Градиенты экосистемных услуг на границах охраняемых территорий выявляют множественные закономерности и преобладающие конфликты в управлении

Трансгенерационная пластичность может формировать фенотип растений и влиять на реакцию растений на изменения в окружающей среде, взаимодействуя с текущими условиями. Хотя в последнее время все больше документируется, как предыдущий стресс взаимодействует с текущими оптимальными или стрессовыми условиями в рамках одного растения, трансгенерационная пластичность остается особенно плохо изученной, особенно на уровне метаболома. В нашем исследовании мы изучали, вызывает ли термический стресс трансгенерационные метаболические и фенотипические изменения в двух последовательных клонах подантарктического водного растения Limosella australis. Мы использовали ненаправленные метаболомные подходы и измеряли морфологические и производственные характеристики, чтобы оценить как трансгенерационную пластичность метаболома, так и фенотипа. Мы обнаружили, что термический стресс изменил метаболический профиль и повлиял на стратегию поиска пищи нашего клонированного растения, и что некоторые из этих метаболических изменений сохранялись в первом клонированном поколении. Это поколение, следовательно, приняло промежуточную стратегию роста, хотя условия культивирования были оптимальными. Сравнивая дифференциально накопленные элементы между дочерними клонами от термоусиливающих матерей и от матерей без стресса, мы идентифицировали общее и специфическое накопление метаболитов в ответ на термический стресс, относящихся к различным семействам соединений. Однако мы не наблюдали никаких адаптивных преимуществ и метаболических отпечатков во время другого термического стресса, примененного ко второму клонированному поколению. Эта работа предоставляет особенно новые подсказки о том, как метаболом растений интегрирует и передает информацию о предыдущих стрессовых клонированных поколениях.

Классические нейробиологические модели человеческой речи и языка подчеркивали доминирующую роль височной доли в восприятии речи, тогда как премоторные области, включая вентральную премоторную кору (PMv), находятся на уровне артикуляционной обработки. Однако нарастающие доказательства из нейровизуализации, клинических и вычислительных исследований предполагают, что премоторная кора может играть более значимую роль в обработке речи, чем артикуляция. Точная степень и функциональная организация этих связей, связанных с речью, остаются неясными. В этом исследовании мы объединили естественное восприятие речи с вычислительными модельными методами для характеристики организации речевых представлений в PMv. Мы функционально локализовали кортикальную область, которая охватывает ранее описанные премоторные речевые области, которую мы называем премоторной языковой областью (PML). Используя акустические, фонемные, семантические и глубокие нейронные представления речи, мы выяснили, что PML содержит представления, охватывающие всю иерархию обработки речи, от низкоуровневых акустических признаков до высокоуровневой семантической информации. Эти представления располагаются вдоль гладкого задне-переднего градиента, с все более абстрактными речевыми представлениями, возникающими по мере продвижения к передней части PML. Более того, этот организационный градиент соответствует канонической иерархии обработки речи в височных слуховых областях. Эти результаты ставят под сомнение традиционное представление о премоторной коре как о в первую очередь акустико-артикуляционной единице и вместо этого идентифицируют PML как иерархически организованную область обработки речи, которая сопоставима с височной слуховой корой. Это предоставляет новую основу для понимания роли премоторной коры в восприятии речи.

