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█神经科学
Nature：耗时7年、切片2.8万层，绘制小鼠视觉神经网络图谱
Nature：732种神经元如何分工？果蝇视觉系统完整图谱揭秘
Nature：赌博快感背后的科学：血清素如何计算“未来代价”
Cell：小胶质细胞调控神经元大小的进化机制
从简单分支到精密网络：神经元如何长成自己的模样
小鼠髯毛展现大脑主动与被动触觉的双通路机制
单神经元投射组展现小鼠躯体感觉上行通路组织规律
小脑如何精准控制舌头运动抓取食物
童年履历塑造大脑白质布局，影响青少年认知能力
█认知科学
大脑用“舆图导航”思维做选择，价格比力也靠海马体
你的大脑如何赋予抽象画独特意义？
智能手机成瘾者生理反应更猛烈，身体感知能力更弱
发呆也能学习！揭秘大脑"挂机模式"的神奇功效
虚拟形象外观如何影响人脑互动机制
依恋风格如何影响人们对AI心理咨询工具的接受度？
█疾病与健康
Nature：在培养皿中重修神经通路，可加速疼痛治疗
Science：女性免疫细胞暗藏"天然止痛药"
Nature：大型语言模型助力精准医疗诊断
Nature：发现裸盖菇素抗抑郁效果的关键"开关"
Science：超声波显微镜突破极限，活体器官细胞级成像成真
Nature：一次治疗终身受益，基因编辑工具为遗传病带来曙光
止痛药安全升级：C6-Quino如何绕过阿片类药物致命缺陷
150万个夜晚数据展现时差导致的睡眠停止
被忽视的"垃圾基因"竟是神经发育障碍元凶
10年研究意外劳绩：发现藏在肺部的神经干细胞
益生菌可减少负面情绪，带来潜在的心理健康益处
婴儿如何感知自己的身体：心跳与呼吸的早期觉察
VR+AI突破：孤独症早期诊断准确率达85%
新模型大幅提升抗生素耐药性检测准确性
人类迷你大脑展现蛋白质GRAMD1B在神经退行性疾病中的潜在作用
肥胖轨迹展现大脑朽迈密码：恒久肥胖加速认知衰退
年轻菌群能“返老还童”？展现肠道微生物抗朽迈机制
基因疗法让罕见遗传性失明儿童重见光明
新生神经元可逆转亨廷顿舞蹈症损伤
视觉训练竟能重塑丘脑毗连，神经发育障碍治疗现曙光
磁性微型机器人群突破血管成像瓶颈，实现全网络3D重修
ChatGPT成“运动导师”，为神经多样性儿童量身打造运动指南
小鼠应对压力存在性别差异：异性组合展现更强抗压同步性
面部表情控制技术为VR/AR无障碍交互开发新途径
█AI 驱动科学
Nature：NEURD，10倍速完成大脑舆图校对工作
Nature：创建视觉皮层数字孪生，实验效率提升百万倍
Nature：16,000个光学元件协同作战，计算延迟降至3纳秒
Nature：多模态生成式AI在医学影像解读中的应用前景
Nature：AI“白日梦”成真：9天自学成Minecraft高手
人工神经元实现生物启发的自主协同学习
触觉传感器并非机械手学习的关键因素
AI猜测病毒进化路线，设计出"超强抗体"
昆虫级跳跃机器人：高效穿越复杂地形
隔空取物成真！科学家造出可触摸的全息投影
新方法有效保护敏感的人工智能训练数据
AI写作 vs 记者手笔：展现新闻报道风格差异
98.2%准确率！这台电脑看得懂你的手语
可水洗AI T恤精准追踪运动姿势
概率算法破解社交媒体假新闻难题
AI真的有创造力吗，展现"可见性"如何影响人类判定
署理AI：医疗领域的“超等团队”，准确率碾压ChatGPT
无需编程，生物医学数据分析新平台让科研更简单
AI内容泛滥，揭秘Reddit社区的自救举措
█大模型技术
ChatGPT大概会缓解孤独感，但会增加依赖性
大语言模型如何构建真正的"智能体"
AI也有"文化盲区"？如何打破WEIRD偏见实现全球包容
AI医生也会"看人下菜"？研究展现医疗算法中的隐藏偏见
█意识与脑机接口
Science：人类丘脑高阶核团通过丘脑-前额叶环路调控意识感知
全身麻醉让大脑"指纹"消失？意识状态决定脑活动独特性
毛囊间植入微型脑机接口实现12小时稳定脑信号采集
脊髓损伤康复新突破：闭环电刺激+机器人训练重塑运动功能
大脑如何“分步”书写汉字？浙大团队破解神经编码奥秘
定制化脑刺激为耐药性癫痫患者带来新盼望
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神经科学
Nature：耗时7年、切片2.8万层，绘制小鼠视觉神经网络图谱
哺乳动物如何通过神经毗连"瞥见"世界？在最新一期《自然》及其子刊《自然-方法》上，来自全世界150多名科学家和研究人员组成的MICrONS同盟，利用新开发的成像和人工智能工具，耗时7年，绘制出小鼠大脑皮质完整的功能线路图。研究人员追踪到了84000个神经元，它们相互之间构成了5亿多个毗连点（突触），以及总长约5400米的神经毗连。
研究采用"三步走"计谋：贝勒医学院先通过双光子钙成像记录下小鼠观看视频时的脑活动；艾伦研究所随后将1立方毫米脑组织切成25,000片电子显微镜切片（每片仅人类头发1/400粗细）；普林斯顿大学最终通过人工智能算法重修出包含四公里轴突的3D神经回路。
数据采集工作流程中的主要实验步骤。
人工校对确认后，图谱精确表现一立方毫米脑组织内20万细胞和5亿突触的毗连方式，包括初级视觉皮层（VISp）与三个高阶视觉区的特异回路。研究发现抑制性神经元并非随机作用，而是像精准制导武器般选择性靶向特定兴奋性神经元；某些抑制细胞会协同作战，形成全脑协调网络。
MICRONS 项目中重修了 12 万个脑细胞（神经元 + 神经胶质细胞），此中超过 1000 个是此中的一部分。每个重修的神经元都呈现出差别的随机颜色。图中发光的神经元带有颜色。Credit: Forrest Collman/Allen Institute
该技术已用于创建小鼠脑数字孪生（digital twin）模型，可模拟视觉处理过程。数据集已开放，正加速果蝇、猕猴等多物种脑图谱研究。研究发表在 Nature 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #毗连组学
阅读更多：
Bae, J. Alexander, et al. “Functional Connectomics Spanning Multiple Areas of Mouse Visual Cortex.” Nature, vol. 640, no. 8058, Apr. 2025, pp. 435–47. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08790-w
Nature：732种神经元如何分工？果蝇视觉系统完整图谱揭秘
霍华德休斯医学研究所的Aljoscha Nern、Frank Loesche、Shin-ya Takemura等科学家组成的团队，通过纳米级成像技术首次完整绘制出果蝇视觉系统的神经毗连图谱，鉴定出732种神经元范例及其4900万突触毗连。
雄性果蝇的概览。a) CNS 体积数据集，附有腹神经索 (VNC)。b) 本研究描述了右视叶 (蓝色) 的完整毗连组和神经元清单。c) 四种主要细胞范例，每种范例均提供一个例子（括号中的值表示该细胞范例总数中的细胞数）。Credit: Nature (2025).
研究团队采用聚焦离子束铣削（FIB-SEM）技术，将雄性果蝇大脑切成66片超薄样本，用7台定制电子显微镜耗时一年完成纳米级成像。通过主动分割和人工校对，他们重修了右视叶的53,000个神经元，发现这些细胞可归类为732种范例——约半数首次被定名。深度学习模型分析近200万突触猜测了神经递质范例，实验验证准确率达85%。
毗连组表现：视觉信息通过"局部神经元（50,000个）→投射神经元（4,500个）→中央脑（352条通路）"的三级架构传递。有趣的是，对偏振光敏感的背缘区未发现专用神经元，这大概是进化简化的效果。团队还开发了582种split-GAL4驱动线（精确操控特定神经元的遗传工具），并与数字神经元图谱整合，使每种细胞范例可在三维空间中查询。这项研究将抽象视觉原理转化为可测试的物理毗连，为人工智能视觉算法和神经疾病研究提供新思绪。研究发表在 Nature 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟 #视觉感知
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Nern, Aljoscha, et al. “Connectome-Driven Neural Inventory of a Complete Visual System.” Nature, Mar. 2025, pp. 1–13. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08746-0
Nature：赌博快感背后的科学：血清素如何计算“未来代价”
血清素在大脑中毕竟起什么作用？渥太华大学的Emerson F. Harkin、Richard Naud等研究人员发现，血清素系统实际上编码了“未来奖励预期值”，这一发现解释了为什么血清素神经元会对奖励和惩罚都产生反应，但对惊喜奖励特别敏感。
一种猜测性代码解释了来自先前文献的血清素神经元的定性调治特征。Credit: Nature (2025).
研究团队将强化学习理论与对大脑背侧缝核（dorsal raphe nucleus，血清素神经元主要聚集区）的最新认识相结合。通太过析大量先前看似矛盾的实验数据，他们发现血清素神经元的活动模式精确对应“未来奖励的预期值”——当大脑评估某个举动或环境大概带来未来收益时，这些神经元就会被激活。特别值得留意的是，血清素对意外奖励反应更强，但对惩罚没有类似偏好，这一特性完善解释了为什么赌博赢钱时大脑会开释大量血清素。研究建立的数学模型能比现有理论更准确地猜测神经元活动，为开发针对抑郁症等疾病的新疗法提供了理论底子。研究发表在 Nature 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #决策机制 #计算模型与人工智能模拟
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Harkin, Emerson F., et al. “A Prospective Code for Value in the Serotonin System.” Nature, Mar. 2025, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08731-7
Cell：小胶质细胞调控神经元大小的进化机制
周围神经系统是否存在调控神经元发育的"隐藏守护者"？中国科学院深圳先进技术研究院的团队联合多机构研究者，通过跨物种分析揭开了PNS小胶质细胞的神秘面纱，不仅修正了教科书知识，更发现其决定神经元大小的关键作用。
Credit: Public Domain
研究团队采用单细胞转录组测序结合跨物种比力，系统分析了从人类到小型啮齿类共24种脊椎动物。效果表现，PNS小胶质细胞与大脑中的同类共享90%核心基因表达谱，并通过特殊突触布局直接包裹神经元胞体。在猪等大型动物中，每个感觉神经元均匀被3-5个小胶质细胞包围，而小鼠则完全缺失这种布局。功能实验证实，清除这些细胞会导致神经元体积缩小23%，触觉灵敏度降落40%。进化分析更展现惊人规律：物种每增加1公斤体重，其背根神经节中小胶质细胞密度就提升15%，这种相关性不受亲缘关系影响。研究为理解神经发育障碍提供了新视角，并解释了为何小鼠模型难以模拟人类外周神经疾病。研究发表在 Cell 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #进化生物学 #免疫神经学
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Wu, Zhisheng, et al. “Peripheral Nervous System Microglia-like Cells Regulate Neuronal Soma Size throughout Evolution.” Cell, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.007
从简单分支到精密网络：神经元如何长成自己的模样
大脑如何建造出形态各异的神经元？斯克里普斯研究所的Norjin Zolboot、Giordano Lippi和Ian MacRae团队发现，微小RNA（microRNA）像精准的分子钟表，分阶段调控浦肯野细胞的树突发育和突触形成。
miRNA 对于浦肯野细胞形成其特征性的复杂树突树至关重要。当斯克里普斯研究所的科学家在发育过程中暂时关闭 miRNA 功能时，浦肯野细胞的树突树比通常更简单（左侧）。Credit: Norjin Zolboot, Scripps Research
研究团队开发了革命性的可逆调控系统T6B，能在特定时间关闭微小RNA功能。当在出生后第一周抑制微小RNA时，浦肯野细胞的树突分支（dendritic arbor）变得异常简单；而在第三周抑制时，则导致攀爬纤维（climbing fiber，一种关键神经毗连）无法形成正常突触。通过新型转基因小鼠模型，研究者绘制出浦肯野细胞特异的微小RNA-靶基因网络，发现miR-206通过抑制Shank3等"刹车基因"来促进树突生长。有趣的是，这些靶基因中有多个与孤独症（autism）相关，暗示微小RNA失调大概是神经发育障碍的潜在诱因。研究发表在 Neuron 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #神经发育障碍 #微小RNA #自闭症
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Zolboot, Norjin, et al. “MicroRNA Mechanisms Instructing Purkinje Cell Specification.” Neuron, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.009
小鼠髯毛展现大脑主动与被动触觉的双通路机制
为什么被摸和主动摸东西感觉差别？德国海德堡大学与慕尼黑大学的Anton Sumser团队发现，小鼠丘脑中存在两条独立通路：腹后内侧核（VPM）处理所有触觉，而后内侧核（POm）专管"意外触碰"，这种分工大概帮助动物快速应对环境变化。
研究团队通过记录清醒小鼠髯毛运动与丘脑神经元活动，对比了主动触碰（小鼠自主拂动髯毛）和被动刺激（气流吹动髯毛）的神经表征。效果表现，初级丘脑核团VPM对两种触觉均有相应，而高阶核团POm仅对被动触觉敏感——尤其在长时间间隔后的刺激中反应最强，暗示其大概编码"意外变乱"。进一步实验发现，当用光遗传学抑制桶状皮层（barrel cortex, BC，处理触觉的高级皮层区域）时，POm的被动触觉相应减弱了67%，证实其依赖皮层输入。这种分工机制使动物能区分自主举动与环境变化：VPM提供稳定触觉信息，POm则像"警报系统"专留意外接触。研究发表在 PLOS Biology 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #知觉康复 #跨学科整合
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Sumser, Anton, et al. “Active and Passive Touch Are Differentially Represented in the Mouse Somatosensory Thalamus.” PLOS Biology, vol. 23, no. 4, Apr. 2025, p. e3003108. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003108
单神经元投射组展现小鼠躯体感觉上行通路组织规律
躯体感觉如何从脊髓精准传递至大脑？中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙衍刚团队通过单神经元追踪技术，绘制出迄今最完整的体感神经"高清舆图"，展现脊髓投射神经元存在19种特化亚型，每种都像定制化的"信息快递员"分工传递差别感觉。
小鼠脊髓投射神经元与脑内中继神经元单神经元全脑投射规律的图示总结。Credit：Neuron（2025）
