9月6日外媒科學網站摘要:普通食物染料讓皮膚隱形

9月6日(星期五)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:

《自然》網站(www.nature.com)

科學家發現與抑鬱症相關的大腦連接模式

儘管抑鬱症的症狀可能反覆波動,但新的研究表明,抑鬱症背後的大腦連接模式可能是終生不變的。美國威爾·康奈爾醫學院進行的一項大規模成像研究發現,抑鬱症患者大腦中的特定神經網絡幾乎比健康人的大兩倍,且即使在患者抑鬱症狀消失時,該網絡依然保持擴大的狀態。

目前,抑鬱症的診斷主要依賴問卷調查,而這項發現則爲抑鬱症的生物學標記提供了新的線索。研究者們強調,這一發現有待在更多人羣中驗證,方能應用於臨牀。這項研究已發表在《自然》(Nature)雜誌上。

研究團隊使用功能性磁共振成像(fMRI)技術,研究了連接大腦不同區域的神經網絡,並測量了這些網絡的通信量。研究分析了135名重度抑鬱症患者和37名健康參與者的fMRI數據,發現抑鬱症患者的顯著網絡(salience network, SAL)幾乎比健康對照組大了一倍。顯著網絡是連接大腦內部意識與工作記憶的重要回路,幫助個體在環境刺激和內部情緒之間進行切換。

研究人員尚不確定是什麼原因導致顯著網絡的擴張,但推測可能與遺傳因素有關,或者是在抑鬱發作期間神經網絡被過度激活所致,例如當個體反覆沉思消極情緒時,神經迴路被頻繁使用。

一名抑鬱症研究員指出,若這一發現能夠被進一步證實,未來可以通過顯著網絡的大小來預測兒童是否有抑鬱症的風險,並通過治療干預以降低發病率。

《科學》網站(www.science.org)

蝙蝠死亡與人類嬰兒死亡率存在密切聯繫

研究人員本週在《科學》雜誌上報告稱,蝙蝠減少的地區,殺蟲劑的用量顯著上升。與此同時,這些地區的嬰兒死亡率也隨之上升。

2006年,美國新英格蘭地區的蝙蝠開始大規模死於一種神秘且無法治癒的真菌疾病——白鼻綜合症。根據一項最新研究,在接下來的十年中,蝙蝠數量急劇下降,與此同時,生活在這些地區的人類也受到了影響。

芝加哥大學的經濟學家埃亞爾·弗蘭克(Eyal Frank)意識到,這一蝙蝠種羣數量的銳減提供了一個“自然實驗”的機會。由於白鼻綜合症爆發突然且傳播迅速,弗蘭克能夠將蝙蝠數量驟減的縣與尚未受到影響的類似縣進行對比,從而分析這種變化帶來的連鎖反應。

蝙蝠在農場中發揮着重要的生態作用,每晚能捕食相當於其體重40%的昆蟲。因此,蝙蝠數量的減少迫使農民增加殺蟲劑的使用以應對昆蟲激增。弗蘭克的研究顯示,在白鼻綜合症爆發的第一年,農民每平方公里平均多噴灑了1公斤殺蟲劑;五年後,殺蟲劑的使用量增加了31%,達到每平方公里2公斤。與此同時,殺菌劑和除草劑的使用量並沒有相應增加,表明農民加大殺蟲劑使用主要是爲了應對害蟲問題。

弗蘭克還研究了各縣的嬰兒死亡率數據。在蝙蝠數量大幅減少的地區,嬰兒因疾病或先天缺陷導致的死亡率上升了8%。相比之下,蝙蝠數量保持健康的縣並未出現這一變化。

多項證據表明,殺蟲劑和其他農用化學品可能對人類健康構成風險。儘管政府機構在批准這些化學品使用之前,會進行風險評估並設定安全使用標準,但化學物質仍可能通過空氣擴散或滲入地下水,對農場工人及周邊居民的健康產生危害。流行病學研究也顯示,某些殺蟲劑,特別是神經毒性物質,與嬰兒和兒童的發育問題密切相關。

加州大學舊金山分校的環境健康科學家特雷西·伍德拉夫(Tracey Woodruff)表示,嬰兒死亡率的上升是一個“巨大的問題”,這種聯繫令人深感不安。她補充道,在一項早期研究中,空氣污染加劇也導致了類似規模的嬰兒死亡率上升。不過,伍德拉夫同時指出,新研究中的一個令人困惑的發現是,蝙蝠數量的下降並沒有與其他嬰兒健康指標(如出生體重)產生直接關聯。

約翰·霍普金斯大學的可持續發展科學家保羅·費拉羅(Paul Ferraro)也表示,蝙蝠數量減少與人類健康之間的聯繫是“極具說服力的主張”,並可能引發廣泛討論。然而,他強調,其他因素可能也對嬰兒死亡率的上升有所影響,因此不應僅憑這一研究就輕率改變公共政策。

與此同時,蝙蝠種羣恢復的跡象已經顯現,但要完全恢復到原來的水平可能還需要幾十年。

《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)

