文獻速遞
小編匯總了2025年7月下旬在Nature、Science、Cell 三大國際頂刊上發表的神經科學領域的研究論文，歡迎閱覽！

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• 改變翻譯延伸過程導致?魚大腦衰老的關鍵特征
• 兩種遠緣線蟲比較連接組學揭示神經系統進化模式
• 運動學習精細化丘腦對運動皮層的調控作用
• 系統鞏固過程重組海馬記憶印跡神經環路
• 創傷后應激障礙中人腦的單細胞轉錄組與染色質動態變化
• 閉環式迷走神經刺激助力脊髓損傷功能恢復
• 高度視覺依賴動物中通過凝視遠程激活位置編碼
• 前額葉對情緒推理內部模型的神經編碼
• 人類特異性增強子精細調控放射狀膠質細胞潛能與大腦皮層形成
• 多巴胺能動作預測誤差作為價值中立屬性的教學信號
• 蝙蝠海馬對超大空間環境的片段化回放

1、改變翻譯延伸過程導致?魚大腦衰老的關鍵特征
2025年7月31日，美國、德國、意大利和英國的學者們聯合在Science期刊上發表了題名為“Altered translation elongation contributes to key hallmarks of aging in the killifish brAIn”的研究論文。這項研究揭示了衰老過程中蛋白質翻譯失調導致神經退行性變化的關鍵機制。
 
以短壽命?魚為模型，研究者通過多組學分析發現：衰老引發核糖體異常暫停，導致獨立于轉錄調控的蛋白質豐度改變。特別值得注意的是，衰老使核糖體停滯增加，并廣泛耗竭富含堿性氨基酸的蛋白質（尤其是DNA/RNA結合蛋白）。這些發現指出了一個衰老大腦生物學的潛在脆弱點——堿性核酸結合蛋白的生物合成障礙。這一脆弱性可能構成連接多種衰老特征（包括基因組完整性、蛋白質穩態和大分子生物合成）的統一原理，為理解衰老相關神經退行病變提供了新的分子視角。

研究首次將翻譯延伸障礙與衰老標志性特征聯系起來，提示維持翻譯延伸效率可能是延緩腦衰老的潛在干預靶點。

DOI：10.1126/science.adk3079

2、兩種遠緣線蟲比較連接組學揭示神經系統進化模式

2025年7月31日，美國和德國的學者們聯合在Science期刊上發表了題名為“Comparative connectomics of two distantly related nematode species reveals patterns of nervous system evolution”的研究論文。這項研究通過比較兩種遠緣線蟲（秀麗隱桿線蟲與太平洋糙吻線蟲）的腦部超微結構，揭示了雙側對稱動物神經系統進化的多尺度模式。

研究者采用電子顯微鏡三維重構技術，發現盡管這兩種線蟲在1億年前就已分化，其同源神經元在整體神經突形態和投射模式上保持穩定，但在四個層面存在顯著差異：(1)神經元程序性死亡；(2)細胞空間定位；(3)軸突-樹突投射模式；(4)突觸連接特異性。這些進化改變呈現出非區域偏好性（均勻分布于全腦）和非細胞類型選擇性（各類神經元均發生改變）的特征，表明神經系統進化可能通過保守基本架構的同時微調連接細節來實現功能創新。

該研究為理解腦進化提供了亞細胞水平的實證基礎。

DOI：10.1126/science.adx2143

3、運動學習精細化丘腦對運動皮層的調控作用

2025年5月7日，美國的學者在Nature期刊上發表了題名為“Motor learning refines thalamic influence on motor cortex”的研究論文。這項研究揭示了運動學習中丘腦對初級運動皮層（M1）調控模式的重塑機制。

通過小鼠M1淺層（L2/3）的縱向軸突成像發現：經過兩周訓練的"專家"小鼠中，運動丘腦成為編碼習得動作的關鍵輸入源。光遺傳學實驗表明，運動學習會特異性增強丘腦對M1中編碼習得動作神經元的驅動作用——學習后丘腦優先激活這些特定神經元。行為學驗證顯示，抑制專家小鼠的丘腦-M1輸入會顯著損害其習得動作的執行。

該研究首次闡明：運動學習通過重塑丘腦對M1的輸入模式（而非單純增強整體輸入），實現習得動作的精準執行，這種"輸入-神經元"的特異性匹配機制為理解運動技能存儲的神經基礎提供了新視角。

