研究发现：手写比敲键盘更有助于学习和记忆

一项新的研究发现，学生用手写笔记比用键盘打字学习效果更好，记忆也更牢固。研究人员通过脑部连接模式分析发现，写字时大脑的活动更加复杂，有助于记忆和学习。研究人员表示，精确控制的手部动作在书写过程中会产生视觉和运动信息，这些信息对大脑的连接模式有很大影响，而这些连接模式对于记忆形成和学习至关重要。研究共同作者、挪威科技大学脑科学家奥德丽・范德梅尔(AudreyvanderMeer)表示：“已有证据表明，学生用手写笔记可以学到更多东西，记忆也更牢固，但当需要写长篇文本或论文时，使用电脑和键盘可能更实用。”研究团队在该研究中，记录了36名大学生的脑电活动，他们需要重复手写或键入屏幕上出现的单词。写字时，他们使用数字笔直接在触摸屏上书写；打字时，他们用一根手指按键盘上的按键。研究人员发现，当参与者用手写时，不同大脑区域之间的连接会增强，而打字时则不会。相反，他们发现重复用同一根手指敲击按键的简单动作对大脑的刺激较小。范德梅尔解释道：“这也可以解释为什么一些在平板电脑上学习写字和阅读的孩子难以区分镜像字母，例如‘b’和‘d’，他们实际上没有通过身体感受过写这些字母的感觉。”虽然研究使用的是数字笔，但研究人员认为，用传统纸笔的手写效果应该也很相似。范德梅尔解释说：“我们的研究表明，大脑活动差异与手写时精心塑造字母轮廓、更多调动感官有关。”研究人员呼吁在教育中重视手写练习，让学生有机会放下键盘拿起笔杆。他们建议制定最低的手写教学要求，并在不断发展的科技环境中，探索不同写作方式在不同场景下的优势和劣势。via匿名标签:#记忆力频道:@GodlyNews1投稿:@GodlyNewsBot

研究发现狗的大脑像人的大脑一样可以感知表情和体态

研究发现狗的大脑像人的大脑一样可以感知表情和体态现在，维也纳大学的研究人员对人类的长期伙伴--狗进行了研究，看看进化是否使它们的大脑能够像我们一样感知面孔和身体。"这种行为专长是否也反映在狗的大脑中是我们研究的内容，"主要作者马格达莱纳-波赫说。15只清醒的、无约束的宠物狗和40名人类参与者接受了功能磁共振成像（fMRI）扫描，同时向他们展示了人类和狗的脸部图片、人类和狗的身体以及日常无生命物体，如玩具或椅子。为了提高研究的有效性，人脸和身体图片显示了各种姿势（如跳跃、仰视）、中性和积极的情绪（如睡觉、微笑）以及不同的视角（如从上面、从侧面）。还向参与者展示了图片的拼写版本，作为一种视觉控制。在两个5分钟的时间里，人类和犬类参与者被展示了180张不同的图片。这些狗已经接受了广泛的训练，在没有约束或镇静的情况下在核磁共振成像期间保持不动，而且它们可以在任何时候离开扫描仪。它们的头部被包扎起来，以固定它们在手术过程中佩戴的防噪音耳塞。四条腿的研究参与者（如Balian）接受了训练，在核磁共振扫描仪中保持不动，并佩戴耳塞和绷带以减少噪音/维也纳大学CCNU研究人员分析了扫描的图像，以了解狗的大脑对它们所显示的图像的反应，发现了第一个证据，即像人类一样，狗在颞叶中拥有一个区域，专门用于视觉感知身体的姿势。他们还发现，与无生命的物体相比，狗脑中的其他三个区域更倾向于感知面部和身体。"我们人类在与他人交流时经常关注脸部，"Boch说。"我们的结果表明，脸部也是狗的一个重要信息来源。然而，身体姿势和整体感知似乎发挥了更大的作用"。然而，研究人员发现，当狗看脸和身体时，它们大脑中负责处理气味的部分被激活，而不是影响与视觉有关的大脑区域，这种情况在人类身上发生。研究人员说，这一发现反映了狗对气味的高度敏感，以及气味和视觉之间的相互作用，以推断社会和背景信息。在狗的大脑中看到的专门的大脑区域同样活跃，无论它们是在看人类还是其他狗。研究人员说，这反映了我们与这种毛茸茸的朋友的长期关系。该研究的共同作者之一克劳斯-拉姆（ClausLamm）说："狗和人类可能没有密切的关系，但它们几千年来一直是亲密的伙伴。因此，比较狗和人类也让我们对所谓的社会感知和信息处理过程的趋同进化有了新的认识。"趋同进化是指占据类似栖息地的不相关物种独立进化以表现出共同的物理特征的过程。研究人员说，他们的研究标志着在比较人类和狗的大脑如何感知脸部和身体方面迈出了第一步，并且需要进一步的研究来对感知的基础机制有更多的了解。该研究发表在《通信生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369149.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369149.htm

