地运用了集成在镜片内的两块超薄光学光栅（optical gratings，带有周期性微细结构的透光薄片）。当用户的眼球发生旋转或视角改变时，受视差效应影响，由微小间隙隔开的光栅之间会发生相对位移。这种物理变化会直接导致莫尔条纹发生显著且可被测量的视觉变化。该追踪模块尺寸仅为2.5乘2.5毫米，被安全封装在具有生物相容性的硅橡胶中。

　　研究结果表明，通过同步分析多个干涉图案，该系统能够在正负15度的视角范围内实现0.28度的高角分辨率精度。由于系统完全摒弃了对传统红外照明设备的依赖，不仅大幅度降低了硬件部署的复杂程度和系统耗电量，还能在光线充足的复杂环境中稳定工作。这项精确度高达0.3度的无源追踪技术为帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病提供了关键的生物标志物检测手段。同时，在航空航天和重工业等高风险工作场景中，它还能通过分析微小眼动来实时监测操作人员的中枢神经系统疲劳与认知障碍情况。研究发表在 Advanced Functional Materials 上。

穿戴式光肌电图系统实现连续的神经假体控制

　　传统表面肌电图受限于信号串扰和电磁干扰，导致假肢控制不佳。Roman Khalikov团队开发了一款基于光肌电图的新型穿戴腕带，成功实现了手势的连续实时解码，为神经假体和人机交互控制提供了稳定高效的替代方案。

　　研究团队设计了一款配备50个数据通道的穿戴式光肌电图腕带。该系统利用轻量级的多层感知机对12个方向手势和2个控制手势进行校准与训练。8名健全参与者和1名截肢参与者佩戴该设备完成了屏幕光标移动和俄罗斯方块游戏测试。结果表明，系统成功实现了连续实时解码，突破了以往此类技术的离散分类限制。所有参与者均掌握了类似鼠标的操作，在Fitts定律测试中表现优异。随着训练次数增加，参与者在轨迹偏差和最佳路径时间等指标上显著提升。最引人注目的是，截肢参与者也能顺利游玩俄罗斯方块。该系统免疫电磁干扰，整体控制性能与传统设备相当，未来有望极大改善截肢患者的假肢控制体验。研究发表在 Scientific Reports 上。

小脑神经网络如何编码时间统计的先验知识

　　大脑如何处理不确定性？为揭示贝叶斯推断的神经机制，Julius Koppen与Devika Narain团队发现，小脑神经回路能学习外部时间事件的概率分布并将其内化为先验知识，从而精准指导小鼠的预测性行为。

　　实验使用了概率性微量眼睑条件反射训练小鼠，控制光线提示和眼部吹气之间的间隔服从不同的概率分布。通过大规模电生理记录小脑皮层活动，研究表明小鼠的预测性眼睑反应会随刺激的时间分布规律精确调整。同时，小脑皮层的主要输出神经元浦肯野细胞的简单棘波活动特征完美映射了这种基于概率的行为变化。研究还首次发现了一种新的复杂棘波（CSpks，一种低频率神经冲动）信号，它经过高不确定性环境的长期训练后产生，专用于标记概率分布的最早时刻。利用光遗传学干扰浦肯野细胞活动，会阻断基于先验概率的预测性行为而保留本能反射。计算模型指出这依赖于小脑突触长时程抑制与增强机制的协同抗衡。研究发表在 Nature Neuroscience 上。

仿生导航：基于水蛭分布式机械感受的计算模型

　　水生动物如何整合全身分布的传感器信息来进行目标定位？Jeffrey P. Gill和Brian K. Taylor等研究人员通过模拟水蛭的机械感受器系统，开发出一种基于分布式传感的计算导航模型。该模型不仅再现了真实水蛭寻找猎物的行为规律，还揭示了传感器布局改变及受损对导航性能的潜在影响机制。

　　研究团队采用结合计算神经科学与基于代理的模型，测试了一个配备24个机械感受器群的模拟水蛭。该系统利用赢者通吃（Winner-Take-All，一种神经网络机制，其中活动最强的神经元会抑制其他周围神经元的响应）框架处理水波信号，并将其转化为运动指令。实验发现，当模拟水波频率在8至12赫兹之间时，配合适当的神经阈值，模拟水蛭寻找目标的成功率最高，这与真实水蛭的活体实验数据高度一致。研究团队进一步测试了传感器消融的影响。结果显示，切断单侧左侧或右侧传感器会使导航成功率大幅下降，而仅禁用前部传感器不仅没有降低峰值成功率，反而使其在略高的频率下表现得更好，但会改变其逼近目标的直行轨迹。此外研究证实，通过增加传感器数量，系统能有效克服环境噪音和传感器质量低下的缺陷。该模型为未来开发具备高度鲁棒性的人造机器人多模态数据融合系统提供了重要科学启示。研究发表在 npj Robotics 上。