BNU近期學(xué)術(shù)成果速覽

北師大生態(tài)學(xué)科研究團(tuán)隊在《Conservation Letters》發(fā)表封面文章揭示極危物種東北豹全球種群動態(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”國家林業(yè)和草原局東北虎豹監(jiān)測與研究中心”研究團(tuán)隊發(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，報道了中俄科學(xué)家長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的東北虎豹國家公園和俄羅斯豹地國家公園及周邊，種群數(shù)量估計為84只（70–108）左右，其中約40%的個體在中俄邊境線兩側(cè)來回活動。與十年前的估計數(shù)量相比，東北豹全球種群已經(jīng)增長約3倍。同時，東北豹種群呈現(xiàn)向中國境內(nèi)不斷增長擴(kuò)散的趨勢。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)及分子組裝機制

近日，美國科學(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)教育部重點實驗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)，通過表觀遺傳的方式調(diào)控轉(zhuǎn)錄。Paf1復(fù)合物中多個組分的突變或表達(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)控的機理提供分子基礎(chǔ)，通過結(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。

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)國家重點實驗室教師在PNAS上發(fā)文揭示局部視覺特征差異檢測及其學(xué)習(xí)的神經(jīng)機制

近日，美國科學(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)國家重點實驗室青年教師閻崟、李兆平教授、李武教授合作研究的最新成果，揭示了局部視覺特征差異檢測及其學(xué)習(xí)的神經(jīng)機制。

研究發(fā)現(xiàn)：某一視覺目標(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)會被大腦快速自動檢測，在我們的知覺上產(chǎn)生諸如“萬綠叢中一點紅”的凸顯效果，并自動捕獲我們的注意。當(dāng)這種局部特征差異較小時（如圖1B），目標(biāo)不再引起視覺上的凸顯效果，其檢測需要主動的注意搜索；要提高對細(xì)微特征差別的檢測能力則需要強化學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

上圖： 視覺刺激示意圖以及獼猴的目標(biāo)檢測行為數(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)行該檢測任務(wù)的反應(yīng)時隨目標(biāo)與背景的夾角增加而減少，并隨訓(xùn)練逐漸縮短（即檢測速度越來越快）。

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)院張博宇等在美國科學(xué)院院刊PNAS上發(fā)表研究論文揭示了內(nèi)生獎勵對合作的促進(jìn)作用

近日，美國科學(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)生獎勵機制對合作行為的促進(jìn)作用。

以往的研究指出懲罰能夠有效地促進(jìn)合作，但是一般會導(dǎo)致社會整體收益下降。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勵機制：首先通過稅收方式建立獎勵基金，然后參與者們根據(jù)其他人在公共品博弈中的貢獻(xiàn)，投票決定獎勵基金的分配方式。行為實驗研究發(fā)現(xiàn)，不論是合作者還是投機者，都愿意獎勵貢獻(xiàn)多的人。這個機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總福利。

左圖：無激勵機制時合作水平逐漸下降（CR1, RC2），獎勵機制的引入（CR2, RC1）提高了整體貢獻(xiàn)水平。右圖：對貢獻(xiàn)高的參與者（N1）的獎勵更多

另外，行為實驗的參與者普遍使用條件合作行為，會根據(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，合作的提升是獎勵機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勵機制發(fā)揮作用。最后，本論文進(jìn)一步研究了獎勵機制的產(chǎn)生過程。行為實驗研究表明，當(dāng)博弈多次重復(fù)時，大多數(shù)人會選擇加入到有獎勵機制的公共品博弈群體中。這表明獎勵機制是可以自發(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)實驗室以“利用強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)時間為毫秒量級且頻率為射電波段（～GHz）的爆發(fā)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)10個左右的強引力透鏡化的快速射電暴樣本，可以將哈勃常數(shù)的測量誤差降低到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題提供非常重要的幫助。除此之外，研究還表明如果利用強引力透鏡化的快速射電暴樣本對宇宙空間曲率進(jìn)行直接測量，那么10個左右這樣的事件可以使曲率參數(shù)測量的精度達(dá)到～0.067。這些結(jié)果將極大地提高我們對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、機械力等，全水溶液原位可逆翻轉(zhuǎn)鐵電極化不需要消耗化石能源，實現(xiàn)了電極化翻轉(zhuǎn)的綠色調(diào)控。此工作以中國書法藝術(shù)《蘭亭序》中的“水“字為例，展示了對鐵電極化大面積、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、可見光分解水的能力、以及良好的生物相容性等優(yōu)勢，使其與水溶液中分子/離子相互作用的過程可以衍生出新奇而且可控的物理和化學(xué)性質(zhì)，這將有望為未來的化學(xué)催化、微納傳感、鐵電基低能耗信息存儲等提供全新的理念。

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)國家重點實驗室朱朝喆課題組在《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)國家重點實驗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)號的形式映射到這個三維空間中的坐標(biāo)。因此，一方面腦圖譜實際上提供了一個重要的平臺，使我們能夠整合來自不同研究，對人腦功能結(jié)構(gòu)不同側(cè)面的觀察結(jié)果，以此來幫助研究者們形成對人腦的系統(tǒng)性認(rèn)識。另一方面，腦圖譜所提供的先驗知識，也是腦成像研究中定義感興趣區(qū)域，定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和腦干預(yù)研究中指定干預(yù)靶點的重要依據(jù)。非侵入的腦成像/干預(yù)研究中，主要依靠兩類技術(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，因此其觀測結(jié)果可以直接通過空間配準(zhǔn)映射到圖譜所在的標(biāo)準(zhǔn)空間。后者通過放置在顱骨表面的經(jīng)顱設(shè)備對下方外側(cè)皮層進(jìn)行觀測或者干預(yù)，因此腦圖譜所在的立體腦空間，對這類技術(shù)是不直接可見的。這制約了利用腦圖譜提供的先驗知識，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，包括三個主要內(nèi)容：第一，依據(jù)顱骨地標(biāo)點和比例測量，定義了顱骨比例坐標(biāo)系統(tǒng)（Cranial Proportional Coordinates System, CPC 系統(tǒng)），對整個可供經(jīng)顱裝置放置的整個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，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)號的概率對應(yīng)。