研究团队创新采用病毒示踪（给神经元装"GPS"）结合三维成像技术，对1,185个小鼠神经元举行全脑扫描。效果发现脊髓就像精密分拣中心：15类树突形态的神经元负责采集差别部位信息，19类轴突投射模式的神经元则通过并行、发散或汇聚三种"物流方案"上传信息。更惊人的是，丘脑如同交通枢纽，将触觉、痛觉分送至差别皮层区域；而上丘则像"警报中心"，通过两条独立通路分别触发转头和防御反应。团队建立的开放数据库已收录所有神经元三维路径，未来可助力疼痛治疗靶点开发。研究发表在 Neuron 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #疼痛 #跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟
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Ding, Wen-Qun, et al. “Single-Neuron Projectome Reveals Organization of Somatosensory Ascending Pathways in the Mouse Brain.” Neuron, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.007
小脑如何精准控制舌头运动抓取食物
舌头运动看似简单，实则涉及上百块肌肉的精密协调。约翰霍普金斯大学医学院的Reza Shadmehr、Paul Hage和Mohammad Amin Fakharian团队通过研究狨猴发现，小脑中的浦肯野细胞（P-cells）会发出"停止信号"，确保舌头能精准停在目标位置。
好奇的狨猴。图中，查理注视着自己的倒影，迷惑地问道：“嗯，我的舌头是怎么工作的？” Credit: Mohammad Amin Fakharian, Shadmehr Laboratory, Johns Hopkins University (CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
研究团队选择具有21毫米长舌的狨猴作为模型，观察它们如何精准舔舐小管获取食物。通过记录小脑蚓部（vermis，控制运动协调的小脑布局）中浦肯野细胞（P-cells，小脑中的关键神经元）的活动，研究人员发现：当P-cells在舌头伸出时被抑制，会导致运动过度（hypermetria），使舌头超出目标位置；而在缩回时抑制则显著减慢返回速度。有趣的是，这种控制机制只在需要精确瞄准时（如舔舐小管）特别活跃，在梳理毛发等非精确动作中不显著。研究还发现，同时抑制两个P-cells会放大这些效应。这些效果表明，小脑通过P-cells发出"停止信号"来精确控制舌头运动，就像控制手臂和眼睛运动一样。研究发表在 PLOS Biology 上。
#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #运动控制 #小脑功能
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Hage, Paul, et al. “Purkinje Cells of the Cerebellum Control Deceleration of Tongue Movements.” PLOS Biology, vol. 23, no. 4, Apr. 2025, p. e3003110. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003110
童年履历塑造大脑白质布局，影响青少年认知能力
童年逆境如何通过改变大脑布局影响认知？布莱根妇女医院神经内科的Sofia Carozza和Amar Dhand团队发现，早期不良履历会导致全脑白质毗连质量降落，这种布局性变化直接关联青少年时期的数学和语言能力缺陷。研究同时展现社区支持等保护因素可减轻负面影响。
研究团队利用美国21个中心采集的9,082名儿童脑成像数据，通过扩散张量成像(DTI)技术测量白质的分数各向异性(FA，反映神经纤维完整性)和流线数量。分析表现，履历家庭经济困难或人际暴力的儿童，其大脑白质FA值均匀降低12-15%，尤其在胼胝体和弓状束(语言相关通路)最为显著。计算模型表明，这些布局差异可解释儿童在韦氏量表心算测试中28%的分数变异，以及语言理解测试中22%的表现差异。值得留意的是，生活在高凝聚力社区的儿童，纵然面对经济困难，其白质损伤程度减轻约40%。研究发表在 PNAS 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #儿童发展 #脑科学
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Carozza, Sofia, et al. “Whole-Brain White Matter Variation across Childhood Environments.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 122, no. 15, Apr. 2025, p. e2409985122. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2409985122
认知科学
大脑用“舆图导航”思维做选择，价格比力也靠海马体
买房时比价、选水果看新鲜度——这些抽象决策竟与空间导航共享脑机制？贾维拉梅乌大学的Raphael Kaplan团队发现，海马体和内侧前额叶皮层（mPFC）会将抽象规则（如价格区间）转化为“边界”，像处理舆图一样引导选择，且mPFC的活动强度直接猜测决策水平提升。
实验范式。Nature Communications (2025).
研究让参与者在fMRI中完成特殊任务：先影象虚拟水果的“价格-新鲜度”二维坐标（边界商品定义空间范围，中心商品作为参照），再快速判定随机商品更接近中心还是边界。神经影像分析表现，海马体和mPFC会计算目标商品与边界的欧氏距离（Euclidean distance，二维空间中的直线距离），但分工差别——mPFC的活动模式随任务希望逐渐优化，且优化程度与个体准确率提升正相关；海马体则专门负责识别抽象边界变化（如价格区间从“方形”变为“扭曲形”），其解码准确率越高，决策受边界影响越明显。后续举动实验证实，人类能无意识构建并保留这些抽象空间的“认知舆图”。研究为理解经济决策等复杂举动提供了神经底子。研究发表在 Nature Communications 上。
#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #意图与决策 #计算模型与人工智能模拟
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Esposito, Mariachiara, et al. “Flexible Hippocampal Representation of Abstract Boundaries Supports Memory-Guided Choice.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2377. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-57644-6
你的大脑如何赋予抽象画独特意义？
抽象艺术为何引发差别的主观体验？哥伦比亚大学的Celia Durkin、Marc Apicella、Christopher Baldassano和Daphna Shohamy团队通过脑成像技术展现了这一现象，支持了“旁观者份额”的概念，即艺术作品的意义由观众的个人联想完成。
你会如何解读杰克逊·波洛克的这幅画？Image: Sabine Glaubitz/dpa/picture alliance
研究团队使用功能性磁共振成像（fMRI）技术，测量了59名参与者在观看抽象和具象艺术时的脑活动。效果表现，视觉皮层的活动在两种艺术情势下无显著差异，表明早期视觉处理相似。然而，高级脑区（如默认模式网络，与想象、影象和自我参照思维相关）在观看抽象艺术时表现出更大的个体差异，表明主观体验的差异源于高级认知过程。此外，抽象艺术比具象艺术更能引发个人联想，支持了“旁观者份额”的概念。研究发表在 PNAS 上。
#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #艺术心理学
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Durkin, Celia, et al. “The Beholder’s Share: Bridging Art and Neuroscience to Study Individual Differences in Subjective Experience.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 122, no. 15, Apr. 2025, p. e2413871122. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2413871122
智能手机成瘾者生理反应更猛烈，身体感知能力更弱
智能手机如何影响我们的身体感知和留意力？北海道大学的Yusuke Haruki、Katsunori Miyahara、Kenji Ogawa和Keisuke Suzuki团队发现，容易被智能手机分散留意力的人不仅任务表现更差，而且对自身身体信号的感知能力较弱，同时心率加速，表现出类似举动成瘾的生理模式。
研究团队设计了一项字母检测任务（letter detection task，即快速识别屏幕目标字母的留意力测试），在任务配景中穿插智能手机相关图像（如来电界面）或混乱图像作为干扰。通过聚类分析，58名参与者被分为两组：一组无论任务难易均受手机图像干扰，另一组仅任务简单时分心。前者在问卷中表现更低的内感受意识（interoceptive awareness，感知心跳等体内信号的能力），且看得手机图像时心率显著加快，表明生理反应增强。这种模式与赌博成瘾者的特征相似，提示智能手机大概通过类似成瘾的机制影响认知与身体感知。研究为理解数字期间留意力障碍提供了新视角，并大概指导健康用手机干预方案。研究发表在 Communications Psychology 上。
#认知科学 #心理健康与精神疾病 #跨学科整合 #举动成瘾 #数字健康
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Haruki, Yusuke, et al. “Attentional Bias towards Smartphone Stimuli Is Associated with Decreased Interoceptive Awareness and Increased Physiological Reactivity.” Communications Psychology, vol. 3, no. 1, Mar. 2025, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44271-025-00225-6
发呆也能学习！揭秘大脑"挂机模式"的神奇功效
你是否常因走神而自责？罗兰大学的Péter Simor团队带来好消息：当举行不需要集中留意力的学习时，走神反而能提升效果。这项颠覆常识的研究发现，自发放空时大脑会产生类似睡眠的慢波，帮助人们更好地捕捉隐藏规律。
研究团队让37名参与者完成内隐学习任务（通过无意识吸收信息的学习方式），同时用脑电图监测其状态。当思维自发漫游时，参与者对视觉流中隐藏概率模式的识别准确率显著进步，这种效果在刻意走神时却不明显。脑电分析展现，此时大脑皮层会出现低频振荡活动（类似深度睡眠时的脑波），这种"微睡眠"状态大概帮助大脑主动整合信息。有趣的是，传统以为走神有害的留意力需求任务，与这种被动学习机制存在根本差异。研究为理解大脑差别学习模式提供了新视角，或对教育方法设计产生启发。研究发表在 The Journal of Neuroscience 上。
#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #学习与影象 #意识状态
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Simor, Péter, et al. “Mind Wandering during Implicit Learning Is Associated with Increased Periodic EEG Activity and Improved Extraction of Hidden Probabilistic Patterns.” Journal of Neuroscience, Mar. 2025. www.jneurosci.org, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1421-24.2025
虚拟形象外观如何影响人脑互动机制
虚拟形象越像真人，大脑反应越特别？罗马大学的Ugo Giulio Pesci、Vanessa Era等研究者发现，人类大脑处理虚拟形象动作时存在"外貌鄙视"——类人身体特征会特异性激活动作观察网络（AON），这种神经偏好大概成为未来优化人机交互的关键。
研究团队设计了一项精妙的猜测任务：参与者需观察屏幕上虚拟形象触碰瓶子的动作，并同步按下对应按钮。通过脑电图（EEG）记录发现，当虚拟形象具有类人身体时，顶枕叶皮层（parieto-occipital cortex）会连续产生独特的神经活动模式，且与处理简单形状的脑区明显差别。更有趣的是，早期观察正波（oPe）——一个与动作监控相关的脑电成分，仅在参与者需要猜测虚拟形象动作方向时才对身体外观敏感。这意味着大脑对虚拟互动的处理存在双重机制：底子动作识别不受形象外观影响，但高级猜测功能会主动"参考"对方的形状特征。研究还发现，这种神经调制具有任务特异性，暗示未来设计教育或医疗用虚拟署理时，大概需要根据应用场景定制形象拟真度。研究发表在 eNeuro 上。
#认知科学 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #虚拟现实 #人机交互
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Pesci, Ugo Giulio, et al. “The Bodily Appearance of a Virtual Partner Affects the Activity of the Action Observation and Action Monitoring Systems in a Minimally Interactive Task.” eNeuro, Apr. 2025. www.eneuro.org, https://doi.org/10.1523/ENEURO.0390-24.2025
依恋风格如何影响人们对AI心理咨询工具的接受度？
当人工智能开始担当"心理医生"，为什么有人欣然接受有人却步不前？坎特伯雷大学的Xiaoli Wu、Kongmeng Liew和Martin Dorahy团队通过调查239名美国成年人发现，对AI的信托度和个人依恋风格共同决定了这一选择——焦虑型依恋者更大概拥抱AI咨询，而信托度则是超过心理门槛的关键钥匙。
研究团队首先设计包含CAI（对话式人工智能）咨询场景的情景模拟，随后通过在线问卷收集数据。效果表现，信托AI能力与安全性的参与者，其采用意愿提升2.3倍（通过逻辑回归分析）。特别的是，具有焦虑型依恋（anxious attachment，表现为过度担心关系稳定性）的群体展现出显著更高的接受度，这大概源于他们将AI视为"永不拒绝"的理想倾听者。而回避型依恋（avoidant attachment，表现为回避密切关系）群体则无明显倾向。研究同时发现，87%的参与者表达了对数据隐私的顾虑，45%担心大概产生情感依赖。这些发现为开发"依恋敏感型"AI咨询系统提供了重要依据，也提示需要建立更完善的风险防控机制。
#认知科学 #心理健康与精神疾病 #个性化医疗 #AI驱动科学 #依恋理论 #数字疗法
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“Trust, Anxious Attachment, and Conversational AI Adoption Intentions in Digital Counseling: Preliminary Cross-Sectional Questionnaire Study.” JMIR Preprints, https://preprints.jmir.org/preprint/68960. Accessed 8 Apr. 2025.
