追问daily | AlphaFold 3 开源发布；精神疲劳将导致大脑局部睡眠；记忆不专属于大脑

墨尔本大学柯林斯生物微系统实验室的生物医学工程团队研发了一种突破性的3D生物打印技术。该团队由 David Collins 副教授领导，此项技术为癌症研究和药物开发提供了重要的支持，尤其适合复制人体多种组织结构。

该团队利用声波振动气泡的方法，以超高速在数秒内完成3D生物打印，能够构建从脑组织到骨骼的多种人体组织结构。这种创新技术较传统逐层打印快约350倍，通过准确定位细胞并直接在实验室板中打印，显著提升了细胞存活率，减少了因物理操作造成的结构损伤。研究表明，该方法能够在细胞分辨率下实现组织结构的精确还原，为癌症研究提供了更高效且道德的研究手段。此外，研究发现该技术具有较强的通用性和生物相容性，适用于多种复杂的生物结构打印。这项研究成果发表在 Nature 上。

人犬互动中的情感同步：心率变异性的共同调节现象

人与狗之间的关系建立在情感依恋之上，但其生理机制尚未明确。芬兰于韦斯屈莱大学心理学系和跨学科大脑研究中心的研究团队针对这个问题展开研究，旨在了解狗与主人之间的情感连接如何在生理层面上体现出来。

研究以29对狗主人组合为对象，采用伪随机交叉设计，通过测量静息基线期和积极互动任务期间的心率变异性（HRV）和体力活动，分析狗与主人的生理同步现象。结果表明，狗与主人的心率变异性在自由活动期（如基线前后）表现出显著相关性，而在互动任务（如抚摸和玩耍）中，两者的活动水平也会同步。更为重要的是，狗的心率变异性可以预测主人的心率变异性，而狗的身高、饲养时长、主人的负面情绪特质以及双方的互动强度均对狗的心率变异性有影响。研究表明，狗和主人之间的生理和情感状态在互动中呈现出共同调节的特征，反映出类似人类依恋关系中的情感连接。该研究发表在 Scientific Reports 上。

记忆形成一直被认为是大脑的独特功能，但纽约大学的研究团队发现，非脑细胞也具备类似的记忆功能。研究由纽约大学的尼古拉·V·库库什金（Nikolay V. Kukushkin）和托马斯·卡鲁（Thomas Carew）教授联合指导。

研究团队在实验室中对两种非神经细胞系进行实验，以验证“集中间隔效应”在非神经细胞中的记忆功能。研究使用毛喉素（forskolin）和佛波酯（phorbol ester）的重复脉冲模拟记忆训练，并通过荧光素酶（luciferase）的表达检测细胞的“记忆反应”。结果显示，间隔性的四次脉冲比单次集中脉冲产生了更强和更持久的荧光素酶表达，并且显著激活了ERK和CREB（关键记忆分子因子）。此外，抑制ERK或CREB会阻断这一效应，表明这些记忆特征并不依赖于神经回路，而是可以存在于不同细胞类型的信号级联动态中。这项研究的发现为理解记忆的多样性开辟了新视角，并为未来的学习增强和记忆治疗提供了潜在的医学应用。这项研究发表在 Nature Communications 上。

由墨尔本大学主导的多机构研究团队，包括贾斯汀·杰克逊等26名研究人员，致力于探索铁螯合剂在阿尔茨海默病治疗中的效果。由于大脑铁含量升高与阿尔茨海默病病理的关系，去铁酮这种口服铁螯合剂被认为可能减缓神经退行性变化。

研究纳入了81名轻度认知障碍或早期阿尔茨海默病患者，使用随机双盲对照方法，2:1比例分配至去铁酮组和安慰剂组。去铁酮组患者每天两次服用15 mg/kg，持续12个月。主要结果通过神经心理学测试电池（NTB）评估，去铁酮组患者认知能力加速下降，尤其在执行功能测试中表现显著。次要结局包括QSM MRI测得的脑铁含量变化显示，去铁酮降低了海马区的铁含量，但并未减缓海马体积损失，反而在额叶区域增加了脑容量损失。中性粒细胞减少症发生率也有所上升（去铁酮组7.5%）。研究表明，铁螯合治疗对阿尔茨海默病的疗效不佳，甚至可能有害。研究发表在 JAMA Neurology 上。

精神疲劳引发的大脑局部睡眠状态，导致自我控制力下降

精神疲劳影响自我控制这一现象长期以来在心理学和经济学中广受关注。为验证这一现象背后的大脑机制，卢卡 IMT 高级研究学院的神经科学与经济学研究团队与佛罗伦萨大学的研究人员合作，设计并开展了该项实验。

研究人员将44名实验参与者分成“疲劳”和“非疲劳”两组，让疲劳组的参与者进行一小时的高强度认知任务，并在任务后进行经济博弈（如“鹰派与鸽派”博弈），观察其行为差异。结果表明，疲劳组的合作率仅为41%，而对照组则高达86%（p>0.001，总共447名被试）。脑电图显示，疲劳组的参与者在额叶皮层出现了类似睡眠的δ波，与研究团队的“局部睡眠”假设一致。这种神经活动的变化可能使个体在认知疲劳下无法维持自我控制，倾向于冲动和敌对行为。这项研究不仅为“自我耗竭”理论提供了神经科学证据，也表明在日常生活中，精神疲劳可能对决策质量产生深远影响。研究发表在 PNAS 上。

