《PNAS》八大热点文章

　　生物通报道：《PNAS》（美国国家科学院院刊）是与Nature、Science齐名，被引用次数最多的综合学科文献之一，PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社 科学，主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章（生物类）如下：

Buying time promotes happiness

“以金钱换取时间更快乐”这篇论文发现，5成以上的参与者，会因将不擅长或不喜欢的事物转手他人处理，而感到持续性幸福、放松，并且享受过程中人际互动的快乐。

Oxytocin-enforced norm compliance reduces xenophobic outgroup rejection

“催产素与加强规范执行相结合能降低仇外情绪”这篇文章是由德国团队测试了183位土生土长的德国人而得到的结果。催产素这种和女性分娩行为相关联的激素，可能和一系列的社会行为和道德心态息息相关。从神经生物学的角度来说，不管是排外主义、还是它的对立面——利他主义，其产生的机制都不是很明确。所以，很自然的，科学家们想看看催产素能发挥什么样的作用。

研究团队表示，如果我们的监护人、邻居或朋友，公开表达他们对难民的积极态度，就会成为一种社会规范方面的榜样。在这样的情景下，催产素能增加信任、减少焦虑，让原本充满仇外情绪的人，也能有动力去帮助难民。这一点，和催产素在社交场合下的作用其实是有共通之处的。

研究人员还表示，在特定的情况下，催产素说不定也能帮助难民更快接受西方文化。

PPARγ-coactivator-1α gene transfer reduces neuronal loss and amyloid-β generation by reducing β-secretase in an Alzheimer’s disease model

科学家们早就发现，在阿尔茨海默病患者的脑部有大量的β淀粉样蛋白沉积，尽管造成沉积的真正原因尚不清楚，它们却是造成神经细胞功能衰退和死亡的罪魁祸首。伦敦帝国学院的科学家们发现，通过表达一种叫做PGC-1α的基因，可以有效地抑制β淀粉样蛋白的生成，从而保护神经细胞免受其伤害。在小鼠模型内进行的该基因疗法实验取得了良好的结果。

PGC-1α是转录因子PPARγ的辅助因子，PPARγ在体内参与包括新陈代谢在内的许多重要生理活动的调控。在阿尔茨海默病的小鼠模型中进行实验时，研究人员使用经过改造的慢病毒携带PGC-1α基因，直接感染小鼠皮层和海马部位的神经元。4个月之后，与对照组小鼠相比，接受了基因疗法的小鼠脑内β淀粉样蛋白沉积减少了将近一半，而且并没有出现像对照组小鼠那样的神经细胞死亡现象。更重要的是，在专门为小鼠设计的记忆力测试中，接受了基因疗法的小鼠表现得比对照组明显要好，几乎达到了健康小鼠的程度。综上所述，PGC-1α基因疗法在治疗患阿尔茨海默病的小鼠时有着非常积极的结果。

Regulation of the sperm calcium channel CatSper by endogenous steroids and plant triterpenoids

来自于加州大学伯克利分校的分子和细胞学助理教授Polina Lishko带领Nadja Mannowetza、 Melissa R. Miller完成了这一研究。他们发现，这两种存在于雷公藤、芦荟等植物中的天然化合物——扁塑藤素（pristimerin）和羽扇豆醇（lupeol）能够在低剂量的浓度下有效阻止受精作用，且对精子、卵子不会造成负面影响。

他们认为，这两种化合物可以开发成紧急避孕药，在make love之前还是之后服用，亦或者研发出皮肤贴片或者阴道环实现永久性避孕。

Overcoming catastrophic forgetting in neural networks

以顺序的方式学习任务的能力对人工智能的开发来说是至关重要的。到目前为止，神经网络都还不具备这种能力，而且人们普遍认为灾难性遗忘（catastrophic forgetting）是连接主义模型（connectionist model）的不可避免 特征。我们的研究表明有可能克服这种限制并训练出能够在很长一段时间里在它们没有经历过的任务上保持专业知识的网络。我们的方法能够选择性地减慢对这些任务而言比较重要的权重的学习速率。通过解决一系列基于手写数字数据集的分类任务和按顺序学习多个 Atari 2600 游戏，我们表明我们的方法是可扩展的和有效的。

