脑科学FM | 物理学家助力神经科学！想象有多重要？既能让你对未来做计划，又能让你爱屋及乌。
Nature Reviews Physics
大脑在召唤你——物理学助大脑网络研究一臂之力
随着fMRI等非侵入性脑成像技术的快速发展，前所未有的丰富成果不仅让脑科学家能够更加深入、全面地研究大脑神经网络的物理结构与功能特性，也让物理学家取得了构建脑网络模型、寻求节点间互动规律所需的必要数据。近期，宾夕法尼亚大学的两位物理学家梳理了迄今为止物理学在脑网络研究方面做出的贡献。结构方面，集群、小世界和中心模型表明神经元间、不同脑区间的连接形成以信息的高效传播为原则，三维空间模型则揭示了同等重要的能量消耗最小化原则。神经活动传播方面，简化抽象模型已能较为成功地模拟大脑的基本计算能力，而更复杂的生物物理模型在涌现现象和统计力学中寻求启发，探索为何单个神经元的行为能产生整体范围内同步的神经活动和高等认知功能。将上述知识与网络控制理论相结合，科学家有望通过刺激特定区域来影响信号在神经网路上的传输，从而达到对帕金森综合征、阿兹海默症、抑郁等精神、认知和神经系统障碍的针对性治疗。(导读 王丹绮)
文章链接：https://www.nature.com/articles/s42254-019-0040-8
图片来源：Complex Systems Lab UPenn
Nature Neuroscience
对猕猴的研究表明前扣带皮层是将反事实的选择价值转化为实际行为的重要区域
动物在做出选择的时候可能是由感官信息导向的，也可能是由内在表现（类似于想法）导向的，例如南非大狒狒会往返于睡眠区和遥远的觅食饮水区，这种迁移就是由内在表现或记忆引导的。这种选择方式被称为“反事实选择”，因为选择不会马上实施，或者是无法马上实施，而是会维持一段时间在未来实施。类似于我们在快要下班下课的时候想着一会儿吃什么。为了研究动物的这种选择机理，科学家研究了四只猕猴是如何维持这种反事实选择的。利用功能性核磁共振成像，科学家们发现在海马、前外侧额叶皮质和前扣带皮质的回路中，有两种不同的神经活动模式随着反事实选择的变化而变化。并且前扣带皮层的活动与内在表现是否会转化为实际的行为有关。科学家使用超声刺激可逆地破坏前扣带皮层的活动，进一步确定前扣带皮层在这个转化过程中的重要性。（导读 陈璐雯）
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-019-0375-6
图片来源：Nature Neuroscience
Science
脑中的“感觉皮层小人”，也许出现的比预想更早
还记得生物课本插图里经常出现的这个用于表示身体不同部位对应的躯体感觉皮层大小的“感觉皮层小人”吗？一直以来，有观点认为，只有当胚胎发展到一定阶段，随着外界感觉的输入，皮层与身体不同部位的对应关系才会逐渐建立，这样的对应关系被称为躯体感觉图谱。然而在今年六月发表在《科学》的一篇文章中，来自西班牙米盖尔·埃尔南德斯大学高级科学委员会的科学家发现，躯体感觉图谱可能在出现感觉输入之前，就已经在丘脑自发放电的影响下初步生成。研究人员通过构建转基因小鼠，直接扰乱了在胚胎发育过程中出现感觉输入前的丘脑自发放电，并发现这种小鼠的躯体感觉皮层的结构和功能均出现异常。这些结果证明了丘脑在躯体感觉谱图的产生前期发挥了重要作用，同时证明这一过程的开始时间早于感觉的实际输入。（导读：呱琦）
文章链接：ttps://science.sciencemag.org/content/364/6444/987.long
图片来源：Wikipedia
Neuron
大脑可能通过次空间来传递信息
科学上我们常常根据空间位置和功能分化的不同， 将大脑分为许多不同的皮层区域，这里面每个区域负责处理不同的信息，如视觉、听觉、情绪控制等等。人们发现在每个皮层区域当中更加细分下去，更高级的次区域通常处理比初级次区域更加抽象的信息。那么这些区域之间是怎么样传递信息的呢？最近卡内基梅隆大学的 Byron Yu 团队提出，大脑中的信息传递可能是通过将信息压缩到一些更低维度的次空间来进行传播。他们指出，以次空间来传递信息，上游区域可以通过调整不同次空间中所包含的信息来选择将当中上游区域的信息传递给下一个区域。这种方式提供了非常大的灵活性，更加便利于上游区域将不同的信息传递给不同的区域。（导读：陈可欣）
文章链接：https://www.cell.com/neuron/pdfExtended/S0896-6273(19)30053-4
图片来源：https://www.livescience.com
Nature Communications
大脑的“爱屋及乌”效应：YY喜欢的人将改变对相关地点的态度
旅行前，你是否会想象和玩伴同游世界的画面？与恋人见面之前，你是否会想象约会时的画面？人类大脑很擅长于想象或预期未来事件。然而这种纯靠想象的技能是否会改变我们对所想对象的态度或情感？近期有研究人员利用功能性磁共振成像，探究了大脑是如何编码对想象场景中构成要素的态度的。结果发现，人们想象和喜欢的人（无条件刺激，UCS）在某中性地点（条件刺激，US）互动会提高对该中性地点的喜好程度。进一步，大脑腹内侧前额叶皮质（vmPFC）区域的神经活动编码了对人的喜好程度，并且这种神经活动能预测对于人物配对的中性地点的态度。因此，本研究揭示了仅仅通过想象就可以通过大脑塑造我们对现实环境中元素（如，地点）的态度。（导读：Lucy LIU）
文章连接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-09961-w
图片来源：https://www.pexels.com/photo/sunset-beach-couple-love-58572/
Cell
神经元也需要“减脂教练”
近年越来越多的人注重身体健康进行健身运动，在健身运动过程中，大家除了追求普遍的“减肥”效果，也追求更加健康和美观的“减脂”效果。体脂偏高或过高都会增加患心血管、代谢等疾病的几率，所幸体脂能靠运动减少。但是，神经细胞里如果产生过多的脂肪，并且没有得到及时的清除，便会造成脑部病变。那么，作为大脑主力军的神经元是如何清除细胞内的脂肪的呢？近日来自霍华德休斯研究所Janelia校区的研究团队证实，神经元（Neuron）将自身产生的过多的脂肪酸转移给其附近的星形细胞（Astrocyte），星形细胞将过剩的脂肪酸转化成能量，变废为宝，从而减少神经元的脂肪负担。当神经元活动持续增加，高水平的活性氧会促使脂肪酸过氧化。如果这些过氧化的 脂肪酸没有得到及时清除，高度活跃的神经元会发生病变，进一步导致神经退行性病变。因此，神经元脂肪酸清除的机制对于维持大脑健康十分重要。（导读 Effie Liu）
文章链接: https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(19)30387-3.pdf
图片来源: https://www.seattletimes.com/pacific-nw-magazine/eat-fat-and-lose-fat-with-a-ketogenic-diet/
以上是本期FM全部内容，感谢观看收听
导读：王丹绮、陈璐雯、呱琦、陈可欣、Lucy LIU、Effie Liu
责编：Zhu Xiao
配音：鸽子
背景音乐：Deep East Music -- Sunny Jim
封面：Veronibah_
排版：X
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