我的论文旨在阐明遗传变异和发育经历如何塑造青年期的认知灵活性。我的论文旨在以小鼠为模型,为公众健康和对人类逆境的理解提供信息。然而,这项工作也可能有助于更科学地理解生物体的生活经历如何与发育相互作用,并对神经生物学和行为表型的表达产生深远而持久的影响。环境与发育中的生物体之间的这种相互作用之前已在各个领域以不同的名称进行了研究,如神经科学中的经验依赖性可塑性、生物学中的适应性发育可塑性 (ADP) 和生态学中的生命史理论。这三个领域通常不会相互影响,因为它们往往侧重于不同的分析层次。神经科学往往侧重于近端或机械层面,而关于进化的终极层面问题是生物学和生态学的领域。通过观察神经系统并研究基因型和发育经历的影响,我试图在近端和终极理解层面之间建立联系。在近端层面,我重点关注纹状体多巴胺 (DA) 系统在需要认知灵活性或灵活更新的行为中的作用。这一关键的执行功能负责适应性学习和目标导向行为,已被证明严重依赖 DA 系统。在终极层面,我讨论了遗传多态性和表型可塑性如何适应不同的环境条件,以及 ADP 和生命史理论的应用如何加强对行为表型和神经功能变化的解释。通过类似的视角,认知灵活性可能代表生物体对来自环境的线索的敏感程度,敏感性越高,灵活性就越大。在第 1 章中,我首先简要介绍了 ADP 的框架,介绍了 ADP 可以作用的不同水平以及不同的模型和假设。我还回顾了
A Armatol 1 , E Armengaud 1 , W Armstrong 2 , C Augier 3 , FT Avignone III 4 , O Azzolini 5 , A Barabash 6 , G Bari 7 , A Barresi 8 , 9 , D Baudin 1 , F Bellini 10 , 11 , G Benato 12 , M Beretta 13 , L Berg´e 14 , M Biassoni 8 , J Billard 3 , V Boldrini 7 , 15 , A Branca 8 , 9 , C Bro↵erio 8 , 9 , C Bucci 12 , J Camilleri 16 , S Capelli 8 , 9 , L Cappelli 12 , L Cardani 10 , P Carniti 8 , 9 , N Casali 10 , A Cazes 3 , E Celi 12, 17, C Chang 2, M Chapellier 18, A Charrier 19, D Chiesa 8, 9, M Clemenza 8, 9, I Colantoni 10, 20, F Collamati 10, S Copello 21, 22, O Cremonesi 8, RJ Creswick 4, A Cruciani 10, A D'Addabbo 12, 17, G D'Imperio 10, I Dafinei 10, FA Danevich 23, M de Combarieu 19, M De Jesus 3, P de Marcillac 14, S Dell'Oro 8, 9, 16, S Di Domizio 21, 22, V Domp`e 10, 11, A Drobizhev 24,L Dumoulin 18,G Fantini 10,11,M Faverzani 8,9,E Ferri 8,9,F Ferri 1,F Ferroni 10,17,E Figueroa-Feliciano 25,J Formaggio 26,J Formaggio 26,A Franceschi 27 ,L Gironi 8,9,A Giuliani 14,P Gorla 12,C Gotti 8,P Gras 1,M Gros 1,TD Gutierrez 29,K Han 30,EV Hansen 13,KM Heeger 31, DL Helis 1 , HZ Huang 28, 32 , RG Huang 13, 24 , L Imbert 18 , J Johnston 26 , A Juillard 3 , G Karapetrov 33 , G Keppel 5 , H Khalife 14 , VV Kobychev 23 , J Kotila 31, 44 , Yu G Kolomensky 13, 24 , S Konovalov 6 , Y Liu 34 , P Loaiza 14 , L Ma 28 , M Madhukuttan 18 , F Mancarella 7, 15 , R Mariam 14 , L Marini 12, 13, 24 , S Marnieros 14 , M Martinez 35, 36 , RH Maruyama 31 , B Mauri 1 , D Mayer 26 , Y Mei 24 , S Milana 10 , D Misiak 3 , T Napolitano 27 , M Nastasi 8 , 9 , XF Navick 1 , J Nikkel 31 , R Nipoti 7 , 15 , S Nisi 12 , C Nones 1 , EB Norman 13 , V Novosad 2 , I Nutini 8 , 9 , T O'Donnell 