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Mind 爱好者周刊 第13期 | 人类神经重放和尖波涟漪综述、饥饿对记忆巩固的影响、使用AI从大脑中解码语言、B族维生素与神经精神疾病的关系……

所有的研究由我的独断和偏见选出,单位仅标注第一单位/通讯单位;本篇为 2.7~2.23 期间我感兴趣的研究摘要;取名创意来自「科技爱好者周刊」

目录

  1. 一种非赫布式的情节记忆编码方式(神经生物学)

  2. 恢复和转换记忆痕迹以识别(iEEG)

  3. 饥饿对记忆巩固的影响(行为干预)

  4. 维数转换在情节记忆中的作用(综述)

  5. 揭示人类时间感知的潜在结构(在线行为实验)

  6. 人脑中定向集合表征的时间过程(MEG)

  7. 感知加速期间的可变处理转移(EEG MVPA)

  8. 睡眠脑电图的伪迹影响极小(EEG 方法)

  9. 解开意识理论的复杂性(综述)

  10. 统计学习超出人类新生儿的言语(EEG)

  11. 统计学习的结果隐含预测(行为)

  12. 晨梦的个人决定因素(梦境报告)

  13. B族维生素与神经精神疾病之间的因果关系(元分析)

  14. 男性研究者使用生成式AI的频率更高

  15. 反应时间揭示了谈判战略信息(线上数据分析)

  16. 神经进化洞察生物神经计算(Science综述)

  17. 连续心理物理学综述

  18. EEG 微状态语法分析(方法)

  19. 忽略小脑正在阻碍神经科学的进展(综述)

  20. 跨脑同步(综述)

  21. 人类神经重放和尖波涟漪(综述)

  22. 预测性编码比我们想象的更具认知过程(综述)

  23. 使用AI从大脑中解码语言(Meta)

  24. 重新评估智能生命发展的“硬步骤”模型(历史地球生物学)

  25. 音高高度和色度的暂时性解散神经表征(MEG研究)

记忆

1 一种非赫布式的情节记忆编码方式(Science Advances)

标题:A non-Hebbian code for episodic memory

链接:https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ado4112

单位:普林斯顿生物功能物理中心

摘要:长期以来,赫布可塑性(Hebbian plasticity)一直主导着记忆形成的神经生物学模型。然而,在一次性情景记忆的时间尺度上,可塑性规则很少同时依赖于突触前和突触后的放电活动,这对赫布理论在这一关键领域提出了挑战。本文提出了一种仅依赖于突触前活动的情景记忆模型,该模型由一种更简单的规则支配。我们表明,这种规则利用高维神经活动和受限的状态转换,自然地将情景存储为通过复杂状态空间(如世界模型所依赖的状态空间)的路径。由此产生的记忆痕迹,我们称之为路径向量(path vectors),具有高度的表达性,并可通过气味追踪算法解码。我们证明,路径向量是赫布痕迹的稳健替代方案,支持一次性顺序和联想回忆以及策略学习,并为特定的海马可塑性规则提供了新的见解。因此,非赫布可塑性足以支持灵活的记忆和学习,并且非常适合将情景和策略编码为通过世界模型的路径。

2 恢复和转换记忆痕迹以识别(Science Advances)

标题:Reinstatement and transformation of memory traces for recognition

链接:https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adp9336

单位:德国波鸿鲁尔大学认知神经科学研究所神经心理学系

摘要:情景记忆依赖于内容特异性记忆痕迹的形成和提取。除了其真实的重新激活外,先前的研究表明,记忆痕迹可能会经历显著的转变。然而,在识别记忆过程中,记忆痕迹的重新激活和转变的确切时间进程及区域分布仍不明确。我们通过对人类颅内脑电图(intracranial electroencephalography)进行表征相似性分析(representational similarity analysis),追踪了记忆痕迹重新激活和转变的时空动态。具体而言,我们研究了枕叶、腹侧视觉皮层和外侧顶叶皮层中项目特异性表征的重新激活和转变如何促进成功的记忆形成和识别。我们的研究结果表明,颞叶皮层的重新激活和顶叶皮层的转变同时存在,并为识别提供了互补的策略。此外,我们发现神经表征的泛化和分化有助于记忆,并探讨了其与深度神经网络(DNN)模型特征之间的记忆特异性对应关系。我们的结果表明,记忆形成特别依赖于超越DNN视觉特征的泛化和记忆性表征格式