DOI：10.1038/s41586-025-08962-8

4、系統鞏固過程重組海馬記憶印跡神經環路

2025年5月14日，加拿大的學者在Nature期刊上發表了題名為“Systems consolidation reorganizes hippocampal engram circuitry”的研究論文。這項研究揭示了海馬神經發生驅動記憶印跡環路重組進而調控記憶精確度的機制。

通過小鼠記憶印跡標記技術發現：隨時間推移，海馬記憶印跡神經元會重構連接模式，導致其在相關情境中"泛化激活"并指導行為，這種神經環路重組解釋了記憶從精確事件向概括性要旨的轉化。關鍵證據表明：(1) 抑制海馬神經發生會阻止環路重組，維持事件記憶的精確性；(2) 促進神經發生則加速記憶重組和要旨記憶形成。

研究首次證實系統鞏固過程包含海馬內部的質性重組（而不僅是海馬向外轉移），提出了記憶精確度調控的"海馬內重組假說"，為理解記憶動態演變提供了新的神經環路層面的解釋框架。

DOI：10.1038/s41586-025-08993-1

5、創傷后應激障礙中人腦的單細胞轉錄組與染色質動態變化

2025年6月18日，美國的學者在Nature期刊上發表了題名為“Single-cell transcriptomic and chromatin dynamics of the human brain in PTSD”的研究論文。該研究通過111例人死后大腦樣本（含PTSD和抑郁癥患者）的200多萬個背外側前額葉皮層細胞核分析，首次在單細胞分辨率上解析了PTSD的多細胞分子機制。

研究發現，抑制性神經元、內皮細胞和小膠質細胞特異性出現與糖皮質激素信號、GABA能傳遞和神經炎癥相關的基因表達改變。結合空間轉錄組驗證，確認了SST、FKBP5等關鍵基因的異常表達。通過整合遺傳-轉錄-表觀多組學數據，揭示了ELFN1、MAD1L1等風險變異以細胞類型特異性方式破壞基因調控的分子路徑。

該研究建立了創傷應激反應在前額葉皮層的細胞特異性分子調控框架，為理解PTSD的持久性神經生物學效應提供了多組學證據鏈。
DOI：10.1038/s41586-025-09083-y

6、閉環式迷走神經刺激助力脊髓損傷功能恢復

2025年5月21日，美國的學者在Nature期刊上發表了題名為“Closed-loop vagus nerve stimulation aids recovery from sPInal cord injury”的研究論文。這項前瞻性雙盲隨機對照研究（NCT04288245）首次證實閉環迷走神經電刺激（CLV）聯合任務導向訓練可顯著改善慢性不完全性頸髓損傷患者上肢功能。

研究采用微型植入設備，在患者完成特定動作時選擇性激活迷走神經，經過12周游戲化康復訓練后，19名受試者表現出：1）上肢肌力顯著增強；2）關節活動范圍擴大；3）日常生活能力明顯改善。該療法通過實時閉環刺激增強突觸可塑性，促進損傷后神經環路重塑，為傳統康復訓練提供了神經調控增強策略。

研究證實CLV能有效突破慢性期脊髓損傷的康復瓶頸，為神經修復治療開辟了新途徑。

DOI：10.1038/s41586-025-09028-5

7、高度視覺依賴動物中通過凝視遠程激活位置編碼

2025年6月11日，美國的學者在Nature期刊上發表了題名為“Remote activation of place codes by gaze in a highly visual animal”的研究論文。這項研究以黑頂山雀為模型，揭示了海馬位置細胞通過凝視實現遠程空間編碼的新機制。

研究發現：1）位置細胞不僅在被試身處特定位置時激活，當動物從遠處凝視該位置時同樣被激活；2）這種"凝視編碼"由快速頭動（頭部掃視）精確調控，海馬在每次掃視周期中交替編碼視覺預測與實際所見；3）不同亞型中間神經元通過相位特異性放電協調這一過程。研究首次證實海馬通過整合位置編碼與凝視編碼，構建了統一的空間表征系統，既能處理局部導航信息，又能實現遠程空間推理。

這一發現為理解視覺-海馬協同工作機制提供了神經動力學基礎，揭示了頭部運動在連接感知與記憶中的關鍵作用。
DOI：10.1038/s41586-025-09101-z

