BNU近期学术成果速览

北师大生态学科研究团队在《Conservation Letters》发表封面文章揭示极危物种东北豹全球种群动态格局与生存现状

近日，《Conservation Letters》以封面文章形式，刊登了北师大”国家林业和草原局东北虎豹监测与研究中心”研究团队发表的题为“Transboundary cooperation improves endangered species monitoring and conservation actions: A case study of the global population of Amur leopards”的文章，报道了中俄科学家长期合作虎豹研究的成果。

研究发现：东北豹全球种群目前仅分布于中国的东北虎豹国家公园和俄罗斯豹地国家公园及周边，种群数量估计为84只（70–108）左右，其中约40%的个体在中俄边境线两侧来回活动。与十年前的估计数量相比，东北豹全球种群已经增长约3倍。同时，东北豹种群呈现向中国境内不断增长扩散的趋势。本研究结果是中俄科学家首次获得东北豹全球种群的分布和数量状况，该研究也为世界濒危物种的跨境保护和科研提供了范例。

原文链接：

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

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北师大生命科学学院王占新课题组在PNAS上发表学术论文揭示真核转录延伸因子Paf1复合物核心组分的晶体结构及分子组装机制

近日，美国科学院院刊PNAS刊登了北师大生命科学学院细胞增殖及调控生物学教育部重点实验室王占新教授课题组发表的题为“Tranional elongation factor Paf1 core complex adopts a spirally wrapped solenoidal topology”的文章，报道了嗜热酵母中转录延伸因子Paf1复合物核心三元组分Ctr9-Paf1-Cdc73的2.9埃分辨率的晶体结构。

研究发现：Paf1复合物是真核生物特有的RNA聚合酶II的转录延伸因子，参与转录起始、延伸到终止所有阶段的转录调控，并与多种组蛋白修饰密切相关，通过表观遗传的方式调控转录。Paf1复合物中多个组分的突变或表达异常都与人类癌症相关。王占新课题组经过5年多的不懈努力，解析了Paf1复合物核心区Ctr9-Paf1-Cdc73三元复合物的晶体结构，首次揭示了Paf1复合物核心区的精细结构和组装方式，为研究Paf1复合物参与转录调控和表观遗传调控的机理提供分子基础，通过结构解析阐释了Paf1复合物的突变（如CTR9的突变）与癌症的关系，为该复合物异常导致的疾病的靶向治疗提供靶点。

原文链接：

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

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北师大认知神经科学与学习国家重点实验室教师在PNAS上发文揭示局部视觉特征差异检测及其学习的神经机制

近日，美国科学院院刊PNAS在线发表了北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室青年教师阎崟、李兆平教授、李武教授合作研究的最新成果，揭示了局部视觉特征差异检测及其学习的神经机制。

研究发现：某一视觉目标的基本特征与周围景物之间如果存在很大差异（如图1A中一条朝向与众不同的线段），该目标会被大脑快速自动检测，在我们的知觉上产生诸如“万绿丛中一点红”的凸显效果，并自动捕获我们的注意。当这种局部特征差异较小时（如图1B），目标不再引起视觉上的凸显效果，其检测需要主动的注意搜索；要提高对细微特征差别的检测能力则需要强化学习训练。

上图： 视觉刺激示意图以及猕猴的目标检测行为数据。A：特征差异（这里为朝向差异）较大的目标（在图形右下方）。B：特征差异较小的目标（在图形左侧）。C： 猕猴执行该朝向差异检测任务的正确率随目标与背景的夹角增加而增加，并随每天的训练逐步提高。D：猕猴执行该检测任务的反应时随目标与背景的夹角增加而减少，并随训练逐渐缩短（即检测速度越来越快）。

原文链接：

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

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北师大数学科学学院张博宇等在美国科学院院刊PNAS上发表研究论文揭示了内生奖励对合作的促进作用

近日，美国科学院院刊PNAS在线发表了北京师范大学数学科学学院张博宇等的最新成果，揭示了内生奖励机制对合作行为的促进作用。

以往的研究指出惩罚能够有效地促进合作，但是一般会导致社会整体收益下降。本研究中提出了一种能够高效地促进公共品博弈中合作行为的奖励机制：首先通过税收方式建立奖励基金，然后参与者们根据其他人在公共品博弈中的贡献，投票决定奖励基金的分配方式。行为实验研究发现，不论是合作者还是投机者，都愿意奖励贡献多的人。这个机制不仅成功提高了群体的合作水平，不需要从外部获得额外的资金，而且还有助于增加社会总福利。

左图：无激励机制时合作水平逐渐下降（CR1, RC2），奖励机制的引入（CR2, RC1）提高了整体贡献水平。右图：对贡献高的参与者（N1）的奖励更多

另外，行为实验的参与者普遍使用条件合作行为，会根据其他人的贡献情况决定自己的贡献。数值模拟指出，合作的提升是奖励机制和条件合作共同作用的结果，条件合作者的存在有利于奖励机制发挥作用。最后，本论文进一步研究了奖励机制的产生过程。行为实验研究表明，当博弈多次重复时，大多数人会选择加入到有奖励机制的公共品博弈群体中。这表明奖励机制是可以自发产生的。

