图1：雄性小鼠的aVMHvl^OXTR细胞在战败后对攻击者的反应增强。

为了在复杂的社会群体中生存，人们需要知道应该接近谁，更重要的，是应该避开谁。在小鼠中，一次失败就会导致失败的小鼠在数周内远离胜利者。在这篇研究论文里，通过通过一系列功能操作和实验，研究者确定了视交叉上核后部（SOR^OXT）^[2]中的催产素^[1]神经元和下丘脑腹内侧前部腹外侧区域（aVMHvl^OXTR）^[3]中表达催产素受体的细胞是失败诱发的社交回避的关键环路。在失败之前，aVMHvl^OXTR细胞对侵略者的暗示反应极小。在失败过程中，aVMHvl^OXTR细胞会被高度激活，并在SOR独有的催产素帮助下增强对攻击者暗示的反应。失败后，强烈的攻击诱导的aVMHvl^OXTR细胞活化会促使动物避开攻击者，并尽量减少未来的战败。论文作者的研究揭示了一种神经过程，该过程支持由失败引起的快速社交学习，并强调了大脑催产素系统在社会可塑性中的重要性。

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圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员确定了东方马脑炎病毒是如何附着在它用来进入和感染细胞的受体上的。左图为整个病毒，右图为病毒结构蛋白的放大图。这些发现为保护小鼠免受病毒引起的脑炎的受体诱饵分子奠定了基础。

—— 结构生物学研究还使科学家能够设计出阻止致命感染的诱饵分子

通过对东方马脑炎病毒^[1]如何与一种关键受体结合并进入细胞内部的原子级研究，还发现了一种诱饵分子，这种分子能保护小鼠免受这种可能致命的脑部感染。

这项研究由圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员完成，于1月3日发表在《细胞》（Cell）杂志上。通过加深对病毒蛋白及其在动物细胞上的受体之间复杂的分子相互作用的理解，这些发现为病毒感染的治疗和疫苗奠定了基础。

“了解病毒如何与它们感染的细胞结合是预防和治疗病毒性疾病的关键部分。”共同资深作者、华盛顿大学教授Herbert S. Gasser教授、医学博士Michael S. Diamond说：“一旦你理解了这一点，你就有了开发疫苗和药物来阻止它的基础。在这项研究中，我们花了很长时间才理清与特定受体-病毒相互作用相关的复杂性，但是一旦我们掌握了这些知识，就能设计出一种诱饵分子，该分子在中和病毒和保护小鼠免受疾病侵害方面非常有效。”

虽然人类染东方马脑炎病毒的情况很少见，全世界每年仅报告几例，但大约三分之一的感染者死亡，许多幸存者会出现持久的神经系统问题。此外，科学家预测，随着地球变暖和气候变化会延长蚊子的繁殖季节和扩大其分布范围，感染风险随之会增加。目前，还没有针对该病毒的疫苗或治疗该病毒的特效药物获得批准。

圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究确定了大脑和脂肪组织之间的一个关键反馈回路，该回路控制着小鼠的衰老。大脑下丘脑背内侧核中的关键神经元（以绿色显示）会激活脂肪组织产生细胞营养。当老年小鼠的这些特定神经元被激活时，它们的寿命会比对照组小鼠更长。资料来源：Kyohei Tokizane

—— 脑细胞向脂肪组织传递信息，用于产生抵消衰老影响的细胞营养

近年的研究发现人体器官之间的信息传递通道是调节衰老的关键因素。当这些信息传递通道畅通时，人体的各个器官和系统就能很好地协同工作。但随着年龄的增长，信息传递通道会退化，器官就无法获得维持正常功能所需的分子和电信息。

圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究在小鼠身上发现了一条将大脑和身体脂肪组织连接在一个反馈回路中的关键信息传递通道，该反馈回路似乎对整个身体的能量生产至关重要。研究表明，这一反馈回路的逐渐退化导致了自然衰老过程中典型的健康问题不断增加。