首个3D打印的功能性人脑组织能像真实脑组织一样生长

首个3D打印的功能性人脑组织能像真实脑组织一样生长研究人员用3D打印出能像普通脑组织一样生长和运作的脑组织创建一个尽可能接近真实的器官对于探索疾病病理和测试新药的研究至关重要。大脑面临着特殊的挑战，包括在实验室中培育的神经元必须形成功能性连接，而且脑组织需要支持复杂而微妙的结构。威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）的研究人员成功地用三维打印技术打印出了能像普通大脑一样生长和运作的脑组织。这项研究的通讯作者张素春说："这可能是一个非常强大的模型，帮助我们了解人类脑细胞和大脑部分是如何交流的。它可以改变我们看待干细胞生物学、神经科学以及许多神经和精神疾病发病机制的方式。"研究人员的目标是构建分层神经组织，使神经祖细胞（NPC）在层内和层间成熟并形成连接（突触），同时保持结构不变。他们选择了一种主要由纤维蛋白原和凝血酶组成的纤维蛋白水凝胶作为"生物墨水"，即用于组织打印的生物材料，因为它与神经细胞具有生物相容性。纤维蛋白原和凝血酶都在凝血过程中发挥作用。纤维蛋白凝胶的高粘度使其难以打印，因此研究人员将其与透明质酸水凝胶混合，放入混合物中的NPC存活和成熟的数量更多，而加入另一种氢使他们的生物墨水比以前使用的生物墨水更柔软。研究人员没有采用传统的垂直叠层三维打印方法（这种方法需要厚层打印坚硬的生物墨水），而是通过水平打印一个薄层或细胞注入凝胶带，将其紧挨另一个薄层或细胞注入凝胶带，从而创建出图案化组织。为了防止打印带混合，研究人员在混合物沉积后立即使用凝血酶作为交联剂。虽然打印的细胞停留在指定的层内，但在打印后的两到五周内，神经元在层内和层间形成了功能性突触连接。张说："这种组织仍然有足够的结构来支撑在一起，但它又足够柔软，可以让神经元相互生长并开始对话。我们的组织保持相对较薄，这使得神经元很容易从生长介质中获得足够的氧气和养分。"研究人员尝试在生物墨水中使用不同的细胞组合打印脑组织。该研究的第一作者、华大麦迪逊分校张实验室的严元伟研究员"我们打印了大脑皮层和纹状体，我们的发现非常惊人，"张说。"即使我们打印了属于大脑不同部位的不同细胞，它们仍然能够以一种非常特殊和特定的方式相互对话。"研究人员说，他们的方法可以精确控制细胞的类型和排列，而器官组织和其他打印方法则无法做到这一点。而且这种打印技术不需要特殊的设备或培养方法来保持组织的健康，这意味着许多实验室都可以使用这种技术。张说："我们的实验室非常特别，因为我们能够在任何时候生产几乎任何类型的神经元，然后，我们几乎可以在任何时候以任何方式将它们组合在一起，有一个确定的系统来研究人类大脑网络是如何运作的。研究人员计划对生物墨水和设备进行改进，以便在打印组织中实现特定的细胞定向。"现在，我们的打印机是一台台式商业化打印机，"该研究的主要作者颜元伟说。"我们可以进行一些专门的改进，帮助我们按需打印特定类型的脑组织。"研究人员说，所打印的脑组织可用于研究唐氏综合征的细胞-细胞信号传导、健康组织与受阿尔茨海默氏症影响的组织之间的相互作用、测试新的候选药物，或者只是观察大脑的发育过程。这项研究发表在《细胞干细胞》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416237.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416237.htm

