分手伤脑,建议别谈

分手伤脑,建议别谈

期刊:NeuroImage: Clinical

分手(一般情况下)是一个重大的生活挫折;意料之内的是,分手也会对大脑产生(暂时的)负面影响。近日,研究人员利用静态功能性核磁共振(resting fMRI)观察了分手后出现抑郁症状的人的全脑动态(whole-brain dynamics)。

本项研究使用了Deco和Kringelbach在2017年引入的“内点燃分析”(intrinsic ignition analysis)。这种分析方法测量一段时间内,大脑对内部自发事件的整合程度(一个脑区自发性地发起神经信号,也就是“点燃”,并将信号传递到其他脑区,从而促进信息整合的能力)。因此,内点燃分析能反映各个脑区之间连接和沟通的效率。

分析表示,分手后抑郁症状的严重程度,与大脑整合信息并对其进行全局处理的能力,呈负相关关系。虽然这并不是一项因果研究,但它说明了分手可能是大脑信息处理障碍的风险因子之一。

doi: 10.1016/j.nicl.2020.102299

滴血验脑瘤的好事,终于要来了?

期刊:Nature Medicine

脑瘤诊断一直是攻克癌症最大的难关之一——如果通过非侵入式的手段,更准确地诊断分类脑瘤,能为医患提供极大的便利。近日,一项发表于《自然:医学》中的研究提供了一种易操作的非侵入式诊断方法:滴血诊断。

这个方法借助DNA分子的甲基化过程(methylation)来对肿瘤进行诊断和(严重程度)分类。DNA分子上的甲基是一个表现遗传学(epigenetic)特征,对基因表达有重要的调控作用。在肿瘤细胞中,DNA甲基化的规则被打乱了,进而允许了不受调控的细胞分裂和肿瘤生长。肿瘤细胞的DNA片段会进入血液(循环肿瘤DNA,也叫circulating tumor DNA或ctDNA)。采集血液,然后再用机器学习进行分子分析,能有效准确地检测出肿瘤的存在和严重程度。

doi: 10.1038/s41591-020-0932-2

大脑处理语言和其他声音的方式,有什么本质上的不同吗?

期刊:eNeuro

在处理语言时,我们的大脑需要将不同人说出的(甚至不同方言里的)同一个字,准确地识别为那个字,而不是不同的字——这也许依赖于我们对语言元素的特殊表征。这种表征,是否与大脑对其他声音的表征不同?区别于其他声音,大脑是否用不同的过程来处理语言?


近日,由Riitta Salmelin教授带领的研究团队利用脑磁图(megnetoencephalography或MEG),发现大脑在处理听到的口头语言时,会产生很强的时间锁定(time-locking)现象——例如我们听到“鞋子在地上”这句话时,大脑会在各个声母和韵母的对应时间点产生相应的皮质激活(cortical activation)。与之不同,研究人员表示,大脑在处理其他声音时,不会产生时间锁定现象。

doi: 10.1523/ENEURO.0475-19.2020

女性的阿尔兹海默症发病率更高,真的只是因为女性活得更久吗?

期刊:Neurology

长久以来,我们都知道女性的阿尔兹海默症发病率较男性更高(美国67%的患者都是女性),并一致认为这是因为女性普遍活得更久,而年龄本身就是阿尔兹海默症最大的风险因子之一。但近期的一项研究对比了年龄相近的中年女性和男性,利用PET和MRI等方法测量了四个生物标志:灰质与白质容量、Aβ淀粉样蛋白沉淀量,还有大脑利用葡萄糖的速率(代表大脑活动/能量消耗的程度)。

研究发现,同龄女性在这四个指标上都比男性要差:女性有更多的Aβ淀粉样蛋白沉淀、更慢的葡萄糖利用速率,和更低的灰质与白质容量——虽然最后两个指标的差别只是因为(平均)女性大脑比男性小。研究人员认为,这说明在中年期,女性就已经比男性有更高的阿尔兹海默风险了——这有可能与女性更年期中和期后,雌激素(oestrogen)水平的下调有关。有趣的是,我们知道阿尔兹海默症是唯一一个女性发病率比男性高的神经退行性疾病。

doi: 10.1212/WNL.0000000000009781

运动皮层的细胞如何分工评估你做的动作,并预测下一个动作?

