人工智能领域一直以来都存在着一个”弱监督学习”的问题,即在训练数据中,只有部分标记是可观测的,而其余的标记则是未知的。多实例学习(Multiple Instance Learning,简称MIL)就是解决这一问题的一种范式。在MIL中,训练数据被分组为若干”袋”(bag),每个袋包含多个实例(instance)。我们只能观测到每个袋的标记,而无法获知每个实例的具体标记。MIL的目标是基于袋的标记,预测新袋及其包含实例的标记。 MIL范式在诸多科学领域得到了广泛应用,尤其在医学影像领域表现卓著。此文关注的是一个实际的医学问题——颅内出血(ICH)检测。在这一问题中,一个CT扫描被视为一个袋,而扫描的每个切片则是一个实例。如果至少有一个切片显示出血证据,那么整个扫描就被标记为阳性(患病);否则为...

果蝇视觉系统中色相选择性的电路机制 色彩感知是视觉体验中的一个关键方面,对于生物个体与外界环境的互动起着重要作用。对于人类等三种感光细胞型的灵长类动物,已发现视皮层存在对特定色相(如青色、蓝绿色和橙色)以及非光谱色(如紫色和洋红色)有选择性响应的神经元。然而,这种色相选择性响应的神经环路基础一直未被阐明。 在最新发表于《自然神经科学》的研究中,哥伦比亚大学的Rudy Behnia课题组利用果蝇这一遗传操作便利的模式生物,发现其视觉系统中存在色相选择性神经元,并揭示了产生这种色相选择性响应的神经环路机制。该研究结果为深入理解色彩感知的神经基础提供了新的见解。 研究人员首先利用两光子钙成像技术,测量了果蝇视觉系统中几种关键神经元对各种光谱和非光谱色光刺激的响应。他们发现,传递色彩信息的突触中继投...

本篇论文报道了关于斑鸭在大规模神经元扰动后如何恢复其复杂学习行为的研究。研究人员利用基因手段选择性地扰动斑鸭中产生鸣唱序列的关键脑区HVC(hyperpallium ventralis)中投射神经元的活动,导致鸣唱严重降解。令人惊讶的是,即使在被阻止鸣唱一段时间后,斑鸭也能在2周内完全恢复其原有鸣唱。 作者及论文来源:本研究由来自加州理工学院的Bo Wang、Zsofia Torok、Alison Duffy、David G. Bell、Shelyn Wongso、Tarciso A. F. Velho、Adrienne L. Fairhall和Carlos Lois共同完成。该论文于2024年发表在Nature Neuroscience杂志上。 研究工作流程: a)首先,作者利用慢病毒载体...

大脑清除机制在睡眠和麻醉状态下受到抑制 背景介绍 清除大脑中的代谢废物和有毒物质是维持神经系统健康的关键过程。然而,这一过程的具体机制一直存在争议。一种被广泛讨论的观点认为,睡眠状态能促进所谓”淋巴液系统”(glymphatic system)的工作,从而加强大脑中的清除过程。一些研究者甚至提出,长期睡眠不足可能会导致淋巴液系统功能受损,加重如阿尔茨海默病等神经退行性疾病。麻醉药物在一定剂量下也被认为能够增强大脑的清除功能。但这一理论仍然存在一些质疑。 论文来源 本研究由英国帝国理工学院的尼古拉斯·弗兰克斯(Nicholas P. Franks)教授和威廉·威斯登(William Wisden)教授领导,于2024年发表在《自然神经科学》(Nature Neuroscience)杂志上。 研...

强迫症行为一直与纹状体的过度活跃有关。纹状体中的钙结合蛋白阳性(即帕尔卡萨利)的GABA能神经元(PVIs)在调节纹状体活性和抑制不适当的主动行为中发挥着关键作作用。为了探究纹状体PVIs在调控强迫症行为中的潜在作用,研究人员评估了Sapap3基因缺陷小鼠(Sapap3-KO)的过度自嗜行为(作为评价类强迫行为的行为学指标)。 研究背景: 强迫行为是各种神经精神疾病(如强迫症)的核心症状,越来越多的证据表明,它与皮质纹状体环路功能异常有关。既往研究发现,强迫症患者和表现出病理性重复行为的动物模型中,纹状体区域的PVIs密度降低。PVIs能够通过强大的反向抑制作用调节纹状体中的投射神经元活性,因此被认为在调控行为输出中发挥着重要作用。然而,PVIs与强迫症行为之间的因果关系尚未阐明。 论文来源...

这篇论文报告了一项关于中脑多巴胺神经元自身刺激(intracranial self-stimulation, ICSS)的认知表征的研究。作者试图解答为什么大鼠会努力工作去获得ICSS,即多巴胺神经元的脉冲激活是如何在大脑中表征的。 研究背景: 多巴胺神经元的脉冲激活信号通常被认为是奖赏预测误差,在学习过程中起教师信号作用。但如果这个信号本身并不带有价值表征,为什么大鼠会为获得这种信号而努力工作呢?之前的研究并未深入探讨ICSS的认知表征基础。 作者来源: 本研究由加州大学洛杉矶分校(UCLA)和新泽西州立大学合作完成,第一作者来自UCLA心理系,合作者来自新泽西州立大学。该研究发表在自然神经科学(Nature Neuroscience)杂志上。 研究流程: 1) 将啰草酰胺可控光操纵离子通...