这项研究于1月8日发表在《细胞代谢》（Cell Metabolism）杂志上。该研究对将来开发干预措施具有重要意义，这些干预措施可以更长时间地维持反馈回路并减缓年龄增长带来的影响。

研究人员在大脑的下丘脑中^[1]发现了一组特定的神经元，这些神经元在活动时会向身体的脂肪组织发出释放能量的信号。研究人员利用基因和分子方法研究了小鼠， 这些小鼠的基因被编辑为达到一定年龄后这种信息传递通道持续打开。科学家们发现，这些小鼠比在正常衰老过程中同样的信息传递通道会逐渐退化的小鼠更活跃，表现出延缓衰老的迹象，而且寿命更长。

僵直症状是帕金森病最常见、最令人衰弱的症状之一，这种神经退行性疾病影响着全球900多万人。当帕金森病患者出现僵直时，他们会突然失去移动双脚的能力。通常是在迈步的过程中，导致一系列的顿挫步履，且步幅越来越小，直到完全停止。这种情况是导致帕金森病患者跌倒的最主要原因之一。

如今，通过一系列药物、手术或行为疗法治疗僵直症状，但没有一种特别有效方法。

如果有一种方法可以完全阻止僵直症状呢？

哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院（SEAS）和波士顿大学Sargent健康与康复科学学院的研究人员利用一种柔性的可穿戴机器人来帮助帕金森病患者行走自如。机器人服装穿在臀部和大腿周围，在腿部摆动时轻轻推动臀部，帮助患者实现更大的步幅。

该设备完全消除了受试者在室内行走时的僵直感，使他们能够比没有使用可穿戴机器人帮助时走得更快、更远。

SEAS工程与应用科学Paul A. Maeder教授、该研究的共同通讯作者Conor Walsh说：“我们发现，我们的柔性机器人服装只需提供少量机械辅助，就能产生立竿见影的效果，并能持续改善研究对象在各种条件下的行走能力。”

这项研究表明，柔性机器人技术在治疗帕金森病这种令人沮丧且具有潜在危险的症状方面具有潜力，不仅能让帕金森病患者恢复行动能力，还能让他们重获独立。

这项研究发表在《自然医学》（Nature Medicine）上。

伦敦帝国理工大学的一种新的机器学习工具可以帮助研究人员跟踪动物行为，并为人工智能在生物科学中的更多应用铺平道路。

生物学家经常借助收集有关集体和个人行为的数据来研究大量动物。新的机器学习工具有望帮助科学家更快地处理这项工作产生的大量数据，同时减轻工作量。

现在，一个名为replicAnt的新工具简化并精简了这些机器学习工具生成训练图像的方式，使其能够更快、更轻松地同时记录对昆虫等大量动物的观察结果。

动物数据库

现有的人工智能工具，为了提供一个学习数据库，需要用户煞费苦心地手工标注数百帧图像，为了解决这个问题，replicAnt只需轻点鼠标，就能自动创建成千上万张带标注的图像，并无缝地融合物种和环境的变化。最终，这些人工智能生成的数据可能会提高在动物研究中使用人工智能工具的速度和稳健性。

该研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。

该研究的主要作者、伦敦帝国理工大学生物工程系的研究员Fabian Plum说：“对大量动物进行研究和学习如何使用新工具需要大量时间。replicAnt降低了生物学家利用机器学习优化工作的门槛。”

伦敦帝国理工大学生物工程系第一作者和博士研究员Fabian Plum说：“了解动物的行为，特别是当我们的气候发生变化时，至关重要。我们希望我们的工具能够帮助人们更轻松、更快速地完成时间密集型的关键数据收集过程。”

尽管有很强的遗传易感性，但从未患上阿尔茨海默症的一位女性可能是阻止这种疾病的关键。圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员通过研究这名女性独特的基因突变发现了一些线索，这些线索可能有助于切断早期无症状阶段与晚期认知功能衰退阶段之间的联系。

