追问daily | 气味的单神经元表征；神经现象学的数学视角；内感受与情绪调节的关联

嗅觉是日常生活中不可或缺的感官之一，其缺失会导致食物失去美味，甚至无法感知危险。为了探究人类嗅觉感知的神经机制，波恩大学医院、波恩大学和亚琛大学的研究人员首次在人体中研究了单个神经元的反应，弥合了动物和人类嗅觉研究之间的差距，增强了我们对如何感知气味的理解。

研究团队通过在波恩大学医院接受癫痫诊断的患者的大脑中植入电极，记录他们在闻到各种气味（如新鲜水果、腐坏的鱼）时的神经元活动。研究显示，大脑中的单个神经细胞可以预测特定的气味及其情绪关联。其中初级嗅觉皮层不仅能够精确辨别气味，还可以对视觉信息做出反应。同时，杏仁核对气味的情绪反应有所差异，海马体与气味的识别表现有关。此外，研究发现神经元会对气味、图像以及相关的文字信息产生反应，这表明嗅觉处理中涉及多模态整合以及概念编码机制。这些发现不仅验证了动物研究的结果，还为未来开发嗅觉辅助设备铺平了道路。研究发表在 Nature 上。

人类大脑发育过程中的第一张DNA修饰图

本研究由加州大学洛杉矶分校的Chongyuan Luo和加州大学旧金山分校的Mercedes Paredes共同领导，研究团队还包括索尔克研究所、加州大学圣地亚哥分校及首尔国立大学的科学家。研究首次绘制出人类海马体和前额皮质发育过程中DNA修饰的详细图谱，这些大脑区域在学习、记忆和情感调节中起到关键作用，并与孤独症和精神分裂症等神经疾病密切相关。

研究采用了新型单细胞测序技术snm3C-seq（单细胞核甲基化和染色质结构捕获联合测序），对超过53,000个大脑细胞进行分析，揭示了从中期妊娠到成年期间的基因调控变化。研究发现，DNA甲基化和染色质三维结构的动态重组在时间上是相互独立的。短程染色质相互作用主要出现在神经元中，而长程相互作用则更多见于胶质细胞和其他非脑组织。进一步分析显示，精神分裂症相关的基因变异体集中于特定细胞类型的染色质环连接调控区域，这表明这些区域可能是神经精神疾病的潜在发病点。

研究的成果不仅为理解大脑发育中的基因调控提供了基础数据，也为干细胞模型（如大脑类器官）的改进提供了参考标准，使这些模型更接近于实际的人类大脑发育过程。研究发表于 Nature 上。

延长时间：神经元如何在与学习相匹配的时间尺度上编码信息

来自马普研究所佛罗里达神经科学分部的研究团队发表了一项研究，揭示了行为时间尺度突触可塑性（BTSP）的分子机制。该研究由  Anant Jain、Dr. Yoshihisa Nakahata 和科学主任 Ryohei Yasuda 领导，旨在探究神经元如何在学习过程中整合以秒为单位的时间尺度信息。此前的研究主要聚焦于毫秒级的传统突触可塑性模型，忽视了与实际行为时间尺度相一致的分子机制。

研究团队在分离的脑组织中，通过双光子谷氨酸解锁技术结合突触后电流注入，诱导了 BTSP 发生，确认其在行为相关的时间尺度上整合信息的能力。进一步使用改进的 CaMKII（钙调蛋白激酶 II）传感器发现，BTSP 诱导期间 CaMKII 并未立即激活，而是在数十秒后以树突内延迟且随机的方式激活，这种现象称为树突延迟随机激活（DDSC）。

DDSC 的发生依赖于突触前和突触后的共同活动，显示出 CaMKII 在整合这些信号中的关键作用。此外，实验还揭示了 IP3 依赖的细胞内 Ca2+ 释放在促进 DDSC 和 BTSP 过程中具有重要作用。这项研究改变了对 CaMKII 在突触可塑性中作用的传统看法，为理解神经元如何在行为相关的时间尺度上编码信息提供了新的视角。研究发表在 Nature 上。