3 禁食对人记忆巩固的影响(Neurobiology of Learning and Memory)

标题:The effect of fasting on human memory consolidation

链接:https://doi.org/10.1016/j.nlm.2025.108034

单位:图宾根大学医学心理学与行为神经生物学研究所

摘要:长期记忆的巩固被认为与睡眠密切相关。然而,一项针对果蝇的研究首次表明,饥饿作为另一种大脑状态,也可能有助于记忆巩固。本文报告了两项人类实验(采用受试者内交叉设计),探讨了在10小时的编码后巩固期内,空腹状态(与饱腹状态相对)对健康男性陈述性记忆和程序性记忆后续回忆的影响。在实验1中,参与者(n = 16)在经历18.5小时的空腹后,完成了3项记忆任务的编码(词语配对联想、视觉版Deese-Roediger-McDermott任务、手指敲击任务),随后继续空腹或接受标准化饮食。48小时后,在饱腹状态下测试回忆。实验2(n = 16)与实验1的不同之处在于,用“What-Where-When”情景记忆任务替代了Deese-Roediger-McDermott任务,且仅在24小时后在空腹状态下测试回忆。与饱腹状态相比,空腹状态增强了词语配对联想的线索回忆(正确率更高且反应更快)以及“What-Where-When”任务中的项目识别。然而,空腹状态削弱了情景上下文记忆的回忆,即Deese-Roediger-McDermott任务中的空间上下文以及“What-Where-When”任务中的时空上下文。程序性记忆(手指敲击)未受影响。这一模式表明,空腹对记忆巩固的影响具有选择性差异:它促进了皮层网络中语义类表征的巩固,但削弱了海马对情景上下文的表征。我们推测,饥饿可能通过抑制清醒巩固期间海马的干扰来强化皮层表征。然而,其具体机制仍有待进一步阐明。

4 探索维数转换在情节记忆中的作用(TiCS)

标题:Exploring the role of dimensionality transformation in episodic memory

链接:https://doi.org/10.1016/j.tics.2025.01.007

单位:马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所

摘要:情景记忆必须实现两个相互对立的目标:在不超出大脑有限神经元结构的前提下,对大量经历进行编码和存储,同时能够生动细致地回忆这些记忆。降维和扩展(“维度转换”)使大脑能够满足这些需求。降维将感官输入压缩为简化的、可存储的代码,而扩展则重建生动的细节。尽管这些过程对记忆至关重要,但它们在情景记忆中的神经机制仍不清楚。借鉴认知心理学、系统神经科学和神经解剖学的最新研究成果,我们提出了两种关于大脑中维度转换如何发生的解释:结构上(通过皮质-海马通路)和功能上(通过神经振荡)。通过跨物种证据的考察,我们揭示了可能支持情景记忆的神经机制,并提出了未来研究中的关键问题。

时间知觉

5 揭示人类时间感知的潜在结构(Cognition)

标题:Uncovering the latent structure of human time perception

链接:https://doi.org/10.1016/j.cognition.2025.106078

单位:伦敦大学金匠学院心理学系

摘要:

在时间间隔感知研究领域,一个持续存在的争议焦点在于人类的时间感知是否依赖于多个独立的机制。这一争论的核心在于:亚秒级和超秒级的时间感知是否可以归因于一个单一的、半统一的时间系统,还是由多个独立且相互作用的认知系统所控制。尽管以往的研究提供了宝贵的见解,但本研究通过采用多种统计方法并设计具有较强统计效力的实验,克服了先前研究的局限性。

我们进行了两项在线实验,要求参与者复现不同长度的时间间隔:实验1(N = 302)的时间间隔范围为400至2400毫秒,实验2(N = 302)的范围为1000至2000毫秒。我们通过探索性因子分析和结构方程模型,对比分析了不同潜在结构对时间复现模式的影响。此外,我们将模型结果与针对个体参与者数据的变化点分析模型结果进行了比较。

