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

  • “十五五”期间我国首台核电机组开工建设

  • “中国天眼”找到快速射电暴起源关键证据

独家策划

推荐阅读
从中国地质调查局获悉,由该局广州海洋地质调查局自主研发的国内首台海底地层空间立体钻探与原位监测机器人,日前在南海1264米水深海域成功完成试验作业,各项性能全面达标,标志着我国深海勘探与地层原位监测技术取得重要突破。
2026-01-16 03:45
15日,国际学术期刊《自然》发表中国科研团队重大成果——由中国科学院大学主导、广西大学等多单位联合攻关的团队,首次直接观测到中子碰撞中的米格达尔效应,为人类搜寻轻暗物质粒子打开关键突破口,标志着我国在基础物理与探测器技术领域跻身国际前沿。
2026-01-16 03:45
15日12时01分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将阿尔及利亚遥感三号卫星A星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-01-16 03:45
进一步促进青年科技人才脱颖而出,需要凝聚多方合力、强化协同联动,从制度供给、环境营造、资源倾斜等方面精准施策、一体推进。
2026-01-16 03:45
展望未来,随着相关实践的不断普及和深化,数智赋能的流动公共服务将更加可及、公平普惠、精准高效,并为推进国家治理体系和治理能力现代化注入更多动能。
2026-01-16 03:45
中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所)主任医师施均、研究员熊海清为通讯作者,博士后李若难、主治医师潘虹、主治医师张乐乐和研究生马佳秀为共同第一作者。
2026-01-16 09:04
他们提出一种全新多物理域融合计算系统,可利用后摩尔新器件支持傅里叶变换,使算力提升近4倍,为具身智能、通信系统等领域开辟新的可能。
2026-01-15 04:05
2025年11月,中国载人航天工程启动第一次应急发射任务,并取得圆满成功。此次任务,源于神舟二十号飞船疑似遭到空间微小碎片的撞击,返回任务被迫按下紧急“暂停键”。
2026-01-15 04:55
现代人工智能是先进计算的产物,也是赋能千行百业的技术。从早期符号主义在有限算力下的踯躅前行,到神经网络思想历经沉浮,直至大数据与图形处理器(GPU)的邂逅,
2026-01-15 04:55
项目骨干成员、中国科学院大学教授郑阳恒表示,团队还将与暗物质探测实验团队合作,将此次实验结果融入下一代探测器的研发中。
2026-01-15 09:03
对于娱乐及部分消费产业而言,当前的人形机器人还不适合作为长期自有资产,更适合通过“租赁+技术服务”的方式使用。
2026-01-15 09:02
最终,他们模拟出一种外形稳定的氰化氢晶体,其外形为顶端多面、底部圆润的圆柱体,长度约450纳米,整体形状类似切割后的宝石。
2026-01-15 09:00
从中国地震局获悉,近日,在离岸80千米的三峡江苏大丰海上风电场,全国首个海底综合地震电磁监测台站建成,这标志着我国地球物理场监测台网向海域拓展取得新进展。
2026-01-15 04:05
你有没有感觉,这些年的春天来得越来越不规律了?相比过去,有的地方春来早,有的地方春迟到。这不是你的错觉,全球变暖正导演着一场波及整个北半球的“春日变奏曲”。
2026-01-14 02:55
布局未来产业,要统筹经济性与战略性,综合考虑绝对优势和比较优势,深耕细分赛道,探索各具特色的发展路径和模式。
2026-01-14 09:03
实现了育种加代方法的颠覆性创新,整体上达到国际领先水平。
2026-01-14 19:12
相关研究成果发表于《植物生物技术》,为光信号驱动的绿色农业技术创新提供了全新思路。
2026-01-14 19:12
“十四五”以来,生态环境部卫星遥感监测能力显著提升,目前已在轨运行7颗生态环境卫星,初步构建起多星联动的生态环境卫星遥感监测体系。
2026-01-14 09:03
作为钢铁生产核心工序,高炉占生产总成本的70%左右,其长期稳定运行直接关系企业盈利状况。经过攻关,宝钢股份高炉AI大模型对炉温等关键指标的预测准确率达90%,实现对内部状态的高精度、高时效性感知。
2026-01-14 09:02
1月13日23时25分,我国在海南商业航天发射场使用长征八号甲运载火箭,成功将卫星互联网低轨18组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-01-14 09:01
加载更多