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环球科学:让“人脑”组织与小鼠大脑深度连接,小鼠的...

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发表于 5 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
  · 神经科学 ·

  人脑类器官和小鼠大脑实现广泛整合,小鼠运动和记忆表现发生改变

  移植的人类脑组织将神经纤维(绿色和红色)延伸到缺乏大脑皮层的小鼠大脑(蓝色)中。图片来源:S. Pa?ca lab, Stanford University

  由于脑组织难以获取,人脑发育研究一直受到限制,但基于干细胞的模型有助于应对这一挑战。将脑类器官移植到啮齿动物宿主体内,为探索人类神经元的功能提供了机会,也可用于研究疾病和潜在疗法。然而,啮齿动物大脑空间的限制以及与神经元之间的竞争,限制了人脑类器官在宿主体内的整合。最近,在一项发表于《自然》(Nature)的研究中,斯坦福大学等机构的研究人员利用一种培育脑容量缩小小鼠的方法,使得类人脑类器官能够与小鼠大脑整合。研究发现,移植到小鼠体内的人脑类器官(由人类细胞培养形成的三维类脑组织)能够重现大脑发育的某些特征,包括形成功能性神经网络,从而支持脑活动。

  研究人员设计了一种遗传学策略,用于培育大脑皮层部分区域缺失的小鼠,从而为人脑类器官的整合腾出空间。结果显示,移植的类器官生长良好;它们占据了大部分空间,分化为多种人类脑细胞,组织形成神经回路,并形成类似大脑皮层组织的复杂结构。整合形成的皮层组织可能造成了某些行为表现;将移植类器官和未移植类器官的皮层缺失小鼠进行比较,结果显示它们在运动和记忆任务中表现存在差异。研究人员测试了该系统的一些潜在应用。例如,他们观察到缺氧损伤(组织未获得足够氧气)会导致小鼠的步态差异。这些观察结果表明,该模型有望用于更深入地研究人类疾病或神经发育障碍。研究人员强调,这一实验在严格伦理指导下进行;必须制定适当的指导规范,以涵盖持续开展此类模型研究可能带来的社会、医学和伦理影响。他们希望,这一方法今后可用于研究神经发育、建立疾病模型,并可能用于开发治疗方法。

  · 人工智能 ·

  科学家利用AI工具,将科研论文转化为可交互智能

  科研论文通常以静态的文本形式呈现,研究者要理解陌生领域的方法或复现结果,往往还需查找数据和补充材料。据《自然》新闻(Nature news)消息,近日发表于《自然》的一项研究介绍了一款人工智能(AI)工具Paper2Agent,它可以将论文转化为专属智能体,像“虚拟通讯作者”一样回答有关论文的各种问题、把论文方法用于新的数据集,甚至与其他论文的智能体协作。

  Paper2Agent由斯坦福大学的研究人员开发。它会读取论文正文、代码和数据集等,将其存入模型上下文协议(Model Context Protocol,MCP)服务器。之后,一组AI智能体会自动构建调用论文方法的工具。将大语言模型连接到服务器后,研究人员可以通过自然语言与论文智能体交流。团队利用一篇介绍DNA序列功能预测模型AlphaGenome的论文对Paper2Agent进行了测试,它能用约45分钟完成构建,计算成本为14美元。该智能体回答遗传学问题时近乎完全正确,并超过读取同一论文的其他生物医学AI智能体。它还在分析某个DNA单碱基变化与“坏胆固醇”的关系时,提出了不同于原论文的基因。研究人员认为,这可以让科学家重新评估已发表的结论,而无需设计全新的实验。Paper2Agent目前可免费使用,但并非所有论文都能转换。在包含多个学科的110篇论文中,系统仅成功处理了76%。失败案例大多缺少关键代码或数据,或结论与方法和分析不能顺畅衔接。研究人员认为,Paper2Agent可以提供一种衡量论文可重复性的新方法,而成功“代理”是高质量和清晰研究的证明。该工具或能降低使用计算方法的门槛,并辅助检查论文材料是否完整,但不能替代对原始研究、数据和结论的人工核验。(《自然》新闻)

  · 天文学 ·

  在火星上发现奇特的“脚印”

  来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS

  美国航空航天局(NASA)“好奇号”(Curiosity)探测器登陆火星14年后,仍在不断发现新的地貌。据NASA博客消息,“好奇号”近日在夏普山附近的基岩上拍摄到一批宽而浅的坑洞,与此前在火星上观察到的类似结构明显不同,就像“脚印”一样。“好奇号”团队表示,这些坑洞不仅形态特殊,其中部分物质还呈现出与周围主要基岩不同的层状结构和化学组成,可能保存着有关火星地质历史的新线索。

