环球科学：全球首例！脑部电刺激有效治疗重度抑郁症

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　　· 医学 ·

　　科学家采用脑深部电刺激，有效治疗了重度抑郁症

　　这一装置可以实现患者的“个性化治疗”。（图片来源：加利福尼亚大学旧金山分校）

　　脑深部电刺激（deep brain stimulation, DBS）技术通过将电极植入大脑，对特定的脑区直接施加微电流以调控相关的生理活动。在多种复杂的神经系统疾病中，DBS都已经显示出超越传统药物治疗的潜力。

　　近日，一研究团队在《自然·医学》上发表了突破性的进展。该团队通过10天的神经电生理活动监测锁定了一名重度抑郁症患者发病时特有的标志性电信号，随后将特制的微型感应电极植入此监测位置，并与治疗位置的刺激电极相连。当特定电信号出现时，该设备就会向治疗位置传递微小剂量的电流，改变患者的神经活动。在治疗开始12天后，患者的蒙哥马利抑郁量表（MADRS，得分越高代表抑郁症状越严重）评分就大幅下降，并在随后数月内都维持着较低水平。研究者表示，还需要在更多患者中进行实验以确定这一手段的安全性和有效性，但此技术或能为更多抑郁症患者带来治愈的希望。

　　· 天文学 ·

　　最新观测数据排除了一大类宇宙暴胀模型

　　位于南极的BICEP3望远镜 （图片来源：Steffen Richter/Harvard University）

　　根据现在通行的宇宙学模型，宇宙起始于一场大爆炸，随后在极短的时间内经历了一次急剧膨胀，被称为“暴胀”。暴胀过程中产生的引力波被称为“原初引力波”。今天，原初引力波仍在宇宙中传播，但它们极其微弱，无法直接探测。科学家们试图通过宇宙微波背景辐射中的痕迹证明它们的存在：原初引力波使宇宙微波背景辐射偏振形成卷曲的特殊形态，这被称为B模偏振。

　　2014年，南极的BICEP实验发现了B模偏振可能存在的证据，但后来被证明仅仅是银河系中尘埃产生的信号。随后，BICEP实验和Keck阵列联合项目的研究人员建立了尘埃模型。通过去除尘埃的贡献，科学家逐步收紧了引力波贡献的限制。这个限制由张量-标量比r给出，它描述了引力波相对于密度波的振幅。先前普朗克卫星的观测结果给出r<0.11，而BICEP/Keck在2016年的观测数据给出r<0.09， 2018年的观测数据给出r<0.07。而现在BICEP/Keck的最新结果提供了迄今为止最严格的限制，r<0.036。BICEP/Keck团队通过结合WMAP和普朗克卫星的数据档案，得出了这一限制。相关研究发表于《物理评论快报》。

　　· 遗传学 ·

　　“垃圾DNA”或导致了人类和黑猩猩大脑发育的差异

　　黑猩猩是与我们人类在演化上亲缘关系最近的现生动物，其基因与人类非常相似。然而，我们与黑猩猩大脑的工作方式却非常不同，这表明基因的表达调控是大脑演化与发育的重要驱动力。一项近日发表在《细胞·干细胞》上的研究分析比较了人类和黑猩猩的基因，并发现一些不能编码蛋白质的“垃圾DNA”在其中起着关键作用。

　　科学家利用人类和黑猩猩的干细胞培育出脑细胞，并使其发育为类脑器官，分析了二者基因表达的差异。他们发现一种称为ZNF558的转录因子仅在人类的祖神经祖细胞中高度表达，它能够调控线粒体稳态，在人类早期大脑发育中不可或缺。进一步研究发现，ZNF558的表达受其下游的变数串联重复序列（VNTR）的长度控制，后者是一串高度重复的非编码DNA片段。与人类相比，黑猩猩的VNTR总体更长。尽管非编码DNA占据了DNA的大部分，但以往人们通常认为这些DNA没有作用。而这项研究表明，非编码的VNTR对大脑发育具有重要影响。

　　· 天文学 ·

　　大质量中子星双星系统的起源

　　（b）当爆炸能量较高时会形成观测到的双星中子星和GW170817等系统；（c）爆炸能量较低时会形成类似GW190425的系统；（d）爆炸的能量更低时会产生类似GW200115的黑洞-中子星双星。（图片来源：Vigna-Gomez et al.）

