BNU近期學(xué)術(shù)成果速覽

北師大生態(tài)學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)在《Conservation Letters》發(fā)表封面文章揭示極危物種東北豹全球種群動(dòng)態(tài)格局與生存現(xiàn)狀

近日，《Conservation Letters》以封面文章形式，刊登了北師大”國(guó)家林業(yè)和草原局東北虎豹監(jiān)測(cè)與研究中心”研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的題為“Transboundary cooperation improves endangered species monitoring and conservation actions: A case study of the global population of Amur leopards”的文章，報(bào)道了中俄科學(xué)家長(zhǎng)期合作虎豹研究的成果。

研究發(fā)現(xiàn)：東北豹全球種群目前僅分布于中國(guó)的東北虎豹國(guó)家公園和俄羅斯豹地國(guó)家公園及周邊，種群數(shù)量估計(jì)為84只（70–108）左右，其中約40%的個(gè)體在中俄邊境線兩側(cè)來(lái)回活動(dòng)。與十年前的估計(jì)數(shù)量相比，東北豹全球種群已經(jīng)增長(zhǎng)約3倍。同時(shí)，東北豹種群呈現(xiàn)向中國(guó)境內(nèi)不斷增長(zhǎng)擴(kuò)散的趨勢(shì)。本研究結(jié)果是中俄科學(xué)家首次獲得東北豹全球種群的分布和數(shù)量狀況，該研究也為世界瀕危物種的跨境保護(hù)和科研提供了范例。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/conl.12574

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北師大生命科學(xué)學(xué)院王占新課題組在PNAS上發(fā)表學(xué)術(shù)論文揭示真核轉(zhuǎn)錄延伸因子Paf1復(fù)合物核心組分的晶體結(jié)構(gòu)及分子組裝機(jī)制

近日，美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS刊登了北師大生命科學(xué)學(xué)院細(xì)胞增殖及調(diào)控生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王占新教授課題組發(fā)表的題為“Tranional elongation factor Paf1 core complex adopts a spirally wrapped solenoidal topology”的文章，報(bào)道了嗜熱酵母中轉(zhuǎn)錄延伸因子Paf1復(fù)合物核心三元組分Ctr9-Paf1-Cdc73的2.9埃分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。

研究發(fā)現(xiàn)：Paf1復(fù)合物是真核生物特有的RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄延伸因子，參與轉(zhuǎn)錄起始、延伸到終止所有階段的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，并與多種組蛋白修飾密切相關(guān)，通過(guò)表觀遺傳的方式調(diào)控轉(zhuǎn)錄。Paf1復(fù)合物中多個(gè)組分的突變或表達(dá)異常都與人類癌癥相關(guān)。王占新課題組經(jīng)過(guò)5年多的不懈努力，解析了Paf1復(fù)合物核心區(qū)Ctr9-Paf1-Cdc73三元復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，首次揭示了Paf1復(fù)合物核心區(qū)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和組裝方式，為研究Paf1復(fù)合物參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控和表觀遺傳調(diào)控的機(jī)理提供分子基礎(chǔ)，通過(guò)結(jié)構(gòu)解析闡釋了Paf1復(fù)合物的突變（如CTR9的突變）與癌癥的關(guān)系，為該復(fù)合物異常導(dǎo)致的疾病的靶向治療提供靶點(diǎn)。

原文鏈接：

http://www.pnas.org/content/early/2018/09/11/1812256115

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北師大認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教師在PNAS上發(fā)文揭示局部視覺(jué)特征差異檢測(cè)及其學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制

近日，美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS在線發(fā)表了北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年教師閻崟、李兆平教授、李武教授合作研究的最新成果，揭示了局部視覺(jué)特征差異檢測(cè)及其學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)：某一視覺(jué)目標(biāo)的基本特征與周圍景物之間如果存在很大差異（如圖1A中一條朝向與眾不同的線段），該目標(biāo)會(huì)被大腦快速自動(dòng)檢測(cè)，在我們的知覺(jué)上產(chǎn)生諸如“萬(wàn)綠叢中一點(diǎn)紅”的凸顯效果，并自動(dòng)捕獲我們的注意。當(dāng)這種局部特征差異較小時(shí)（如圖1B），目標(biāo)不再引起視覺(jué)上的凸顯效果，其檢測(cè)需要主動(dòng)的注意搜索；要提高對(duì)細(xì)微特征差別的檢測(cè)能力則需要強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

