“霸道总裁”真的霸道吗；光照可以调控脂肪燃烧？ | Paper Alert
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“霸道总裁”真的霸道吗？
Anderson et al., PNAS
不论性别，“总裁”一词都常与“霸道”挂钩。提起在各大公司掌权的顶层管理人员，我们似乎很容易构想出一个居高临下、气势汹汹、行事嚣张、争强好胜、压榨员工还不择手段的形象。高攻击性且极不讨喜（disagreeable）的人能“爬上”高位，好像很符合我们的一般认知。那么，现实生活中，“霸道总裁”真的霸道吗？
近期，研究人员在两个纵向研究（longitudinal study）中对数百名美国大学毕业生进行了平均时长达14年的追踪调查。在进入职场前，这些被试完成了一些人格测试；14年后，研究人员对他们的职场表现进行了一系列测量，如个人报告、同伴评价和生存质量等。研究结果表明，性格不讨喜的人并不比性格讨喜（agreeable）的人更容易获得权力，反倒是性格外向的人确实更容易坐上高位。更详细的分析指出，“霸道”和权力之间没有明显相关性的原因可能在于：尽管不讨喜的人在争强好胜和不择手段方面确实更有竞争优势，但在另外一些方面（如人际关系的处理）却比较吃亏；优势与劣势相抵，自然也就不会那么容易成为公司顶层了。
这个结果似乎和前面说的刻板印象不符，但这项研究确实有其优势。首先，研究囊括了各行各业、各个种族的被试，得出的结论具有一定的普遍性。其次，两次纵向研究用了不同的被试组，得出了相同结论，因此结论的可靠性也有了一定保障。第三，研究用了数种方式测量被试的职场表现，使研究更加有说服力。当然，这项研究也有一定的局限性，比如被试全部毕业和就职于美国，研究结果能否扩展到其他的国家和文化尚待确认。更有趣的是，为什么研究结果与寻常认知不符？研究人员提出，我们或许颠倒了因果，高位者不讨喜的行为也许是身在高位后被“惯出来”的，而不是他们赖以高升的资本。
由此看来，霸道总裁并不都霸道，霸道也不总能助我们获得权力；相反，霸道更像是总裁们有底气后的行事风格。当然，若在座不是霸总，也不提倡大家模仿霸道总裁的嚣张行事，毕竟——
doi: 10.1073/pnas.2005088117
人类无意识的强化学习
Cortese et al., Nat. Commun.
面对复杂的任务，大脑的活动往往是高维的。活在三维世界的人类在学习复杂任务的时候，是怎样从高维的脑活动里提取能提高学习成果的活动呢？过去的认知行为研究认为人类的强化学习可以是无意识的。这篇研究改进了灵长类的经典视觉运动辨别任务，加入了强化学习和自信程度的元素，结合功能性核磁共振脑成像，实时解码被试者在做任务的时候大脑对强化学习的高维状态编码。结果表明人类的确可以无意识地从高维的脑活动里选择奖励最优解。这个实验分别解码了视觉皮层和前额叶皮层的活动，却没有发现这两者之间有明显的学习差异，这样无意识的降维学习机制也许可以适用于多个脑区。
doi: 10.1038/s41467-020-17828-8
幼年的家庭环境变化不止改变了草原田鼠的社交行为，还产生了新的DNA修饰
Kelly et al., Sci. Adv.
过往的许多研究表明，个体早期所处于的社交环境会对其后代的大脑结构和行为产生影响，但是对于这一现象背后机制的研究却十分匮乏。研究团队认为，这很可能与可以跨代遗传的DNA表观修饰有关。研究人员使用了一夫一妻制、且父母共同哺育的草原田鼠（Microtus ochrogaster）作为人类早期家庭环境的模型，改变早期家长的数量（父母/母亲）以及哺育成本的多少，并观察子代草原田鼠在生理指标、社交行为、学习记忆能力以及DNA修饰水平的不同。研究人员发现，单亲母亲哺育子代的时间比起双亲家长要少得多，而当哺育成本变高时，父亲对于子代的哺育时间则变得更低。这两项因素都与子代社交行为的减少以及侧间隔（lateral septum）中抗利尿激素受体1a（vasopressin receptor 1a）基因，Avpr1a的甲基化水平以及基因表达水平的增加相关。
doi: 10.1126/sciadv.abb9116
第一次尝试冥想，不打瞌睡才能提高情绪管理能力
Lin et al., Sci. Rep.