16 , E Olivieri 14 , C Oriol 14 , JL Ouellet 26 , S Pagan 31 , C Pagliarone 12 , L Pagnanini 12 , 17 , P Pari 19 , L Pattavina 12 , 37 , B Paul 1 , M Pavan 8 , 9 , H Peng 38 , G Pessina 8 , V佩蒂纳奇 10 , C 皮拉 5 , S 皮罗 12 , DV 波达 14 , T 波拉科维奇 2 , OG 波利舒克 23 , S 波齐 8 , 9 , E 普雷维塔利 8 , 9 , A 普尤 12 , 17 , S 奎塔达莫 12 , 17 , A 雷萨 10 , 11 , R 里佐利 7 , 15 , C 罗森菲尔德 4 , C 鲁斯科尼 12 , V 桑格拉德 3 , J 斯卡帕奇 14 , B 施密特 24 , 25 , V 夏尔马 16 , V 施莱格尔 39 , V 辛格 13 , M 西斯蒂 8 , D 斯佩勒 31 , PT 苏鲁库奇 31 , L 塔↵阿雷洛 41 , O 特利尔1 , C 托梅 10 , VI 特雷季亚克 23 , A 茨姆巴留克 5 , M 维拉斯奎兹 42 , KJ 维特尔 13 , SL 瓦加拉奇 13 , G 王 2 , L 王 34 , B 韦利弗 24 , J 威尔逊 4 , K 威尔逊 4 , LA 温斯洛 26 , M 薛 38 , L 严 28 , J 杨 38 , V 叶夫列缅科 2 , V 尤马托夫 6 , MM 扎里茨基 23 , J 张 2 , A 佐洛塔罗娃 14 , S 祖切利 7 , 43
摘要 作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 可以重新用于实现可编程的 RNA 编辑,然而它们的外源递送会导致转录组范围的脱靶,此外,对某些 RNA 基序(尤其是那些由 5' 鸟苷侧翼的 RNA 基序)的酶活性非常低,因此限制了它们作为转录组工程工具集的效用。为了解决这些问题,我们首先对 ADAR2 脱氨酶结构域进行了新的深度突变扫描,直接测量了 261 个残基上每个氨基酸替换对 RNA 编辑的影响。这使我们能够创建一个域范围的诱变图,同时还揭示了一种新的高活性变体,其在 5'-GAN-3' 基序处具有改进的酶活性。由于 ADAR 酶(尤其是高活性变体)的过度表达会导致转录组范围内的显著脱靶,我们接下来设计了一种分裂的 ADAR2 脱氨酶,与全长脱氨酶过度表达相比,其 RNA 编辑特异性提高了 100 倍以上。总之,我们预计 ADAR2 脱氨酶结构域的这种系统工程将使 ADAR 工具集在 RNA 生物技术应用中具有更广泛的用途。
图 4:体育场 QD 电位剖面示意图和相关模拟。(a)上图:MLG 体育场 QD 电位剖面示意图,描绘了 QD 内部和外部的 MLG 带和电荷中性点(𝐸 456)。下图:体育场 MLG QD 的示意图。(b)上图:BLG 体育场 QD 电位剖面示意图,描绘了 QD 内部和外部的带隙和三角扭曲的 BLG 带和𝐸 456。下图:体育场 BLG QD 的示意图。(c、d)对 (c) MLG 和 (d) BLG 体育场 QD 的电子局域态密度的数值紧束缚模拟。d𝐼/d𝑉。对角条纹在 (d)(具有间隙屏障壁)中可见,但在 (c)(具有无间隙壁)中不可见。 BLG 体育场的 TB 模型包括 𝛾 8 跳跃和空间均匀的 60 meV 间隙。这些参数的灵感来自我们之前对圆形 BLG QD 的实验表征 [9],(另见 SI 第 6 节)。在 BLG 体育场 𝑑𝐼/𝑑𝑉 ? 图模拟中,仅考虑了子晶格 𝐴 > 的 LDOS 贡献。
曲率影响多个长度尺度的物理特性,从形状和尺寸随曲率而急剧变化的宏观尺度,到具有结构、化学、电子和磁性短程有序的材料中的界面和不均匀性的纳米尺度。在关联、纠缠和拓扑占主导地位的量子材料中,曲率开辟了新特性和新现象的道路,这些特性和现象最近出现,可能对未来材料的基础和应用研究产生巨大影响。特别是,具有非共线和拓扑状态的磁性系统和 3D 磁性纳米结构可以从将曲率作为新的设计参数中受益匪浅,以探索在磁场和应力传感、微型机器人以及信息处理和存储中的潜在应用。本文概述了合成、理论和特性研究的最新进展,并讨论了利用曲率实现 3D 纳米磁性的未来方向、挑战和应用潜力。
随着量子计算机的大小和复杂度增加,量子位 (qubit) 表征和门优化成为复杂且耗时的任务。当前的校准技术需要复杂而繁琐的测量来调整量子位和门,无法轻易扩展到大规模量子系统。我们开发了一种简洁的自动校准协议来表征量子位并优化门,使用 QubiC,这是一种基于开源 FPGA(现场可编程门阵列)的超导量子信息处理器控制和测量系统。我们提出了基于多维损失的单量子位门优化和双量子位 CNOT 门校准的全 XY 平面测量方法。我们证明 QubiC 自动校准协议能够在劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试平台上运行的最先进的 transmon 型处理器上提供高保真门。通过随机基准测试测得的单量子位和双量子位 Clifford 门不保真度为 4。分别为 9(1 . 1) × 10 − 4 和 1 . 4(3) × 10 − 2。