原文链接：

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

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北师大天文系引力波宇宙学实验室以“利用强引力透镜化的快速射电暴作为精确的宇宙学探针”为题在《自然-通讯》上发表学术成果

近日，《自然-通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了北京师范大学天文系引力波宇宙学团组最新成果，即利用强引力透镜化的快速射电暴作为精确的宇宙学探针。

快速射电暴是天文学家近几年发现的一种持续时间为毫秒量级且频率为射电波段（～GHz）的爆发现象。研究发现10个左右的强引力透镜化的快速射电暴样本，可以将哈勃常数的测量误差降低到1%以下。这将为研究上述将精确宇宙学带到关键十字路口的不一致性问题提供非常重要的帮助。除此之外，研究还表明如果利用强引力透镜化的快速射电暴样本对宇宙空间曲率进行直接测量，那么10个左右这样的事件可以使曲率参数测量的精度达到～0.067。这些结果将极大地提高我们对宇宙演化历史以及暗能量、暗物质性质的探究能力。

原文链接：

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

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北师大物理学系张金星课题组以“水溶液实现铁电极化的'活字印刷'”为题在《自然-通讯》上发表学术成果

近日，北京师范大学物理系张金星教授课题组与清华大学、中科院物理所、北京理工大学和宾州州立大学合作，历经4年多的努力，深入探索了无铅铁电材料（铁酸铋）与水溶液（普适的化学溶剂和生命之源）的界面物理和化学行为。

研究发现不同铁电极化表面可以有选择性的诱导界面化学反应和离子成键，有效构建了固-液界面结构。不仅如此，选择性的表面离子键合能够实现巨大的表面离子位移，进而能够带动铁电材料体极化的可逆翻转。不同于传统的控制方法如电场、机械力等，全水溶液原位可逆翻转铁电极化不需要消耗化石能源，实现了电极化翻转的绿色调控。此工作以中国书法艺术《兰亭序》中的“水“字为例，展示了对铁电极化大面积、低成本的”活字印刷“技术（如图所示）。在铁电材料中，由于铁酸铋具有很大的铁电极化/表面电荷密度、可见光分解水的能力、以及良好的生物相容性等优势，使其与水溶液中分子/离子相互作用的过程可以衍生出新奇而且可控的物理和化学性质，这将有望为未来的化学催化、微纳传感、铁电基低能耗信息存储等提供全新的理念。

图：铁电极性表面选择性离子成键，

以及伴随的铁电材料体极化在微纳尺度的“活字印刷”

原文链接：

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

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北师大认知神经科学与学习国家重点实验室朱朝喆课题组在《Science Advances》发表文章提出一种全新类型的人脑图谱（经颅脑图谱）

近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室朱朝喆教授课题组在SCIENCE子刊SCIENCE ADVANCES在线发表了文章——“Transcranial Brain Atlas”（经颅脑图谱）。

人脑图谱(Brain Atlas)是描述人脑功能和结构之间对应关系的地图。人脑图谱的绘制中，研究者们定义了标准的三维脑空间，并在具体研究中将其发现的包括皮层神经元染色构筑，任务响应，脑网络属性，以及皮层的基因表型等在内的人脑解剖和功能信息以标号的形式映射到这个三维空间中的坐标。因此，一方面脑图谱实际上提供了一个重要的平台，使我们能够整合来自不同研究，对人脑功能结构不同侧面的观察结果，以此来帮助研究者们形成对人脑的系统性认识。另一方面，脑图谱所提供的先验知识，也是脑成像研究中定义感兴趣区域，定义网络节点和脑干预研究中指定干预靶点的重要依据。非侵入的脑成像/干预研究中，主要依靠两类技术，一类是以MRI，PET为代表的立体脑成像技术，另一类是以fNIRS，TMS为代表的经颅技术。前者由于成像空间是三维的脑空间，因此其观测结果可以直接通过空间配准映射到图谱所在的标准空间。后者通过放置在颅骨表面的经颅设备对下方外侧皮层进行观测或者干预，因此脑图谱所在的立体脑空间，对这类技术是不直接可见的。这制约了利用脑图谱提供的先验知识，指导经颅技术在认知神经科学研究和临床应用中的实施。

文章作者提出了经颅脑图谱的概念和方法框架，包括三个主要内容：第一，依据颅骨地标点和比例测量，定义了颅骨比例坐标系统（Cranial Proportional Coordinates System, CPC 系统），对整个可供经颅装置放置的整个二维颅骨空间定义了标准的坐标表示。第二，利用114人的MRI结构像数据库，建模了人群水平上标准颅骨坐标系统（CPC空间）到标准脑立体坐标系统(MNI空间)的概率对应关系。第三，基于Markov概率模型，求解了CPC空间到脑图谱标号的概率对应。