Болезнь Альцгеймера (БА) определяется и стадийно классифицируется на основе стереотипного, прогрессирующего накопления амилоид-бета (A{beta}) бляшек и гиперфосфорилированных тау (pTau) нейрофибриллярных клубков в различных областях мозга. Эти области существенно различаются по своей архитектуре и функциям, но в значительной степени сохраняют клеточный состав, с некоторой региональной спецификацией. Поскольку патология накапливается, определенные нейроны теряются, а не нейронные клетки переходят в состояния, ассоциированные с болезнью, но остается неясным, являются ли типы клеток, пораженные в одной области, такими же в других областях. Здесь мы расширили Атлас клеток мозга при болезни Альцгеймера в Сиэтле (SEA-AD) на десять неокортекальных и аллокортекальных областей, охватывающих кортикальную дугу канонического стадирования БА, профилируя приблизительно семь миллионов ядер от 84 доноров с помощью секвенирования РНК с одиночными ядрами, ATAC-seq и Multiome наряду с количественной нейропатологией и секвенированием всего генома. Ядра были сопоставлены с расширенной референсной таксономией Инициативы BRAIN, содержащей 207 типов клеток, иерархическая псевдо-прогрессия обеспечила непрерывные, донорные уровни оценки патологии БА в каждой области и по всему мозгу, совместно моделируя A{beta} и pTau. Изменения в клетках были как высокоспецифичными, так и поразительно последовательными: лишь около 30% типов клеток изменились в относительной частоте, но те, кто изменился, изменились в согласованном направлении в различных областях. Конкретные подмножества ингибирующих интернейронов Sst, Lamp5, Vip, Sncg и Pvalb, а также миелинизирующих олигодендроцитов были потеряны скорее всего на самых ранних стадиях у донора с минимальной патологией, наряду с первоначальным появлением ассоциированных с БА микроглией; потеря типов возбуждающих нейронов L2/3 и некоторых глубоких слоев, резкий рост микроглии и появление реактивных астроцитов последовали у доноров на более поздних стадиях. Регионально специализированные популяции также оказались уязвимыми, включая ожидаемые аллокортекальные типы, а также, неожиданно, специализированные возбуждающие нейроны слоя 4 (L4 IT) первичной зрительной коры (V1C) и смешанные ингибирующие интернейроны Sst и Pvalb. Ключевые изменения воспроизводились в трех независимых когортах, охватывающих более 700 дополнительных доноров. Мы исследовали два взаимодополняющих уязвимых населения в механистических подробностях: регионально специализированные нейроны V1C L4 IT, которые были потеряны поздно, несмотря на то, что их широко считали устойчивыми, и пан-кортикальные интернейроны Sst, которые потерялись в первые стадии болезни. Применяя многогранный ИИ-рабочий процесс, который конструировал гипотезы, основанные на литературе из дифференциального экспрессии для нейронов L4 IT, были выделены гипервозбудимость, частично опосредованная высоким уровнем экспрессии NMDA-рецепторов, как сходный фенотип уязвимости. Уязвимые интернейроны Sst сходились на гипервозбудимости через частично различные пути и обогащались экспрессией генов, приоритизированных в GWAS для БА, связывая их уязвимость с генетической архитектурой БА. Эти данные, доступные на SEA-AD.org, предоставляют многофункциональный региональный каркас для сообщества, чтобы исследовать молекулярные и клеточные изменения прогрессирования БА.

Нейронная обратная связь играет важную роль в контроле движений, и множествоneurological расстройств (например, инсульт, детский церебральный паралич, болезнь Паркинсона, неполная травма спинного мозга) характеризуется измененной нейронной обратной связью. Исследователи создали множество вычислительных нейромышечно-скелетных моделей, контролируемых смоделированными механизмами нейронной обратной связи, но эти модели редко представляют реальных людей и, следовательно, не нашли практического клинического применения. В качестве шага к разработке персонализированных методов лечения для людей с неврологическими расстройствами это исследование использовалоPipeline моделирования нейромышечно-скелетной системы для разработки и оценки новой модели управления с синергией на основе прогноза (FF) + обратной связи (FB), используя персонализированную трехмерную модель ходьбы нейромышечно-скелетной системы реального человека после инсульта. Экспериментальные данные о ходьбе, собранные у испытуемого, использовались для создания персонализированной модели ходьбы. Затем для пяти циклов калибровки были созданы персонализированные модели управления синергией на основе FF + FB. Во-первых, персонализированная модель использовалась для оценки активации мышц нижней части тела, соответствующей электромиографическим данным испытуемого, данным о движении суставов и моментах суставов. Во-вторых, были рассчитаны пять активаций синергий на ногу с соответствующими векторами синергии, которые в точности воспроизводили активацию мышц испытуемого и моменты суставов одновременно. В-третьих, номинальные управления активацией синергии FF были рассчитаны путем усреднения активаций синергии для каждой ноги. В-четвертых, номинальные управления активацией синергии FF были масштабированы по 0, 25, 50, 75, 100 и 125%, и разрыв в воспроизведении активации мышц испытуемого был заполнен адаптацией управляющих активаций синергии FB в зависимости от положений суставов, скоростей и моментов в качестве суррогатов для длин мышц, скоростей мышц и сил сухожилий. Затем для трех циклов тестовой ходьбы шесть моделей FF + FB на основе синергии использовались для управления персонализированной моделью ходьбы испытуемого в предсказательных симуляциях. Модель 100% FF (которая все еще имела минимальную обратную связь) наиболее точно воспроизводила тестовые циклы ходьбы, и только модели 75%, 100% и 125% FF предсказали почти периодическое движение при использовании начальных условий, соответствующих экспериментальным значениям. Модели 0%, 25% и 50% FF могли генерировать почти периодические движения ходьбы только тогда, когда начальные условия позволяли значительно отклоняться от экспериментальных значений. Наши результаты предполагают, что предсказательные симуляции ходьбы могут требовать значительного управления с использованием прогноза при моделировании реального человека.