疾病与健康
Nature：在培养皿中重修神经通路，可加速疼痛治疗
慢性疼痛治疗为何难突破？斯坦福大学医学中心的Sergiu Pasca、Ji-il Kim和Kent Imaizumi团队用干细胞培育出微型"疼痛通路"，首次完整呈现人类神经信号从皮肤到大脑的传递过程。
研究团队将皮肤细胞重编程为诱导多醒目细胞（iPSC），再分化为四种类器官——模拟背根神经节（皮肤痛觉感知区）、脊髓背部（信号中转站）、丘脑（感觉枢纽）和躯体感觉皮层（最终处理区）。这些直径2.5毫米的"迷你器官"串联后，自发形成包含400万细胞的"疼痛组装体"。通过钙成像技术，科学家首次捕捉到辣椒素刺激引发的神经信号波（从外周直达大脑皮层），整个过程类似多米诺骨牌效应。实验表现，致痛基因突变（如Nav1.7功能增强）会使信号波过度同步，而临床常用阿片类药物仅阻断同步性却不影响信号本身，这解释了为何这类药物止痛却易成瘾。该模型还能模拟自闭症患者的痛觉过敏现象。研究发表在 Nature 上。
#疾病与健康 #知觉康复 #神经机制与脑功能解析 #类器官技术 #药物开发
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Kim, Ji-il, et al. “Human Assembloid Model of the Ascending Neural Sensory Pathway.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08808-3
Science：女性免疫细胞暗藏"天然止痛药"
加州大学旧金山分校的lora Midavaine、Sakeen W. Kashem团队发现，女性激素能指挥免疫细胞在脊髓附近生产天然止痛物质——脑啡肽（enkephalin），这解释了止痛药效的性别差异，并为更年期女性慢性疼痛提供了治疗新思绪。
研究通过基因编辑小鼠模型发现，包裹脊髓的脑膜中存在大量调治性T细胞（T-regs）。当用毒素清除这些细胞后，雌性小鼠疼痛敏感性骤增，而雄性小鼠不受影响。进一步实验展现，雌激素和孕酮会促使雌鼠的T-regs分泌脑啡肽——这种内源性阿片物质能阻断疼痛信号向大脑传递。
关键数据表现：雌鼠脑脊液中脑啡肽浓度是雄鼠的3倍；激活δ-阿片受体（DOR）可复制T-regs的镇痛效果；注射白细胞介素-2（IL-2）能使绝经雌鼠的T-regs数量规复80%。
T-regs首次被证明具有独立于免疫功能的镇痛作用，且通过女性激素-免疫细胞-神经回路的三级调控实现性别特异性止痛。研究为开发针对女性的非成瘾性止痛药奠基底子，尤其大概帮助20%的慢性疼痛女性患者。研究发表在 Science 上。
#疾病与健康 #知觉康复 #神经机制与脑功能解析 #个性化医疗 #性别医学
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Midavaine, lora, et al. “Meningeal Regulatory T Cells Inhibit Nociception in Female Mice.” Science, vol. 388, no. 6742, Apr. 2025, pp. 96–104. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adq6531
Nature：大型语言模型助力精准医疗诊断
如何提升疑难病例的诊断准确性？Google Health与多机构合作的Daniel McDuff、Mike Schaekermann、Tao Tu等团队开发了专为临床诊断优化的语言模型AMIE，在302例真实疑难病例测试中，该模型独立诊断准确率显著高于无辅助临床医生，同时能有效提升医生的诊断质量。
研究团队首先开发了针对临床诊断优化的AMIE模型（Articulate Medical Intelligence Explorer）。在实验中，20名临床医生评估了302例来自《新英格兰医学杂志》的疑难病例，随机分为无辅助、传统检索工具辅助（如UpToDate、PubMed）和AMIE辅助三组。效果表现，AMIE独立诊断的top-10准确率达59.1%，显著高于无辅助临床医生的33.6%。更重要的是，AMIE辅助的临床医生诊断质量评分（top-10准确率51.7%）显著高于仅使用传统检索工具的医生（44.4%）。AMIE均匀生成237词的详细解释，帮助医生构建更全面的鉴别诊断列表（differential diagnosis）。研究证实AMIE可有效提升临床诊断能力，为患者提供更精准的医疗服务。研究发表在 Nature 上。
#疾病与健康 #大模型技术 #个性化医疗 #猜测模型构建 #医疗AI
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McDuff, Daniel, et al. “Towards Accurate Differential Diagnosis with Large Language Models.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–7. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08869-4
Nature：发现裸盖菇素抗抑郁效果的关键"开关"
裸盖菇素（psilocybin）作为潜在抗抑郁药物备受关注，但其作用机制一直是个谜。康奈尔大学的Alex Kwan团队与耶鲁大学医学院的Clara Liao合作，首次展现了裸盖菇素恒久举动效应的神经底子——锥体束神经元（PT neurons）和5-HT2A受体是其发挥抗抑郁效果的关键。
研究人员利用双光子显微镜对锥体束神经元举行成像，发现这种细胞范例对于裸盖菇素的恒久举动影响至关重要。Credit: Cornell University
研究团队使用双光子显微镜（two-photon microscopy）观察小鼠大脑神经元活动，发现裸盖菇素能显著促进PT神经元的树突棘（dendritic spines，神经元表面接收信号的微小突起）生长。通过化学遗传学技术选择性沉默PT神经元后，裸盖菇素的抗抑郁效果完全消失；而沉默另一类IT神经元则无影响。进一步实验表现，敲除5-HT2A受体同样会消除裸盖菇素的恒久效应。有趣的是，这些操作均不影响裸盖菇素的急性致幻作用，提示治疗效应和致幻效应大概通过差别脑区实现。这一发现为制药公司开发"无致幻"抗抑郁药物提供了新思绪——或许可以通过靶向特定脑区的5-HT2A受体来实现。研究发表在 Nature 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #神经调控 #计算模型与人工智能模拟
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Shao, Ling-Xiao, et al. “Psilocybin’s Lasting Action Requires Pyramidal Cell Types and 5-HT2A Receptors.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08813-6
Science：超声波显微镜突破极限，活体器官细胞级成像成真
传统超声无法看清细胞级布局？代尔夫特理工大学的Baptiste Heiles、David Maresca团队联合荷兰神经科学研究所和加州理工学院，开发出非线性声片显微镜（NSSM），首次实现活体器官内毛细血管和细胞的三维可视化。
非线性声片显微镜学。一次引发一个平面的声学报告器的功能，使得在细胞和毛细血管尺度上举行分子超声成像成为大概。（i）在 NSSM 中，声学报告器的非线性散射被限定在 0.1 × 10 × 9 mm 的薄声片中。（ii）正交扫描声片成像使得在不透明器官中实现基因表达的 3D 可视化，而（iii）声片定位显微镜则实现了大脑毛细血管的深度超分辨率成像。RCA 的音高 p。在本研究中，p/2 等于 55 μm。Credit: Science (2025).
研究团队利用加州理工学院开发的纳米级气体囊泡标志细胞，通过15MHz行波列阵（RCA）超声换能器产生0.1mm厚声片。正交扫描技术使成像范围达8.8×8.8×10mm，深度1cm，比光学显微镜穿透力强10倍。在脑成像中，微气泡（microbubbles，临床常用造影剂）作为血管标志物，结合超声定位显微技术实现100μm分辨率，首次清晰呈现活体脑毛细血管网络。动物实验表现，该技术能追踪肿瘤生长并识别坏死核心，体积测量精度比现有方法高35倍，成像速度快64倍。由于采用已获批的微气泡探针，该技术有望快速进入临床，用于小血管疾病诊断和癌症治疗监测。研究发表在 Science 上。
#疾病与健康 #个性化医疗 #跨学科整合 #癌症研究 #脑科学
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Heiles, Baptiste, et al. “Nonlinear Sound-Sheet Microscopy: Imaging Opaque Organs at the Capillary and Cellular Scale.” Science, vol. 388, no. 6742, Apr. 2025, p. eads1325. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.ads1325
Nature：一次治疗终身受益，基因编辑工具为遗传病带来曙光
CRISPR技术虽革新了基因编辑领域，却难以应对如囊性纤维化等涉及数千突变点的遗传病。麻省总医院布里格姆基因与细胞治疗研究所的Christopher Fell、Omar Abudayyeh和贝斯以色列女执事医疗中心的Jonathan Gootenberg团队开发出STITCHR系统，这种基于"跳跃基因"原理的新工具能一次性替换整段缺陷基因，为遗传病治疗开发新途径。
研究团队首先通过计算生物学方法筛选了数千种天然存在的逆转录转座子（retrotransposons，自然界中能自我复制并插入基因组的"分子寄生虫"），从中鉴定出具有重编程潜力的候选者。他们将优选出的R2Tocc逆转录转座子与CRISPR系统的切口酶（Cas9H840A，只切断单链DNA而减少意外突变）结合，构建出STITCHR系统。实验证明，该系统能以RNA情势递送，在哺乳动物细胞中精准插入长达12.7kb的基因片段，效率达传统方法的3倍。特别值得留意的是，STITCHR实现了"无缝插入"——新基因能精确替换目标位点原有序列而不留痕迹。在模拟囊性纤维化的细胞模型中，单次治疗即可覆盖该病所有已知突变范例。研究团队计划进一步优化插入效率，并探索其在视网膜病变和肌肉萎缩症等疾病中的应用前景。研究发表在 Nature 上。
#疾病与健康 #个性化医疗 #基因治疗 #基因编辑 #生物技术
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Fell, Christopher W., et al. “Reprogramming Site-Specific Retrotransposon Activity to New DNA Sites.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08877-4
止痛药安全升级：C6-Quino如何绕过阿片类药物致命缺陷
阿片类止痛药虽有效但伴随成瘾和呼吸抑制风险。佛罗里达大学、圣路易斯华盛顿大学和南加州大学的Balazs R. Varga、Jay P. McLaughlin等研究者开发出新型化合物C6-Quino，通过精准靶向δ阿片受体（δOR）实现无副作用镇痛，为慢性疼痛患者带来福音。
δOR 部分激动剂的设计计谋。Credit: Nature Communications (2025).
研究团队采用布局引导药物设计计谋，基于δOR的低温电镜（cryo-EM）布局开发出双位点配体C6-Quino。该化合物通过碳链毗连器同时作用于受体正构位点（orthosteric site）和钠位点（sodium binding pocket），实现部分激动效果。功能实验表现，C6-Quino对G蛋白和β-arrestin通路呈现差异化激活特性，这种信号偏倚（signaling bias）是其安全性的关键。在神经性疼痛、炎症性疼痛和偏头痛小鼠模型中，C6-Quino展现出与吗啡相当的镇痛效果，但未引发传统δOR激动剂常见的癫痫发作，呼吸抑制风险较吗啡降低87%。2.8分辨率的冷冻电镜布局展现了配体与钠位点的水介导相互作用机制。研究发表在 Nature Communications 上。
#疾病与健康 #知觉康复 #神经调控 #个性化医疗 #药物开发
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Varga, Balazs R., et al. “Structure-Guided Design of Partial Agonists at an Opioid Receptor.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2518. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-57734-5
150万个夜晚数据展现时差导致的睡眠停止
跨时区旅行如何影响我们的睡眠？新加坡国立大学Yong Loo Lin医学院睡眠与认知中心的Adrian R Willoughby团队与URA合作，通太过析150万晚真实睡眠数据发现：睡眠时长2天可规复，但睡眠时间和布局大概需超1周调整，向东飞行影响更显著。
研究团队利用Oura Ring收集了57,240名用户超过64,847次长途旅行（≥1000公里）前后的睡眠数据。通太过析睡眠时长（sleep duration，总睡眠时间）、睡眠时间（sleep timing，入睡和醒来时间点）和宏观布局（macro-architecture，如深度睡眠比例），发现出发前夜因赶早班机均匀损失45分钟睡眠。固然睡眠时长在旅行后2天内基本规复（仅差12分钟），但睡眠时间调整缓慢——向东超过3个时区后，人体生物钟需要额外3天适应新时区。研究还展现，20岁年轻人比60岁年长者多损失15分钟睡眠，但性别差异不显著。夜间航班搭客的睡眠碎片化（sleep fragmentation，夜间觉醒次数增加）程度是日间航班的2倍。研究发表在 SLEEP 上。
#疾病与健康 #健康管理与寿命延伸 #个性化医疗 #睡眠科学 #生物节律
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Willoughby, Adrian R., et al. “Insights about Travel-Related Sleep Disruption from 1.5 Million Nights of Data.” Sleep, Mar. 2025, p. zsaf077. Silverchair, https://doi.org/10.1093/sleep/zsaf077
被忽视的"垃圾基因"竟是神经发育障碍元凶
神经发育障碍（NDD）恒久困扰全球家庭，但半数病例缺乏明确诊断。西奈山伊坎医学院的Daniel Greene、Ernest Turro联合多国团队发现，非编码基因RNU2-2突变会导致新型NDD，其发病率达常见病因RNU4-2综合征的20%。
U2 snRNA 突变（蓝色）导致的神经发育障碍，其发病率约为 RNU4-2/ReNU 障碍的五分之一，而 RNU4-2/ReNU 障碍与 U4 snRNA 突变（橙色）有关。snRNA 以黑色表现，pre-mRNA 以绿色表现，灰线表现差别 snRNA 在基因剪接过程中如何与 pre-mRNA 相互作用。 Credit: Greene et al, Nature Genetics 2025.