上圖： 視覺(jué)刺激示意圖以及獼猴的目標(biāo)檢測(cè)行為數(shù)據(jù)。A：特征差異（這里為朝向差異）較大的目標(biāo)（在圖形右下方）。B：特征差異較小的目標(biāo)（在圖形左側(cè)）。C： 獼猴執(zhí)行該朝向差異檢測(cè)任務(wù)的正確率隨目標(biāo)與背景的夾角增加而增加，并隨每天的訓(xùn)練逐步提高。D：獼猴執(zhí)行該檢測(cè)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)隨目標(biāo)與背景的夾角增加而減少，并隨訓(xùn)練逐漸縮短（即檢測(cè)速度越來(lái)越快）。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1073/pnas.1803854115

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北師大數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院張博宇等在美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS上發(fā)表研究論文揭示了內(nèi)生獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)合作的促進(jìn)作用

近日，美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS在線發(fā)表了北京師范大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院張博宇等的最新成果，揭示了內(nèi)生獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制對(duì)合作行為的促進(jìn)作用。

以往的研究指出懲罰能夠有效地促進(jìn)合作，但是一般會(huì)導(dǎo)致社會(huì)整體收益下降。本研究中提出了一種能夠高效地促進(jìn)公共品博弈中合作行為的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制：首先通過(guò)稅收方式建立獎(jiǎng)勵(lì)基金，然后參與者們根據(jù)其他人在公共品博弈中的貢獻(xiàn)，投票決定獎(jiǎng)勵(lì)基金的分配方式。行為實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，不論是合作者還是投機(jī)者，都愿意獎(jiǎng)勵(lì)貢獻(xiàn)多的人。這個(gè)機(jī)制不僅成功提高了群體的合作水平，不需要從外部獲得額外的資金，而且還有助于增加社會(huì)總福利。

左圖：無(wú)激勵(lì)機(jī)制時(shí)合作水平逐漸下降（CR1, RC2），獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的引入（CR2, RC1）提高了整體貢獻(xiàn)水平。右圖：對(duì)貢獻(xiàn)高的參與者（N1）的獎(jiǎng)勵(lì)更多

另外，行為實(shí)驗(yàn)的參與者普遍使用條件合作行為，會(huì)根據(jù)其他人的貢獻(xiàn)情況決定自己的貢獻(xiàn)。數(shù)值模擬指出，合作的提升是獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制和條件合作共同作用的結(jié)果，條件合作者的存在有利于獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制發(fā)揮作用。最后，本論文進(jìn)一步研究了獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的產(chǎn)生過(guò)程。行為實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)博弈多次重復(fù)時(shí)，大多數(shù)人會(huì)選擇加入到有獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的公共品博弈群體中。這表明獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制是可以自發(fā)產(chǎn)生的。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1073/pnas.1808241115

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北師大天文系引力波宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)室以“利用強(qiáng)引力透鏡化的快速射電暴作為精確的宇宙學(xué)探針”為題在《自然-通訊》上發(fā)表學(xué)術(shù)成果

近日，《自然-通訊》(Nature Communications)雜志在線發(fā)表了北京師范大學(xué)天文系引力波宇宙學(xué)團(tuán)組最新成果，即利用強(qiáng)引力透鏡化的快速射電暴作為精確的宇宙學(xué)探針。

快速射電暴是天文學(xué)家近幾年發(fā)現(xiàn)的一種持續(xù)時(shí)間為毫秒量級(jí)且頻率為射電波段（～GHz）的爆發(fā)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)10個(gè)左右的強(qiáng)引力透鏡化的快速射電暴樣本，可以將哈勃常數(shù)的測(cè)量誤差降低到1%以下。這將為研究上述將精確宇宙學(xué)帶到關(guān)鍵十字路口的不一致性問(wèn)題提供非常重要的幫助。除此之外，研究還表明如果利用強(qiáng)引力透鏡化的快速射電暴樣本對(duì)宇宙空間曲率進(jìn)行直接測(cè)量，那么10個(gè)左右這樣的事件可以使曲率參數(shù)測(cè)量的精度達(dá)到～0.067。這些結(jié)果將極大地提高我們對(duì)宇宙演化歷史以及暗能量、暗物質(zhì)性質(zhì)的探究能力。

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06303-0

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北師大物理學(xué)系張金星課題組以“水溶液實(shí)現(xiàn)鐵電極化的'活字印刷'”為題在《自然-通訊》上發(fā)表學(xué)術(shù)成果

近日，北京師范大學(xué)物理系張金星教授課題組與清華大學(xué)、中科院物理所、北京理工大學(xué)和賓州州立大學(xué)合作，歷經(jīng)4年多的努力，深入探索了無(wú)鉛鐵電材料（鐵酸鉍）與水溶液（普適的化學(xué)溶劑和生命之源）的界面物理和化學(xué)行為。