在两项实验中,这些分析均支持一个双因子模型:第一个因子是一个涵盖全时间范围的通用时间因子,第二个因子则捕捉了刺激间隔向均值回归的趋势(即中心趋势偏差)。我们发现,检测到的变化点比例较低,这进一步支持了关于不同潜在系统之间存在不连续性的假设证据有限的观点。同时,我们还发现,变化点检测模式可以通过潜在因子得分进行预测。这些结果表明,在研究时间间隔感知系统中的潜在不连续性时,应充分考虑中心趋势偏差的影响。本研究为时间感知研究领域整合了因子分析和计算建模方法,并对多种情境下时间间隔感知的测量和解释具有重要启示。

6 人脑中定向集合表征的时间过程(Journal of Neuroscience)

标题:Time Course of Orientation Ensemble Representation in the Human Brain

链接:https://www.jneurosci.org/content/45/7/e1688232024

单位:北京大学心理与认知科学学院

摘要:自然场景中充满了大量相似的物体。人类通过整体编码提取环境的统计摘要信息,从而提高信息处理的效率,这种能力在观察自然场景时尤为有用。然而,大脑中整体信息表征的神经机制仍不明确。特别是,整体表征究竟是个体项目表征的简单叠加,还是涉及其他特定过程,这一问题尚未得到解答。在本研究中,我们使用了一组方向整体刺激,其中单个项目的方向均与整体方向不同。我们记录了人类参与者(男女均有)在执行整体方向辨别任务时的脑磁图(MEG)信号,并采用时间分辨的多变量模式分析(MVPA)和反向编码模型(IEM)来揭示整体方向表征的神经机制并追踪其时间进程。首先,我们成功解码了整体方向,且解码准确率与行为准确率高度相关。其次,IEM分析表明,整体方向的表征与单个项目方向表征的叠加存在差异,这表明整体编码可能进一步调节大脑中的方向表征。此外,通过源重建分析,我们发现整体方向的表征出现在早期视觉区域。综上所述,我们的研究揭示了人类视觉皮层中整体表征的形成机制,并推进了对大脑如何捕捉和表征整体信息的理解。

7 感知加速期间的可变处理转移:时间整合的证据(BioRxiv)

标题:Variable processing shifts during perceptual acceleration: Evidence from temporal integration

链接:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.02.12.637809v1

单位:德国恩斯特・斯特朗曼研究所(ESI)

摘要:对某一刺激的感知可以被其前序刺激加速。迄今为止,研究主要集中在量化这种加速效应,并试图将其定位在感知和认知过程的链条中。然而,这一任务具有挑战性,因为这些过程可能会以意想不到的方式相互作用,且传统的单变量分析方法可能会将过程与其作用的表征混为一谈。通过使用多变量模式分析(MVPA)对缺失元素任务中的脑电图(EEG)数据进行分析,我们能够追踪与整合感知相关的表征。该任务旨在测量两个连续刺激显示之间的视觉时间整合。我们通过操纵刺激显示之间的延迟,观察到整合表征的相应加速。此外,无论延迟如何,我们发现尽管在刺激呈现后约100毫秒的最早处理阶段,加工已经加速,但在约200毫秒的中间阶段,加速效应更为显著。相比之下,约400毫秒的后期处理阶段则表现出较少的加速。这些结果表明,时间整合过程中的感知加速是非线性的,并且在某一时刻获得的时间增益可能会在另一时刻再次丧失

睡眠

8 比较睡眠脑电图记录中的手册和自动伪影检测(Psychophysiology)