研究团队首先分析英国10万人基因组计划中7,452例NDD患者数据，通过BeviMed算法锁定曾被标志为"假基因"的RNU2-2。全基因组测序（WGS）在25例患者中发现两个热点突变：n.4G>A（影响U2-U6相互作用域）和n.35A>G（破坏分支识别域GUAGUA）。临床数据表现，所有患者均出现严峻癫痫（89%为药物难治性），78%伴小头畸形，33%有过度通气症状。尽管突变U2-2 snRNA在患者血液中正常表达，但未检测到显著剪接异常，提示致病机制大概依赖神经元特异性效应。该发现使RNU2-2综合征成为NDD中最常见的单基因病因之一，诊断率仅次于RNU4-2综合征。研究发表在 Nature Genetics 上。
#疾病与健康 #个性化医疗 #神经发育障碍 #非编码基因 #剪接体异常
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Greene, Daniel, et al. “Mutations in the Small Nuclear RNA Gene RNU2-2 Cause a Severe Neurodevelopmental Disorder with Prominent Epilepsy.” Nature Genetics, Apr. 2025, pp. 1–7. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41588-025-02159-5
10年研究意外劳绩：发现藏在肺部的神经干细胞
神经干细胞是否存在于中枢神经系统之外？马克斯·普朗克分子生物医学研究所的Dong Han和Hans R. Schler团队意外发现了一种新型外周神经干细胞（pNSCs），这些细胞存在于小鼠的肺、尾部等多个组织中，具有与大脑神经干细胞相似的特性。
pNSCs 分布于小鼠出生后（图片）和成年肺的支气管内。这些细胞特异性地被 Sox1 标志，并共表达 Sox2。Credit: MPI for Molecular Biomedicine / Dong Han
研究团队最初尝试复制STAP（刺激触发多能性获得）实验，意外从中枢神经系统外周获得稀有细胞群。随后，来自欧洲、亚洲和北美10多个实验室的研究人员对这些pNSCs举行了详细分析。研究发现，pNSCs表达Sox1和Sox2等NSC特异性标志，具有与大脑NSCs雷同的细胞形态、自我更新和分化能力。这些细胞可以在培养皿中大量培养，并能分化为成熟神经元和有限的神经胶质细胞。研究发表在 Nature Cell Biology 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #再生医学 #干细胞疗法
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Han, Dong, et al. “Multipotent Neural Stem Cells Originating from Neuroepithelium Exist Outside the Mouse Central Nervous System.” Nature Cell Biology, Apr. 2025, pp. 1–14. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41556-025-01641-w
益生菌可减少负面情绪，带来潜在的心理健康益处
肠道细菌如何影响情绪？莱顿大学的Katerina Johnson和Laura Steenbergen团队通过实验发现，每日服用益生菌能显著降低健康成年人的负面情绪，且风险规避型人格者获益最明显。这项研究证明简单的每日自评比传统问卷更能捕捉微妙心理变化。
研究采用随机双盲对照设计，88名健康志愿者一连4周服用含乳酸杆菌（Lactobacillus）和双歧杆菌（Bifidobacterium）的复合益生菌或安慰剂。通过三种方法评估效果：心理量表（如抑郁焦虑压力量表DASS-21）、情绪面孔识别任务（emotional face recognition task），以及创新的每日情绪自评。效果表现，益生菌组负面情绪（如焦虑和疲劳）在两周后开始降落，降幅达18%，而安慰剂组无变化。值得留意的是，标准问卷未检出差异，但每日自评成功捕捉到变化，证明高频监测的敏感性。进一步分析发现，风险规避倾向者的情绪改善更显著（效果量d=0.42），其识别愤怒表情的准确率从73%提升至78%。研究还观察到益生菌不影响积极情绪，与抗抑郁药的多向作用形成对比。研究发表在 npj Mental Health Research 上。
#疾病与健康 #心理健康与精神疾病 #个性化医疗 #肠脑轴 #微生物组
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Johnson, Katerina V. A., and Laura Steenbergen. “Probiotics Reduce Negative Mood over Time: The Value of Daily Self-Reports in Detecting Effects.” Npj Mental Health Research, vol. 4, no. 1, Apr. 2025, pp. 1–9. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44184-025-00123-z
婴儿如何感知自己的身体：心跳与呼吸的早期觉察
婴儿是否可以或许感知自己的心跳和呼吸？维也纳大学的Markus R Tünte、Stefanie Hoehl等团队首次展现了婴儿在生命早期如何感知自己的身体信号，并发现这种感知能力在生命的前两年内逐渐发展。
研究团队使用眼动追踪技术，观察婴儿在观看与心跳或呼吸同步或异步的动画时的反应。效果表现，3个月大的婴儿已经可以或许感知自己的心跳，这种能力在生命的前两年保持稳定。同时，婴儿对呼吸的感知在第二年会显著进步。有趣的是，心跳和呼吸的感知能力在婴儿中并不相关，类似于成人的情况。研究发表在 eLife 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #婴儿发育 #自我意识
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Tünte, Markus R., et al. “Respiratory and Cardiac Interoceptive Sensitivity in the First Two Years of Life.” eLife, edited by Jessica Dubois and Timothy E Behrens, vol. 12, Mar. 2025, p. RP91579. eLife, https://doi.org/10.7554/eLife.91579
VR+AI突破：孤独症早期诊断准确率达85%
如何实现孤独症的客观早期诊断？瓦伦西亚理工大学人类技术研究所的Mariano Alcaiz团队联合Red Cenit中心，开发出基于虚拟现实和深度学习的检测系统，诊断准确率突破85%，成本仅为传统方法的十分之一。
研究团队设计半沉浸式VR环境，通过大屏幕投影模拟一样平常生活场景，用普通摄像头捕捉儿童执行任务时的全身运动数据（kinematic data，记录关节位置和轨迹的物理量）。与传统手工提取特征相比，新开发的3DCNN ResNet模型（一种能主动学习时空特征的深度神经网络）展现出显著上风：在81名受试者测试中，模型均匀准确率达85%，对MRI阴性病例的检出率提升至63.7%。关键突破在于系统通太过析运动模式异常（如重复性动作）实现诊断，无需依赖主观举动观察。研究特别发现，非典型运动特征（atypical motor patterns）作为生物标志物的有效性超过传统社交留意力指标。该系统已通过8年临床验证，仅需代价200美元的设备即可部署，有望纳入常规儿童发育筛查。研究发表在 Expert Systems with Applications 上。
#疾病与健康 #猜测模型构建 #AI驱动科学 #神经调控 #跨学科整合
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“Introducing 3DCNN ResNets for ASD Full-Body Kinematic Assessment: A Comparison with Hand-Crafted Features.” Expert Systems with Applications, vol. 270, Apr. 2025, p. 126295. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.eswa.2024.126295
新模型大幅提升抗生素耐药性检测准确性
抗生素耐药性威胁全球健康，传统检测方法面对耗时和准确性不足的挑战。杜兰大学的Julian G. Saliba、Wenshu Zheng和Tony Hu团队开发出新型群体关联模型（GAM），结合机器学习技术，显著进步了耐药性检测的准确性和效率。
研究团队开发的GAM模型通太过析细菌全基因组序列（whole genome sequencing），识别与耐药性相关的关键突变。与传统方法差别，GAM不依赖专家定义的规则，可以或许自主发现新的耐药性标志。在7,179株结核分枝杆菌和3,942株金黄色葡萄球菌的测试中，GAM的准确性达到或超过WHO标准，同时将假阳性率（false positive rate，错误识别耐药性的概率）降低50%以上。机器学习（machine learning）的引入进一步提升了模型的猜测能力，特别是在数据不完整的情况下。临床验证表现，该模型在中国样本中猜测一线抗生素耐药性的准确率显著高于现有方法。研究发表在 Nature Communications 上。
#疾病与健康 #猜测模型构建 #AI驱动科学 #抗生素耐药性 #结核病
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Saliba, Julian G., et al. “Enhanced Diagnosis of Multi-Drug-Resistant Microbes Using Group Association Modeling and Machine Learning.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2933. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-58214-6
蛋白质GRAMD1B在神经退行性疾病中的潜在作用
胆固醇代谢异常如何导致神经退行？俄亥俄州立大学医学中心的Diana Acosta Ingram和Hongjun "Harry" Fu团队利用人类神经类器官（迷你大脑）模型，首次展现了蛋白质GRAMD1B在调控神经元胆固醇平衡和tau蛋白病理中的关键作用。
研究团队使用携带FTLD致病突变(MAPT R406W)的人类神经类器官(HNOs)，结合患者尸检脑组织和tau小鼠模型，系统研究了GRAMD1B的功能。他们发现，GRAMD1B作为非囊泡胆固醇转运蛋白(nonvesicular cholesterol transporter)，当其表达异常增高时，会导致神经元内游离胆固醇和脂滴积累，同时损害自噬流*（autophagic flux，细胞清除废物的过程）。这些变化进一步促进了tau蛋白的异常磷酸化。通过基因操作降低GRAMD1B水平，研究人员成功逆转了这些病理变化。特别值得留意的是，GRAMD1B还调控了CDK5R1的表达，后者是tau磷酸化的关键激酶。研究发表在 Nature Communications 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #阿尔茨海默病 #胆固醇代谢 #tau蛋白病理
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Acosta Ingram, Diana, et al. “GRAMD1B Is a Regulator of Lipid Homeostasis, Autophagic Flux and Phosphorylated Tau.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Apr. 2025, p. 3312. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-58585-w
肥胖轨迹展现大脑朽迈密码：恒久肥胖加速认知衰退
肥胖如何侵蚀大脑健康？香港理工大学Anqi Qiu团队通太过析英国生物银行50万人数据，发现连续肥胖会导致举行性脑损伤：高稳定肥胖者脑萎缩范围比低稳定组扩大3倍，而成功减重者脑部险些未受损害。
纵向肥胖轨迹分析。Credit: Nature Mental Health (2025).
研究采用纵向肥胖轨迹分析（longitudinal obesity trajectory analysis），将参与者分为低稳定、中稳定、高稳定、上升和降落五组。通过MRI扫描发现，上升组最早在额叶-中脑边缘系统出现异常；中稳定组损伤蔓延至顶叶（空间认知）和颞叶（影象）；高稳定组则出现全脑广泛萎缩，白质完整性降落18%。认知测试表现，高稳定组工作影象衰退最显著（较基线降低23%）。令人振奋的是，降落组（成功减重者）脑布局与低稳定组无统计学差异。这项发现为肥胖管理提供了神经科学依据，表明及时干预可保护大脑健康。研究发表在 Nature Mental Health 上。
#疾病与健康 #个性化医疗 #神经机制与脑功能解析 #健康管理与寿命延伸 #认知衰退
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Zhang, Die, et al. “Long-Term Obesity Impacts Brain Morphology, Functional Connectivity and Cognition in Adults.” Nature Mental Health, vol. 3, no. 4, Apr. 2025, pp. 466–78. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44220-025-00396-5
年轻菌群能“返老还童”？展现肠道微生物抗朽迈机制
肠道菌群如何影响朽迈？基尔大学医学院的Christoph Kaleta团队与耶拿大学医院的Christiane Frahm团队合作，通过代谢模型发现朽迈导致微生物组功能衰退，而移植年轻菌群可逆转部分朽迈表型。
研究亮点总结。Credit: Nature Microbiology (2025).
研究团队首先整合宏基因组（metagenomics）、转录组和代谢组数据，构建了包含181种肠道微生物的宿主-菌群联合代谢模型。分析表现，老年小鼠菌群的代谢通量（metabolic flux）降落40%，细菌间互利关系减少，竞争性增强。关键变化包括：菌群合成短链脂肪酸（SCFAs）的能力降低，而宿主依赖微生物的核苷酸代谢（nucleotide metabolism）途径活性降落，直接影响肠道屏障修复。实验验证中，连续两年给老年小鼠移植年轻菌群后，其运动能力提升，肠道渗漏减少，系统性炎症标志物（如IL-6）降落30%。研究为开发抗朽迈微生态疗法提供了靶点。研究发表在 Nature Microbiology 上。
#疾病与健康 #健康管理与寿命延伸 #跨学科整合 #代谢模型 #微生物组
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Best, Lena, et al. “Metabolic Modelling Reveals the Aging-Associated Decline of Host–Microbiome Metabolic Interactions in Mice.” Nature Microbiology, vol. 10, no. 4, Apr. 2025, pp. 973–91. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41564-025-01959-z
基因疗法让罕见遗传性失明儿童重见光明
AIPL1基因突变导致的视网膜营养不良让患儿从出生起便陷入黑暗。摩尔菲尔德眼科医院和伦敦大学学院眼科研究所的Michel Michaelides团队通过基因疗法取得突破：四名患儿在接受单眼治疗后，视力显著改善，且未出现严峻副作用。
测量视力敏锐度和视觉诱发电位的方法。Credit: The Lancet (2025).