大脑不同区域的结构与功能连接关系随功能类型变化

耶鲁大学的研究人员近期发表了一项研究，探讨了大脑不同区域的神经元连接（结构）和功能共激活之间的关系。研究由耶鲁大学神经科学系的Neuroanalytics研究小组执行，研究团队成员包括Evan Collins和耶鲁医学院神经学副教授Hitten Zaveri。

研究团队利用大规模数据库中的脑结构和功能数据，对超过300种大脑功能和多个脑区的结构-功能关系进行了计算和分析。他们发现，结构-功能的对应性在不同脑区表现出显著差异。在初级感觉和运动皮层，结构与功能的耦合关系较为紧密，尤其是在处理感知和运动功能时；而在联合皮层，该对应性较弱，反映出复杂认知功能对直接神经连接的依赖性较低。

此外，研究结合自然语言处理技术发现，人类的语言系统与大脑的神经结构有一定的对应性，这种联系可能反映了大脑在感知与认知功能上的组织方式。研究推测，人脑在进化过程中通过建立更多间接连接以实现更高级的认知能力，从而逐渐摆脱对直接连接的依赖。研究发表在 Nature Communications 上。

大脑的视觉皮层负责处理视觉信息，而神经回路的优化需要通过修剪多余的突触来实现。这种修剪过程由少突胶质前体细胞（OPCs）完成。冷泉港实验室的Lucas Cheadle及其团队长期研究这些神秘的细胞，他们在2022年首次发现OPCs不仅仅是用来生成少突胶质细胞，还承担着修剪突触的任务。本次研究中，研究团队开发了新技术来深入了解OPCs在大脑健康及神经疾病中的作用。

研究团队采用了一种双管齐下的方法来量化OPCs对突触的修剪。第一种方法利用腺相关病毒（AAV）标记神经元突触，通过荧光信号区分突触位于吞噬溶酶体内外的状态，结合对OPCs的免疫染色，精确分析30-50个OPCs的突触吞噬情况。第二种方法则从解离的脑组织中分离出OPCs，使用荧光抗体标记突触前蛋白，并通过流式细胞术对数万个OPCs进行分析。这两种方法大大提高了突触修剪的检测精度，并可应用于其他胶质细胞的研究。研究结果显示，OPCs在修剪突触时不仅是被动的，而是有选择地吞噬特定的突触。研究团队还发现，这些细胞可能在脑癌和阿尔茨海默病等疾病中起到重要作用。本次研究发表在 Nature Protocols 上。

磁控基因疗法精准调控脑回路，无需植入设备

威尔康奈尔医学院、洛克菲勒大学和西奈山伊坎医学院的研究人员开发了一种新型磁控基因疗法，能够在不植入设备的情况下，通过磁场精准调控特定脑回路。这项技术有望在神经和精神疾病的治疗中发挥重要作用。

研究团队采用一种基因治疗技术，将工程化的离子通道蛋白导入目标神经元。这种蛋白与铁蛋白结合，对磁场敏感，当磁场施加在这些区域时，能够开启或关闭神经元的活动。实验在小鼠的纹状体中注入这种基因治疗，利用磁共振成像（MRI）设备成功控制了小鼠的运动行为，使其动作明显减慢甚至冻结。同时，在帕金森病模型小鼠的丘脑底核中引入氯离子通道，成功降低了c-fos表达，改善了异常运动表现。

此外，研究还验证了经颅磁刺激（TMS）设备的效果。研究过程中未发现安全问题，并确认环境中的普通磁场不足以意外激活该系统。该技术有望用于治疗抑郁症、慢性疼痛等多种神经和精神疾病，并为探索脑回路调控的基础原理提供新工具。研究发表在 Science Advances 上。

英国萨里大学的Dr. Roman Bauer团队开发了一种新型的计算机模拟技术，模拟大脑如何生长神经元。这项研究有助于深入了解大脑的工作机制，并可能为神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的治疗提供新思路。研究基于BioDynaMo软件开发，该软件支持多维度的基于代理的模拟。

团队采用了近似贝叶斯计算技术，对基于代理的模型（ABMs）进行校准，使模型能够准确反映真实神经元的生长和连接过程。通过对海马体中的锥体细胞的模拟，该方法展示了其在细节上模拟神经元发育的潜力。研究过程中使用了Sequential Monte Carlo采样法和Wasserstein距离来评估模型的参数精度。这些模型不仅在模拟真实数据时表现出色，还能捕捉到海马体CA1区锥体细胞的特定特征。

