灵长类镜像神经系统研究的最新进展

近年来,镜像神经系统成为认知神经科学的研究热点.神经生理学和脑成像的相关研究表明,镜像神经系统以运动为基础,统一了动作观察和动作执行的神经机制,为理解他人动作提供了来自内部的支持.镜像神经系统为个体间的自然交流提供了神经基础,具有深远的进化意义.它不仅存在于灵长类,甚至在进化距离较远的物种(如沼雀和斑雀)中也有发现...     

灵长类镜像神经元系统起源及其争议研究进展

在灵长类镜像神经元系统的研究中,关于镜像神经元系统的产生主要存在两种观点,基因假说认为镜像神经元系统的出现基于一定的演化压力,服务于动作理解这一社会性功能;而联想学习假说则认为镜像神经元系统是感觉运动学习的产物,并不服务于动作理解。在联想学习的阵营中,联想序列学习主张一种极端的后天论立场,并通过刺激-反应范式提供大量的实证证据。但是,联想序列学习虽然能够解释大部分镜像神经元的研究,却无法否定其发生机制中的基因成分。比较镜像神经元系统在多个物种中的演化历史,探索个体早期发展对社会性信息的偏好均显示出联想序列学习存在局限,而联想序列学习提供的证据也不具有生态学效度。因此,对镜像神经元的基因基础如何影响其产生、发展与演化的探讨仍将是一个极具意义和生命力的主题。     

情绪模仿的神经生理机制：从镜像神经系统到神经网络

情绪模仿是指观察者对表达者传递出的非言语情绪信号进行模仿,进而表现出一致的表情与行为.以往关于情绪模仿的神经机制着重强调镜像神经系统的作用,然而随着研究成果越来越丰富,研究者们发现仅仅是镜像神经系统不足以解释情绪模仿的发生过程.梳理以往实证研究可以发现,情绪模仿是包括镜像神经系统、情绪系统、运动系统以及与社会认知相关脑区在内的脑网络共同作用的结果,该网络同时受到内分泌系统的调节.本文首先基于过往研究对情绪模仿的神经生理基础进行总结,然后介绍新近的神经网络概念模型,试图解释情绪信息从表达者传递至观察者完成模仿的神经路径,为情绪模仿的神经生理机制提供较为完整的框架,并在此基础上指出未来可能的研究方向.     

昆虫味觉感受机制研究进展

很多昆虫具有极其灵敏的味觉感受系统, 在其取食选择、 交配和产卵等过程中起重要作用。相对于昆虫的嗅觉机制, 对昆虫味觉感受机制的研究较少。传统的味觉感受研究主要集中在味觉感器外部形态、 味觉电生理和行为学上。近年来随着分子遗传学、 生物信息学和神经生物学技术的应用, 昆虫味觉的研究不断深入, 主要体现在下列两方面： （1）味觉受体方面, 通过分子生物信息学等手段获得了多种昆虫的味觉受体, 不同种昆虫之间受体数目差异较大, 不同受体之间氨基酸的相似性较低。通常, 根据味觉受体配体物质的性质可以把味觉受体分为取食抑制素受体和取食刺激素受体两大类。（2）味觉神经元的投射及味觉编码机制方面, 多个研究表明昆虫外围味觉神经元在中枢神经系统中的投射部位为咽下神经节和后脑, 但是不同性质的受体神经元投射的具体位置有所不同。本文对昆虫味觉感器和神经元的基本特征, 味觉受体的进化、 表达和功能, 味觉神经元在中枢神经系统中的投射, 味觉神经元的编码机制及味觉可塑性等进行了综述。     

Gamma神经振荡产生机制及其功能研究进展

Gamma神经振荡的频率在30～100 Hz之间,存在于动物和人类大脑的多个区域,如丘脑、体感皮层以及海马等部位,在各个尺度水平上都可被检测到.抑制性中间神经元组成的神经网络是产生此高频节律性活动的主要条件之一.皮层的gamma神经振荡与丘脑-皮层系统有关.Gamma神经振荡具有易化突触可塑性和调节神经网络的作用,主要参与感觉特征绑定、选择性注意以及记忆等高级功能.     