记忆形成是大脑的一项重要功能，然而，哪些记忆会被长期保留，哪些会被遗忘仍然是未解之谜。由东北大学的 Ko Matsui 教授和 Hiroki Yamao 研究员领导的团队，通过操控小鼠杏仁核中的星形胶质细胞，研究了该细胞对记忆形成的影响。杏仁核被认为是情绪和恐惧调节的关键区域。

研究团队利用光遗传学技术操控星形胶质细胞的酸碱状态，从而选择性地影响恐惧记忆的形成过程。他们发现，通过激活 ChR2 蛋白酸化星形胶质细胞，可以在短期内增强小鼠的恐惧记忆，但阻碍其转化为长期记忆；而激活 ArchT 蛋白碱化星形胶质细胞则在经历创伤性事件后，抑制了短期记忆形成，同时在三周内阻止了记忆的自然遗忘。这些实验结果首次表明，星形胶质细胞不仅影响情绪感知，还对记忆的选择性巩固起到关键作用。研究团队认为，这一发现可能为未来治疗创伤后应激障碍（PTSD）等疾病提供新的干预途径。研究结果发表在 Glia 杂志上。

免疫系统失衡与抑郁症的炎症机制新模型

抑郁症长期以来被认为主要是神经递质缺乏所致，但这一理论未能解释为何许多患者对常规抗抑郁药无效。耶路撒冷希伯来大学的Raz Yirmiya教授带领团队提出，抑郁症可能源于免疫系统的慢性炎症失调。他们的研究表明，抑郁症不仅与脑部的化学物质相关，还可能涉及体内和大脑中的免疫反应。

该综述分析了过去三十年间关于炎症与抑郁症关联的关键研究，指出炎症机制在抑郁症发生中的重要作用。Yirmiya团队通过对100篇被广泛引用的研究的系统性分析，构建了一个综合模型，展示了炎症-抑郁的复杂关系。研究发现，免疫系统失调可能导致特定的抑郁症状，尤其在老年人、患有慢性疾病者和经历早期逆境者中尤为明显。研究进一步指出，压力可激活大脑小胶质细胞的炎症反应，这种反应在初期可以引发抑郁症状，而长期压力则会导致小胶质细胞退化，加剧抑郁症状的恶化。这些发现提示，对于部分患者而言，抗炎治疗或小胶质细胞的支持性疗法可能比传统的抗抑郁治疗更为有效。综述结论认为，通过个性化的免疫调节治疗可以有效减轻抑郁症状。该研究发表在 Brain, Behavior, and Immunity 上。

静息态脑网络（RSN）已在健康和疾病研究中广泛应用，但其与大脑神经活动的关系尚不明朗。为探究该关系，宾夕法尼亚州立大学的Nanyin Zhang教授领导的团队开展了一项研究，在小鼠大脑中同时记录rsfMRI和电生理信号，试图揭示rsfMRI信号中未被直接观测的电生理学成分。

研究团队在两处大鼠大脑区域同时记录了rsfMRI和电生理信号。结果显示，基于局部场电位（LFP）频带功率生成的空间图可解释高达90%的RSN空间模式变异性，但时间维度上的解释力仅为35%。此外，从rsfMRI信号中去除LFP功率的时间序列几乎不影响RSN的空间模式，这表明rsfMRI信号中可能存在“电生理学不可见”的成分。这些结果表明，传统的基于电生理信号的rsfMRI信号解释可能不足以涵盖其生成机制。研究发表于 eLife。

谷歌DeepMind团队近期宣布开放AlphaFold 3的源代码和模型权重供学术使用，此举不仅标志着人工智能在分子生物学领域的重大进步，更为药物研发带来了新的突破。AlphaFold 3相较于其前代版本有了质的飞跃，其不仅能够预测蛋白质的结构，还可模拟蛋白质、DNA、RNA及小分子之间复杂的相互作用，这一特性将推动现代药物发现及阿尔茨海默病等疾病的研究进展。

该系统的开源发布正值AlphaFold的开发者Demis Hassabis和John Jumper因其在蛋白质结构预测上的杰出贡献获得2024年诺贝尔化学奖的数周之后。此次发布强调了学术开放与商业利益之间的平衡。虽然代码可自由获取，但访问模型权重需获得谷歌的学术许可，试图在满足学术界需求的同时保留部分商业价值。

AlphaFold 3的独特之处在于其基于扩散的建模方法，直接操作原子坐标，使得对蛋白质-配体相互作用的预测超越了传统基于物理的方法。尽管该系统仍存在对无序区域结构预测的不足以及只能预测静态结构的局限，但其高效、可靠的分子建模能力为生物医学研究开辟了全新路径，尤其是在抗体药物的开发中展现了巨大潜力。