Интрогрессия от несampled гоминидных линий стала все более важным элементом истории человеческой эволюции. Недавние исследования показывают, что глубоко отличающиеся линии гоминид могли внести предковую составляющую либо непосредственно в современного человека, либо косвенно через интрогрессию от денисовцев, в то время как выводы остаются сложными из-за нехватки эталонных геномов, слабого сигнала и неопределенности в реконструкции глубоких генеалогий. Мы показываем аналитически и с помощью симуляций, что интрогрессия, опосредованная денисовцами, производит предсказуемые изменения в локальной коалиционной глубине, которые можно приблизительно оценить с помощью масштабируемых обобщенных статистик, в частности парной последовательной дивергенции, что указывает на то, что значительная информация о глубоко различающемся предке сохраняется в вариациях последовательностей без явной реконструкции генеалогий. Используя этот инсайт, мы разрабатываем DEEP (Точная оценка глубокого предка с использованием эффективных прокси), нейросетевую структуру без ARG для выявления кандидатных регионов суперархайческого предка. DEEP сохраняет обнаружимую мощность при низких уровнях ложных позитивов в широком диапазоне демографических параметров, остается масштабируемым и восстанавливает сигналы из небольших выборок. Применяя DEEP к океанийцам, тибетцам и ханьцзам, мы определяем примерно 0,4–0,6 % геномных окон с доказательствами суперархайческого предка. Кандидатные регионы показывают как значительное наложение, так и заметную неоднородность между популяциями, с повторным обогащением вблизи локуса HLA во всех популяциях, что указывает на то, что иммунные регионы повторно сохраняют глубоко различающуюся предковую составляющую.

Введение. Ремоделирование левого желудочка (ЛЖ) связано с нарушением сердечной функции и повышенным риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Текущие определения ремоделирования используют широкие категории, основанные на гипертрофии и средней толщине стенки. Кардиологическая магнитно-резонансная томография (КМРТ) обеспечивает детальную характеристику региональных свойств миокарда, что может улучшить стратификацию риска ССЗ с учетом половых различий. Цели. Мы поставили свою задачу выявить детальные паттерны ремоделирования ЛЖ, их связь с риском ССЗ и клинические предикторы. Методы. Данные о толщине стенок ЛЖ были получены с помощью КМРТ в трех независимых популяционных когорт (SHIP-TREND-0, n=931; SHIP-START-2, n=490; KORA-FF4, n=368). Половые различия в паттернах ремоделирования были определены с использованием кластерного анализа k-средних и связаны с установленными шкалами риска ССЗ, заболеваемостью и общей смертностью. Для выбора релевантных клинических предикторов паттернов ремоделирования использовалась многопараметрическая регрессия с регуляризацией LASSO. Результаты. В выборку вошли 991 мужчина (средний возраст 52,9 года, распространенность ССЗ 7,8%) и 798 женщин (52,5 года, 2%). Были обнаружены четыре кластера ремоделирования для мужчин и женщин соответственно. Для подмножества этих кластеров были найдены значимые связи с увеличенным риском ССЗ, например, у женщин кластер высокого риска был ассоциирован с увеличением на 10,6 (95% доверительный интервал: 8,9, 12,3) процента в 10-летней шкале риска Фрамингема. Связи были независимы от артериального давления и массы миокарда. Только у женщин связи также были независимы от средней толщины стенки и концентричности ЛЖ. Выбор переменных выявил отличительные клинические предикторы паттернов ремоделирования. Заключение. Особенно у женщин, региональные паттерны толщины стенок ЛЖ выявляют неблагоприятное ремоделирование сердца и могут улучшить стратификацию риска ССЗ сверх существующих стратегий. Автоматизированная реализация во время получения изображений и интеграция с моделями на основе формы могут способствовать клиническому применению.