中国非人灵长类物种的行为偏侧研究进展

行为偏侧是指动物进行某一行为时偏好使用某一侧肢体或感觉器官。行为偏侧作为脑偏侧所对应的可观测的行为指标,是动物行为适应性进化的代表性特征之一,它在个体水平上影响着个体适合度,在群体水平上是社会性物种的一种进化稳定策略,具有重要的生态和进化意义。中国非人灵长类资源丰富,而中国非人灵长类的行为偏侧研究起步较晚,始于二十世纪八十年代。本文系统归纳中国非人灵长类物种的行为偏侧研究进展,并基于当前研究现状,为今后发展提出积极建议。     

秀丽隐杆线虫固有免疫功能神经调控机制研究进展

固有免疫系统是动植物个体应对外来微生物侵入感染时非常重要的抵御防线。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称线虫)作为研究宿主与病原菌之间相互作用的经典模式动物,近年来在神经和免疫之间相互作用的分子与遗传机制等方面的研究取得了长足进展。研究表明,线虫神经元通过释放神经递质与神经多肽(如多巴胺、NLP-20)等,激活相关信号通路途经,参与线虫对病原菌的识别、逃避、调节物理屏障防御能力和激活固有免疫反应,并表达分泌抗菌肽以清除病原菌等的调控进程。本文综述了线虫神经系统调控固有免疫功能机制的最新研究进展,为人们深入了解神经与免疫系统间相互作用的功能分子及其调控机制和揭示人类神经与免疫系统相关疾病的病理机理提供了重要信息。     

运动对时距知觉的影响及其神经机制

在运动过程中,时距知觉的能力非常重要,能帮助个体对时长进行判断及对事件的发生做出预测和准备.近年来,越来越多的研究发现运动本身会直接影响个体的时距知觉.本文分别从运动参数、运动阶段、视觉运动刺激和运动有关的个体因素四个方面梳理了运动对时距知觉产生影响的行为学证据.目前已经有大量研究从不同角度证明,大脑运动系统组成了支持...     

跨通道迁移及其认知神经机制

跨通道迁移是指将在一种感觉通道获得的知识应用于另一感觉通道的能力。跨通道迁移的相关研究探索了大脑表征不同感觉通道信息的方式,为减少重复学习、提高认知加工效率提供了新的见解。为较好地概括跨通道迁移的特点和机制,本文首先介绍了在物体识别、类别学习和时间知觉等不同领域对跨通道迁移效应的实验研究,之后介绍了支持跨通道迁移的表征类型和相关理论,梳理了跨通道迁移产生的理论及采用事件相关电位（ERP）和功能磁共振成像（fMRI）等技术探讨跨通道迁移神经机制的研究进展,并指出了影响跨通道迁移的因素。最后,对目前跨通道迁移研究成果及其潜在应用进行了总结,并对这一领域未来的研究问题进行了展望。     

感觉-运动系统参与隐喻理解的认知神经机制

最近十几年的研究发现,人们常借助感觉-运动经验来获取具体概念,表明感觉-运动系统与言语系统存在紧密联系.隐喻是借助具体概念描述抽象概念的常见修辞方式,因此,探讨感觉-运动系统在隐喻理解中的作用有助于解决抽象概念形成与理解的科学问题,进一步阐明感觉-运动系统与言语系统的关系.本文总结了研究感觉-运动系统参与隐喻理解所采用的实验范式,归纳了感觉-运动系统参与隐喻理解的影响因素,综述了与感觉通道、动作控制和执行有关的脑区参与隐喻理解时的认知神经机制,并且在此基础上,提出了以下观点:感觉运动经验有选择性地参与隐喻理解,理解过程依赖与感觉-运动有关脑区的激活;感觉运动经验的模拟不是快速即时的,受到语言理解策略的影响;在"具身提取理论"的框架下,"感觉运动模拟隐喻理论"能进一步说明感觉-运动系统与隐喻的相互作用.最后结合研究现状,从研究方法、语法规则、言语习得、运动障碍这四个方面提出了未来研究展望.     