越来越多的研究显示，正念冥想（mindfulness meditation）可以帮助人们管理自己的情绪。近日，有研究团队开展了迄今为止最大的、在无以往经验者身上进行的冥想与脑电图实验，其中一百余人根据录音的引导进行了开放察觉式（open monitoring）冥想，而对照组则统一闭眼聆听了同样时长与风格的TED演讲；两组人还观看了与负面或中性情绪相关的图片，并完成了诸多量表。
出乎意料的是，实验结果并没有支持研究者的诸多假说：通常会因为正念冥想而上升的α和θ波功率，并没有显现出实验组与对照组的区别；在实验组中，应当与情绪唤起（emotional arousal）呈正相关、理当因冥想而改善的晚正成分电位（late positive potential，LPP），并不与α波的功率相关，且反而同θ波的功率呈正相关，与所预测的趋势背道而驰。不过，该团队意外发现，实验组自我报告的睡意（sleepiness）要显著地强于对照组，且这一睡意会影响LPP的结果：实验组中睡意更浓的人，LPP方面的效应更小——不过，这一结果并没有体现在自我报告的负面情绪上。对此，研究人员解读称，或许，初次冥想是否能够改善情绪调节，取决于参与者冥想时是否足够清醒。他们指出，已知同冥想相关的神经振荡（neural oscillations）模式，或许不能直接应用在初次接触冥想的人身上；同时，冥想科学（contemplative science）这一学科也需要更加关注睡意的作用。
doi: 10.1038/s41598-020-71122-7
给“假消息”打“预防针”，拯救你的真实记忆
Karanian et al., PNAS
暴露在误导性信息（misinformation）下的人们，即使是对于亲身经历的事件，也可能产生记忆上的扭曲。新闻报道的可靠性、法庭证词的准确性乃至警方审讯过程中可能产生的“虚假记忆”，都与这一“误导信息效应”（misinformation effect）紧密相关。那么，我们如果在接收到误导性信息的前后，得到关于这些信息的“预警”（warning），是否就能避免记忆被篡改呢？来自美国的研究人员让志愿者观看一段默片，并在其之后提供了一段关于默片内容的音频——这段音频可能是准确的，也可能含有错误的信息。部分志愿者会听到一段“预警”，称这段音频的来源不明，准确性无法核实，并告诉他们应当仅根据视频内容完成记忆测试。
行为实验结果显示，无论是在听到不准确信息之前还是之后，“预警”的存在均可以减少错误的记忆，且不会减弱未遭音频诱导的记忆的准确性——这或许说明，“预警”并没有让人过分谨慎地回溯记忆内容，而是在记忆提取（retrieval）环节施加影响。同时，由于“真记忆”和“假消息”分别从属于视觉和听觉信息，研究者们得以利用fMRI辨析回忆时的脑活动：正确的回忆与视觉皮层活动的增强、听觉皮层活动的减弱相关，且这二者的激活可以回过头来预测人们在抵抗诱导上的表现——例如，右侧听觉皮层活动越强，志愿者遭误导而犯下的错误就越多。这些活动应当属于记忆在皮层层面上的复现 （cortical reinstatement），也说明关于信息来源与可靠性的简单“预警”就能改变记忆提取时的重构过程。展望未来，作者们认为，可以更多地关注“预警”在编码（encoding）期间的作用。
doi: 10.1073/pnas.2008595117
系统与网络
不同的振荡频率能“招募”不同的细胞群体，或与不同的恐惧行为有关
Ozawa et al., Nat. Commun.