8、前額葉對情緒推理內部模型的神經編碼

2025年5月14日，美國的學者在Nature期刊上發表了題名為“Prefrontal encoding of an internal model for emotional inference”的研究論文。該研究揭示了背內側前額葉皮層（dmPFC）編碼情緒內部模型的神經機制。

研究發現：1）dmPFC神經元能靈活關聯環境刺激與厭惡事件（無論直接或間接關聯），構建情緒推理的內部模型；2）該模型通過多階段編碼機制形成，涉及dmPFC細胞的招募與穩定化；3）雖然dmPFC群體活動編碼所有顯著關聯，但特異性投射至杏仁核的神經元亞群專門表征并介導間接關聯的表達。

研究首次闡明前額葉通過分級編碼機制（整體表征實際經歷、特定亞群處理推理關聯）構建情緒預測模型，為理解高階情緒學習的皮層-杏仁核環路機制提供了新見解。這些發現揭示了大腦如何通過內部模型實現從具體經驗到抽象情緒推理的跨越。

DOI：10.1038/s41586-025-09001-2

9、人類特異性增強子精細調控放射狀膠質細胞潛能與大腦皮層形成

2025年5月14日，美國的學者在Nature期刊上發表了題名為“A human-specific enhancer fine-tunes radial glia potency and corticogenesis”的研究論文。該研究通過跨物種基因組編輯模型（小鼠、黑猩猩及人腦類器官），揭示人類加速進化區HARE5增強子通過調控WNT信號通路驅動大腦皮層擴張的機制。

研究發現：1）攜帶人類HARE5（Hs-HARE5）的小鼠表現出新皮層增厚、興奮性神經元增多及皮層區間功能獨立性增強；2）Hs-HARE5通過四個人類特異性變異增強調控活性，改變放射狀膠質細胞行為——早期增加自我更新能力，后期擴展神經發生潛能；3）在人類與黑猩猩神經前體細胞中，Hs-HARE5通過放大經典WNT信號促進前體細胞增殖。

該研究首次闡明非編碼調控元件的微小進化改變如何通過精細調控神經前體細胞動力學，直接促成人類大腦皮層體積與復雜性的獨特性，為理解人類認知進化的發育基礎提供了分子水平證據。

DOI：10.1038/s41586-025-09002-1

10、多巴胺能動作預測誤差作為價值中立屬性的教學信號

2025年5月14日，美國、西班牙的學者聯合在Nature期刊上發表了題名為“Dopaminergic action prediction errors serve as a value-free teaching signal”的研究論文。該研究通過小鼠聽覺辨別任務，揭示了多巴胺系統并行編碼兩種預測誤差信號以支持不同學習模式的機制。

研究發現：1）紋狀體尾部多巴胺活動編碼動作預測誤差（與運動相關但獨立于獎賞價值），通過強化重復關聯支持習慣性學習；2）獎賞預測誤差系統（傳統RPE）則負責價值導向學習；3）計算建模與實驗證實，動作預測誤差雖不能單獨支持獎賞學習，但與RPE系統協同工作時，能以價值中立方式鞏固穩定的聲音-動作關聯。

這些發現闡明了多巴胺系統通過紋狀體分區（價值相關區與運動相關區）并行處理兩種教學信號的計算原理，為理解習慣形成與目標導向行為的神經基礎提供了新框架。

DOI：10.1038/s41586-025-09008-9

11、蝙蝠海馬對超大空間環境的片段化回放

2025年7月24日，以色列的學者聯合在Cell期刊上發表了題名為“Fragmented replay of very large environments in the hippocampus of bats”的研究論文。該研究通過在200米長隧道中記錄飛行蝙蝠的海馬活動，揭示了超大空間環境下記憶回放的新模式。

研究發現：1）睡眠和清醒靜息期均存在時間壓縮的重放序列，但不同于小尺度環境中的完整回放，這些回放呈現高度片段化特征，僅覆蓋約6%的環境范圍；2）單個神經元依據其多重位置野在回放中多次放電；3）這種片段化回放可能反映神經網絡的生物物理限制，同時有利于記憶"分塊"處理以促進海馬-新皮層信息傳遞。

這些發現顛覆了傳統記憶再激活理論，表明自然大尺度空間中的海馬回放機制存在根本差異：并非完整復現經歷軌跡，而是通過提取關鍵片段來優化記憶存儲效率，為理解真實世界環境中的記憶整合提供了新視角。

DOI：10.1016/j.cell.2025.05.024