封面图片:DeepMind Technologies Ltd
封面故事
多巴胺强化学习的值的分布式编码
奖赏预测误差是大脑学习过程的一部分,代表了一个事件的预期结果和实际结果之间的差异。神经递质多巴胺密切参与这种形式的学习:如果某个事件的结果比预期好,神经递质多巴胺的活性就会增加;如果结果比预期差,活性则会降低。因此,学习一直被视作是大脑在评估可能的平均结果,并将其作为预测未来事件结果的基础。在本期《自然》中,Will Dabney和同事认为实际情况更为复杂。研究人员以人工智能的分布式强化学习为灵感,在分析了小鼠中脑的神经元记录后,发现大脑不是使用单个平均值代表未来,而是利用一种概率分布,相当于同时考虑未来的多种可能的奖赏。
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论文:A distributional code for value in dopamine-based reinforcement learning
压力如何让小鼠体毛变灰
《自然》发表的一项研究显示,压力可触发小鼠毛囊中的成色素干细胞消耗,使小鼠体毛变灰。驱动产生这种效应的似乎是交感神经系统激活,而非免疫攻击或压力相关激素——不同于之前的理论发现。
压力一直被与毛发加速变灰联系在一起,但是背后机制却不甚明了。已有研究显示,毛发中的色素损耗受黑色素干细胞的消耗介导。
美国哈佛大学及哈佛干细胞研究所的许雅捷等人表明,这条通路参与压力诱导的小鼠体毛发灰。将小鼠暴露于身体或心理压力下,几天内黑色素干细胞的数量便会减少,而且体毛变灰速度加快。作者发现,压力激活了交感神经系统,诱导释放神经递质——去甲肾上腺素,去甲肾上腺素引起黑色素干细胞增殖,转变为特化细胞,最终离开,从而消除了毛发色素的一个来源。阻断细胞增殖可以防止小鼠黑色素干细胞损耗和体毛变灰。
作者表示,交感神经系统参与危险或压力相关的自动应答,它在压力相关毛发变灰中的作用,可能关乎我们对压力之于身体其他部位的影响的理解。
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论文:Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells
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新闻与观点:How the stress of fight or flight turns hair white
古人类DNA和非洲人类种群的历史
本周《自然》发表的一篇论文分析了来自中非西部的古人类DNA,为理解非洲人类种群的历史提供了深刻见解,其中包括说班图语的人的起源。
非洲喀麦隆西部的Shum Laka是一处重要的考古遗址,对于研究中非西部的晚更新世和全新世史前历史具有重要意义。Shum Laka处于草原(Grassfields)地区——据信是班图语的发源地。
美国哈佛医学院的David Reich和哈佛医学院遗传学系的Mark Lipson等人分析了4名埋葬在此的古代儿童的DNA(两名来自约8000年前,另两名来自约3000年前),发现他们的祖先和当代中非西部的狩猎采集者最为相似。这一发现暗示,生活在喀麦隆西部的人和非洲说班图语的人,并非这几名儿童所代表的个体或种群的后裔。
基因组还显示出混杂迹象,暗示这些儿童的祖先与来自其他种群的个体发生过混种交配。此外,还能辨别出三次明显辐射,其中一次约发生在30万年前-20万年前,由此诞生了至少4个主要谱系分支——构成了现今的种群。
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论文:Ancient West African foragers in the context of African population history
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