研究發(fā)現(xiàn)不同鐵電極化表面可以有選擇性的誘導(dǎo)界面化學(xué)反應(yīng)和離子成鍵，有效構(gòu)建了固-液界面結(jié)構(gòu)。不僅如此，選擇性的表面離子鍵合能夠?qū)崿F(xiàn)巨大的表面離子位移，進(jìn)而能夠帶動(dòng)鐵電材料體極化的可逆翻轉(zhuǎn)。不同于傳統(tǒng)的控制方法如電場(chǎng)、機(jī)械力等，全水溶液原位可逆翻轉(zhuǎn)鐵電極化不需要消耗化石能源，實(shí)現(xiàn)了電極化翻轉(zhuǎn)的綠色調(diào)控。此工作以中國(guó)書(shū)法藝術(shù)《蘭亭序》中的“水“字為例，展示了對(duì)鐵電極化大面積、低成本的”活字印刷“技術(shù)（如圖所示）。在鐵電材料中，由于鐵酸鉍具有很大的鐵電極化/表面電荷密度、可見(jiàn)光分解水的能力、以及良好的生物相容性等優(yōu)勢(shì)，使其與水溶液中分子/離子相互作用的過(guò)程可以衍生出新奇而且可控的物理和化學(xué)性質(zhì)，這將有望為未來(lái)的化學(xué)催化、微納傳感、鐵電基低能耗信息存儲(chǔ)等提供全新的理念。

圖：鐵電極性表面選擇性離子成鍵，

以及伴隨的鐵電材料體極化在微納尺度的“活字印刷”

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06369-w

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北師大認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱朝喆課題組在《Science Advances》發(fā)表文章提出一種全新類型的人腦圖譜（經(jīng)顱腦圖譜）

近日，北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱朝喆教授課題組在SCIENCE子刊SCIENCE ADVANCES在線發(fā)表了文章——“Transcranial Brain Atlas”（經(jīng)顱腦圖譜）。

人腦圖譜(Brain Atlas)是描述人腦功能和結(jié)構(gòu)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的地圖。人腦圖譜的繪制中，研究者們定義了標(biāo)準(zhǔn)的三維腦空間，并在具體研究中將其發(fā)現(xiàn)的包括皮層神經(jīng)元染色構(gòu)筑，任務(wù)響應(yīng)，腦網(wǎng)絡(luò)屬性，以及皮層的基因表型等在內(nèi)的人腦解剖和功能信息以標(biāo)號(hào)的形式映射到這個(gè)三維空間中的坐標(biāo)。因此，一方面腦圖譜實(shí)際上提供了一個(gè)重要的平臺(tái)，使我們能夠整合來(lái)自不同研究，對(duì)人腦功能結(jié)構(gòu)不同側(cè)面的觀察結(jié)果，以此來(lái)幫助研究者們形成對(duì)人腦的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。另一方面，腦圖譜所提供的先驗(yàn)知識(shí)，也是腦成像研究中定義感興趣區(qū)域，定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和腦干預(yù)研究中指定干預(yù)靶點(diǎn)的重要依據(jù)。非侵入的腦成像/干預(yù)研究中，主要依靠?jī)深惣夹g(shù)，一類是以MRI，PET為代表的立體腦成像技術(shù)，另一類是以fNIRS，TMS為代表的經(jīng)顱技術(shù)。前者由于成像空間是三維的腦空間，因此其觀測(cè)結(jié)果可以直接通過(guò)空間配準(zhǔn)映射到圖譜所在的標(biāo)準(zhǔn)空間。后者通過(guò)放置在顱骨表面的經(jīng)顱設(shè)備對(duì)下方外側(cè)皮層進(jìn)行觀測(cè)或者干預(yù)，因此腦圖譜所在的立體腦空間，對(duì)這類技術(shù)是不直接可見(jiàn)的。這制約了利用腦圖譜提供的先驗(yàn)知識(shí)，指導(dǎo)經(jīng)顱技術(shù)在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究和臨床應(yīng)用中的實(shí)施。

文章作者提出了經(jīng)顱腦圖譜的概念和方法框架，包括三個(gè)主要內(nèi)容：第一，依據(jù)顱骨地標(biāo)點(diǎn)和比例測(cè)量，定義了顱骨比例坐標(biāo)系統(tǒng)（Cranial Proportional Coordinates System, CPC 系統(tǒng)），對(duì)整個(gè)可供經(jīng)顱裝置放置的整個(gè)二維顱骨空間定義了標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)表示。第二，利用114人的MRI結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)庫(kù)，建模了人群水平上標(biāo)準(zhǔn)顱骨坐標(biāo)系統(tǒng)（CPC空間）到標(biāo)準(zhǔn)腦立體坐標(biāo)系統(tǒng)(MNI空間)的概率對(duì)應(yīng)關(guān)系。第三，基于Markov概率模型，求解了CPC空間到腦圖譜標(biāo)號(hào)的概率對(duì)應(yīng)。