环球科学：超级马拉松或对人血液有害，就像刚被车撞了...

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　　太空旅行会改变大脑在颅骨中的位置

　　视频中展示了太空飞行对大脑的影响。从矢状面与冠状面视图中能看到大脑的恢复轨迹。视频来源：原论文

　　随着太空探索和太空旅游的不断发展，了解太空飞行对人脑的影响至关重要。失去重力作用后，大脑会漂浮在颅骨内，并受到周围软组织和颅骨本身的各种作用力。此前研究表明，太空飞行后大脑在颅骨中的位置似乎会升高。但这些研究大多侧重于平均或全脑测量，这可能会掩盖大脑不同区域的重要变化。据《对话》（The Conversation）消息，最近一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究发现，经历太空飞行后，大脑会在颅骨内向上向后移动，其中感觉和运动区域的移动幅度最大。此外，大脑上下部分的脑区还存在不同程度的非线性横向变形。

　　研究团队分析了26名宇航员的脑部核磁共振扫描图像，这些宇航员在太空停留的时间长短不一，从几周到一年多不等。为了重点研究大脑的运动，研究人员对每位宇航员在太空飞行前后的扫描图像进行了颅骨对齐。通过对比，研究人员得以测量大脑相对颅骨本身的位移情况。他们没有将大脑视为一个整体，而是将其分割成100多个区域，并追踪每个区域的位移情况。全脑分析结果显示，与飞行前相比，飞行后大脑的运动轨迹呈现持续向上向后偏移的趋势。在太空停留的时间越长，这种偏移幅度就越大。而对单个脑区的分析显示，负责运动和感觉的区域变化最为显著，大脑两侧的结构都向中线移动，这些相向的运动模式在全脑平均值中相互抵消，或许能解释为什么早期研究未能发现这些变化。大部分脑部移位和变形在返回地球六个月后逐渐恢复正常。后移的恢复情况较差，这可能是因为重力是向下而非向前作用，因此太空飞行对大脑位置的某些影响可能比其他影响持续时间更长。研究团队表示，这项结果并未揭示直接的健康风险，但了解大脑在太空飞行中的运动方式及随后的恢复过程，有助于理解微重力对人体的影响，从而帮助航天机构设计更安全的任务。（The Conversation）

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　　中国科学家开发出能实现类人概念认知的新型神经网络框架

　　人类智能的独特之处在于能够从感官体验中抽象出概念，从而在概念空间进行思考和交流。这种将高维感知“压缩”为低维概念，再由概念“重构”感知的双向过程，构成了人类符号化思维的基础。但当前人工智能系统却难以实现这一过程。近日，中国科学院自动化研究所团队等，提出了新型神经网络框架CATS Net，实现了类人的概念形成、理解和交流。这一成果为理解人类的概念认知提供了计算模型，并为建立具有类人概念智能的人工智能系统打下了基础。

　　CATS Net包含概念抽象（CA）模块与任务求解（TS）模块。在处理视觉任务时，CA模块能够自发地将高维的视觉输入，压缩成紧凑的低维“概念向量”。随后，这些概念向量如同开锁的“钥匙”一般，通过分层门控机制产生一系列“开关”信号，能够动态调节TS模块的神经网络活动，高效灵活地指导系统完成特定的视觉感知任务。系统可以根据与环境的互动自主生成大量新概念，形成自己的概念空间。当不同的神经网络所生成的概念空间对齐后，可以直接通过概念向量在网络间传递知识。这些能力再现了人脑的概念生成、理解和交流。团队进一步将CATS Net自发形成的概念表征与人类的概念空间和神经活动数据进行对比。分析显示，CATS Net生成的概念空间与心理学上的人类认知语义模型一致，其表征模式还与人类大脑中负责视觉语义表征的脑区活动模式相关。同时，CA模块的动态门控机制与脑中负责概念提取与操控的语义控制网络活动模式吻合。这表明CATS Net可以在功能层面模拟人类的概念认知，并在机制层面揭示人脑概念形成与理解的计算原理。该研究成果已发表于《自然·计算科学》（Nature Computational Science）。（中国科学院自动化研究所）

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　　超级马拉松或对跑者的血液有害，就像刚被车撞了一样

　　来源： Unsplash

　　运动对健康长寿至关重要，但超级马拉松（距离超过一个标准马拉松的长跑比赛）可能会加速血细胞的衰老。据近期一项发表于Blood Red Cells & Iron的研究，超长距离跑步除了会造成机械损伤外，还会因为炎症和氧化而出现红细胞衰老加速的情况。