研究团队使用重组腺相关病毒（rAAV8）作为载体，将功能正常的AIPL1基因递送至患儿视网膜。治疗后，患儿治疗眼的视敏度从仅能感知光提升至可识别物体轮廓（logMAR从2.7降至0.9）。功能视力测试表现，患儿能完成抓取玩具等任务。光学相干断层扫描（OCT）证实治疗眼的视网膜布局生存更齐备，而对照眼连续退化。唯一的不良反应是一例患儿出现黄斑水肿，但未影响整体疗效。这一成果为AIPL1相关失明提供了首个有效治疗方案，并证明早期干预可制止视网膜退化。研究发表在 The Lancet 上。
#疾病与健康 #个性化医疗 #基因疗法 #视网膜营养不良 #儿童失明
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Michaelides, Michel, et al. “Gene Therapy in Children with AIPL1-Associated Severe Retinal Dystrophy: An Open-Label, First-in-Human Interventional Study.” The Lancet, vol. 405, no. 10479, Feb. 2025, pp. 648–57. www.thelancet.com, https://doi.org/10.1016/S0140-6736(24)02812-5
新生神经元可逆转亨廷顿舞蹈症损伤
亨廷顿舞蹈症患者大脑中的运动神经元会逐渐死亡，目前尚无有效疗法。罗切斯特大学医学中心的Abdellatif Benraiss、Steven Goldman团队发现，通过刺激大脑自身祖细胞产生的新神经元能成功整合到运动回路中，在动物模型中显著规复运动功能。
图形摘要。Credit: Cell Reports (2025).
研究团队向小鼠脑室注射两种关键蛋白——脑源性神经营养因子（BDNF，促进神经元生长）和Noggin（抑制胶质细胞分化），成功激活休眠的祖细胞。这些细胞新生后迁移至受损的纹状体，分化为中棘神经元（MSNs），并通过 rabies病毒示踪技术证实其与运动皮层、苍白球建立了功能毗连。光遗传学实验表现，用蓝光激活这些神经元能引发小鼠特定运动举动。在亨廷顿舞蹈症模型小鼠中，新生神经元使运动功能规复率达63%，且未出现异常电活动。研究还发现灵长类动物大脑保留雷同再生潜力，为临床转化提供盼望。研究发表在 Cell Reports 上。
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Cano, Jose C., et al. “Newly Generated Striatal Neurons Rescue Motor Circuitry in a Huntington’s Disease Mouse Model.” Cell Reports, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115440
视觉训练竟能重塑丘脑毗连，神经发育障碍治疗现曙光
丘脑能否像大脑皮层一样重塑神经毗连？波士顿儿童医院的Chinfei Chen团队通过小鼠实验发现，丘脑外侧膝状核（LGN）能根据视觉履历自主调整神经毗连，且发育期的改变具有持久性。
选择性履历培养 (SER) 会改变 dLGN 神经元的调治特性。Credit: Takuma Sonoda et al
研究团队将小鼠暴露于特定方向的移动条纹视觉刺激中，通过单细胞记录技术发现，丘脑外侧膝状核（LGN，视觉信息中转站）的神经元会选择性增强对特定方向刺激的反应。这种可塑性完全由视网膜输入驱动，与皮层反馈无关。在发育关键期，这种改变可维持数周；而成年小鼠虽能短期调整，但无法形成恒久影象。
进一步实验表现，缺乏视网膜-丘脑精细化调控的突变小鼠丧失了这种可塑性。研究还发现，通过调治神经递质（如多巴胺、血清素）大概靶向干预丘脑毗连，为临床治疗提供大概。例如，重复举动训练对孤独症患儿的疗效大概部分通过丘脑通路实现。研究发表在 Neuron 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #神经发育障碍 #视觉可塑性 #个性化医疗
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Sonoda, Takuma, et al. “Experience Influences the Refinement of Feature Selectivity in the Mouse Primary Visual Thalamus.” Neuron, vol. 0, no. 0, Mar. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.02.023
磁性微型机器人群突破血管成像瓶颈，实现全网络3D重修
传统血管造影技术难以表现逆血流区域和阻塞部位，深圳市人工智能与机器人研究院的Xingzhou Du、Yibin Wang等研究人员开发了基于磁性微型机器人群的主动成像系统，成功实现了对复杂血管网络的三维重修。
主动探索与重修计谋的概念。Credit: Nature Machine Intelligence (2025).
研究团队将磁性粒子群作为主动造影剂，取代传统被动跟随血流的造影剂。他们开发了专门的图像处理单元实时捕捉粒子群在血管内的三维位置，并设计了同步映射与探索算法来重修血管网络。实验证明，这一系统可以或许突破传统技术的局限，成功表现逆血流区域和栓塞分支，纵然在存在血栓等阻塞物的情况下仍能完成血管重修。该系统可精确定位血管狭窄、血栓和瘘管，为血管疾病的精准诊断提供了新工具。研究发表在 Nature Machine Intelligence 上。
#疾病与健康 #猜测模型构建 #跨学科整合 #微创医疗 #血管成像
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Du, Xingzhou, et al. “Active Exploration and Reconstruction of Vascular Networks Using Microrobot Swarms.” Nature Machine Intelligence, Mar. 2025, pp. 1–12. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s42256-025-01012-y
ChatGPT成“运动导师”，为神经多样性儿童量身打造运动指南
神经多样性儿童（如孤独症儿童）在参与体育活动时面对独特的挑战，传统的运动指导每每无法满足他们的需求。密歇根大学的研究团队通过AI技术改进InPACT（Interrupting Prolonged Sitting with Activity）居家运动项目，旨在为这些儿童提供更友好的运动体验。
单元 1 中每个视频的截图，用于介绍开合跳（开合跳的放大版）。最后一张图片展示了单元 1 中的底子练习——开合跳，作为单元 2 视频的热身。Credit: Frontiers in Physiology (2025).
研究团队首先对132个InPACT居家运动视频举行整理，提取500多项活动，并将其分类为跳跃、核心、侧向、运动、上肢、下肢和复合动作等技能组。随后，他们使用ChatGPT生成适合神经多样性儿童的运动指令，例如“提供适合神经发育迟缓儿童的开合跳的简化分步说明”。这些指令经过专家团队的优化，确保符合“3C”原则：同等性（consistency）、简洁性（conciseness）和清晰性（clarity）。改进后的运动项目在密歇根州25所学校实施，并通过电视节目覆盖了1.5万至2万名儿童。此外，团队还开发了“入门包”活动卡片，帮助需要更多支持的儿童逐步掌握底子技能。研究为神经多样性儿童提供了更友好的运动资源，未来计划将视频翻译成西班牙语和阿拉伯语，以覆盖更多家庭。研究发表在 Frontiers in Physiology 上。
#疾病与健康 #个性化医疗 #AI驱动科学 #神经发育障碍 #运动干预
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Sapre, Tania, et al. “Enhancing Home-Based Physical Activity for Neurodivergent Children: Adapting the InPACT at Home Program with AI and Universal Design.” Frontiers in Physiology, vol. 15, Jan. 2025, p. 1496114. www.frontiersin.org, https://doi.org/10.3389/fphys.2024.1496114
小鼠应对压力存在性别差异：异性组合展现更强抗压同步性
当面对威胁时，动物会通过举动同步进步生存几率，但性别如何影响这一过程？弗吉尼亚理工大学弗拉林生物医学研究所的Wataru Ito、Alexei Morozov与美国国家酒精滥用和酒精中毒研究所的Andrew Holmes合作发现，牝牡小鼠组合在压力下展现出惊人的同步韧性。
性别特异性同步举动相关性。Credit: Biological Psychiatry Global Open Science (2025).
面对潜在威胁时，老鼠通常会原地不动。此外，当两只动物在一起时，它们通常会同时出现冻结反应。研究通过经典的恐惧条件反射范式（fear conditioning，将特定声音与电击关联建立恐惧影象），观察差别性别组合小鼠听到威胁声音时的冻结举动同步性。采用时间序列分析和马尔可夫模型解码发现：同性组合中，雄性通过"跟随计谋"实现同步（一方冻结后另一方0.8秒内跟随概率达78%），雌性则通过"纠错计谋"（举措不同等时自我调整概率达65%）。也就是说，雌性对伴侣的反应更加敏感。如果她们发起了一个动作，而伴侣没有以同样的方式回应，她们通常会停下来并纠正自己的举动。
当施加压力刺激后，雄性组条约步指数降落43%，而雌性组合反而提升35%——这种差异与前额叶活动密切相关，用药物抑制该区域可使雄性规复同步能力。最令人惊讶的是，无论是否承受压力或是否熟悉同伴，牝牡组合始终维持85%以上的高同步水平，且不依赖特定计谋。研究发表在 Biological Psychiatry Global Open Science 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #心理健康与精神疾病 #性别差异 #社会举动
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“Fear Synchrony of Mouse Dyads: Interaction of Sex Composition and Stress.” Biological Psychiatry Global Open Science, Mar. 2025, p. 100484. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.bpsgos.2025.100484
面部表情控制技术为VR/AR无障碍交互开发新途径
当前VR/AR技术依赖手持控制器，限定了残障人士的使用。格拉斯哥大学Graham Wilson和Mark McGill团队联合瑞士圣加仑大学研究人员，发现7种面部动作可通过商用头显实现精准控制，为无障碍交互提供新方案。
Credit: University of Glasgow
研究首先通过Meta Quest Pro头显测试53种面部动作单元（FAUs，即面部肌肉的标准化运动编码），筛选出7种兼顾识别率（97%）与舒适度的底子动作，包括张嘴、眯眼等。团队开发了神经网络模型验证其可靠性，并在VR射击游戏和AR网页欣赏中测试实用性。效果表现，固然传统手柄在游戏精准度上领先12%，但85%参与者以为面部控制在欣赏网页时更直观。特别值得留意的是，系统仅需头显内置摄像头，无需额外设备，且所有测试者表示愿意在未来使用该技术。研究为运动障碍患者提供了免提操作大概，同时拓展了烹饪、搬运等双手占用场景的应用前景。研究发表在 CHI 2025 Conference Proceedings 上。
#疾病与健康 #脑机接口 #跨学科整合 #人机交互 #无障碍技术
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Wilson, Graham, et al. “InterFACE: Establishing a Facial Action Unit Input Vocabulary for Hands-Free Extended Reality Interactions, From VR Gaming to AR Web Browsing.” CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’25), Apr. 2025. www.alexandria.unisg.ch, https://doi.org/10.1145/3706598.3713694
AI驱动科学
Nature：NEURD，10倍速完成大脑舆图校对工作
面对包含20万细胞和5.23亿突触的小鼠大脑测绘数据，贝勒医学院的Jacob Reimer与约翰·霍普金斯大学的Brendan Celii团队开发了NEURD软件，通过主动化校对和特征提取，将神经毗连图谱的解析效率提升10倍。
这幅图展示了 MICrONS 项目中重修的 12 万个脑细胞（神经元+神经胶质细胞）中超过 1000 个脑细胞的子集。Credit: Allen Institute
研究团队开发的NEURD软件基于3D神经元网格（3D mesh）技术，通太过层处理计谋主动识别细胞体、树突棘等布局特征，并采用启发式规则修正数据中的合并错误。在MICrONS项目标小鼠视觉皮层数据集（1立方毫米/12万细胞）中，该系统仅需传统方法1/10的时间即可完成校对，准确率达到人工校对的98%。软件提取的156种形态特征成功展现了皮层差别层神经元特有的毗连模式，例如第4层神经元更倾向于与同类细胞形成突触。研究发表在 Nature 上。
#AI驱动科学 #神经机制与脑功能解析 #主动化科研 #跨学科整合 #脑科学
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Celii, Brendan, et al. “NEURD Offers Automated Proofreading and Feature Extraction for Connectomics.” Nature, vol. 640, no. 8058, Apr. 2025, pp. 487–96. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08660-5
Nature：创建视觉皮层数字孪生，实验效率提升百万倍
如何突破脑科学研究的实验限定？斯坦福医学院的Andreas Tolias与贝勒医学院的Eric Y. Wang团队开发出首个小鼠视觉皮层AI底子模型，该数字孪生不仅能猜测神经活动，还能展现解剖特征。
研究团队让8只小鼠观看《疯狂的麦克斯》等动作电影，记录其视觉皮层900分钟神经活动数据。通过深度学习构建的底子模型，仅需少量数据即可适配新个体。测试表现，该模型对生疏视频的神经相应猜测准确率创纪录，甚至能推断未训练过的解剖特征——在MICrONS项目验证中，成功猜测了神经元范例、树突形态及70,000个突触毗连。特别值得留意的是，模型展现了视觉皮层"按功能偏好择友"的新规则：神经元更倾向与相应雷同刺激（如特定颜色）的细胞毗连，而非邻近位置的神经元。这种数字孪生技术将实验效率提升百万倍，原本需数年的活体实验现可数小时完成。研究发表在 Nature 上。
#AI驱动科学 #神经机制与脑功能解析 #计算模型与人工智能模拟 #数字孪生
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Wang, Eric Y., et al. “Foundation Model of Neural Activity Predicts Response to New Stimulus Types.” Nature, vol. 640, no. 8058, Apr. 2025, pp. 470–77. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08829-y
Nature：16,000个光学元件协同作战，计算延迟降至3纳秒
人工智能发作式增长让传统芯片不堪重负，光电子融合技术成为破局关键。最新研究表现，由Shiyue Hua、Bo Peng等组成的跨国团队成功开发出含16,000个元件的光子加速器PACE，其延迟低至3纳秒。
启发式循环算法的延迟比力和原理。Credit: Nature (2025).