—— 阻断疾病早期与晚期间的联系可预防痴呆症

阿尔茨海默症困扰着哥伦比亚的一个大家族，这个家族几代人中有一半人在壮年时就患上了这种疾病。但是，这个家族中的一位成员却躲过了看似注定的命运。尽管遗传了导致她的亲戚在40多岁时患上痴呆的遗传缺陷，但她在70多岁时仍保持着健康的认知能力。

现在，位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员认为他们知道了原因。之前的一项研究报告称，与她的亲戚不同，这名妇女携带了两个罕见的APOE^[1]基因变体，这种变异被称为“基督城突变”（Christchurch mutation）。在这项研究中，研究人员使用转基因小鼠证明，基督城突变切断了阿尔茨海默症早期（一种名为β淀粉样蛋白的蛋白质在大脑中积聚）与晚期（另一种名为tau^[2]的蛋白质积聚和认知能力开始下降）阶段之间的联系。因此，即使这位妇女的大脑中充满了大量的淀粉样蛋白，她仍然保持了数十年的智力敏锐。该研究结果以《提出了一种预防阿尔茨海默氏痴呆的新方法》（suggest a new approach to preventing Alzheimer's dementia）为标题发表于12月11日的《细胞》（Cell）杂志上。
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图1：使用Neuropixels探针在皮层深度进行大规模人类单神经元记录。
a，插入人体皮层的Neuropixels探针的特写照片。
b，九个穿透点的记录位置（右侧STG点（RH）绘制在左半球上）。
c，磁共振成像显示 Neuropixels 探针在p1（MTG，颞中回）整个皮层深度的大致位置。
d，p1插入部位切除组织的组织学检查提供了STG内的大致层状边界。
e，语音响应和非响应单元的数量。
f，示例神经元的单次试验尖峰光栅，显示神经元对不同句子的不同反应。每个神经元显示 10 个不同句子的多次试验（用虚线分隔）。右侧显示的是尖峰波形（平均值和随机选取的 100 个单个尖峰）。红线表示句子的起始和偏移。
g，三种类型的尖峰波形（上图；FS，快速尖峰波形；RS，规则尖峰波形）在皮层深度九个部位的分布（下图）。
h, 来自p1中117个神经元（按深度排序）的三个句子（各重复的平均值）的阈值PSTH（50毫秒窗口）显示了各深度的诱发活动模式。上部面板显示了每个句子的声学频谱图，并附有单词和音素注释。freq.，频率；FR，射速（神经元发放的速度）。

要想了解语音感知的神经基础，我们就必须从神经元这一基本计算单元和整个大脑皮层深度的神经元组织两个方面来研究人脑。在这项研究中，我们使用高密度Neuropixels^[1]阵列记录了对语音至关重要的高级听觉区域（颞上回^[2]）九个部位皮层^[3]中685个神经元的信息，同时参与者还聆听了口语句子。单个神经元对多种语音信号进行编码，包括辅音和元音的特征、相对声调、起音、振幅包络和序列统计。每个跨层记录的神经元都表现出对主要语音特征的主导调谐，同时也包含相当一部分编码其他特征的神经元，从而产生了异质^[4]选择性。在空间上，皮层深度相似的神经元往往编码相似的语音特征。所有皮层的神经元活动都能预测高频场电位（脑皮层电图^[5]），为从皮层表面进行大电极记录提供神经元来源。总之，这些结果证明，跨皮层的单神经元调谐是人类颞上回语音编码的一个重要维度。

科学家测量了小鼠大脑中的500个基因，揭示了整个大脑中细胞类型的复杂分布。艾伦研究所，Yao、van Velthoven、Zeng

—— 由美国国立卫生研究院（NIH）资助的图谱描述了小鼠大脑中3,200多万个细胞的特征。

一个国际研究小组有史以来第一次绘制了整个哺乳动物大脑的完整细胞图谱。该图谱是小鼠大脑的地图，描述了3200多万个细胞的类型、位置和分子信息，并提供了这些细胞之间的连接信息。小鼠是神经科学研究中最常用的脊椎动物实验模型，这张细胞图谱为进一步了解人脑铺平了道路（人脑可以说是世界上最强大的计算机）。细胞图谱还为开发治疗脑部精神和神经疾病的新一代精准疗法奠定了基础。