　　美国科罗拉多大学的研究人员分析了11名平均年龄为36岁的成年人，在参加40千米越野赛前后数小时内的血液样本，并对12名年龄相仿、参加170千米超级马拉松（地形相似）的跑者进行了相同分析。他们发现，两项比赛均会引发了全身炎症反应，但超级马拉松跑者的炎症更明显，具体表现为白细胞介素-6、犬尿氨酸水平明显升高，急性期蛋白诱导、脂质重塑显著。所有跑者的红细胞都会积累更多活性氧（ROS）分子造成的损伤。当红细胞需要向全身输送更多氧气时，活性氧的产生量会显著增加。研究显示，参加超级马拉松，而非短距离比赛时，似乎也会导致他们的红细胞更快地从圆盘状转变为更接近球形的形状，这种转变通常发生在红细胞衰老时。该情况在超级马拉松跑者体内明显更高。这些衰老的红细胞会滞留在脾脏中，并被免疫细胞吞噬。研究人员表示，根据观察，超级马拉松跑者跑完后的血液看起来就像刚被车撞过一样。（中国科学报）

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　　迄今最大规模乳腺癌研究显示，摄入红肉和吸烟是最危险的生活因素

　　乳腺癌是全球女性死亡和发病的主要原因之一。据卫报（The Guardian）消息，一项迄今规模最大的乳腺癌研究，基于人群的癌症登记数据对乳腺癌及其风险因素进行了全面分析，预计全球女性新发乳腺癌病例将从2023年的230万例增加到2050年的350多万例，增加三分之一。这项研究已于最近发表于《柳叶刀·肿瘤学》（Lancet Oncology）。

　　这项研究是2023年全球疾病、伤害和风险因素负担研究（GBD）的一部分，研究使用了来自200多个国家、时间跨度从1990年到2023年的数据，并对1990年至2023年全球、区域和国家层面的乳腺癌流行病学趋势、疾病负担和相关风险因素进行了更新的综合评估。研究发现，2023年，全球范围内55岁及以上女性新确诊的乳腺癌病例数是 20至54岁女性的三倍（每10万名女性中有161例，而20至54岁中有50例）。自1990年以来，20至54岁女性的新发病例率上升了近三分之一（29%），而老年女性的发病率并没有发生实质性变化。预计全球女性新发乳腺癌病例将从2023年的230万例增加到2050年的350多万例，增加三分之一。全球乳腺癌负担中的28%与六种潜在可改变的风险因素相关，包括大量摄入红肉（11%），吸烟（也包括二手烟，8%）、高血糖（6%）、高体重指数（4%）、大量饮酒和缺乏体育锻炼（均为2%）。（The Guardian）

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　　我们对轻微触摸十分敏感的机制揭秘

　　A new clue to how the body detects physical force

　　位于毛囊周围的触觉神经末梢中的 PIEZO2（蓝绿色）、丝状蛋白-B（品红色）和神经丝重链（绿色，其构成了神经元内部的骨架）。图片来源：Scripps Research

　　在体感神经系统中，PIEZO2受体（也是一种机械门控阳离子通道）十分重要，它们对轻敲皮肤等产生的微小凹陷高度敏感。相比之下，PIEZO1更容易对细胞膜的整体拉伸（例如细胞被拉扯或出现肿胀）做出反应。3月4日，斯克里普斯研究所的科学家在《自然》（Nature）上发表了一项研究，阐明了PIEZO2如何检测特定类型的力。

　　研究人员采用了最小荧光光子通量（MINFLUX）超分辨率显微镜技术，以纳米级的精度追踪了细胞内蛋白质的位置和运动，比如测量离子流的电信号记录，观察了PIEZO2在受力时的形状变化。通过将PIEZO2的结构变化与离子通道活性之间建立直接联系，研究人员发现，PIEZO2的固有刚度高于PIEZO1，并且与细胞内部的支架结构——肌动蛋白细胞骨架（由肌动蛋白丝构建的纤维网络）——存在物理连接。这种连接是借助丝状蛋白-B实现的，它可以将膜蛋白连接到肌动蛋白丝上。当细胞受到刺激时，这种内部连接有助于将力传递给PIEZO2，从而使通道更容易打开。不过，简单的膜拉伸并不能激活PIEZO2。研究人员确定了PIEZO2与丝状蛋白-B连接的特定区域，发现破坏这种连接会改变该通道感知力的方式。在小鼠的感觉神经元中，移除这种连接会降低了PIEZO2对凹陷的敏感性，但意外地会使该通道能够响应膜拉伸。由于丝状蛋白-B广泛表达于各种组织中，其与细胞的连接可能有助于PIEZO2蛋白更好地感知日常中的轻柔触觉。研究显示，细胞不仅可以通过选择使用哪种离子通道来微调其对触觉的敏感性，还能通过控制该通道在细胞内的物理整合方式来调控敏感性。研究通过阐明这些蛋白的相互作用，将能促进未来对感觉功能的研究。（斯克里普斯研究所）

　　撰文：不周、clefable