1、研究人員發現一顆以神秘方式移動的系外行星

瑞典隆德大學領銜的研究團隊近日發現了一顆軌道運動極爲特殊的小行星。這顆名爲TOI-1408c的行星位於距離地球455光年的位置,它的存在表明行星系統的複雜性可能遠超科學家此前的認知。

這顆新發現的行星TOI-1408c質量約爲地球的8倍,與其較大的鄰居——一顆炙熱的氣體巨行星TOI-1408b——軌道非常接近。兩顆行星與它們的恆星之間的相互作用就像是一場節奏感極強的“軌道舞蹈”。

研究發現,TOI-1408c的軌道表現出極爲異常的變化,它穿越恆星前的時間發生了大幅波動,與現有的行星運動理論相悖。這一發現對行星系統的形成與穩定性提出了新的挑戰。

該研究已發表在《天體物理學雜誌通訊》(The Astrophysical Journal Letters)上,揭示了行星系統的複雜性可能遠超出此前的認知。

2、利用機器學習算法防止電動車電池起火

電動汽車面臨的核心安全問題之一是保持電池的溫度穩定。溫度過高可能導致危險後果。

電動汽車的電池組由上千個相互緊密連接的電池組成。如果其中一個電池發生熱失控,可能會引發連鎖反應,導致附近電池過熱,甚至引發電池組爆炸。

美國亞利桑那大學的一項新研究提出了一種利用機器學習算法預測並防止鋰離子電池溫度峰值的方法。這類電池廣泛應用於電動汽車中。

該研究發表在《電源雜誌》(Power Sources)上,標題爲“推進電池安全(Advancing Battery Safety)”。

研究人員設想在電池周圍安裝熱傳感器,將歷史溫度數據輸入機器學習算法,以預測未來的溫度趨勢。通過這種算法,可以預測電池何時以及在哪裡可能發生熱失控。

研究團隊強調,如果能夠提前預知熱失控的初始位置,就能採取措施在電池達到危險狀態之前進行干預。

這項研究開發了一個結合多物理場和機器學習模型的框架,用於感知、預測和識別鋰離子電池的過熱現象。未來,該框架將集成到電動汽車的電池管理系統中,幫助防止電池過熱,保障司機和乘客的安全。

《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)

1、研究人員利用普通食物染料使皮膚隱形

在美國斯坦福大學的一項新研究中,研究人員使用水和常見的黃色食用色素混合物,成功使活老鼠的頭骨和腹部皮膚透明。該研究發表在最新一期的《科學》(Science)雜誌上。

研究人員表示,黃色染料是一種能夠吸收大部分光線的分子,尤其是藍光和紫外線;而皮膚是一種會散射光線的介質。通常情況下,這兩者都阻擋了大部分光線的通過。然而,當兩者結合時,老鼠的皮膚就會變得透明。

這一“神奇現象”是因爲將吸光分子溶解在水中後,改變了溶液的折射率,與組織成分(如脂類)的折射率部分匹配,進而降低了光線在皮膚組織中的散射程度,猶如驅散了霧氣一般。

在實驗中,研究人員將水和染料溶液塗抹在老鼠的頭骨和腹部皮膚上。染料完全滲透後,皮膚就變得透明瞭。該過程是可逆的,只需清洗掉染料即可恢復原狀。擴散到皮膚中的染料會被代謝並通過尿液排出體外。

通過透明的頭骨,研究人員可以直接觀察到大腦表面的血管;而通過透明的腹部,他們能清晰看到內臟器官及其蠕動過程。

透明區域呈現橙黃色,所使用的染料爲檸檬黃色素(FD&C Yellow 5),常用於橙色或黃色的零食片、糖果塗層等食品。

目前,研究人員尚未在人類身上測試這一過程。由於人類皮膚比老鼠皮膚厚10倍,研究人員仍不確定需要多少染料以及通過何種方式才能使人類皮膚變得透明。

這項技術的首個潛在應用領域可能是改善現有的光學成像研究方法。

2、科技如何將運動痛苦轉化爲快樂

情緒反應傳感器能否提高人們對虛擬現實(VR)運動遊戲的投入,特別是在運動變得過於單調或具挑戰性時?

VR運動遊戲將屏幕時間與身體活動相結合,爲保持健康提供了一種理想方式。然而,類似於傳統運動,VR運動遊戲面臨的一個主要問題是玩家的堅持度較低,很多人一旦感到不適或無聊便會選擇退出。

英國巴斯大學的計算機科學家們相信他們找到了應對這一問題的解決方案:在玩家進行運動時,傳感器會持續檢測他們的情緒狀態,遊戲則根據檢測到的結果進行動態調整——比如調整遊戲難度,以保持玩家的參與度。

團隊採用了一系列創新的傳感器,這些傳感器可以嵌入到VR頭盔和智能手錶等可穿戴設備中,實時跟蹤玩家在運動時的身體變化。

該研究成果最近在全球頂級人機交互會議ACM CHI上發表,並獲得了榮譽獎。

研究人員希望,遊戲設計師能應用這一發現,開發出更加沉浸式的遊戲體驗,幫助用戶在通常容易放棄的情況下,比如跑步或舉重等(劉春)