The role of ventral premotor cortex in action execution and action understanding

The human ventral premotor cortex overlaps, at least in part, with Broca's region in the dominant cerebral hemisphere, that is known to mediate the production of language and contributes to language comprehension. This region is constituted of Brodmann's areas 44 and 45 in the inferior frontal gyrus. We summarize the evidence that the motor related part of Broca's region is localized in the opercular portion of the inferior frontal cortex, mainly in area 44 of Brodmann. According to our own data, there seems to be a homology between Brodmann area 44 in humans and the monkey area F5. The non-language related motor functions of Broca's region comprise complex hand movements, associative sensorimotor learning and sensorimotor integration. Brodmann's area 44 is also a part of a specialized parieto-premotor network and interacts significantly with the neighbouring premotor areas. In the ventral premotor area F5 of monkeys, the so called mirror neurons have been found which discharge both when the animal performs a goal-directed hand action and when it observes another individual performing the same or a similar action. More recently, in the same area mirror neurons responding not only to the observation of mouth actions, but also to sounds characteristic to actions have been found. In humans, through an fMRI study, it has been shown that the observation of actions performed with the hand, the mouth and the foot leads to the activation of different sectors of Broca's area and premotor cortex, according to the effector involved in the observed action, following a somatotopic pattern which resembles the classical motor cortex homunculus. On the other hand the evidence is growing that human ventral premotor cortex, especially Brodmann's area 44, is involved in polymodal action processing. These results strongly support the existence of an execution-observation matching system (mirror neuron system). It has been proposed that this system is involved in polymodal action recognition and might represent a precursor of language processing. Experimental evidence in favour of this hypothesis both in the monkey and humans is shortly reviewed.     

非人灵长类的自我觉察能力综述

自我觉察是动物个体通过线索觉察到镜像与自己的联系,并利用线索来验证镜像与自身关联的能力。近三十年来,随着各学科的研究范式和方法的发展,关于非人灵长类的自我觉察研究不断深入,并涌现出大量新的研究成果。这方面的相关研究不仅能够为探索更深层、复杂的认知能力提供解释基础,而且能为人类互动行为和认知研究提供参照。目前,国外相关研究较为广泛,而国内却依然十分薄弱。本文重在介绍非人灵长类自我觉察研究的镜子实验这一基本范式,以及根据这一范式所得出的检验自我觉察能力的行为指标、相关推理过程、理论及研究;同时也回顾了自我觉察在猴类方面的研究进展以及其在人类与黑猩猩的物种间发展性比较研究;总结了录像法、脸部识别的认知神经科学范式等较新近的自我觉察研究方法和范式特点和优势、最新进展;最后对于自我觉察研究提出了完善概念界定、整合研究工具与实验范式、结合多学科多物种研究策略的展望,旨在拓展国内的相关研究领域,为其他物种的相关研究提供范例。     

Dendritic Integration in Olfactory Sensory Neurons: A Steady-State Analysis of How the Neuron Structure and Neuron Environment Influence the Coding of Odor Intensity

Response properties of the receptor potential at steady state were analyzed in a biophysical model of an olfactory sensory neuron embedded in a multicell environment. The neuron structure was described as a set of several identical dendrites (or cilia) bearing the transduction mechanisms, joined to a nonsensory part—dendritic knob, soma, and axon. The different ionic compositions of the media surrounding the neuron sensory and nonsensory parts and the extraneuronal voltage sources, which both result from the presence of auxiliary cells, were also taken into account. Analytical solutions were found to describe how the receptor potential at the nonsensory part responds to a uniform change in the odorant-dependent conductance resulting from odorant stimulation of the sensory dendrites. We investigated the influence of various geometrical and electrical parameters on the receptor-potential response in the classical model neuron within a homogeneous environment and in the model neuron surrounded with auxiliary cells. First, it was found that the maximum amplitude of the receptor potential is independent of the neuron structure in the absence of auxiliary cells but not in their presence. In the latter case, the amplitude decreases with the length and number of sensory dendrites and with the input resistance of the nonsensory part. Second, the sensitivity (as measured by the increase in membrane conductance at half-maximum response) of the neuron model in the absence of auxiliary cells is higher, but its dynamic range is narrower than in their presence. The dynamic range is wide and the sensitivity low when the input resistance of the nonsensory part is small and the sensory dendrite is unbranched. Both sensitivity and dynamic range are higher for a longer dendrite. These results help understand the morphology of insect olfactory sensilla and can be generalized to other neuron types.     