在大脑的日常运行中，网络振荡（oscillations）是一种常见现象。通常，科学家们认为一个脑区的局部振荡与局部信息处理有关，而多个脑区的同步振荡（synchronisation）则与信息传递和调控有关。此前，塔夫茨大学（Tufts University）的Leon Reijmers团队，发现了基底外侧杏仁核（basolateral amygdala，BLA）和内侧前额叶皮质（medial prefrontal cortex，mPFC）之间，在恐惧学习（fear conditioning，FC）时，存在同步振荡的现象：当动物习得一个新的恐惧记忆后，对恐惧提示会产生凝滞行为（freezing behaviour），而凝滞与BLA中的3-6Hz振荡相关；如果重复给动物不带负面刺激的恐惧提示，动物会习得消除记忆（extinction memory），标示着之前习得的恐惧记忆不再重要，而消除记忆（作者团队也将其称为‘safety memory’，即“安全记忆”）则与BLA中的6-12Hz振荡相关（两种BLA局部振荡的细胞外记录，见下图）。这两种BLA的局部振荡都会影响mPFC中的局部振荡，同步两个脑区细胞群体的振荡频率。
在周一（8月31日）发表的一项新研究中，Reijmers团队进一步探究了这种振荡频率-恐惧/消除行为之间的关系。他们主要利用了光遗传学技术，刺激BLA中的一种抑制性中间神经元（PV+ interneurons）。通过正弦光刺激，他们成功在BLA中引起了局部的4、8Hz振荡，以模拟之前研究中发现的3-6Hz、6-12Hz振荡。他们发现，在动物习得了恐惧记忆+消除记忆之后（下图中‘Fear + extinction memory’，‘stim’即正弦光刺激），4Hz的BLA局部振荡能让动物更偏向于凝滞行为，而8Hz则让动物不那么容易凝滞——与之前的研究相符，4Hz与恐惧行为相关，而8Hz与安全行为相关。
通过对参与这两种不同频率振荡的神经元群体进行分类，Reijmers团队发现，BLA中有一小部分神经元能锁相（phase-lock）至4和8Hz的局部振荡；但是，大部分的BLA神经元都会偏向于锁相至其中一种振荡频率——要么参与4Hz振荡，要么参与8Hz振荡。因此，人工引起局部4、8Hz振荡，会“招募”（recruit）不同的细胞群体。
研究进一步探究了BLA-mPFC环路中的振荡同步，发现其交叉功率频谱（cross-power spectrum，CPS）会随着动物习得不同记忆而偏向不同频率。在动物习得恐惧记忆后，BLA-mPFC环路振荡的CPS偏向了4Hz，而在动物习得消除记忆后，环路振荡的CPS则偏向8Hz。作者团队认为，这个发现表示，或许记忆取回（retrieval）依赖于环路中各个节点的振荡行为，从而使得特定的信息（恐惧/消除记忆）在特定的振荡频率（4Hz/8Hz）中更容易被取回；这也许与BLA中，锁相至不同频率的不同神经元群体有关。
doi: 10.1038/s41467-020-18199-w
少时被孤立，成年社交难？
Yamamuro et al., Nat. Neurosci.
一项新研究发现，在雄性小鼠断奶后立刻实行为期两周的少年社会隔离（juvenile social isolation）会降低它们成年后的社交能力；而少年期之后的其他阶段，社会隔离并没有同样的作用。用过一系列光遗传学和化学遗传学实验，研究人员发现了一个内前额叶皮质（medial prefrontal cortex，mPFC）-后脑室旁丘脑（posterior paraventricular thalamus，pPVT）神经环路，与社会隔离和社交能力密切相关。
首先，对比在群体中养大的小鼠（group housed，GH），少年社会隔离使成年小鼠大脑无法充分利用mPFC-pPVT回路中的神经元，令其在社交探索中遇到困难。与之相对应，用化学方法抑制GH小鼠mPFC-pPVT回路中的投射神经元活动可以降低其社交能力。这一步支持了mPFC-pPVT回路会影响小鼠的社交能力。
其次，少年社会隔离对mPFC-pPVT回路中的神经元有长久的影响，主要表现在降低兴奋性突触传递，增加抑制性输入驱动（inhibitory input drive）。值得注意的是，受影响的神经元主要是在mPFC-pPVT回路中的神经元，pPVT神经元并不受少年社会隔离的影响。除此之外，少年社会隔离对低发放阈值体抑素中间神经元（low-threshold-spiking somatostatin interneurons，LST-SST interneurons）也有影响。
至此，研究结果已经较有说服力地表明，少年社会隔离通过破坏mPFC-pPVT回路神经元以及相关的LST-SST中间神经元对成年大脑产生持久的损伤，且由此祸及成年小鼠的社交能力。不过好消息是，通过刺激mPFC-pPVT回路神经元，由少年社会隔离导致的社交能力缺陷可以被缓解。从最后一次进行神经元刺激算起，正常的社交能力能维持24小时。
研究人员提出，少年时期也许是一个敏感窗口（sensitive window），一旦关闭，小鼠的行为可塑性将消失且无法再改变它们的社交模式。少年社会隔离之所以能导致成年后的社交能力缺陷，或许正是因为成年后的社交环境和成长过程中形成的适应（adaptation）出现了失配（mismatch）。
现代社会中，“孤独”是一个越来越普遍的现象，社会隔离便是原因之一。尽管我们对社交的重要性达成了一定共识，与人交往确实在变得越来越困难。每个人经历/被社会隔离的原因很多也很复杂，内向的性格、突然的疫情、校园（冷）暴力⋯⋯举不胜举。这项研究虽然在小鼠身上开展，却向着理解“孤独”迈出了一步。少年社会隔离影响成年社交能力的机制或许还需要更多的研究，但我们已经可以开始思考如何预防这种情况的发生，以及未来我们能为已经受到影响的人提供什么样的帮助。当然，在此之前，我们还是要尽力去建立健康的人际关系，享受社会交往带给我们的快乐。
doi: 10.1038/s41593-020-0695-6
细胞与分子
大脑何以编码复杂和弦？新发现的一类细胞也许直接与高级认知挂钩
Wang et al., Nat. Commun.