标题:Comparing Manual and Automatic Artifact Detection in Sleep EEG Recordings

链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/psyp.70016

单位:赛梅威斯大学行为科学研究所

摘要:睡眠脑电图(EEG)记录可能会受到伪迹的污染。目前,视觉检测和自动检测方法已被开发用于标记EEG数据中的这些错误片段。本文系统地探讨了伪迹对睡眠EEG功率谱密度(PSD)的影响,并将基于Hjorth参数的简单自动检测方法与金标准视觉检测方法进行了比较。我们发现,整夜平均PSD中的大多数失真是由少数高度异常的伪迹引起的,这些伪迹主要影响β和γ频段以及非快速眼动(NREM)睡眠中的δ频段。视觉检测和自动检测在识别伪迹片段方面仅表现出中等程度的一致性。然而,所有方法得到的整夜平均PSD高度相似,且使用各种方法计算的PSD均能成功恢复PSD与年龄和性别之间的已知相关性。自动检测器的参数设置并未明显优于其他设置。此外,我们还表明,仅使用部分可用数据片段即可恢复准确的整夜平均PSD估计值。我们的研究结果表明,伪迹在睡眠EEG记录中是一个较小且易于解决的问题。大多数通过视觉识别的伪迹不会严重扭曲睡眠EEG频谱中中频活动的估计值,而低频和高频的失真可以通过简单的自动检测方法几乎与视觉检测一样有效地消除。这些发现表明,消除伪迹的影响并不需要对EEG数据进行视觉检查,这对于大规模睡眠EEG数据库中自动预处理的预期性能具有积极意义。

意识

9 解开意识的复杂性:理论和思考(Neuroscience & Biobehavioral Reviews)

标题:Unpacking the complexities of consciousness: Theories and reflections

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0149763425000533

单位:以色列特拉维夫大学心理科学学院

摘要:随着意识科学领域的成熟,研究议程已从最初关注意识的神经相关性,扩展到发展和检验意识理论。目前,已有多种理论被提出,旨在阐明意识与大脑功能之间的关系。然而,关于这些理论是否研究同一现象的争论仍在激烈进行。尽管研究不断推进,但该领域似乎尚未围绕某一单一理论达成共识,反而呈现出显著的分化。为推进这一讨论,五种主要意识理论的支持者——全局神经元工作空间理论(GNWT)、高阶理论(HOT)、整合信息理论(IIT)、循环加工理论(RPT)和预测加工理论(PP)——于2022年参与了科学意识研究协会(ASSC)年会期间的公开辩论。他们受邀阐明各自理论的解释对象,阐述支撑相应解释的核心机制,并概述其基本前提。随后,辩论进入公开讨论环节,深入探讨了这些理论的可检验性、可能反驳它们的证据,以及共识与分歧的领域。最重要的是,辩论表明,在现阶段,关于意识是什么、如何识别意识状态以及任何意识理论应满足哪些要求等最基本问题,各理论之间的分歧远多于共识。解决这些核心问题对于推动该领域深入理解并比较竞争理论至关重要。

10 统计学习超出人类新生儿的言语(eLife)

标题:Statistical learning beyond words in human neonates

链接:https://elifesciences.org/articles/101802

单位:巴黎萨克莱大学等

摘要:对发展研究中统计学习的兴趣源于一项观察:8个月大的婴儿能够仅通过音节之间的转移概率(transition probabilities, TP)从单调语音流中提取单词(Saffran等,1996)。这一简单的机制被认为是人类婴儿发现语言规律的工具之一。自这一开创性研究以来,关于统计学习能力的观察已在多个领域和物种中扩展,挑战了语言习得专用机制的假说。本文利用语音传递的两个维度——说话者身份和音素——来探讨:(1)新生儿是否能够在一个维度上计算转移概率,同时忽略另一个维度的无关变化;(2)语言维度是否比声音维度更具优势。通过两项实验,我们向新生儿播放由音节拼接而成的人工语音流,并记录其脑电图(EEG)。语音序列的统计结构基于音素内容(实验1)或声音(实验2),同时分别随机变化声音或音素内容。在熟悉阶段后,新生儿听到符合或不符合其熟悉结构的孤立双音节组合。在这两项实验中,我们观察到新生儿在规律频率上的神经同步现象,以及对正确和错误双音节组合的不同事件相关电位(ERP),这凸显了统计学习机制的普遍性,并表明其几乎可以处理输入的任何分解维度。然而,只有语言双音节组合引发了特定的ERP成分(可能是N400的前兆),这表明出生时音素规律已触发了词汇阶段的处理。这些结果表明,从出生起,新生儿能够并行处理多种输入规律,并将其输入到不同的高阶网络中。

11 统计学习的结果隐含预测(Cognition)