这些研究成果由美国国立卫生研究院的“通过推进创新神经技术进行脑研究计划”（BRAIN计划）资助，发表在《自然》（Nature）杂志上的10篇论文集中。

“小鼠图谱使哺乳动物脑细胞错综复杂的网络成为前所未有的焦点，为研究人员提供了了解人类大脑功能和疾病所需的细节。”美国国立卫生研究院下属国家心理健康研究所所长、医学博士Joshua Gordon说。

细胞图谱描述了小鼠大脑每个区域的细胞类型及其在这些区域内的组织结构。除了这些结构信息外，细胞图谱还提供了一份极其详细的细胞转录组目录。转录组目录是细胞中的整套基因读数，其中包含制造蛋白质和其他细胞产品的指令。图谱中包含的转录组信息是分层组织的，详细描述了大脑中的细胞类、亚类和数千个单独的细胞簇。

磁共振成像（MRI）利用磁场生成人体图像，使医生能够更准确地诊断伤病。磁化率张量成像（STI）^[1]是一种专门的MRI技术，其通过量化大脑中不同组织在磁共振成像扫描仪磁场中的磁化情况，来测量它们的磁感应强度。研究人员和医生可以利用这些信息更好地了解、诊断和监测神经系统疾病，如多发性硬化症（MS）^[2]和阿尔茨海默病。

约翰·霍普金斯大学的研究人员最近发表了一篇论文，介绍了一种名为DeepSTI的新算法，该算法可从多个单独扫描中获取数据，并提供包含精确脑组织易感性信息的大脑“超级扫描”。与传统的STI相比，他们的方法只用在更少的位置拍摄更少的图像，从而使扫描过程更快，患者感觉更舒适。

“通常，STI成像需要在不同的头部方向上进行至少六次不同的扫描才能实现良好的重建，这也是为什么尽管它具有了解人类大脑的潜力，但目前却没有得到广泛应用的主要原因。”资深作者、生物医学工程助理教授兼惠廷学院专业工程应用生物医学工程项目讲师Jeremias Sulam说，“我们的人工智能辅助重建极大地扩展了可收集的有用信息量，同时所需的数据量也更少，我们希望这将有助于把这种成像技术从实验室推向临床。”

该团队的研究成果发表在《医学图像分析》（Medical Image Analysis）和2023年临床神经成像机器学习国际研讨会的论文集上。

图1：超声液体活检流程。
a 参与本研究的五名患者（G01、G02、G03、G04 和 G05）超声液体活检前的对比增强T1加权MRI图像。
b 神经导航引导下的超声液体活检设备示意图。
c 超声液体活检时使用的与神经导航探针相连的FUS传感器图片。
d 超声液体活检临床工作流程。

超声液体活检^[1]一种新兴技术，它将聚焦超声（FUS）^[2]与微气泡相结合，以便富集循环脑疾病特异性生物标志物，用于脑部疾病的无创分子诊断。在此，我们报告了首次在高级别胶质瘤患者中进行的超声液体活检前瞻性人体试验，以评估其在富集血浆循环肿瘤生物标志物方面的可行性和安全性。该试验使用了与临床神经导航^[3]系统集成的灵巧型FUS设备，按照神经导航的既定临床工作流程进行超声液体活检。对FUS超声前后采集的血样的分析表明，超声液体活检富集了血浆循环肿瘤DNA（ctDNA）^[4]，其中单核细胞游离DNA（cfDNA）^[5]片段（120-280bp）最大增加了1.6倍，患者特异性肿瘤变异ctDNA水平增加了1.9 倍，TERT^[6]突变ctDNA水平增加了5.6倍。对手术切除的肿瘤进行的组织学分析证实了这一过程的安全性。对超声处理和非超声处理肿瘤组织的转录组分析发现，FUS超声处理调节了细胞物理结构相关基因。在总共检测到的17,982个与免疫途径相关的基因中，只有2个上调。这些可行性和安全性数据支持继续研究超声液体活检对脑部疾病的无创分子诊断。