大肠杆菌变成了人造鼻的纳米线工厂

大肠杆菌变成了人造鼻的纳米线工厂当涉及到通过我们的鼻子感知我们周围的世界时，人类远远落后于我们的犬类伙伴。不过，为了努力追赶，科学家们多年来一直在努力工作，创造了一系列令人眼花缭乱的人工气味传感器。我们已经看到人造的"鼻子"可以从血液或尿液样本中发现癌症，从皮肤气味中检测出帕金森病，监测水中的细菌，找到自然灾害中埋在废墟下的人，并嗅出空气中的危险毒素。马萨诸塞大学阿默斯特分校（UMA）的研究人员说，这些传感器中使用的许多纳米线的问题是，它们是由有毒和不可降解的材料制成的，如硅或碳纤维。为了解决这个问题，研究小组转向了细菌解决方案。去年，UMA的微生物学家DerekLovley和电气与计算机工程师JunYao使用一种名为Geobactersulfurreducens的细菌创造了一种可穿戴的生物膜，该生物膜可通过汗水发电。该实验的成功集中体现在该细菌生长出能够实际导电的极小电线的能力。研究小组决定将这些纳米线用于他们新的人造鼻中。然而，巯基细菌很难培养，因为它需要非常特殊的条件才能生长。因此，该团队争取到了一种更坚韧的细菌的帮助。研究人员把'纳米线基因'--称为pilin--从G.sulfurreducens中取出，并把它拼接到大肠杆菌的DNA中，这是世界上最常见的细菌之一。除了让大肠杆菌开始生产纳米线外，Lovely和Yao还进行了额外的基因修改，使这些线被一种被称为DLESFL的肽所覆盖。这使得这些电线对氨的敏感度比以前高100倍，氨是肾脏疾病患者呼吸中的一种副产品。然后，这些生物导线被植入一个传感器，该传感器在发现氨方面比以前由传统材料制成的传感器更有效。Yao介绍说："这项研究最令人兴奋的事情之一是，我们正在将电气工程带入一个根本性的新方向。这些蛋白质纳米线的魅力在于，可以利用生命的基因设计来建立一个稳定的、多功能的、低影响的和具有成本效益的平台，而不是用不会生物降解的稀缺原材料制成的电线。"研究人员说，可以让这些微小的细菌工厂生产出涂有不同肽的电线，可以为其他疾病的化学制造者提供感应。"有可能设计出独特的肽，每个肽都能特异性地结合感兴趣的分子，"研究报告的共同作者ToshiyukiUeki说。"因此，随着更多由身体发出的、对某种特定疾病具有特异性的示踪分子被确定，我们可以制造出结合了数百种不同化学嗅觉的纳米线的传感器来监测各种健康状况。"这项研究已经发表在《生物传感器和生物电子学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346099.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346099.htm