标题:Implicit prediction as a consequence of statistical learning

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010027725000289

单位:西安大略大学西部神经科学研究所

摘要:我们在日常生活中遇到的感觉输入具有高度的结构性,包含随时间重复的模式。统计学习是对这些模式逐渐适应的过程,并能促进实时处理。这些实时促进效应通常归因于预测,即关于即将发生事件的信息在其发生前已被表征。然而,先前观察到的促进效应也可能源于回顾性处理。本文通过基于语音的分割范式,测试了统计学习是否会导致对即将到来音节的预测。具体而言,我们探究了真正预测的行为标志,即当预测被证实时,其对实时处理有益,但当预测被否定时,则会带来成本。与预测是统计学习关键结果的观点一致,我们发现了一种权衡:对可预测音节处理的更大益处与其在“不匹配”上下文(即非预期位置)中出现时处理的更大成本相关。这种预测的权衡在参与者水平和项目(即单个音节)水平上均显著。此外,我们发现预测并非对所有输入流中的音节都无差别地产生,而是根据任务的逐次需求选择性部署。预测的发生并不需要对特定单词的显性知识,这表明预测主要在隐性层面运作。总体而言,这些结果为预测是统计学习自然结果的观点提供了新的行为证据。

12 晨梦的个人决定因素(communications psychology)

标题:The individual determinants of morning dream recall

链接:https://www.nature.com/articles/s44271-025-00191-z

单位:IMT卢卡高等研究学院MoMiLab研究室

摘要:研究表明,(几乎)每个人在睡眠期间都会做梦,甚至可能在一夜中的大部分时间都在做梦。然而,梦境回忆显示出显著的个体间差异。理解影响梦境回忆的因素对于推进我们对梦的起源、意义和功能的认识至关重要。本文通过前瞻性收集217名健康成年人(年龄18-70岁,女性116名,男性101名)的梦境报告,并结合人口统计信息、心理测量、认知测试、活动记录和脑电图测量数据,探讨了这一问题。我们发现,对做梦的态度、思维游走的倾向以及睡眠模式与早晨醒来时报告梦境的可能性相关。回忆梦境内容的可能性则与年龄和干扰易感性相关。此外,梦境回忆似乎受到每晚睡眠模式变化的影响,并表现出季节性波动。我们的研究结果为先前关于早晨梦境回忆的个体间和个体内变异性观察提供了解释。

精神障碍

13 B族维生素与神经精神疾病之间的因果关系:系统评价和荟萃分析(Neuroscience & Biobehavioral Reviews)

标题:Causal relationship between B vitamins and neuropsychiatric disorders: A systematic review and meta-analysis

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0149763425000685

单位:中国浙江绍兴市第七人民医院(绍兴文理学院医学院附属精神卫生中心)精神科

摘要:近年来,饮食和营养对身心健康的影响日益受到关注。大量研究表明,B族维生素在神经精神疾病(NPDs)中可能具有潜在作用,但这些营养素与NPDs之间的确切因果关系仍不明确。在我们的孟德尔随机化(MR)荟萃分析中,我们结合了既往MR研究、英国生物银行(UK Biobank)和FinnGen数据库的数据,探讨了B族维生素(VB6、VB12和叶酸)与NPDs之间的关联。我们的MR分析揭示了一种复杂且多面的关系:VB6似乎对阿尔茨海默病(AD)具有保护作用,但可能增加重度抑郁症和创伤后应激障碍等疾病的风险;VB12对自闭症谱系障碍(ASD)具有保护作用,但可能增加双相情感障碍(BD)的风险;叶酸则对AD和智力障碍(ID)具有保护作用。荟萃分析表明,B族维生素可能对某些疾病(如AD和帕金森病)具有保护作用,但也可能是焦虑症和其他精神疾病的风险因素。进一步的亚组分析显示,VB6对癫痫和精神分裂症具有保护作用,但可能增加躁狂症的风险;VB12对ID和ASD具有保护作用,但可能增加精神分裂症和BD的风险;叶酸对精神分裂症、AD和ID具有保护作用。这些发现揭示了B族维生素对心理健康的复杂影响,强调了不同B族维生素对各类NPDs的独特作用。这种复杂性凸显了在开发未来NPDs治疗策略时,个性化补充的重要性。

AI+

14 生成人工智能影响的性别差异:学术界的证据(PNAS Nexus)

标题:Gender disparities in the impact of generative artificial intelligence: Evidence from academia