研究团队采用创新性2.5D混合封装技术，将光子芯片与硅电子芯片集成，构建64×64光子矩阵。测试表明，该系统执行矩阵乘积累加运算（MAC，人工智能核心操作）时频率高达1 GHz，最小延迟较传统电路降低500倍。在解决伊辛问题（Ising problems，模拟磁性质料相变的数学难题）时展现出独特上风，验证了光子计算在复杂优化任务中的潜力。值得留意的是，光子信号传输险些无电阻损耗，能效比显著提升。不外研究者指出，光学信号与电子控制器的协同仍需优化，才气真正替换现有计算架构。研究发表在 Nature 上。
#AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #光子计算 #高性能计算 #能源效率
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Hua, Shiyue, et al. “An Integrated Large-Scale Photonic Accelerator with Ultralow Latency.” Nature, vol. 640, no. 8058, Apr. 2025, pp. 361–67. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08786-6
Nature：多模态生成式AI在医学影像解读中的应用前景
医学影像解读对患者诊疗至关重要，但专家资源有限。Vishwanatha M. Rao、Michael Hla、Michael Moor等研究者探讨了多模态生成式AI（GenMI）在主动化医学报告生成中的应用前景。研究表明，这类技术有望在放射学等领域达到专家水平，同时减轻医生负担。
研究团队系统分析了GenMI技术的发展现状，特别关注了放射学这一需求量大且研究活跃的领域。通过评估新型医学报告生成模型，发现GenMI技术可以主动生成放射学、病理学和皮肤病学等领域的诊断报告。固然这些模型在准确性验证、透明度和细节捕捉方面仍面对挑战，但研究表现，如果谨慎实施，GenMI可以帮助临床医生进步诊疗质量、减轻工作负担、扩大专科覆盖范围，并为偏远地区提供实时专业知识。研究还指出，这类技术有望改善医学教育，通过生成教学案例帮助医学生更快掌握影像解读技能。研究发表在 Nature 上。
#AI驱动科学 #个性化医疗 #疾病预防 #主动化科研 #跨学科整合
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Rao, Vishwanatha M., et al. “Multimodal Generative AI for Medical Image Interpretation.” Nature, vol. 639, no. 8056, Mar. 2025, pp. 888–96. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08675-y
Nature：AI“白日梦”成真：9天自学成Minecraft高手
如何让AI像人类一样通过“想象”来学习？Google DeepMind的Danijar Hafner、Jurgis Pasukonis、Jimmy Ba与多伦多大学的Timothy Lillicrap合作，开发了第三代Dreamer算法。该AI仅通过“想象未来场景”和希罕奖励（如Minecraft中的钻石），便在9天内达到专家水平。
Dreamer 的训练过程。Credit: Nature (2025).
研究团队设计了一套革命性框架：AI无需预先学习游戏规则，仅通过世界模型（world model，模拟环境变化的内部机制）猜测举措后果，再结合评论家网络（critic network，评估效果代价）和举措者网络（actor network，选择最优举措）实现决策优化。在Minecraft中，AI每30分钟面对全新虚拟世界，被迫快速调整计谋。效果，Dreamer不仅成为首个无人类辅助即能收集钻石的AI，还在机器人控制、Atari游戏等150多项任务中超越专用算法。研究者表示，这种“想象-优化”机制未来可应用于机器人导航、工业主动化等领域。研究发表在 Nature 上。
#AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #主动化科研 #跨学科整合 #强化学习
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Hafner, Danijar, et al. “Mastering Diverse Control Tasks through World Models.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–7. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08744-2
人工神经元实现生物启发的自主协同学习
传统AI依赖"中央调控"学习模式的期间大概终结。德国哥廷根大学与马克斯·普朗克研究所的Abdullah Makkeh、Marcel Graetz等团队开发出"信息形态神经元"（Infomorphic Neurons），这些计算单元能像生物神经元一样通过局部交互自主进化，在降低能耗的同时大幅提升系统适应性。
研究团队从大脑锥体细胞（pyramidal neuron）获得灵感，为人工神经元设计了两类功能输入：感知性（R）和上下文性（C）。通过信息理论分解，每个神经元能自主优化突触权重（synaptic weights，神经元毗连强度），选择性地关注输入信号的差别维度。在MNIST手写数字识别任务中，仅需让神经元最大化图像与标签间的冗余信息（Ired），系统就能达到接近逻辑回归的准确率。
更突破性的是，这种架构实现了参数更新的局部化——单个神经元决策路径可实时追踪，为开发模块化AI提供了新范式。研究还发现，当目标函数侧重独特信息（Iunq）时，神经元会自发形成功能分区，类似大脑皮层的功能专精化。这种生物启发的设计在医疗诊断、主动驾驶等复杂场景中展现出独特上风。研究发表在 PNAS 上。
#AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #类脑智能 #信息理论 #自主学习
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Makkeh, Abdullah, et al. “A General Framework for Interpretable Neural Learning Based on Local Information-Theoretic Goal Functions.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 122, no. 10, Mar. 2025, p. e2408125122. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2408125122
触觉传感器并非机械手学习的关键因素
机械手如何像人类一样灵巧操作物体？南加州大学Pegah Ojaghi、Romina Mir和Francisco Valero-Cuevas团队颠覆性发现，训练顺序（curriculum）比触觉传感器（haptic sensors）更能决定学习效果。
模拟环境和学习概述。Credit: Science Advances (2025).
研究团队采用强化学习训练模拟三指机械手，比力了差别学习计谋。令人惊讶的是，当采用"先综合后专项"的训练顺序——先同时学习举升（lift）和旋转（rotate）底子动作，再专注单项精进时，机械手纵然在没有触觉反馈（即无法感知物体压力）的情况下，仍能掌握对抗重力操作物体的技巧。相比之下，传统依赖触觉传感器的系统若训练顺序不当，学习效率会降低43%。研究还开发了智能学习率调治器，使训练速度提升2倍。这一发现打破了"复杂操作必须依赖触觉"的固有认知，为简化机器人传感系统提供了理论支持。研究发表在 Science Advances 上。
#AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #主动化科研 #机器人技术 #强化学习
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Ojaghi, Pegah, et al. “Curriculum Is More Influential than Haptic Feedback When Learning Object Manipulation.” Science Advances, vol. 11, no. 14, Apr. 2025, p. eadp8407. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/sciadv.adp8407
AI猜测病毒进化路线，设计出"超强抗体"
面对不断变异的SARS-CoV-2病毒，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Fangqiang Zhu、Dan Faissol团队与阿斯利康合作，利用人工智能技术预先设计出能中和未来变体的抗体3152-1142。
抗原抗体相互作用的布局洞察。Credit: Science Advances (2025).
研究团队首先通过深度突变扫描（DMS，一种模拟病毒所有大概突变的技术）找出已获批抗体AZD3152的弱点——当病毒刺突蛋白（spike protein）的F456或D420位点突变时，抗体效力大幅降落。随后，他们使用GUIDE人工智能平台（能生成数十亿种药物设计方案的超等计算系统）筛选优化方案，最终仅通过6个氨基酸改变就创造出新一代抗体3152-1142。实验表现，该抗体不仅能100%中和所有现存24种变体，对实验室人为制造的"未来变体"XBB.1.5+F456L也完全有效，效力比原版抗体进步100倍。更关键的是，经DMS全面检测，新抗体没有产生新的易受攻击位点。研究者比喻这如同"提前堵住病毒所有大概的逃生通道"。这项技术有望像流感疫苗快速更新机制一样，实现抗体的"即时升级"。研究发表在 Science Advances 上。
#AI驱动科学 #疾病预防 #个性化医疗 #抗体工程 #病毒进化
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Zhu, Fangqiang, et al. “Preemptive Optimization of a Clinical Antibody for Broad Neutralization of SARS-CoV-2 Variants and Robustness against Viral Escape.” Science Advances, vol. 11, no. 13, Mar. 2025, p. eadu0718. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/sciadv.adu0718
昆虫级跳跃机器人：高效穿越复杂地形
麻省理工学院的Yi-Hsuan Hsiao、Songnan Bai等团队开发了一种结合跳跃和飞行功能的微型机器人，成功在复杂地形上稳定跳跃并携带重物。
机器人尺寸与人手尺寸对比。Credit: Science Advances (2025).
研究团队开发了一种微型机器人，配备弹性腿（compression spring，类似点击式笔的弹簧）和扑翼模块（flapping-wing modules，提供升力和方向控制）。该机器人可以或许跳跃至20厘米高，横向速度为每秒30厘米，成功在草地、冰面、湿滑玻璃等复杂地形上稳定跳跃。机器人跳跃时，弹性腿将向下的速度转换为向上的速度，而扑翼模块则补偿能量损失并控制方向。实验表现，跳跃能耗比飞行机器人低60%，且可携带比自身重量多10倍的负载。机器人在多次跳跃后仍保持齐备，且能适应动态倾斜表面。研究发表在 Science Advances 上。
#主动化科研 #猜测模型构建 #跨学科整合 #微型机器人 #复杂地形
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Hsiao, Yi-Hsuan, et al. “Hybrid Locomotion at the Insect Scale: Combined Flying and Jumping for Enhanced Efficiency and Versatility.” Science Advances, vol. 11, no. 15, Apr. 2025, p. eadu4474. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/sciadv.adu4474
隔空取物成真！科学家造出可触摸的全息投影
纳瓦拉公立大学的Elodie Bouzbib、Asier Marzo等7人团队研发的FlexiVol系统首次实现空中三维图像的徒手操控，使用者可直接抓取、旋转虚拟物体，相关技术将亮相CHI 2025人机交互顶会。
用户抓取并旋转一辆 3D 汽车。Credit: Iigo Ezcurdia 2025
研究团队突破性地用弹性扩散器（diffuser，一种快速振动的投影介质）替换传统刚性质料，通过每秒2,880帧的高速投影和实时图像校正算法，使投影在弹性表面的图像能随手指触碰变形而不失真。测试表现，用户可自然完成抓取立方体、模拟行走等动作，比传统3D鼠标操作快40%。该系统支持多人裸眼协作，在教育领域已实现发动机零件的三维拆装演示，博物馆观光者也能直接"触摸"文物全息影像。特别设计的聚合物质料既保证85%以上的透光率，又能承受200Hz高频振动。研究发表在 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems 上。
#AI驱动科学 #跨学科整合 #人机交互 #体积表现 #弹性质料
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Bouzbib, Elodie, et al. “FlexiVol: A Volumetric Display with an Elastic Diffuser to Enable Reach-Through Interaction.” Proceedings of the CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI’25), ACM SIGCHI, 2025. HAL Archives Ouvertes, https://doi.org/10.1145/3706598.3714315
新方法有效保护敏感的人工智能训练数据
如何在保护AI训练数据隐私的同时不降低模型性能？麻省理工学院的Mayuri Sridhar、Hanshen Xiao和Srini Devadas团队开发出升级版PAC Privacy框架，通过创新性噪声添加计谋，在医疗影像和金融数据等敏感场景中实现隐私与准确性的双赢。
研究团队改进的PAC Privacy技术核心在于两点突破：首先采用只需输出方差的简化计算方案，将运行效率提升10倍；其次引入各向异性噪声（anisotropic noise，根据数据特征智能调治方向的噪声）替换传统均匀噪声，在雷同隐私保护水平下减少15%的精度损失。通过测试经典算法发现，稳定性高的算法天然更适合该方案——当训练数据微调时输出变化小于5%的算法，所需添加噪声量可降低40%。团队还设计了通用四步模板，成功将逻辑回归（logistic regression）等常见分析方法私有化。在模拟对抗攻击中，新方法保护的数据提取成功率低于0.1%。研究发表在 IEEE Symposium on Security and Privacy 上。
#AI驱动科学 #隐私保护技术 #算法稳定性 #机器学习安全 #数据安全
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https://techxplore.com/news/2025-04-method-efficiently-safeguards-sensitive-ai.html