Neural correlates of the LSD experience revealed by multimodal neuroimaging

这是科学家首次完成LSD作用于大脑成像研究，被称作50年以来最大的突破。LSD是什么？就是一种致幻剂，据称，吸食LSD在硅谷这种高科技产业区十分常见，乔布斯都说这吸食LSD是他做过最重要的事之一。

科学家对注射过LSD的志愿者进行了大脑扫描成像。他们发现，在LSD的作用下，大脑的不同部分竟然可以相互沟通。也就是说，就算你闭着眼，你的视觉皮层仍然处于激活状态。

同时，原本处于同一个神经网络的各个部分，在LSD的作用开始分散，这就导致了“天人合一”的感知，这种个人性逐渐消散的现象也被称作“自我消解”（ego dissolution）。

这一研究为LSD用作精神疾病的治疗打下了基础。 由于这种药物对大脑区域的影响巨大，很可能可以改变抑郁症和成瘾症作用下的大脑思维模式，从而治疗抑郁症和成瘾症。

Modeling gene regulation from paired expression and chromatin accessibility data

这篇文章由中外学者完成，研究人员提出了利用匹配的基因表达和染色质可及性数据刻画顺式调控元件和反式调控元件相互作用的数学模型，将基因调控网络的建模研究从编码基因推进到了非编码区域的调控元件，有望用来注释疾病等表型相关的遗传变异。

分子生物学的中心法则指出了从DNA编码基因到RNA再到蛋白质的遗传信息的流动方向。一个基因被转录为RNA时，人们称之为“表达”。基因调控网络，即对基因表达水平进行精准控制的蛋白与DNA间相互作用。基因调控网络是几乎所有生物过程的核心。在特定的条件下，特定基因表达的启动或停止，增强或抑制，是细胞选择基因组中的调控元件和相互作用完成基本生命活动以及对外界刺激作出应答的分子基础。而且组织和细胞特异的基因调控塑造了不同的表型，是健康和疾病研究的基石。阐明基因选择性表达所依赖的调控元件及其相互作用的分子机制，需要对基因调控进行建模。特别是转录因子等反式调控元件和增强子等顺式调控元件在特定的细胞环境下如何合作使得一个基因快速转录是基因调控网络研究的核心问题。

来自中国和美国的科学家紧密合作，开展了对基因调控研究中的核心的元件（转录因子TF、染色质调控因子CR和调控元件RE）之间的相互作用的研究，进而对基因表达的定量预测进行建模，发展了网络推断的新方法PECA。PECA重点对转录调控的三个关键环节进行建模：一，基于CR与序列特异性TF的相互作用推断CR在RE上的结合位点；二，基于CR的结合和RE的可及性，预测RE的激活状态；三，基于激活RE上结合的TF预测目标基因的表达。PECA推断得到的条件特异的基因调控网络可注释数量性状位点(QTL) 研究给出的非编码区域的功能，从而对发生在非编码调控区域的点突变和结构变异与表型之间的联系给出分子机理层面的解释。该研究中利用了人类基因组计划之后的“DNA元件百科全书”计划 (Encyclopedia of DNA elements，简称ENCODE）中的数据，特别是部分具有匹配的染色质状态和基因表达数据的细胞类型，解读这些重要的数据，将极大地促进人们对后基因组时代基因调控网络的理解。

Cluster failure: Why fMRI inferences for spatial extent have inflated false-positive rates

功能性磁共振成像（fMRI，functional magnetic resonance imaging）是一种神经影像学方式，其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。用于这种方法的非侵入性、没有辐射暴露问题等优点，被广泛应用于神经科学研究。然而近期来自麻省总医院的一组研究人员发现，fMRI数据处理最常用的软件包产生的假阳性率高达 70%，这令其所涉及的40,000项研究受到质疑。

研究人员分析了来自500例健康对照的静息态（resting-state，就是大脑非任务状态，生物通注）fMRI数据，然后随机分配到对照组和“实验”组，这些数据会被数千次分配到三个常见的软件包：PM、 FSL 和 AFNI中的一个，造成假阳性。

除了高得惊人的假阳性率，研究人员还在AFNI 软件包中发现了一个bug：当他们利用软件的一个调试版本时，能减少10%的假阳性率。研究人员指出，大多数采用这种错误软件的研究数据不可用，因此数据不容易重新分析。上万项研究采用的技术被质疑

（生物通）