链接:https://academic.oup.com/pnasnexus/article/4/2/pgae591/7996465

单位:北大汇丰商学院

摘要:生成式人工智能(AI)工具(如ChatGPT)的出现显著提升了个体的生产力。本研究采用双重差分法,通过分析大规模研究预印本数据集,系统探讨了生成式AI的出现是否对男性与女性学术研究者的生产力产生不同影响。研究发现,ChatGPT问世后,男性研究者的生产力提升幅度比女性研究者高出6.4%,表明两者之间的生产力差距进一步扩大。随后,我们开展了一项关于研究者使用ChatGPT情况的调查,发现男性研究者使用生成式AI的频率更高,且从中获得的效率提升也更为显著。这些发现揭示了生成式AI的意外后果,并指出机构在评估教职人员时需要考虑到其对生产力的差异化影响,以确保公平性。

社会认知

15 在线谈判期间的反应时间揭示了战略信息(PNAS)

标题:Deliberation during online bargaining reveals strategic information 在

链接:https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2410956122

单位:俄亥俄州立大学心理学系

摘要:博弈论中的一个标准假设是,决策者预先制定了策略,告诉他们如何应对每一种可能的情况。相比之下,非战略性决策通常涉及一种即时的比较过程,当选项的吸引力相近时,反应时间(RT)会更长。如果战略性决策也表现出这些模式,那么RT可能会泄露私人信息,从而改变博弈论的预测。本文通过研究讨价还价行为,探讨了RT是否会在战略性情境中揭示私人信息。利用来自eBay的现有数据和实验数据,我们发现买家和卖家在接受较差报价和拒绝较好报价时,反应时间都会延长数小时。两个数据集中的模式几乎完全相同,表明报价大小对RT存在因果关系。然而,拒绝的反应时间与接受的反应时间之间的关系强度减半,从而减少了卖家泄露的有用私人信息量。与我们的预测相反,买家对缓慢的拒绝感到沮丧——他们不太可能向反应缓慢的卖家提出还价。我们还表明,传统上仅限于秒级决策的漂移扩散模型(DDM)可以解释小时级甚至有时是数天级的决策。DDM揭示了经验更丰富的卖家更为果断,更倾向于接受报价。总之,战略性决策与预先制定的策略并不一致。这强调了博弈论需要将RT作为战略性变量纳入考虑,并扩展了DDM在慢速决策中的适用性。

计算

16 神经进化洞察生物神经计算(Science)

标题:Neuroevolution insights into biological neural computation

链接:https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adp7478

单位:德克萨斯大学奥斯汀分校

摘要:神经进化是机器学习领域中一个充满前景且令人兴奋的研究方向,它通过模拟生物进化的算法来构建计算机中的神经元网络。在一篇综述中,Miikkulainen 概述了神经进化的研究进展,并探讨了如何利用神经进化实验来深入理解神经科学问题。作者提出了神经进化可能取得重大突破的若干神经科学领域,包括大脑结构与功能、神经发育以及行为等。对于试图利用人工智能理解大脑功能和认知行为原理的科学家而言,深入了解神经进化的最新进展将具有重要价值。 ——Mattia Maroso

方法

17 连续心理物理学:过去,现在,未来(TiCS)

标题:Continuous psychophysics: past, present, future

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364661325000051

单位:宾夕法尼亚大学心理学系

摘要:连续目标追踪心理物理学是一种创新的实验范式,已成为研究感知、认知和视觉引导行为的有力工具。本文综述了连续心理物理学如何通过促进快速数据收集、揭示感知与行为的实时动态,以及支持对特殊受试群体(如婴儿和患者)的研究,对传统的强制选择方法进行了补充。凭借其高效性、概念简洁性以及揭示处理与表现的时间特征的能力,连续心理物理学有望推动感知与认知科学领域的重要进展。

18 EEG 微状态语法分析:对方法论挑战和进步的回顾(Neuroimage)

标题:EEG microstate syntax analysis: A review of methodological challenges and advances

