点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:院士团队发现哺乳动物“计时”奥秘,这一设施立了大功
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

院士团队发现哺乳动物“计时”奥秘,这一设施立了大功

来源:光明网2024-11-22 13:16

  在我们大脑的某个小角落,藏着一个“隐形的时钟”,悄无声息地操纵着我们白天清醒、夜晚入眠的节律。

  这个“时钟”就是视交叉上核(SCN)——昼夜节律的精准调控中心。它能让身体在24小时内保持一致的生物节律,但其中的奥秘却一直难以捉摸:这个“时钟”是如何精确感知和计算时间的?

  最近,依托怀柔科学城的多模态跨尺度生物医学成像设施,北京大学生物医学成像科学中心的程和平研究团队揭开了SCN的计时秘密。研究发现,SCN神经元通过集体决策机制实现时间编码。这一发现不仅解开了生物钟运行的部分奥秘,还为研究节律紊乱相关疾病的形成机制和潜在治疗方案开辟了新的视角。

  怀柔科学城多模态成像技术助力“时间之谜”研究

  为探寻SCN的“时间编码”机制,研究团队通过自主研发的双侧双光子显微镜,首次实现SCN近万颗神经元跨昼夜的钙成像,获得了哺乳动物生物钟大数据。

  同时研究团队引入了人工智能技术,应用于大规模神经集群的信号解码,依托怀柔科学城的多模态跨尺度生物医学成像设施的超算平台,揭示了SCN基于神经元集体决策的时间计算能力及机制。

  研究团队开发了基于生物钟大数据的时间解码器,发现其解码准确率随着神经元数量的增加而显著提升,当随机组合来自同一SCN脑片的900个神经元时,时间解码准确率达到了99.0%。这一发现体现了SCN神经元群体在时间编码上的集体决策机制。

  进一步研究发现,通过多尺度对比学习方法,识别SCN神经元的功能亚型,阐明其在SCN空间中集聚形成双侧对称、波纹状的模块化时间表征,其空间模式就像一只美丽的“时间蝴蝶”。这一模块化的时间表征模式揭示了SCN时间特征表征的涌现性质。

  解密生物钟的“超级望远镜”

  在解密生物钟的研究中,多模态跨尺度生物医学成像设施发挥了关键作用,为揭示SCN系统水平的集体决策机制和模块化结构提供了重要的支持。

  在此次研究过程中,除了北京大学国家生物医学成像科学中心和王选计算机研究所之外,智源研究院作为中关村科学城的代表性研发机构,也通过AI和数据分析技术为此次研究提供了有力支持。作为“三城一区”的重要组成部分,怀柔科学城与中关村科学城协同发力,展示了两大科学城联动的科研协同力。怀柔和中关村两大科学城的合作,不仅让这一突破性成果得以实现,也为北京建设国际科技创新中心增添了坚实的一环。

  未来,怀柔科学城的多模态跨尺度生物医学成像设施将继续为神经科学、生物医学等领域的前沿探索提供技术保障,进一步推动“三城一区”协同下的科研创新,为探索生命奥秘贡献力量。

  (记者宋雅娟,科学审核:黄铁军,北京大学计算机学院教授、北京智源人工智能研究院理事长;马雷,北京大学未来技术学院国家生物医学成像中心副研究员)

