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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 中朝举行志愿军烈士陵园修缮工程竣工仪式

  • “一带一路”绿色创新大会2026在港开幕 共商全球南方绿色转型

独家策划

推荐阅读
联合国教科文组织打造技能供给的普惠发展底座,世界技能组织则以世赛为全球性平台,逐级检验多层次培养方式的效度。可以说,世赛既是推动技能普惠发展、标准互认对齐的过程,更是提升技能人才培养质量的有力抓手。
2026-10-27 09:43
在极端天气阻断鸟类天然觅食通道之时,由专业机构实施救助性补饲,是必要的保护措施。从管理实践看,人工投喂行为需要科学评估、分类施策,而我国的制度供给正不断完善。
2026-10-27 09:46
江苏苏州深耕健康城市建设,将健康医疗服务能力水平列入全市高质量发展综合考核,把体教融合、体卫融合、食品安全保障等内容增至健康中国行动重点任务中;新华社发  “北京密云区联合北大第一医院设立了全科医师综合能力培养项目,我是第二批培训学员。
2026-10-27 09:44
10月23日,国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组发布的2025年中国创新指数测算结果显示:2025年中国创新指数达到185.5(以2015年为100),比2024年增长6.4%,增幅较上年提高1.1个百分点。
2026-10-27 09:53
今年3月,7岁的俊俊在华中科技大学同济医学院附属协和医院成功植入我国自主研发,全球最轻、最小的儿童磁悬浮“人工心脏”。2021年,协和医院心脏大血管外科团队与深圳核心医疗科技股份有限公司携手,启动针对低龄、低体重患儿的磁悬浮心室辅助装置研发项目。
2026-10-27 09:51
在“云端”架起“飞虹”、让天堑变为通途,近年来不断刷新的桥梁纪录,成为新时代我国工程科技突破的生动缩影。目前,我国高层次科技人才数量居全球前列,人才红利特别是“工程师红利”不断强化,为“超级工程”积蓄了绵绵不绝的人才力量。
2026-10-27 09:49
医药领域知识产权投资,关键不是“买专利”,而是投资一条从科研发现走向临床和市场的完整链条,打通从基础研究到产业落地的转化堵点。知识产权投资应更注重投早、投小、投长期、投硬科技,同时引入科研、临床、产业、法律和金融等多方专业力量。
2026-10-26 10:21
记者13日从民政部获悉,为发展壮大康复辅助器具产业,实现产业体系整体跃升,增进民生福祉,民政部等14部门日前联合印发《康复辅助器具产业扩能提质三年行动方案(2026—2028年)》。
2026-10-26 10:21
随着京津冀协同发展走向深入,唐山凭借不断升级的全域养老服务网络,渐渐成为京津老人跨城养老的热门目的地。如今,唐山正把“老有所养、老有所乐”的民生承诺,一步步变成老人触手可及的幸福日常。
2026-10-26 10:20
在南京,数据标注企业提供“燃料”、大模型企业主攻算法、政府持续推动场景开放,一体化产业生态逐步成型。会上,江苏发布“物理AI与世界模型高质量数据集建设行动计划”,展示一批“物理AI与世界模型”典型成果与典型场景,为全国行业发展提供实践参考。
2026-10-26 10:20
供需适配不能局限于满足企业眼前的用工需求,还应兼顾产业升级方向、人才培养周期和学生发展需要。建设技能型高校“国家队”,不仅要办好一批头部学校,更要探索其他学校可借鉴、可复制的改革发展路径。
2026-10-26 10:20
抵抗宏观物理破坏的“划不坏”能力,正是低功耗量子器件最重要的特质之一。
2026-10-23 04:20
2025年我国海洋生产总值突破11万亿元,占国内生产总值比重为7.9%。
2026-10-23 04:20
海洋能规模化利用迈出坚实步伐、取得积极成效。
2026-10-23 04:20
应急监测队不惧艰险、不计得失,以监测为刃、以坚守为盾。
2026-10-23 04:40
10月22日,工业和信息化部、国家发展改革委等八部门发布《产业基础能力提升“十五五”规划》。
2026-10-23 04:40
职工基本医疗保险(含生育保险)统筹基金收入14473.64亿元,城乡居民基本医疗保险统筹基金收入8554.69亿元。
2026-10-22 09:57
明确了如何衡量河湖复苏标准,如何确定河湖复苏目标,如何制定河湖复苏措施等技术要求,为指导母亲河复苏行动提供技术依据。
2026-10-22 09:48
聚焦医学人才培养的思想碰撞,正是学校探索育人新模式的一个缩影。
2026-10-22 09:47
形成覆盖重点领域、辐射全国的专精特新赋能网络,推动中小企业专精特新发展质量明显提升、专精特新“小巨人”企业持续涌现。
2026-10-22 09:46
加载更多