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811925000928

单位:赫特福德大学物理、工程与计算机科学学院生物计算研究组

摘要:脑电图(EEG)微状态是从全局场功率(Global Field Power)峰值中提取的多通道EEG电位分布的“准稳定”时期。微状态之间的转换形成了一种时间序列,可能反映了潜在的神经动力学。越来越多的证据表明,EEG微状态序列具有长程、非马尔可夫依赖性,这表明驱动EEG微状态句法(即微状态之间的转换动力学)的潜在过程具有复杂性。尽管对EEG微状态句法的兴趣日益增长,但该领域仍然较为分散,研究之间使用的术语不一致,且缺乏明确的方法学分类。为了深化对微状态功能意义的理解,并促进方法学的可比性和研究结果的可重复性,我们:(i)对句法分析方法进行分类,并回顾每种方法的最适用场景;(ii)定义了EEG微状态序列构建的三种“时间模式”;(iii)概述了当前微状态句法分析方法中的普遍问题,并建议将这些方法得出的微状态模型与连续EEG模型进行交叉验证。我们提倡采用这些连续方法,因为它们不假设微状态推导方法中固有的“赢家通吃”模型,并将微状态模型与EEG数据之间的关系置于上下文中。此外,这些方法可能有助于开发更稳健的微状态与功能性磁共振成像(fMRI)数据之间的关联模型。

一般大脑/心智特征

19 忽略小脑正在阻碍神经科学的进展(TiCS)

标题:Ignoring the cerebellum is hindering progress in neuroscience

链接:https://doi.org/10.1016/j.tics.2025.01.004

单位:德克萨斯大学达拉斯分校心理学系

摘要:传统上被视为运动结构的小脑,已被证明在多种认知功能中发挥着关键作用。然而,数十年来,小脑在很大程度上被忽视,甚至在“全脑”神经影像研究中被刻意排除在外。本文认为,持续将小脑排除在研究范围之外,限制了对全脑功能的理解。我们探讨了小脑在神经影像文献中被历史性排除的原因——包括合理与不合理的因素,回顾了强调小脑重要性及其在脑功能中独特作用的相关文献,并概述了将小脑排除在外可能对全面理解脑功能及临床疾病产生的意外负面影响。

20 跨大脑的同步(Annual Review of Psychology)

标题:Synchrony Across Brains

链接:https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-psych-080123-101149

单位:德国慕尼黑Ludwig-Maximilians-University诊所精神病学和精神治疗系

摘要:第二人称神经科学致力于研究单一大脑及跨大脑实时社会互动的行为与神经机制。在这篇综述文章中,我们回顾了为研究社会互动现象及其在互动伙伴之间延伸的行为和神经生物学过程所取得的研究进展。具体而言,我们重点关注大脑间同步性在实现和促进社会互动与沟通、塑造社会协调与学习中的作用,并探讨大脑间同步性降低如何可能构成精神病理学的核心特征。

21 重放和尖波涟漪在人类中(Annual Review of Psychology)

标题:Replay and Ripples in Humans

链接:https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-neuro-112723-024516

单位:北京师范大学

摘要:在静息和睡眠期间,大脑通过重放(replay)处理信息,重新激活与过去事件相关的神经模式,并促进对未来潜在情景的探索。本文综述了人类重放及其生物标志物——尖波涟漪(sharp-wave ripples, SPW-Rs)研究的最新进展。我们探讨了检测方法,并结合啮齿类动物研究的相关发现进行了分析。本文重点阐述了人类重放在内部认知中的独特作用,例如优先处理过去经验以进行离线学习、生成当前问题的假设解决方案,以及分解结构表征以实现未来泛化。我们还研究了人类SPW-Rs的特征,包括其沿海马纵向轴的分布、广泛的大脑激活及其对内部认知过程的影响。最后,我们强调需要改进方法和技术,以深化对静息和睡眠期间认知过程的理解。

22 预测性编码:比我们想象的更具认知过程?(TiCS)

标题:Predictive coding: a more cognitive process than we thought?

