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

  • 多彩活动迎接教师节

  • 最大直径高铁盾构机“领航号”完成二次始发

独家策划

推荐阅读
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
费马大定理是过去半个世纪最负盛名的数学成果之一。
2026-09-09 09:04
当前,世界百年变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能作为引领时代变革的关键技术,正在重塑生产方式、生活方式和国际竞争格局,蕴藏着造福全人类的巨大潜能。
2026-09-09 08:56
文物科研工作长期建立在小范围观察、小样本归纳、小视角判断的认知链条上,高度依赖研究者的个人禀赋与经验积累。
2026-09-09 08:55
最近一个月,郭守敬望远镜再次令世界瞩目:为4万余颗贫金属红巨星精确测距,找到9个超高速星候选体,构建了近10万颗恒星的AI标注数据集。
2026-09-09 08:51
磷是植物生长必需的大量营养元素,可土壤里的磷大多“锁”在难溶的矿物和有机质里。土壤并不缺磷,植物却常常“够不着”。
2026-09-09 08:48
9月7日,工业和信息化部印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,其中提到,“探索太空算力技术前瞻研究”。
2026-09-09 09:21
手机为什么突然集体涨价?答案不在手机行业
2026-09-09 09:13
慕思以“焕活芯生,越睡越懂你”为主题发布年度新品。
2026-09-08 21:10
金星没有卫星。但预印本平台arXiv近日公布的一项模拟研究显示,它在近20亿年的时间里可能拥有过一颗卫星,直到最后将其吞噬。厘清这一过程,有助于了解金星过去的宜居性。
2026-09-08 10:19
近日,生态环境部、科技部、中国人民银行、国务院国资委、金融监管总局等五部门联合印发《关于推动生态环境领域科技创新多元化投入的指导意见》。
2026-09-08 10:13
近日,由中国科学院紫金山天文台、国家天文台、清华大学等组成的研究团队,利用“中国天眼”(FAST)、南非MeerKAT射电望远镜和加拿大—法国—夏威夷光学望远镜,首次在银河系一个古老疏散星团的潮汐尾中直接识别出一颗脉冲星。
2026-09-08 10:04
日前,在国家科技传播中心举办的“新天工开物”科技成就发布会上,曹新有带来了三粒麦种——“济麦22”“济南17”“济麦44”,它们种出的麦子,可不止香在嘴里。
2026-09-08 10:03
北京大学城市与环境学院彭书时、物理学院沈路路研究团队联手国内外合作者首次阐明了甲烷“平台期”的维持机制:排放在涨,只是大气里清甲烷的“清洁队”恰好扩编了。
2026-09-08 10:02
从丝绸、茶叶、瓷器、中药,到酿造、工艺美术、文房四宝,这些文化底蕴深厚的中华传统特色产业均属于历史经典产业。
2026-09-07 17:14
延续已久的“手工科研”模式正在被一种全新的力量改写。
2026-09-07 16:44
加载更多