期刊:Neuron

适应新的动作对于动物的生存不可或缺,大脑不仅要利用动作反馈,来评估你已经完成的动作的准确度,还要根据环境预测你下一步要做的动作。动作控制的神经环路包括了多个脑区。其中,初级运动皮层(primary motor cortex)被认为用于整合动作反馈和当下环境的信息,并发出动作预测。但是初级运动皮层里的细胞有很多种类,这些不同种类的细胞是如何分工、合作来实现这些功能的呢?

结合钙离子成像(calcium imaging),光遗传学(optogenetics)以及动作行为学,该研究发现了两种位于2/3皮层的神经细胞,分别编码每个动作实验的结果(成功或是失败),这些细胞的编码性质是随着行为训练逐渐发展而成的。另外,第5皮层的锥体束细胞(pyramidal neuron)群的初状态编码了上一个动作结果的记忆(成功或是失败),是大脑学习新动作的必要条件。

doi: 10.1093/cercor/bhy299

内侧额叶皮层灵活地根据不同任务提取不同记忆

期刊:Science

复杂的决策需要过往经验的支持。内侧额叶皮层(medial frontal cortex或MFC)在这个过程中扮演了重要角色。这项研究中,科研人员记录了13名人类被试的1430个单个神经元的活动;这些神经元分布于包括背侧前扣带皮层(dorsal anterior cingulate cortex)和预辅助运动皮层(pre-supplementary motor area)的内侧额叶皮层、海马体和杏仁核。

实验中,被试需要在识别记忆任务(recognition memory task)和分类任务(categorisation task)之间来回切换。与海马体和杏仁核不同,内侧额叶皮层中的神经元形成了两个不同的决策轴(axes):一个负责基于记忆的决策,一个负责基于分类的决策。这项实验揭示了人脑中MFC如何根据任务需要提取不同记忆的神经元机制。

doi: 10.1126/science.aba3313

涡虫视觉系统再生中的特殊细胞

期刊:Science

路标细胞(guidepost cells)在神经系统的发育过程中辅助轴突导向(axon targeting)。这种机制在神经环路建立好之后基本消失殆尽,并限制了神经系统的再生。但也有一些动物,比如涡虫Schmidtea mediterranea,能够在受伤后修复神经系统的功能。因此,这些成年个体很有可能拥有类似于路标细胞的细胞机制,用以帮助轴突的再次形成。

这项研究中,研究人员研究了涡虫的视觉系统再生,并且找到了一组罕见的类路标肌肉细胞(guidepost-like muscle cells)。这些肌肉细胞集中在两个十分精确的解剖学定位(precise anatomical locations)上,并且和光感受器(photoreceptor)的轴突有着紧密联系。包括移植和RNA分析在内的一系列实验支持了这个发现。

doi: 10.1126/science.aba3203

会抛话头和接话的,才是流利第二语言学习者

期刊:Language Learning

轮流发言(turn-taking)是人类流畅对话的特点之一。能熟练感知到“该我说话”接过话头并给对方说话的机会,表明一个人已经能很好地理解和产生对话。这可以用来观察一个人的第二语言学得如何,因为在一个合作的对话里,这种轮流发言的能力,比单口的流畅度更好用于判断掌握语言的熟练度。这篇文章主要研究了,轮流发言是否可以作为母语者和非母语者对话时,判断对方熟练度的一个标准。其中主要的变量是:1)两人说话撞车了多久,2)两人说话间空白了多久。

三种 fluency 定义:perceived fluency 和给人的印象相关, utterance fluency 和发音的音系学(acoustic)精准度有关, cognitive fluency 主要是调用准备词语的能力。文章主要关心前两种。

实验发现,荷兰语母语和非母语的对话(母语者说话快得多),控制变量后让参与者评估流畅程度。结果显示,人们对母语者更严格。如果说话的人过于快速或者慢吞吞地接过话,都会被认为不够流畅;非母语者给人不流畅的印象,主要来源于接话慢。

doi: 10.1111/lang.12416

肠道里的淀粉样沉淀会引起阿尔兹海默症吗?