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364661325000300

单位:范德堡大学心理学系

摘要:在预测编码(predictive coding, PC)理论中,高阶脑区生成预测并将其传递至低阶感觉区。自上而下的预测与自下而上的感觉数据进行比较,不匹配时会产生预测误差。在PC框架下,预测误差由感觉皮层第2/3层的锥体神经元编码并向前传递。PC模型已通过多种记录方式在全球-局部奇异范式(global-local oddball paradigm)中进行了测试。与PC一致,神经影像学研究报告了感觉区和高阶脑区中的预测误差响应。然而,最近的神经元放电研究表明,真正的预测误差出现在前额叶皮层(prefrontal cortex, PFC)。这意味着预测处理更多是一种基于认知而非感觉的机制——这一观察对PC提出了挑战,并与我们称为预测路由(predictive routing, PR)的框架更为契合。

其他

23 使用AI从大脑中解码语言并提高我们对人类交流的理解

标题:Using AI to decode language from the brain and advance our understanding of human communication

链接:https://ai.meta.com/blog/brain-ai-research-human-communication/

单位:Meta

AI总结:过去十年,Meta 位于巴黎的基础人工智能研究实验室(FAIR)在科学研究方面处于前沿,致力于开放和可重复的科学研究,在医学、气候科学和保护等领域取得突破。未来十年聚焦实现高级机器智能(AMI)。Meta 与西班牙圣塞巴斯蒂安的巴斯克认知、大脑与语言中心合作取得两项突破,一是成功从非侵入性大脑记录中解码句子生成,准确率达 80%,为脑机接口恢复交流提供新途径但仍面临挑战;二是理解大脑形成语言的神经机制,揭示大脑如何将思想转化为动作序列及使用 “动态神经代码”。Meta 对罗斯柴尔德基金会医院捐赠以支持该工作,与欧洲多个研究机构合作,其开源 AI 助力解决世界重大挑战,如法国的 BrightHeart 和美国的 Virgo 公司利用其模型取得突破。

24 重新评估智能生命发展的“硬步骤”模型(Science Advances)

标题:A reassessment of the “hard-steps” model for the evolution of intelligent life

链接:https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.ads5698

单位:慕尼黑路德维希-马克西米利安大学地球与环境科学系古生物学与地球生物学专业。

摘要:根据“硬步骤”模型,人类的起源需要“成功通过一系列中间步骤”(即所谓的“硬步骤”),这些步骤在地球生物进化可用的时间内本质上是极不可能发生的。该模型同样预测,类似于地球上人类的技术生命在宇宙中“极其罕见”。本文通过历史地球生物学的视角,对“硬步骤”模型的核心假设进行了批判性重估。具体而言,我们提出了一种替代模型,该模型认为不存在“硬步骤”,且人类起源所需的进化奇点可以通过非内在概率的机制加以解释。此外,如果地球表面环境最初不仅对人类生命不适宜,而且对人类存在的某些关键中间步骤也不适宜,那么人类起源的时间则是由地球历史上新的全球宜居环境窗口的依次开启所控制的。

25 音高高度和色度的暂时性解散神经表征(Journal of Neuroscience)

标题:Temporally Dissociable Neural Representations of Pitch Height and Chroma

链接:https://www.jneurosci.org/content/45/8/e1567242024

单位:纽约大学心理学系

摘要:音高的提取和分析是语音和音乐识别、声音分离以及其他听觉任务的基础。从感知上看,音高可以表示为一个由两个因素组成的螺旋结构:音高高度(height)与频率单调对齐,而音高色度(chroma)则在频率加倍时循环重复。尽管从声学信号中提取音高的早期感知和神经生理机制已得到广泛研究,但连接高级听觉认知的后续阶段仍不甚明了。大脑如何在高阶处理阶段表示音高的感知属性?这些神经表征是如何随时间形成的?我们采用机器学习方法解码了人类听者(10名女性和7名男性)通过脑磁图(MEG)测量的时间分辨神经响应,假设不同音高共享相似的神经表征会导致解码性能下降。研究表明,音高可以从听觉-前额皮层区域的低频神经响应中解码。具体而言,线性混合效应模型揭示,音高高度和色度分别解释了δ波段(0.5–4 Hz)神经活动在不同延迟时间内的解码性能:持久的音高高度效应先于短暂的色度效应出现,随后色度效应之后再次出现音高高度效应,这表明了与独特感知和神经特征相关的顺序处理阶段。此外,解码器的定位分析表明,音高高度和色度与重叠的皮层区域相关,但在右侧眶额和极前额皮层中观察到差异。这些数据为音高表征机制提供了新的视角,并激发了相关假设的提出。

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