剑桥大学实验心理系的研究人员们在上世纪60年代引入了“祖母细胞”（grandmother cell）的概念。这种假想概念指出，人类编码他人的脸，也许靠的是一些特殊的细胞——这类细胞只会在见到某个人的时候发放。“祖母细胞”假说在此后既有支持者，也有反对者，如今仍是人脸识别（facial recognition）绕不开的一个假说。近日，陆军军医大学的汪萌等人报告了一类初级听觉皮层（primary auditory cortex）中的细胞，其行为与假想的“祖母细胞”十分相似，都只在外界出现复杂刺激（比如人脸与和弦）时发放。研究人员将这类新发现的细胞称为“整全性簇状发放细胞”（holistic bursting cells，HB cells）。
如下图左所示，研究人员利用了双光子显微镜（2-photon microscopy，2PM），对小鼠的初级听觉皮层进行了成像；同时，单细胞电生理（electrophysiology，E-phys）能记录单个初级听觉皮层神经元的活动。在最初的训练中，小鼠首先听到一阵50毫秒的宽频噪声（broad band noise，BBN），然后在100毫秒后，水珠会从水鼻（water spout）中泵出，作为小鼠的“奖励”。这样，研究人员们发现小鼠能有效学习BBN和水珠的关系（下图右红点），且如果只给BBN，不给水，小鼠也能迅速学习到消除记忆，从而抑制舔舐水鼻的行为（下图右棕点）。
在建立了有效的行为学范式之后，研究人员用双光子成像和电生理记录，探究了初级听觉皮层中参与小鼠学习行为的神经元。如下图a中所示，有一小群神经元会在小鼠听到BBN之后发放。下图a中的灰色点状线代表了用于单细胞记录的电极，而红点标记的细胞是这群神经元中的一员，其活动展示于下图b、c中。如b、c所示，这个细胞会在BBN刺激时开始簇状发放（bursting）。
令人惊讶的是，这群细胞还可能编码复杂和弦。如下图a所示，研究人员给小鼠播放了两个不同的和弦，想看小鼠能不能分辨且学会这两个和弦与水珠的对应关系。结果表明，小鼠不仅能学会，其初级听觉皮层中的一些细胞还展现出了整全性簇状发放活动。图b中，第一个范例细胞为所谓的“整全性簇状发放细胞”，只在听到和弦2（红色字体）时发放，在听到和弦1（绿色字体）和这两个和弦分解出的单音（黑色字体）时不会发放；第二个范例细胞为“半-整全性簇状发放细胞”，在听到和弦2和其分解出的8.9 kHz单音时发放，其余时候皆无明显反应；而最下面的“分析簇状发放细胞”则会对和弦中分解出的16.3 kHz单音产生反应，而不对其他频率的单音，也不对和弦，产生反应。
作者团队认为，“整全性簇状发放神经元”能将复杂刺激作为一个整体来编码，也许能直接参与认知。这类神经元也许在所谓的“分析簇状发放神经元”的下游，从而整合这些神经元的输入来判断外界是否有和弦刺激——这与“祖母细胞”的假想工作方式十分相似。也许这种整合组分（component），再以发放来编码复杂刺激的“整合-发放”（integrate-and-fire）的机制，是大脑认知功能的基础元素？
doi: 10.1038/s41467-020-18142-z
光照可以调控脂肪燃烧？
Zhang et al., Nature
日出而作日入而息，我们的行为、生存与光息息相关。无论是动物还是植物，都会根据日常光照的变化调节自己的生物节律，使自身的物质能量得以充分利用，从而更好地适应地球生活。长久以来，科学家们认为生物对白天黑夜的感知大都依赖于眼睛，然而研究表明光可以避开眼睛直接调节果蝇和斑马鱼器官的生物钟，至此大家开始思考是否在哺乳动物中也存在着这类眼外光探测方式（extraocular light detection）？动物主要利用细胞表达的视蛋白（opsin）来感知光，一旦暴露在光下，视蛋白通过介导离子的跨膜运输激活视神经。有趣的是，并非所有的视蛋白都只分布且劳作于视觉系统中，例如视蛋白5（opsin 5，Opn5）也可以与众不同地在哺乳动物下丘脑的视前区（preoptic area，POA）神经元中发挥作用。