  据Space.com报道,火星表面并不缺少小坑和凹痕,但此次发现的坑洞更宽、更浅,而且附近没有发现明显曾经嵌在坑中的岩石或其他物体,因此形成原因仍不清楚。研究人员利用“好奇号”火星车的各种仪器,尽可能多地收集了关于这些奇怪坑洞的数据,并对这些结构的形态和成分进行了详细观测。目前,他们尚无法确定这些坑洞如何形成、存在了多久。随着“好奇号”继续调查,研究人员希望借此进一步了解夏普山地区的地质演化史。(NASA blog;Space.com)

  · 视错觉 ·

  建模显示,帕特农神庙可能并不存在光学视错觉

  来源:维基百科

  两千多年来,帕特农神庙微妙的曲线一直被视为古希腊建筑师巧妙利用几何学“纠正视觉错觉”的经典案例。例如,略微拱起的基座,被认为能避免长直线看起来向中间下垂;柱身上的轻微凸起,据说能防止柱子中间显得过细。据《卫报》(The Guardian)消息,一项发表于《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)的新研究,通过数学建模和视觉错觉分析质疑了这些说法,认为所谓需要被“视觉纠正”的错觉要么缺乏证据,要么微弱到几乎无法察觉。

  研究人员表示,几乎没有证据表明人眼会对长直线产生下垂错觉的倾向。有关柱身的视错觉解释源自“赫林错觉”,但神庙立柱近乎垂直,并不符合这种二维错觉最明显的条件。柱身凸起只有约18毫米,在通常观看距离下几乎难以分辨。研究人员由此推测,这些曲线可能另有用途。比如,拱起的基座或有助于排水,柱身曲线则可能只是出于审美。所谓“视觉校正”的说法或可追溯至神庙建成约400年后的古罗马建筑师维特鲁威,并被后人不断沿用。(The Guardian)

  · 天文学 ·

  中国天眼FAST发现极短周期、最轻双中子星系统

  中子星是大质量恒星死亡坍缩后形成的极致密天体残骸,运转规律精准稳定,被誉为“宇宙精密时钟”。双中子星系统由两颗中子星相互绕转构成,是宇宙中极为罕见的特殊天体系统,目前人类发现仅30例。这类天体系统也是研究极端高密度物态、检验广义相对论、解析超新星爆发机制的天然理想实验室。近日,依托中国天眼FAST超高探测灵敏度,国家天文台韩金林研究员领导的FAST银道面脉冲星巡天团队捕获一颗处于紧致轨道的双中子星系统PSRJ1856-0039。该系统是轨道周期极短、目前已知总质量最轻的双中子星系统,多项观测结果精准验证了广义相对论,为探索极端天体物理、引力本质与宇宙元素起源提供了关键的新目标,相关研究成果2026年9月15日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

  团队依托自主研发的快照观测模式,开展大规模银道面脉冲星系统性搜寻,迄今已成功发现约900颗新脉冲星。团队从中甄别出多例特殊天体系统,PSRJ1856-0039是其中一个突破性的发现。观测数据显示,该双中子星系统轨道周期仅2.36小时,在人类已知双中子星系统中位列第二短。极短的轨道周期意味着两颗中子星间距极小、双星相互绕转轨道的致密程度极高,是目前已知相对论效应表现最显著的双中子星系统之一。同时,该系统刷新了人类已知双中子星质量下限,整体总质量仅为2.488倍太阳质量,为迄今发现的总质量最轻的双中子星组合。其中可见脉冲星质量约1.30倍太阳质量,伴星中子星的质量约1.19倍太阳质量。该伴星跻身全球已知最轻中子星行列,逼近中子星理论质量下限,为精准解析超新星爆发物理机制提供了强有力的限制。

  得益于极致致密轨道,该系统拥有极端的强引力环境,研究团队成功观测到多项清晰的相对论效应。他们精准探测到椭圆轨道近星点进动、强引力场引发的光子频率红移、高速运动产生的时间膨胀效应,以及系统因持续辐射引力波损耗能量、轨道周期缓慢衰减等核心特征。数据测算显示,本次测得的轨道周期衰减数值与广义相对论预测值之比为1.009±0.014,证实了广义相对论的正确性。据该团队模型推演,该系统将在约8200万年后发生并合,最终大概率形成一颗更大质量的中子星。这一特殊演化路径,对破解中子星内部物态方程难题、探究宇宙中金、铂等重元素的起源奥秘有重要作用。此外,该系统还具备后续科学突破能力。它极小的轨道倾角和极短的轨道周期,也为探测脉冲星自转时产生的参考系拖拽效应创造了绝佳条件。(国家天文台)

  撰文、整理:不周、clefable

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