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

  • “中国造”亮相中俄博览会

  • 乌鲁木齐:天山脚下万亩稻田插秧正当时

独家策划

推荐阅读
近日,中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破,在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率,直流—直流传输效率达到20.8%,波束收集效率高达88.0%。
2026-05-20 09:42
5月18日,随着“雪龙2”号凯旋,中国第42次南极考察圆满落下帷幕。
2026-05-20 09:37
逛一座馆,见证玻璃工业百年变迁。参观工业博物馆,一件件展品记录的是中国制造的发展史,是从落后到并跑、领跑的奋斗史。让我们以工业博物馆为支点,撬动工业旅游这个大市场,以工业文化涵养制造强国建设。
2026-05-20 09:34
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称天津工生所)糖生物合成与绿色制造攻关团队的研究成果被期刊接收。
2026-05-20 09:27
天津市河西区陈塘庄街道社区的医生向我们反馈,预警模式实现了高危人群的精准干预,社区脑卒中发病率与复发率明显下降。
2026-05-20 09:16
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
如今,人工智能正在深刻改变着各行各业。多所大学已将人工智能通识课纳入培养方案,面向全体学生开课
2026-05-19 09:49
在5月15日发表于《细胞》的一项研究中,科学家将从菠菜中提取的光合作用系统移植到小鼠眼中,它能够将光转化为携带能量的分子,从而有效抑制炎症。新加坡国立大学的生物纳米技术专家邢阔然(音)和同事开展的这项研究受到了海蛞蝓的启发,后者能够从藻类中窃取光合作用的机制。
2026-05-18 09:19
标志着奶山羊生物育种迈入世界前列。
2026-05-18 09:14
每一针疫苗、每一瓶点滴,在进入人体前,都必须跨过一道生命红线。
2026-05-18 05:15
利用场景化教学将教室小课堂延伸向社会大课堂,让思政教育“走新”更“走心”。
2026-05-18 05:15
近年来,在应对全球气候变化、保障粮食和重要农产品稳定安全供给基础上,我国积极推进农业农村减排固碳,系统构建气候韧性农业科技战略体系,
2026-05-18 04:05
“九章四号”被应用于高效求解高斯玻色采样任务,其计算速度相比当前全球最快的超级计算机快1054倍(即量子优势比为1054),成功建立了国际上最强的量子计算优越性。
2026-05-15 03:15
夏粮收购是全年粮食收购的首战,对于保护种粮农民利益、维护粮食市场平稳运行、保障粮食稳定安全供给具有重要意义。
2026-05-15 03:25
5月14日,我国首座海上移动式多功能措施平台“海洋石油283”(又称“增产一号”)从青岛西海岸新区启运
2026-05-15 03:25
5月14日11时,朱雀二号改进型遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,运载火箭全程飞行正常,二子级进入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-05-15 03:15
自然资源部13日发布的最新找矿成果显示,西藏罗布莎矿区新增铬铁矿资源量73.83万吨,实现矿山深边部找矿突破。找矿团队还在西藏东巧地区首次评价沉积型铬铁矿,新增伴生铬铁矿矿石量114.63万吨,拓展了我国铬铁矿找矿空间。
2026-05-15 02:55
加载更多