来自辛辛那提儿童医院医疗中心（Cincinnati Children’s Hospital Medical Center）的Zhang及他的同事们发现，激活表达Opn5的POA神经元可以降低棕色脂肪组织（brown adipose tissue，BAT）的产热，所以敲除Opn5的小鼠在寒冷环境中拥有更加活跃的脂肪组织燃烧，产生更多热量抵御寒冷。同时他们观察到380-nm的浅蓝色光（Violet-light）可以激活Opn5从而抑制脂肪燃烧，而剔除饲养环境中的这一光谱相反会引起小鼠过量产热。这个新发现不禁让人开始畅想，未来我们是否可以通过调节环境中不同的光照条件来控制自身的代谢呢？
doi: 10.1038/s41586-020-2683-0
基底前脑的谷氨酸能神经元对于睡眠稳态介质腺苷的调控作用
Peng et al., Science
关于睡眠调控的经典理论认为，睡眠和觉醒状态之间的调控同时受到生物节律和睡眠压力的影响。而腺苷被广泛认为可能是介导睡眠压力的物质之一。过往的研究发现，基底前脑（basal forebrain）释放的腺苷（adenosine）与睡眠稳态（sleep homeostasis）的调节相关。然而，由于过往腺苷含量检测技术在空间准确性和特异性上的缺陷，人们对于基底前脑、腺苷与睡眠稳态的维持之间的关系仍然知之甚少。
近日，来自中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室徐敏研究组与北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、北京大学麦戈文脑科学研究所李毓龙研究组合作发表的论文中，通过利用新型遗传编码的腺苷探针以及光遗传调控技术，发现基底前脑中的谷氨酸能神经元（glutamatergic neurons）对于细胞外腺苷浓度的以及睡眠稳态起了调节的作用；这项发现也更加完善了基底前脑内部由不同类型神经元组成的对于睡眠稳态调控的神经环路。
- Peng et al., Science -
- Peng et al., Science -
doi: 10.1126/science.abb0556
疾病与治疗
人工合成蛋白可重塑神经环路：治疗神经类疾病的新曙光
Suzuki et al., PNAS
人类大脑通过上万亿的神经突触构建起极其复杂的神经网络，所以突触的结构及功能完整对动物的神经环路甚至认知学习能力都极为重要。在动物的一生中，突触有着极高的可塑性，而突触重塑是动物快速应对外界刺激并储存有效信息的关键，所以一旦它们受到损伤，我们的认知和运动能力都有可能出现障碍。科学家们猜想，如果我们能够修复那些受损的突触进而还原正常的神经网络功能，那么我们是否可以有效治疗神经退行性、神经精神性疾病？近日，来自日本庆应义塾大学（Keio University）的Yuzaki团队及合作者们共同设计合成了一种叫CPTX的结构导向突触组织蛋白。CPTX可以在突触前端及突触后端形成分子连接通道，从而促进谷氨酸能神经元突触的组装。他们将CPTX注射入小鼠的特定脑区，无论在海马体、小脑还是脊髓，CPTX都能诱导兴奋性突触的生成、增强神经元间的联系，可以有效的修复受损的神经环路。为了更进一步确认CPTX在疾病中的治疗效果，研究团队分别在小脑共济失调（cerebellar ataxia）、阿尔茨海默综合征（Alzheimer’s disease）和脊髓损伤（spinal cord injury）的模型小鼠中注射CPTX，发现它能够促进恢复突触连接，不仅可以有效地提高小鼠的活动能力，也适用于提高学习记忆和认知能力。希望在不久的将来，这类人工合成的蛋白质能在各类神经性疾病的有效治疗中成为能力担当。
doi: 10.1126/science.abb4853
编者：阿莫東森、狗尾巴花、航迹云、小盐、图图、肖本
排版：兵书
封面：纪善生
原标题：《“霸道总裁”真的霸道吗；光照可以调控脂肪燃烧？大脑何以编码复杂和弦？ | Paper Alert #9》