神经心理

个体脑网络差异的基因和环境影响

中科院行为科学重点实验室左西年研究组的杨志副研究员,与国内外合作者利用200对双胞胎(双生子)的脑功能影像数据,揭示了遗传和环境因素对人脑内在功能网络的影响,研究结果发表于《大脑皮质》。研究结果在系统层面上揭示了大尺度人脑内在功能网络的个体差异来源具有模块化架构:单个网络自身的活动受基因调控,而环境因素则主要影响不同脑网络或功能模块间的关系。这不仅能帮助理解人类认知与行为个体差异的脑机制,而且能为脑与行为关联研究筛选具有遗传基础的神经影像学网络标记物(如额定控制网络),为行为训练和临床干预应用研究提供备选的脑网络(如可塑性很强的楔前叶记忆网络)。

人脑七大常见皮层功能网络,分别为楔前叶记忆网络,视觉网络,默认网络,额顶控制网络,凸显网络,体感运动网络,背侧注意网络

人脑功能网络个体差异来源的模块化架构。脑功能网络自身的活动(功能模块)

猕猴皮层神经元编码曲线自身运动感知

中科院神经科学研究所顾勇研究组发现位于猕猴顶叶的多个脑区的神经元可以解析自身运动中的平移和旋转组分,相关成果发表于《细胞报告》。当我们乘坐观光车在外滩隧道中蜿蜒行进时,我们内耳的前庭系统也在忙着分析我们的运动状态。值得注意的是,有一群神经元既对对运动过程中的平移组分有响应,也对旋转组分有响应。这群神经元可通过加权平均方式整合平移和旋转信息,有可能编码曲线自身运动。研究发现汇聚神经元在平移+旋转时的反应强度要高于其在单一组分时的反应强度。由于区与区之间的反应性质类似,表明有关自身运动的信息编码在灵长类的感觉皮层可能是广泛分布的。

动物性信号复杂性进化新机制

中科院成都生物所研究员崔建国等人通过对峨眉山仙琴蛙的研究,发现其雌性对性信号的区分能力是促进动物性信号复杂性进化的动力之一,研究结果发表于《进化》。雄性动物通过展示漂亮、复杂的性信号来求偶;动物性信号复杂性进化的驱动力一直备受科学家的关注。仙琴蛙利用其鸣声音节之间音调节节升高这一特点,克服韦伯定理,增加雌性对鸣声音节数的识别能力。研究结果表明,雌性对性信号的区分能力驱动了雄性鸣声信号从增加音节数的单模信号,创新性进化出增加音节数的同时,音调在音节之间节节升高的多模信号。雌性对性信号区分能力的限制,驱动了雄性鸣声信号从进化得更长,转变为进化得更复杂。

癫痫波的“活动连接图谱”

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、中国科学院深圳先进技术研究院-MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所王立平研究团队,采用基于光遗传学的同步光刺激和多脑区电记录技术,在动物活体水平实现了对颞叶癫痫传递方向的精确解析和癫痫发作的有效控制,研究结果发表于《自然-通讯》杂志。癫痫是由于“神经元异常同步化放电”导致的、最常见的大脑功能性疾病之一,影响着全球约1%人口的生活质量。在此研究中,首次在活动物活体水平精确解析了颞叶癫痫神经细胞异常放电的特征以及癫痫波在大脑内的传递方向。同时证实了海马中间神经元是癫痫疾病的重要干预和治疗靶点。

转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递

中科院上海生命科学研究院神经科学研究所仇子龙研究组与神经所苏州非人灵长类研究平台孙强团队合作,通过构建携带人类自闭症基因MECP2的转基因猴模型及遗传行为学分析,发现MECP2转基因猴表现出类人类自闭症的刻板行为与社交障碍等行为,相关结果发表于《自然》杂志。自闭症—也称孤独症—是一类多发于青少年的发育性神经精神疾病,患者多会表现出社交障碍、重复性刻板动作和焦虑抑郁等行为及情绪的异常,目前没有有效的药物治疗方法。MECP2转基因食蟹猴作为MECP2倍增综合症的非人灵长类模型,为深入的研究自闭症的病理及探索治疗干预方法奠定了坚实的基础。

第二代F1转基因食蟹猴

F0转基因食蟹猴运动模式的异常

人类视觉适应存在习惯化现象

中科院心理研究所行为科学重点实验室鲍敏研究组,以运动适应和对比度适应为例研究了适应后效在长时程重复适应训练前后及训练过程中的变化,研究成果发表于《科学报告》。视觉是人类最重要的感觉,而视觉适应则是视觉的一种重要功能,主要是指视觉系统能够根据知觉的历史调整对当前刺激的反应强度。生活中我们能感受到的视觉适应现象有很多,比如明适应、暗适应。研究结果关注重复多天的适应过程,表明长时程重复适应训练引起的适应后效变化是由注意以及非注意的类似习惯化的机制共同作用的结果。

Shh调节细胞外谷氨酸水平和癫痫

中科院上海生命科学研究院神经科学研究所神经信号转导实验室王以政教授等发现Sonic hedgehog(Shh)可以通过调节谷氨酸转运体的活性影响细胞外谷氨酸的浓度,继而影响癫痫的发生,相关结果发表于《EMBO报告》。癫痫是发病率最高的神经系统疾病之一,大约影响世界人口的1%。谷氨酸是中枢神经系统中重要的兴奋性神经递质,当它在细胞外的浓度不能被精确调控时,就可能引起包括癫痫在内的神经兴奋性毒相关的疾病。谷氨酸转运体作为能够迅速清除细胞外谷氨酸的重要蛋白,在防止神经兴奋性毒的发生上起到重要作用。

精神分裂症谱系人群表现出不同程度的情绪-行为分离

中科院心理健康重点实验室神经心理学与应用认知神经科学研究组陈楚侨研究员与香港科研机构合作,考察疾病不同阶段中情绪-行为分离的本质与缺失程度,相关结果发表于《神经心理学》。结果显示,两组精神分裂症患者报告了和他们控制组类似的情绪体验,而阴性分裂型特质个体表现出即时愉快体验的缺损。而且,精神分裂症患者组效价和唤醒度两个维度上的情绪体验都不如控制组好。而阴性分裂型组在效价和唤醒度两个维度上的情绪-行为匹配上是完好的。这些发现提示情绪-行为失匹配在精神分裂症疾病的不同阶段存在本质和程度上的差别。