MIT研究人员发现深层神经网络并不会像人类一样看待世界

MIT研究人员发现深层神经网络并不会像人类一样看待世界该研究的资深作者麦克德莫特说：“这篇论文表明，你可以使用这些模型来导出非自然信号，这些信号最终可以对模型中的表征进行诊断。这项测试将成为我们这个领域用来评估模型的一系列测试的一部分。”JenelleFeather博士22岁，现任Flatiron研究所计算神经科学研究中心研究员，是这篇开放获取论文的主要作者，该论文今天发表在《自然神经科学》杂志上。麻省理工学院研究生GuillaumeLeclerc和麻省理工学院Cadence设计系统计算教授AleksanderMądry也是该论文的作者。近年来，研究人员训练了深度神经网络，可以分析数百万个输入（声音或图像）并学习共同特征，使他们能够像人类一样准确地对目标单词或物体进行分类。这些模型目前被认为是生物感觉系统的领先模型。人们相信，当人类感觉系统执行这种分类时，它会学会忽略与物体核心身份无关的特征，例如照射在物体上的光线数量或从什么角度观看物体。这被称为不变性，意味着即使对象在那些不太重要的特征上表现出差异，也会被认为是相同的。“传统上，我们对感觉系统的思考方式是，它们为同一事物的不同示例可能具有的所有变异来源建立了不变性，”Feather说。“有机体必须认识到它们是同一件事，即使它们表现为非常不同的感官信号。”研究人员想知道，经过训练来执行分类任务的深度神经网络是否可能会产生类似的不变性。为了尝试回答这个问题，他们使用这些模型来生成刺激，这些刺激在模型内产生与研究人员给予模型的示例刺激相同的反应。当这些神经网络被要求生成图像或单词并将其与特定输入（例如熊的图片）归为同一类别时，它们生成的大部分内容对于人类观察者来说是无法识别的。右侧是模型分类为“熊”的示例。图片来源：麻省理工学院研究人员他们将这些刺激称为“模型同色异体”，复兴了经典感知研究中的一个想法，即系统无法区分的刺激可以用来诊断其不变性。同色异谱的概念最初是在人类感知研究中发展起来的，用于描述看起来相同的颜色，即使它们是由不同波长的光组成的。令他们惊讶的是，研究人员发现，以这种方式产生的大多数图像和声音看起来和听起来都与模型最初给出的例子完全不同。大多数图像都是一堆看起来随机的像素，声音类似于难以理解的噪音。当研究人员向人类观察者展示图像时，在大多数情况下，人类不会将模型合成的图像分类为与原始目标示例相同的类别。“人类根本无法识别它们。它们看起来或听起来都不自然，而且不具有人们可以用来对物体或单词进行分类的可解释特征，”Feather说。研究结果表明，这些模型以某种方式发展出了自己的不变性，与人类感知系统中发现的不变性不同。这导致模型将成对的刺激视为相同，尽管它们与人类截然不同。研究人员在许多不同的视觉和听觉模型中发现了相同的效果。然而，这些模型中的每一个似乎都发展出了自己独特的不变性。当一个模型的同色异谱显示给另一个模型时，第二个模型和人类观察者一样无法识别同色异谱。“从中得出的关键推论是，这些模型似乎具有我们所说的特殊不变性，他们已经学会了对刺激空间中的这些特定维度保持不变，并且它是特定于模型的，因此其他模型不具有相同的不变性。”研究人员还发现，他们可以通过使用一种称为对抗性训练的方法，使模型的同色异聚体更容易被人类识别。这种方法最初是为了克服对象识别模型的另一个限制而开发的，即对图像引入微小的、几乎难以察觉的变化可能会导致模型误识别它。研究人员发现，对抗性训练涉及在训练数据中包含一些稍微改变的图像，产生的模型的同色异体更容易被人类识别，尽管它们仍然不如原始刺激那么容易识别。研究人员表示，这种改进似乎与训练对模型抵抗对抗性攻击的能力的影响无关。“这种特殊形式的训练有很大的效果，但我们真的不知道为什么会产生这种效果，”Feather说。“这是未来研究的一个领域。”研究人员表示，分析计算模型产生的同色异体可能是一个有用的工具，可以帮助评估计算模型对人类感官知觉系统底层组织的模仿程度。“这是一个行为测试，你可以在给定的模型上运行，看看模型和人类观察者之间是否共享不变性，它还可以用来评估给定模型中不变性的特殊性，这可以帮助发现未来改进我们模型的潜在方法。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393463.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393463.htm