　　2019年，激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到了一次双中子星合并，但其中中子星的质量高于天文学家预期，天文学家难以解释质量如此高的中子星为何没有成为脉冲星。目前的引力波探测手段只能探测到相互合并的致密天体，对中子星和黑洞等致密天体的研究仍充满挑战。10月8日，发表在《天体物理学杂志通讯》的一项研究解释了较大质量中子星系统的生成过程。

　　研究者利用LIGO和Virgo的数据建立恒星演化模型，在一颗质量约太阳10倍的氦恒星爆发的节点展开流体动力学分析，模拟爆炸后气体的走向。爆炸的能量较低时，星体保留的质量更多，故能形成黑洞；而如果爆炸耗能过多，保留的质量则只足够其形成中子星。此外，如果恒星氦核的引力足够大，转移到伴星的质量就会相对较小，避免伴星变成脉冲星。研究不仅解释了较重中子星的双星系统生成过程，也预测了中子星-轻质量黑洞系统的存在。研究者认为，较重中子星系统可能普遍存在于银河系。

　　· 天文学 ·

　　中国首台地基行星望远镜落地青海冷湖

　　青海省海西州茫崖市冷湖镇的地理位置、气候、空气洁净度和海拔高度等因素对天文观测研究具有独特优势，因而具备建立世界级优良天文台的潜力，是中国天文学的核心战略资源。依托青海省海西州冷湖赛什腾山优质的天文观测资源，中国科学院地质与地球物理研究所冷湖行星地质观测中心在这里完成了首台口径0.8米的行星大气光谱望远镜（PAST）的安装，这标志着中国首台地基行星望远镜正式落地青海冷湖。

　　PAST望远镜是一台近紫外-可见光波段光学望远镜，其主要目标是对太阳系行星、彗星、小行星等天体的轨道运动特性、大气和等离子体分布特性、光谱辐射特性进行观测研究。该望远镜还配备了一台能遮挡木星本体辐射的木星星冕仪，用以研究木星空间环境演化特征。除了PAST外，冷湖行星地质观测中心还在建设另一台口径1.8米的木星内部结构与木卫一地质活动观测望远镜（TINTIN）。这两台望远镜的成功安装，将有利于中国开启行星观测研究的新篇章，促进中国行星科学的发展。（中新社）

　　· 材料学 ·

　　可同时抵御病原体与化学毒剂的多功能材料

　　来源：Northwestern University

　　目前，能为人们提供多功能防护（例如使病原体失活和化学毒剂失效）的材料还十分稀缺。近日，在一项发表于《美国化学会杂志》的研究中，美国西北大学的科学家以金属有机骨架（MOFs）和纤维材料为基础，开发了一种多功能复合材料，能实现了上述功能。

　　该复合材料中的MOFs是一种多孔纳米材料，可以像海绵吸水一样捕捉气体和蒸汽等，其孔洞中所含的催化剂可使化学毒物、病毒和细菌失活。研究人员通过实验发现，这种复合材料可使新冠病毒、革兰氏阴性菌（如大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）快速失活。此外，含有活性氯的MOF/纤维复合材料能快速降解芥子气和半芥子气。研究人员表示，该材料在经过简单的漂白处理后就能恢复到初始状态，可再次使用，利用现有的设施就能对进行量产，能用于制备口罩及防护服。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间10月11日10时，据约翰·霍普金斯大学最新统计，全球累计新冠确诊病例237 851 745例，死亡病例4 851 522例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，10月10日0—24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例25例，均为境外输入病例（云南14例，山东4例，上海3例，广东2例，内蒙古1例，广西1例），含1例由无症状感染者转为确诊病例（在山东）。无新增死亡病例。无新增疑似病例。

　　31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者8例（均为境外输入）；当日转为确诊病例1例（为境外输入）；当日解除医学观察15例（境外输入14例）；尚在医学观察的无症状感染者361例（境外输入345例）。

　　截至2021年10月9日，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗222012.8万剂次。

　　文：曾欣欣、韩佳桐、马一瑗、王怡博、白德凡、孙琳钰