AI写作 vs 记者手笔：展现新闻报道风格差异
AI生成新闻是否具有人类记者的创造力？查尔斯达尔文大学的Van Hieu Tran、Yakub Sebastian等研究者通过对比分析发现，人类记者在句式多样性（句子长度变化达35%）和动词使用量（比AI高22%）上显著占优，而AI内容虽可读性相当但风格单调。
研究团队从《纽约时报》等媒体选取150篇人类新闻，涵盖政治、体育等多领域，通过主题建模工具BERTopic提取关键词后，用Google的Gemini生成对应AI新闻。采用机器学习方法分析文本特征，发现人类记者更善用动词（verb ratio高1.8倍）和复杂句式（sentence complex tags多47%），段落长度变异系数（coefficient of variation）达AI的2.3倍，表现更强的表达灵活性。随机森林模型基于这些特征实现98.3%的区分准确率。值得留意的是，AI在名词使用频率上超出人类15%，呈现"事实堆砌"倾向。该研究开发的检测模型已封装为欣赏器插件原型，可实时评估新闻的AI生成概率。研究发表在 Computers 上。
#AI驱动科学 #大模型技术 #自然语言处理 #新闻真实性 #机器学习
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Tran, Van Hieu, et al. “Distinguishing Human Journalists from Artificial Storytellers Through Stylistic Fingerprints.” Computers, vol. 13, no. 12, 12, Dec. 2024, p. 328. www.mdpi.com, https://doi.org/10.3390/computers13120328
98.2%准确率！这台电脑看得懂你的手语
全球1100万聋人面对沟通障碍，传统手语翻译依赖人力且成本高昂。佛罗里达大西洋大学的Bader Alsharif团队开发出基于普通摄像头的实时手语翻译系统，准确识别美国手语字母并转换为文字，准确率达98.2%。
带注释的美国手语字母手势，包含 21 个关键点，用于模型训练。Credit: Florida Atlantic University
研究采用YOLOv11（新一代目标检测算法）举行手势检测，结合MediaPipe（谷歌开源的手部关键点追踪工具）提取21个手部特征点。系统通过13万张包含差别肤色、光照和配景的手势图像训练，采用关键点标注技术（精确标志指尖、关节等位置）提升模型鲁棒性。测试表现，系统在复杂环境下仍保持98.2%的识别准确率，延迟低于50毫秒，可实时拼写专有名词。特别解决了"A/T"、"M/N"等易混淆手势的区分难题，错误率从行业均匀15%降至1.8%。研究还开源了包含21点精细标注的大规模数据集，推动领域发展。研究发表在 Sensors 上。
#AI驱动科学 #人机交互 #辅助技术 #实时识别 #深度学习
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Alsharif, Bader, et al. “Real-Time American Sign Language Interpretation Using Deep Learning and Keypoint Tracking.” Sensors, vol. 25, no. 7, 7, Jan. 2025, p. 2138. www.mdpi.com, https://doi.org/10.3390/s25072138
可水洗AI T恤精准追踪运动姿势
如何让运动监测既精准又舒适？康奈尔大学Tianhong Catherine Yu和Cheng Zhang团队突破性地将导电线缝入普通T恤接缝，开发出可水洗的SeamFit智能服装，能主动识别14种运动动作并计数，准确率超93%。
Tianhong Catherine Yu在科幻实验室里，将导电线缝入普通 T 恤的接缝处，制作出智能服装。Credit: Louis DiPietro
研究团队创新性地利用服装接缝嵌入导电线（conductive threads，可随身体弯曲改变电特性的特殊纤维），通过测量电容变化捕捉全身运动。定制的机器学习算法无需个人校准即可识别弓步等14种动作，分类准确率达93.4%，重复计数误差小于1次。三种尺码设计适应差别体型，后领可拆卸电路板使整件T恤可直接机洗。在15人实验中，系统甚至能追踪未被布料覆盖的肘关节活动，突破传统智能手表局部监测局限。该技术已从实验室手工制作转向探索工业包缝机量产方案，未来或使所有成衣具备"隐形"智能。研究发表在 Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies 上。
#AI驱动科学 #健康管理与寿命延伸 #可穿戴技术 #运动医学 #智能纺织
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Yu, Tianhong Catherine, et al. “SeamFit: Towards Practical Smart Clothing for Automatic Exercise Logging.” Proc. ACM Interact. Mob. Wearable Ubiquitous Technol., vol. 9, no. 1, Mar. 2025, p. 24:1-24:22. ACM Digital Library, https://doi.org/10.1145/3712287
概率算法破解社交媒体假新闻难题
假新闻正在侵蚀数字社会信托底子，康考迪亚大学的Akinlolu Ojo、Nizar Bouguila等跨国团队开发出革命性检测系统SmoothDetector，通过概率算法量化不确定性，使AI识谎能力产生质的飞跃。这项技术尤其实用于选举等高风险场景中的多模态虚假信息识别。
研究团队创新性地将平滑狄利克雷分布（一种一连概率模型）与深度神经网络结合，使系统能同时分析文本语调特征和图像语义关联。传统方法如LSTM（长短期影象网络）只能处理单模态数据，而新模型通过位置编码技术，能理解"疫苗导致瘫痪"这类谣言中关键词与配图的误导性关联。实验表现，系统对突发新闻的误判率比现有最佳模型降低67%，且无需依赖耗时的数据重构子任务。关键技术突破在于推导出狄利克雷分布KL散度的封闭解，使训练速度提升40%。目前模型已适配Twitter和微博平台，代码开源供验证。团队正研发音频/视频检测模块，未来或成社交平台事实核查的"火眼金睛"。研究发表在 IEEE Access 上。
#AI驱动科学 #猜测模型构建 #跨学科整合 #社交媒体 #假新闻检测
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Ojo, Akinlolu Oluwabusayo, et al. “SmoothDectector: A Smoothed Dirichlet Multimodal Approach for Combating Fake News on Social Media.” IEEE Access, vol. 13, 2025, pp. 39289–305. IEEE Xplore, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3546876
AI真的有创造力吗，展现"可见性"如何影响人类判定
人们如何判定AI是否具有创造力？阿尔托大学的Niki Pennanen和Christian Guckelsberger团队通过实验发现，人类对AI创造力的评价高度依赖创作过程的可见程度——看得越多，评分越高。
在研究中，参与者最初被要求仅根据他们画的静物画来评估机器人的创造力。Credit: Matti Ahlgren / Aalto University
研究团队设计了三阶段实验：首先让参与者仅评价AI绘制的静物画，此时均匀创造力评分为3.2分（5分制）；当增加展示绘画过程的视频（process，即线条逐步呈现）后，评分显著提升至4.1分；最后展示机器人实际作画的完整场景，评分进一步升至4.7分。值得留意的是，使用两种差别形状的机器人（拟人机械臂和机械式绘图仪）创作雷同画作时，形状差异未导致评分差异（p>0.05）。通干涉卷分析还发现，对AI技术越熟悉的参与者给出的创造力评分越低（r=-0.32），这大概源于他们对AI工作原理更了解。研究首次量化证明了"眼见为实"效应在AI创造力评价中的重要性，提示未来AI系统设计可思量适当展示创作过程以提升用户体验。研究发表在 ACM Transactions on Human-Robot Interaction 上。
#AI驱动科学 #跨学科整合 #人机交互 #认知毛病 #艺术科技
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Pennanen, Niki, et al. “From Product to Producer: The Impact of Perceptual Evidence and Robot Embodiment on the Human Assessment of AI Creativity.” J. Hum.-Robot Interact., vol. 14, no. 3, Apr. 2025, p. 41:1-41:41. ACM Digital Library, https://doi.org/10.1145/3711939
署理AI：医疗领域的“超等团队”，准确率碾压ChatGPT
传统AI只能完成单一任务，而署理AI（Agentic AI）却能像人类团队一样协同工作，解决复杂问题。Cedars-Sinai医疗中心的Jason H Moore团队开发了ESCARGOT模型，结合大型语言模型（LLM）和生物医学知识图谱，在阿尔茨海默病数据分析中展现出超高准确率，远超ChatGPT。
算法流程图（上图）描述了 ESCARGOT 制定计谋、创建 Python 可执行代码、转换为机器可读的 XML 代码、部署思维图并返回输出的方法。Credit: Bioinformatics (2025).
研究团队开发的ESCARGOT模型通过动态思维图（Graph of Thoughts，一种模拟人类多线程推理的布局）和生物医学知识图谱，实现了对复杂医学问题的精准回答。在测试中，ESCARGOT识别阿尔茨海默病相关基因和药物的准确率达到80%-90%，而ChatGPT仅为50%。这种“团队协作”式的AI不仅减少了错误（hallucinations），还能主动生成可执行代码和分析报告，极大提升了科研效率。目前，ESCARGOT已开源，供全球研究者免费使用。研究发表在 Bioinformatics 上。
#AI驱动科学 #个性化医疗 #大模型技术 #跨学科整合 #主动化科研
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Matsumoto, Nicholas, et al. “ESCARGOT: An AI Agent Leveraging Large Language Models, Dynamic Graph of Thoughts, and Biomedical Knowledge Graphs for Enhanced Reasoning.” Bioinformatics, vol. 41, no. 2, Feb. 2025, p. btaf031. Silverchair, https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btaf031
无需编程，生物医学数据分析新平台让科研更简单
生物医学研究者终于可以摆脱对程序员的依赖了！西奈山伊坎医学院Daniel J.B. Clarke、Avi Ma'ayan团队开发的Playbook Workflow Builder（PWB）平台，让科学家通过简单拖拽就能完成复杂数据分析。
Playbook Workflow Builder 是一个用户友好的平台，它使生物医学研究人员无需高级编程技能即可举行复杂的数据分析，目标是加速发现和协作。Credit: Lab of Avi Ma'ayan, Ph.D., at the Icahn School of Medicine at Mount Sinai.
研究团队打造的PWB平台提供两种创新操作方式：可视化卡片点击和AI聊天机器人交互。用户上传数据后，可以像搭积木一样组合来自差别NIH项目（如癌症基因组图谱GTEx、药物筛选数据库LINCS等）的分析模块。平台会主动记录每个步骤，生成包含交互图表（interactive figures）和详细方法的研究报告，支持一键导出为幻灯片或海报格式。
在演示案例中，研究人员成功整合五个大型数据库，为个体癌症患者筛选个性化药物靶点。特别设计的"元节点"（metanodes）系统确保每个分析组件都有严格注释，使跨研究机构的协作成为大概。相比传统需要编写代码的Galaxy等平台，PWB的操作时间缩短了70%，让生物学家能专注于科学问题而非技术细节。研究发表在 PLOS Computational Biology 上。
#AI驱动科学 #主动化科研 #跨学科整合 #生物信息学 #个性化医疗
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Clarke, Daniel J. B., et al. “Playbook Workflow Builder: Interactive Construction of Bioinformatics Workflows.” PLOS Computational Biology, vol. 21, no. 4, Apr. 2025, p. e1012901. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1012901
AI内容泛滥，揭秘Reddit社区的自救举措
生成式AI如何改变网络社区生态？康奈尔大学的Travis Lloyd、Mor Naaman团队通太过析30万Reddit子版块发现，制定AI内容规则的社区数量16个月内翻倍，大型社区和艺术类社区最积极，反映出对内容质量与真实性的普遍担心。
纵向子集（使用 AI 规则）中子集的数量。子集根据第二次抓取时的订阅者数量被分成十分位数。条形上方的标签表示两次抓取之间的百分比变化。Credit: arXiv (2024).
研究团队开发了主动化爬虫系统，在2023年7月和2024年11月两次抓取子版块（subreddit）的规则文本和元数据。通过自然语言处理技术，他们识别出专门针对AI生成内容的规则，并建立分类体系。数据表现，尽管2024年仅1.2%子版块明确制定AI规则，但这一比例在头部社区（订阅量前1%）高达17%。艺术和名士主题社区占比最高，规则多聚焦图像类AIGC，常用"低质量""误导性"等表述。研究还发现社区规模与治理方式的分化：大型社区倾向使用正式规则，小型社区则依赖社交规范。这种"情境敏感"的自治模式为平台设计提供了重要参考。
#AI驱动科学 #跨学科整合 #在线社区治理 #生成式AI #内容审核
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Lloyd, Travis, et al. AI Rules? Characterizing Reddit Community Policies Towards AI-Generated Content. arXiv:2410.11698, arXiv, 16 Mar. 2025. arXiv.org, https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.11698
Text2Robot平台实现"说句话就造机器人"
传统机器人设计需要耗费数月时间和专业团队，杜克大学的Ryan P. Ringel、Zachary S. Charlick、Jiaxun Liu和Boyuan Chen团队开发的Text2Robot平台，通过整合生成式AI技术，实现了从自然语言描述到功能机器人的全流程主动化，最快可在24小时内完成从设计到组装的整个过程。
Text2Robot 框架四个步骤概述。Credit: arXiv (2024).