研究发现垃圾食品会严重损害成长中的大脑 影响长期记忆

研究发现垃圾食品会严重损害成长中的大脑影响长期记忆作为垃圾食品的代名词，西方饮食对身心健康的影响当之无愧地受到了恶评。从广义上讲，西式饮食是一种富含加工食品、饱和脂肪和单糖的饮食，与热量摄入过多、肥胖和代谢功能障碍有关。但是，西式饮食对成长中的大脑功能有什么影响呢？青少年的大脑是一项"正在进行的工作"。在10到24岁之间，大脑会发生重大变化，而这些变化在很大程度上受到遗传、荷尔蒙、睡眠和饮食等因素的影响。以往的研究表明，饮食，尤其是西方饮食与认知功能障碍有关。南加州大学（USC）研究人员的一项新研究探讨了高脂肪、高糖饮食如何损害青少年大脑，影响记忆力。他们对幼鼠和青少年鼠进行了研究。南加州大学生物科学教授、该研究的通讯作者斯科特-卡诺斯基（ScottKanoski）说："我们不仅在这篇论文中看到，而且在我们最近的其他一些工作中也看到，如果这些老鼠在这种垃圾食品饮食中长大，那么它们的这些记忆障碍就不会消失。如果只是让它们吃健康的食物，不幸的是，这些影响会一直持续到成年。"研究人员给大鼠喂食垃圾食品"自助餐厅式"饮食，以模仿西方饮食习惯，或者喂食标准食物。食用相当于西方饮食的食物的大鼠可以自由食用高脂肪、高糖的食物、薯片、巧克力花生酱杯和高果糖玉米糖浆饮料。大鼠从出生后第26天到出生后第56天（即幼年和青春发育期）都食用各自的食物。此时，食用西方饮食的大鼠将改用健康饮食干预。实验的目的是测试依赖于大脑海马体的外显记忆。这是对特定时间和地点发生的日常事件的长期记忆（例如，对七岁生日派对的记忆）。记忆测试包括让大鼠探索不同地点的新物体。几天后，老鼠再次进入几乎相同的场景，只是增加了一个新物体。结果发现，西式饮食会导致外显记忆受损，而且在开始健康饮食后仍会持续。与对照组饮食的大鼠相比，西式饮食的大鼠表现出对场景的熟悉程度，而对照组饮食的大鼠则表现出记不清以前见过哪个物体以及在哪里见过。西式饮食并没有明显改变用于评估大脑海马区以外区域的记忆测试结果。研究人员最感兴趣的是了解西式饮食如何影响神经递质乙酰胆碱的水平，乙酰胆碱对记忆和学习至关重要。海马体的正常记忆功能依赖于乙酰胆碱，而阿尔茨海默氏症患者大脑中的乙酰胆碱水平往往特别低。在完成记忆测试和死后研究时，对两组老鼠的乙酰胆碱水平进行了测量。"乙酰胆碱信号是一种帮助它们（大鼠）编码和记忆这些事件的机制，类似于人类的'外显记忆'，它能让我们记住过去的事件，"领衔作者安娜-海斯说。"这种信号似乎没有发生在吃高脂肪、高糖饮食长大的动物身上"。在西方饮食干预的早期就观察到了肠道微生物组的变化，但在引入健康饮食后得到了纠正。微生物组健康得到恢复，但记忆损伤却持续存在，这表明是乙酰胆碱而不是微生物组导致了这些损伤。有趣而且重要的是，西方饮食引起的持续记忆损伤是在对体重和新陈代谢没有影响的情况下发生的。这表明生命早期的饮食会对大脑功能产生长期影响，而与肥胖无关。虽然将垃圾食品改为健康饮食并不能减轻与不良饮食有关的记忆缺陷，但研究人员可以使用模拟乙酰胆碱的药物来逆转这种缺陷。在进行记忆测试前，将药物直接注射到海马体中，可以改善西方饮食引起的记忆表现。研究结果的意义显而易见。年轻人，尤其是大脑正处于关键发育阶段的青少年如果食用西式饮食，就有可能对大脑功能造成长期损害。卡诺斯基说："我不知道该怎么说才不会听起来像卡珊德拉和厄运降临，但不幸的是，有些事情在成年后可能更容易逆转，但如果发生在儿童时期，就不那么容易逆转了。"*在希腊神话中，卡珊德拉是特洛伊国王和王后的女儿。阿波罗神迷恋她的美貌，赐予她预言的能力。当她拒绝阿波罗时，阿波罗诅咒了她，这样就没有人会相信她的预言（往往是可怕的预言），包括警告特洛伊人不要接受希腊对手赠送的臭名昭著的木马。还需要进行更多的研究，探讨如何扭转西方饮食导致的青春期记忆问题。这项研究发表在《大脑、行为和免疫》（Brain,Behavior,andImmunity）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427610.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427610.htm