期刊:Journal of Physiology

香港中文大学的研究团队认为:应该会。

长久以来,Aβ淀粉样沉淀都被认为是造成阿尔兹海默症的凶手之一。在大脑中,高浓度的沉淀具有细胞毒性,会引起细胞死亡。

然而,过去几十年的Aβ研究都将注意力放在大脑中。近日,港中大的研究团队通过将携带荧光标记(fluorescent tags)的Aβ沉淀注射入小鼠的肠胃里(然后再等上一年),就能使小鼠患上阿尔兹海默症,并在大脑内观察到携带荧光标记的Aβ沉淀。这意味着,这些沉淀也许能够通过肠胃-大脑轴进入大脑,从而引起阿尔兹海默症。

doi: 10.1113/JP279919

COVID-19康复者的大脑网络功能恢复

期刊:Annals of Neurology

(为未正式发表的Accepted Manuscript)

许多新冠肺炎的重症患者在肺炎康复后经历了长期的意识紊乱(prolonged disorder of consciousness),其中有的人有大脑结构的损伤,有的却没有。在COVID-19患者预后的分析中,对意识紊乱的认识和研究十分重要。

本文报告了一名47岁的男性新冠肺炎重症患者的情况。在最初的抢救过去之后,他经历了数十天无反应(unresponsive)状态,并在入院后第61天开始逐渐恢复意识。在此之前,他接受了EEG,MRI,fMRI和rs-fMRI(resting state-fMRI,静息态功能磁共振成像)检查。前三项结果显示出了其大脑结构上的损伤和功能上的异常;然而,rs-fMRI却显示,他的预设模式网络(Default Mode Network,现行假说中,保障意识形成的重要网络)中的大脑功能连接与健康对照组相似可比。rs-fMRI的结果预测到了他后来的苏醒和恢复。该案例给研究人员和医疗工作者带来的启示是,即便重症新冠肺炎患者受到了脑结构损伤,相对完好的大脑网络功能可能意味着更乐观的神经学预后。

doi: 10.1002/ana.25838

理解句子与模拟复杂视觉信息的语境

期刊:Cognitive Science

明白大脑如何理解带有视觉信息的句子,能帮助我们弄清大脑是如何表征概念(concepts)的。有越来越多研究希望证实概念的非模态表征,需要具身(embodied)的知觉信息,而非以纯粹符号(symbolic)的形式被大脑处理。

在本文中,研究人员的假设是,语言处理会触发大脑模拟复杂视觉景象的能力。一种解释为,人在阅读过程中会同时生成语言启发的图像(language-induced imagery),在实验中可能为物体(如小熊)和百叶帘。另一解释为,图像中有更复杂的视觉信息,包括了物体上被投射的光线与阴影形状。文章表示,结合过去的研究,我们知道语境中的感知信息被表征时,经过感知运动系统的模拟,和被指物体的感知经验有关。但作者认为,不能就此推出语言处理依赖于视觉图像的模拟,同时,我们尚不知道这种图像模拟精确到什么程度,例如模拟场景是否会区分不同的光源、模拟物体是否依赖于大脑中的原型(prototype),还可以引入视觉信息的噪音来干预图像模拟。未来围绕句子理解和语境模拟的研究可以继续探索这一点。

在实验中,被试首先读一句“过滤句”(filter sentence),描述光线从不同的入口(如百叶帘/打开的窗/无)照向某物,再看一张图片(图中物品被光线照射,留下形状各异的阴影),最后再回答图中物品是否准确反映了句子描述的景象。实验共三次,百叶帘阴影、打开的普通窗户阴影、无阴影的变量组合各有不同。实验结果表明,整体上,被试看到光影形状与句子符合的图片时,回答更快。

doi: 10.1111/cogs.12870

就像学母语那样“具身”地掌握第二语言

第二语言如果学得不熟练,可能出现说第二语言时要经第一语言翻译再输出的过程——这类人只能依靠第一语言思考,将第一语言作为一个“中转翻译机”。

文章总结了近年来“社会式第二语言学习”(Social L2 Learning或SL2)的相关研究。具体来说,这种理论框架,让后天学习第二语言的学习者在实际(或 VR 模拟的)生活场景里,在与他人的互动里,直接学习新词汇和语法——就像我们学习母语那样。这样学习语言,比起传统的学习方式(例如在教室里学习,或者看预先录制的教材),好处之一就在于与他人的共享注意力(joint attention)。因此,语言学习中的错误,在互动中能被纠正。同时,由于有更多处理感知、记忆、动作、情感和动机的脑区,同时参与语言学习的过程,以模块化(amodal)的方式编码词汇信息,因此新信息被深度加工,使记忆更牢固。

doi: 10.1038/s41539-020-0068-7


编者:阿莫東森,山鸡,航迹云,狗尾巴花,汉那

排版:小葵花

封面:纪善生