研究结果表明，随着人工智能技术的快速发展，利用该模拟系统或将为大脑疾病的治疗提供更多可能的干预手段。然而，模拟的准确性仍然依赖于输入数据的质量，对于不同类型的神经元或大脑区域，模型可能需要进一步调整。研究发表在 Journal of Mathematical Biology 上。

内感受与情绪调节的关联：抑郁和焦虑的独特机制

内感受和情绪调节障碍在情绪失调中扮演重要角色。孤独症也与这些障碍相关联。本研究由大脑研究院的研究人员进行，通过两组非临床样本的测试，探讨情绪调节是否在内感受/孤独症与共病抑郁/焦虑症状之间起到中介作用。

研究人员在两个独立的样本中测量了参与者的内感受（MAIA）、孤独症（TAS-20）、情绪调节障碍（DERS）、抑郁（BDI-II）和焦虑（STAI）情况。结果显示，情绪调节障碍在内感受与抑郁症状之间起到了中介作用，并且对焦虑症状也有类似影响。然而，在控制共病影响后，焦虑症状更能解释内在感知的问题，而抑郁症状则更能解释孤独症与情绪调节的关系。

这些发现对理解抑郁和焦虑症状的高共病性具有重要意义，同时为每种情绪失调提供了独特的治疗目标。未来研究应在临床样本中进行，并使用纵向数据进一步探讨这些关系的方向性。研究发表在 Current Psychology 上。

光流解析揭示大脑如何感知自我运动中的物体运动

当我们在日常生活中移动时，大脑需要忽略由自我运动引起的视觉图像流动（光流），从而正确判断物体的运动方向。这种光流解析机制的存在已在人类和猕猴的行为研究中得到验证，但其神经基础仍不明确。本研究由斯坦福大学和罗切斯特大学的研究人员共同开展。

研究通过对两只猕猴（分别为M和P）的中部颞区（MT区）进行神经记录，观察光流对其运动方向判断任务的影响。实验中，猕猴需要判断目标物体在模拟向前或向后的自我运动背景下的运动方向，分别进行39次记录，涉及727个MT区的神经单元。研究显示，在存在光流背景时，猕猴的感知方向会发生系统性的偏差，偏差程度随着光流强度和物体在视觉场位置的不同而变化。这种偏差符合光流解析的预期，即感知上的偏离方向与光流方向相反。

研究发现，MT区神经元的响应模式与光流解析一致，特别是神经元对左向或右向运动的偏好会影响光流对其响应的调节。通过解码分析，MT区的神经群体响应可以部分解释猕猴在实验中的行为偏差，表明MT区参与了场景相对物体运动的计算。此外，光流对MT区的调节作用并不能简单地用周围抑制或选择性相关活动解释，表明可能存在来自高层次区域的反馈信号，如MSTd或VIP区。研究发表在 Current Biology 上。

Anthropic公司近日推出Message Batches API，旨在为开发者提供一种高效、低成本的批量查询处理方式。该API支持一次性提交多达10,000个查询，处理时间不超过24小时，相比标准API调用可节省50%的费用。这使得处理非实时性任务变得更为高效和经济。

目前，该API已在公测阶段提供，支持Claude 3.5 Sonnet、Claude 3 Opus和Claude 3 Haiku三款模型，并可通过Anthropic API使用。Amazon Bedrock用户可以利用批量推理功能，Google Cloud的Vertex AI也即将支持批处理功能。

对于开发者来说，Message Batches API能够大幅提高数据处理的吞吐量，避免因速率限制导致的性能瓶颈，尤其适用于需要处理大规模数据的任务，如客户反馈分析、语言翻译、大型数据集分类或模型评估等。此外，这项新功能使得以前不太经济的大规模数据处理场景，如公司文档库分析，变得更为可行。

该API的定价结构提供了输入和输出标记费用的50%折扣，其中Claude 3.5 Sonnet、Claude 3 Opus和Claude 3 Haiku的价格分别为每百万标记$1.50/$7.50、$7.50/$37.50和$0.125/$0.625。著名的问答平台Quora已经应用该API进行文本摘要和高亮提取，以开发新功能，并简化大规模查询的处理流程。