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 可可西里救助三只藏羚羊

独家策划

推荐阅读
天问二号探测器历经约400天、行程约10亿千米的“追星”之旅,于近日与小行星2016HO3成功交会,到达距离小行星20千米处,开始科学探测。
2026-07-06 10:03
发射节奏加快、组网进程提速……近段时间以来,商业航天领域捷报频传,产业发展动能持续增强。
2026-07-06 09:54
航运活跃,满载着中国经济的蓬勃生机,也给水上交通安全带来更大挑战。今年以来,我国海事部门接连推出新举措,通航管理越来越精细高效。
2026-07-06 09:53
6月25日,科技部党组书记、部长阴和俊作了“建设科技强国支撑高质量发展”专题报告,现以问答形式摘要刊发。
2026-07-06 09:50
余姚在人才项目孵化中,不搞“撒胡椒面”式的平均用力,而是探索让链主企业充当“母体”,将创业团队“孵”出来。
2026-07-06 09:48
作为获批建设的全国首个引领性国家创新型城市,2024年、2025年,南京在全国城市创新能力百强榜单中连续两年位居第五。
2026-07-06 09:40
近年来,场景已成热词,一些企业甚至认为:“缺场景比缺资金还紧迫。我国有14亿多人口,庞大的人口基数孕育了巨大的消费市场和多样化需求,为新技术新产品提供了广阔而丰富的应用场景。
2026-07-03 09:50
夏日炎炎,海南三亚崖州湾,田间的南繁季已结束,而“数据田”里的育种仍在进行。走进海南大学南繁学院,基因组与大数据育种实验室里,不见培养皿与种苗圃,映入眼帘的是运转不息的机房。
2026-07-03 09:28
本次特检坞修历时25天,团队逐项攻坚100余项检修改造项目,同步完成全套船舶资质证书更新换发,完成燃油舱扩容升级,新增149立方米舱容,续航力由1.5万海里增加至1.8万海里,船舶自持力由60天提升至70天。
2026-07-03 09:21
北京经济技术开发区相关负责人表示,这座工厂把汽车、3C领域的精密制造经验“移植”到机器人身上,不仅让批量生产更稳、成本更低,还让每台机器人品质如一。作为世界机器人大会永久举办地,未来,北京亦庄将锚定“世界机器人看亦庄”的目标,在制造、数据、场景、安全治理上全面发力。
2026-07-03 09:20
据了解,2026年以来,我国搭载组合驾驶辅助功能的乘用车新车市场渗透率达到70%,其中,配备领航驾驶辅助功能(NOA)的车型渗透率超过30%。《智能网联汽车组合驾驶辅助系统安全要求》立足我国产业发展和行业监管需求,兼顾技术可行性、产品兼容性与落地实操性。
2026-07-03 09:20
生成式人工智能正以前所未有的力量重塑全球高等教育。面对这把“双刃剑”,如何在教育赋能与风险防控之间找到平衡,探索适应人工智能时代的高校治理路径,是全球高校共同面对的时代命题。全球高校对生成式人工智能的治理逐渐超越单纯的技术风险防控,迈向关于价值、规则与能力的系统性重构。
2026-07-02 09:20
今后钢铁厂、水泥厂、数据中心等用电大户,不能再随心所欲地使用煤电了,必须消费一定比例的可再生能源。长期以来,我国可再生能源产业发展重心锚定发电侧扩张,风电、光伏装机规模连年攀升,绿色能源供给能力实现跨越式增长。
2026-07-02 09:44
截至目前,全国配发832套流动科技馆,巡展7956站,服务公众2.57亿人次;科普大篷车累计配发1880辆,下沉乡镇及偏远地区,开展活动49.6万次,服务基层公众达4.07亿人次,行驶里程6188.5万公里,相当于绕地球1547圈。
2026-07-02 09:19
国家能源局日前发布《中国供电发展报告2026》,其中显示,我国已建成全球规模最大的电力供应体系,居民用户和小微企业告别了“花钱办电”的历史,人民群众用电获得感明显增强。
2026-07-02 09:40
农机装备是观察我国农业现代化水平的窗口,映射着农业新质生产力在田间地头的蓬勃脉动。用新技术、新场景锻造新农具,推进农机装备全程全面升级,一定能让更多农民挑上“金扁担”。
2026-07-02 09:22
随着SpaceX上市,太空算力再度成为全球科技竞争新焦点。据报道,中国已推动12颗计算卫星实现在轨运行,它们是于2025年5月14日发射升空的全球首个太空计算卫星星座。抓住机遇、乘势而上,中国完全有底气在这场太空算力竞赛中,跑出自己的加速度。
2026-07-01 09:38
电动汽车还与人工智能、新型电力电子技术加速融合,推动车辆从传统交通工具向智能能源终端转变。面对旺盛市场需求,中国电动汽车凭借完整产业链、智能化优势及快速交付能力,正改写全球汽车市场格局,成为稳定全球供应链的关键力量。
2026-07-01 09:33
中国世赛焊接团队全力对标产业升级需求,将比赛成果转化为实际应用,积极探索技能人才成长成才的实践路径。依托10余年的积淀与科学化的集训机制,中国焊接世赛团队终于迎来突破时刻,先后斩获第41届世赛银牌、第42届世赛优胜奖,并在第43届赛事中勇夺该项目的首金。
2026-07-01 09:29
短短几年,林场里农家乐和民宿如雨后春笋般涌现,如今增加到40多家,形成了一条远近闻名的“溪水农家院一条街”。每天午后,我都会沿着林场整洁的步道溜达溜达,一路景色宜人,一路自在惬意。
2026-07-01 09:26
加载更多