化学消毒剂作用机理研究进展

细胞壁的屏障作用是微生物降低对消毒剂敏感性的普遍机制。消毒剂对细胞膜的作用导致膜的通透性增加,胞内物质泄漏,呼吸链被破坏等。一些消毒剂能直接改变、破坏蛋白质和核酸的结构和功能,但核酸和蛋白质的合成过程可能比结构本身对消毒剂更加敏感。流式细胞仪、单细胞凝胶电泳等新技术的应用将使人们能够更深刻地了解消毒剂的作用机理。     

人（Homo sapiens）海马神经元microRNA调控网络的构建及其基本性质研究

目的：建立人海马神经元中的分子相互作用调控网络,研究miRNA在这个网络中是如何与其他信号通路相互作用并形成更复杂的生物网络,以及miRNA对网络中其靶点的调控如何影响生物网络的性质。方法：通过对已发表文献实验数据的挖掘分析,获得了哺乳动物海马神经元中主要信号通路的580个组分的一组相互作用数据,以及海马神经元中的miRNA表达谱。使用PITA,Miranda,TargetScan三个miRNA靶点预测软件计算出了这580个组分中的345个miRNA靶点。使用cytoscape对这些相互作用数据建立网络并对其性质进行计算分析。结果：建成了海马神经元中一个包含633个节点1653条边的miRNA调控网络,该网络中转录因子,adapter,酶更多的受到miRNA调控。结论：人海马神经元中,miRNA主要通过对转录因子,adapter和酶进行调控,与其他信号通路相互作用形成了一个更加复杂的网络,新形成的网络的集群系数,网络异质性,网络中心化程度,平均最短路径长度,平均邻点数都发生了变化。     

On the relationship between mouth opening and “broken mirror neurons” in autistic individuals

Electromyographies of the mylohyoid muscle (MH) during the execution of the goal-oriented action “grasping to eat” have been used to determine the time relationship between the opening of the mouth and the beginning of the movement. This has been used to distinguish the behaviour of typical developing (TD) children from that of highly functioning autistic (ASD) individuals. The results of previous studies appeared to provide evidence of a deficit in action chain organization in ASD subjects and prompted the hypothesis of a “broken” mirror neuron system (MNS) for these individuals. Our results show the MH activation timing is not reliable in discriminating between TD and ASD children and the distance between the food and the subject plays a key role on the MH activation timing and cannot be neglected when analysing these type of data. The preliminary investigation on the effects of external perturbations also shows that these might have an effect on the results and further investigations are warranted. It appears that there is not enough evidence to support a link between ASD and a broken mirror network system (MNS), and the experimental results must be carefully interpreted before developing therapeutic or rehabilitative protocols.     

蚊虫嗅觉识别的神经机制

蚊虫主要依赖嗅觉系统与外界环境进行化学信息交流。蚊虫通过嗅觉感受系统寻找食物、 配偶和产卵场所, 进而做出相应的行为反应。本文综述了近年来蚊虫嗅觉系统对气味信号神经传导机制的研究进展。蚊虫的嗅觉感器主要位于触角和下颚须, 触角上的毛形感器和锥形感器感受氨水、 乳酸、 羧酸类化合物等人体和其他动物释放的微量气味物质, 下颚须上的锥形感器则感受呼出的二氧化碳以及一些其他的挥发性物质; 蚊虫嗅觉感器内部有受体神经细胞, 其上分布有嗅觉受体蛋白, 蚊虫对外界环境的化学感受就是通过气味物质与这些受体蛋白互作而得以实现; 根据对不同气味物质的反应谱差异, 嗅觉神经细胞被分为不同的功能类型; 来自嗅觉神经细胞的神经信号进一步从外周传导至中枢神经中脑触角叶内的神经小球, 在此对信息进行初步的处理, 通过评估嗅觉神经细胞的反应和触角叶内的神经小球相应被激活的区域, 不同小球被分别命名; 最后, 神经信号继续整合, 由投射神经传向前脑, 最终引发一系列昆虫行为反应。这些研究从理论上剖析了气味信号在蚊虫嗅觉系统中的神经转导通路, 对于我们深刻理解蚊虫的嗅觉系统具有重要意义, 同时也有助于进一步理解其他昆虫甚至人类的气味识别机制及进行更深层次神经科学的探索。     

鲑鱼胰岛素样生长因子I cDNA在镜鲤中的表达

通过显微注射技术,将冠以鲤鱼β－肌动蛋白基因（ＣＡ）启动调控顺序的鲑鱼胰岛素样生长因子Ｉ（ｓＩＧＦ－Ｉ）的ｃＤＮＡ,即ＣＡｓＩＧＦｃ注入镜鲤受精卵内,经聚合酶链式反应（ＰＣＲ）技术检测,受本胚胎发育各期均携有外源基因拷贝。