该平台首先通过文本转3D模型（text-to-3D）将用户描述转化为机器人初始形态，再结合进化算法和强化学习协同优化形态与运动控制。特别设计的几何处理算法确保电子元件布局和关节功能符合制造要求。实验表现，输入"追踪速度的青蛙机器人"等指令后，系统1分钟内生成设计，1小时完成运动模拟，24小时内即可3D打印组装出功能样机。在IEEE国际机器人与主动化集会（ICRA 2025）的演示中，该系统设计的四足机器人成功实现了速度追踪和节能行走等任务，验证了框架的实用性。
#AI驱动科学 #主动化科研 #机器人技术 #生成式AI #快速原型
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Ringel, Ryan P., et al. Text2Robot: Evolutionary Robot Design from Text Descriptions. arXiv:2406.19963, arXiv, 26 Feb. 2025. arXiv.org, https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.19963
大模型技术
ChatGPT大概会缓解孤独感，但会增加依赖性
近期，麻省理工学院媒体实验室（MIT Media Lab）与OpenAI的研究人员联合开展了研究，探讨人们与ChatGPT等人工智能聊天机器人互动对情感的影响。
研究分析了约6000名ChatGPT高级语音模式的重度用户在三个月内的约300万次英语语音对话，并对此中4076人举行了问卷调查。研究人员使用EmoClassifiersV1（一组基于大型语言模型的分类器）评估对话中的情感线索，发现使用ChatGPT与减少孤独感和增加情感交流相关，但也伴随着人际社交互动的减少和对聊天机器人的依赖性增加，尤其是在高频使用者中。
根据一项为期四周的随机对照试验，近1000名参与者天天至少与ChatGPT互动五分钟，互动方式包括文本、与中性语音或富有表现力语音的交流。研究人员控制变量，如互动时长和参与者年事，发现差别的互动方式对情感有差别影响。例如，语音模式最初有助于缓解孤独感，但在高使用频率下，这种上风减弱。此外，参与者与ChatGPT举行个人话题交流时，孤独感略有增加，但情感依赖性降低，而非个人话题的交流则与更高的依赖性相关。
研究人员指出，这些研究有一定局限性，例如缺乏非ChatGPT的对照组来区分人工智能特定影响与其他因素的影响，以及试验时间框架和任务大概不完全反映真实世界的举动。他们强调，需要进一步研究以全面了解人工智能聊天机器人对用户情感和社交举动的恒久影响。
#大模型技术 #Hunyuan-TurboS #Transformer #Mamba #AI #MoE模型
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https://x.com/TXhunyuan/status/1899105803073958010
大语言模型如何构建真正的"智能体"
大语言模型（LLMs）能否成为真正的"智能体"？来自MetaGPT、蒙特利尔大学等20家机构的Bang Liu、Xinfeng Li和Jiayi Zhang团队提出，LLMs仅是智能体的"引擎"，而真正的智能体需要整合影象、世界建模、奖励处理等模块，并具备自主学习和协作能力。
研究团队采用模块化、脑启发架构，将智能体的功能分为四大核心模块：影象（存储和检索信息）、世界建模（理解环境）、奖励处理（决策动机）和类情感系统（模拟人类情感反应）。通过主动化优化范式（如AutoML，主动化机器学习），智能体可自主提升能力并适应动态环境。在多智能体系统中，协作和集体举措能产生类似人类社会的集体智能。研究还强调，未来智能体需解决安全性和伦理问题，包括鲁棒性（robustness，系统抗干扰能力）和实际部署计谋。研究为构建真正自主的智能体指明了方向，并提出了跨学科整合的解决方案。
#大模型技术 #跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟 #智能体 #伦理与安全
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Liu, Bang, et al. Advances and Challenges in Foundation Agents: From Brain-Inspired Intelligence to Evolutionary, Collaborative, and Safe Systems. arXiv:2504.01990, arXiv, 31 Mar. 2025. arXiv.org, https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.01990
AI也有"文化盲区"？如何打破WEIRD偏见实现全球包容
当前AI系统存在严峻的文化偏见，主要反映西方发达国家视角。密歇根大学的Rada Mihalcea和圣克拉拉大学的Oana Ignat联合12国专家团队，系统分析了AI开发中的文化偏见问题，提出构建全球包容AI的解决方案。
研究团队来自中国、德国、印度等12个国家，通过案例分析法展现AI开发全流程的文化偏见。在数据层面，标注过程忽视非主流文化视角，如罗马尼亚历史人物评价出现严峻毛病；模型对齐过程中，开发者编码的代价观过度倾向西方标准；评估指标也未能涵盖多元文化场景。实验表现，加拿大法语区教育工具因文化错配导致性能降落40%，而添加少量当地化数据可提升30%以上效果。研究提出"厚文化视角"解决方案，包括多元化数据收集、全球开发者协作、文化敏感评估体系三方面改进。
#大模型技术 #跨学科整合 #文化多样性 #AI伦理 #全球化
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Mihalcea, Rada, et al. Why AI Is WEIRD and Should Not Be This Way: Towards AI For Everyone, With Everyone, By Everyone. arXiv:2410.16315, arXiv, 9 Oct. 2024. arXiv.org, https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.16315
AI医生也会"看人下菜"？研究展现医疗算法中的隐藏偏见
当AI成为"医生"，它会公平对待所有患者吗？西奈山伊坎医学院的Mahmud Omar、Eyal Klang和Girish N. Nadkarni团队发现，9个主流医疗AI模型会根据患者的种族、收入等社会生齿因素做出截然差别的治疗建议，这大概加剧医疗不同等。
Credit: Mahmud Omar, MD.
研究团队设计了一套精密的"压力测试"系统：将1,000个急诊病例（如胸痛、创伤等）的临床细节保持不变，仅改变患者的社会生齿标签（共32种组合），观察AI模型如何"变脸"。效果触目惊心——标注为LGBTQIA+的病例被过度建议心理健康评估（超出临床需要6-7倍），而无家可归者更易被推荐侵入性治疗。收入差异导致的检查建议鸿沟同样显著：高收入组获得CT/MRI（计算机断层扫描/磁共振成像）等高级检查的概率是低收入组的2.3倍，尽管临床症状完全雷同。
研究还发现，AI的"偏见模式"具有系统性：当面对边缘群体时，模型会不自发地进步护理等级，这种"过度补偿"大概源于训练数据中的历史偏见。通过对比9个模型（包括GPT-4和开源模型）的170万条建议，研究者建立了首个医疗AI偏见评估框架，可帮助开发者识别和修正算法中的"盲区"。研究发表在 Nature Medicine 上。
#疾病与健康 #大模型技术 #个性化医疗 #医疗公平 #AI伦理
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Omar, Mahmud, et al. “Sociodemographic Biases in Medical Decision Making by Large Language Models.” Nature Medicine, Apr. 2025, pp. 1–9. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41591-025-03626-6
意识与脑机接口
Science：人类丘脑高阶核团通过丘脑-前额叶环路调控意识感知
意识感知的神经机制恒久聚焦于大脑皮层，但北京师范大学张鸣沙、中国人民解放军总医院赵虎林和北京师范大学李小俚团队挑战了这一观点。他们发现，丘脑的板内核和内侧核通过θ波同步“门控”前额叶活动，直接驱动意识感知。
研究团队设计了一项创新视觉任务，利用立体定向脑电图（sEEG）同时记录丘脑和前额叶皮层的神经活动。效果表现，板内核（intralaminar nuclei）和内侧核（medial nuclei）在意识感知出现时，比腹侧核团更早激活，且θ波（2-8Hz）相位主导了丘脑-前额叶的神经同步。进一步分析发现，这些核团与外侧前额叶皮层（LPFC）的耦合强度显著高于其他脑区，表明其特异性调控作用。解码实验证实，该环路主要编码“有意识”与“无意识”状态，而非任务其他变量（如刺激对比度）。这一发现支持了丘脑作为“意识门控”的理论，并大概为植物人等意识障碍患者提供精准干预靶点。研究发表在 Science 上。
#意识与脑机接口 #神经机制与脑功能解析 #跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟
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Fang, Zepeng, et al. “Human High-Order Thalamic Nuclei Gate Conscious Perception through the Thalamofrontal Loop.” Science, vol. 388, no. 6742, Apr. 2025, p. eadr3675. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.adr3675
全身麻醉让大脑"指纹"消失？意识状态决定脑活动独特性
意识如何塑造大脑独特性？麦吉尔大学Andrea I. Luppi、剑桥大学Daniel Golkowski等组成的国际团队发现，全身麻醉会显著降低人类大脑功能毗连的独特性，使个体间脑活动模式趋同，且在进化较新的脑区表现最为明显。
七氟烷诱导功能可识别性丧失的解剖学特征分析。Credit: Nature Human Behaviour (2025).
研究团队采用功能性磁共振成像（fMRI）技术，对健康志愿者举行麻醉前、中、后的脑部扫描，量化功能毗连（FC，反映脑区间协同活动的指标）的个体差异。效果表现，麻醉状态下个体识别准确率降落67%，且这种"去个性化"效应沿感觉-联合轴梯度分布——人类特有高级认知脑区受影响最大。跨物种分析发现，麻醉使人脑功能毗连模式向猕猴趋近41%，特别是在默认模式网络等与意识相关的区域。研究还通过Neurosynth元分析证实，麻醉减弱了自发脑活动与认知模式的匹配度。研究发表在 Nature Human Behaviour 上。
#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #意识与脑机接口 #跨学科整合
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Luppi, Andrea I., et al. “General Anaesthesia Decreases the Uniqueness of Brain Functional Connectivity across Individuals and Species.” Nature Human Behaviour, Mar. 2025, pp. 1–18. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41562-025-02121-9
毛囊间植入微型脑机接口实现12小时稳定脑信号采集
传统脑机接口（BCI）的粗笨设计严峻阻碍其一样平常应用。佐治亚理工学院W. Hong Yeo团队联合韩国研究人员，开发出仅硬币大小的微型传感器，可潜伏安装在毛发之间，实现长达12小时的高精度脑电监测，准确率达96.4%。
手指上的微型大脑传感器。Credit: W. Hong Yeo
研究采用创新性十字形微针阵列（microneedle array），每个传感器配备50μm高的微型凸起穿透表皮，将接触阻抗降至创纪录的0.03kΩ·cm。特殊设计的蛇形导线（serpentine wire）像发丝般柔软，能随头部自由活动而不脱落。系统通太过析稳态视觉诱发电位（SSVEP，即大脑对特定频率光刺激的规律性电反应），在跑步等剧烈运动下仍保持信号稳定。实际测试中，使用者仅通过注视AR眼镜菜单就能完成视频通话拨号，系统相应速度媲美触屏操作。研究人员特别优化了制造工艺，使传感器可采用卷对卷（roll-to-roll）印刷技术量产，单个成本不足5美元。研究发表在 PNAS 上。
#意识与脑机接口 #脑机接口 #神经调控 #可穿戴设备 #增强现实
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Kim, Hodam, et al. “Motion Artifact–Controlled Micro–Brain Sensors between Hair Follicles for Persistent Augmented Reality Brain–Computer Interfaces.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 122, no. 15, Apr. 2025, p. e2419304122. pnas.org (Atypon), https://doi.org/10.1073/pnas.2419304122
脊髓损伤康复新突破：闭环电刺激+机器人训练重塑运动功能
脊髓损伤患者有望通过新型"智能脊髓"重获运动能力！瑞士洛桑联邦理工学院的Nicolas Hankov、Miroslav Caban团队开发出全球首个闭环脊髓电刺激（EES）系统，与康复机器人协同工作，使完全瘫痪患者在5个月内规复自主行走能力。
研究团队设计的植入式神经假体包含16个精确定位电极，像"智能接线员"般精准激活控制下肢的脊髓神经。通过腿部的惯性传感器（IMUs，类似手机陀螺仪）实时监测运动状态，系统能在毫秒级调整电刺激参数。在跑步机训练中，当检测到患者试图抬腿时，立刻触发对应肌肉群的激活信号。
5名差别程度瘫痪的患者接受训练后，肌肉活动精准度提升3倍，此中完全瘫痪患者P5的下肢运动评分从0分升至25分。更惊人的是，通过康复自行车训练，患者最终能在公园自主骑行30分钟。EEG监测表现，这种"电刺激+机器人"组合疗法促进了神经重塑——纵然关闭刺激器，患者仍保留部分自主运动能力。
该系统突破性地解决了传统康复的两大痛点：机器人辅助的被动训练缺乏神经激活，而单纯电刺激又难以支撑复杂运动。研究团队特别设计了"傻瓜式"操作界面，未来有望进入社区康复中心。研究发表在 Science Robotics 上。
#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #脊髓损伤 #康复机器人
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Hankov, Nicolas, et al. “Augmenting Rehabilitation Robotics with Spinal Cord Neuromodulation: A Proof of Concept.” Science Robotics, vol. 10, no. 100, Mar. 2025, p. eadn5564. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/scirobotics.adn5564
大脑如何“分步”书写汉字？浙大团队破解神经编码奥秘
汉字书写看似简单，实则是大脑精密调控的复杂运动。浙江大学脑机智能全国重点实验室的祁玉、王跃明、朱君明等团队通过记录神经元活动，首次展现大脑如何将书写分解为多个“神经状态”来高效控制。这项研究不仅为理解运动控制提供新视角，还显著提升了脑机接口的书写精度。
研究团队在受试者运动皮层植入犹他微电极阵列（Utah array，一种高精度神经信号采集设备），记录书写306个汉字时的神经元放电模式。分析发现，大脑并非一连控制书写，而是将其分解为多个“神经状态”（neural states），每个状态仅编码一小段笔画轨迹。例如，书写“木”字时，神经元会在横、竖、撇、捺等笔画片段间切换编码模式。
更关键的是，神经元的方向编码特性（directional tuning，即神经元对特定运动方向的偏好）在差别状态间显著变化。基于这一发现，团队开发了状态依赖的解码算法，使脑控机械臂书写汉字的轨迹精度提升69%。该技术未来或可帮助瘫痪患者通过意念实现流畅书写。研究发表在 Nature Human Behaviour 上。
#神经科学 #脑机接口 #神经机制与脑功能解析 #计算模型与人工智能模拟 #运动控制
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Qi, Yu, et al. “Human Motor Cortex Encodes Complex Handwriting through a Sequence of Stable Neural States.” Nature Human Behaviour, Apr. 2025, pp. 1–12. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41562-025-02157-x
定制化脑刺激为耐药性癫痫患者带来新盼望
癫痫患者常面对药物无效和影象、睡眠障碍的双重困扰。梅奥诊所的Vaclav Kremen、Gregory Worrell团队开发了一种智能植入设备，通过AI实时优化脑刺激参数，不仅能减少癫痫发作，还显著改善了患者的影象和睡眠质量。
图形摘要。Credit: Brain Communications (2025).
研究团队使用名为BrainRISE的植入式平台，连续监测5名颞叶癫痫患者的脑电活动（LFP）和一样平常举动数据。通过AI算法，系统主动识别癫痫发作、异常放电（IES）及睡眠状态，并同步评估患者的影象和情绪变化。效果表现，低频刺激（LF-DBS）比传统高频刺激（HF-DBS）更有效：不仅减少了67%的癫痫发作，还显著提升了影象测试分数和睡眠时长。AI驱动的参数调整使治疗更加精准，避免了过度刺激导致的情绪颠簸。这一技术未来或可扩展至其他神经系统疾病。研究发表在 Brain Communications 上。
#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #癫痫治疗 #AI驱动科学
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Kremen, Vaclav, et al. “Modulating Limbic Circuits in Temporal Lobe Epilepsy: Impacts on Seizures, Memory, Mood and Sleep.” Brain Communications, vol. 7, no. 2, Apr. 2025, p. fcaf106. Silverchair, https://doi.org/10.1093/braincomms/fcaf106
整理｜ChatGPT
编辑｜丹雀 & 存源
来源：https://view.inews.qq.com/k/20250414A01PMV00
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