环球科学：脑机接口第二位参与者：四肢瘫痪畅玩CS，正在...

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　　· 脑机接口 ·

　　脑机接口第二位参与者：四肢瘫痪畅玩CS，正在学习建模软件

　　Alex正在玩CS。图片来源：Neuralink Youtube

　　据埃隆·马斯克（Elon Musk）公司Neuralink官方博客的消息，该公司在上个月已成功将脑机接口芯片植入了第二位参与者Alex体内。手术在美国亚利桑那州巴罗神经科学研究所进行，进展顺利，Alex在术后第二天便出院，此后恢复良好。Alex在脊髓损伤之前是一位汽车技术员，负责修理和修补各类车辆和大型机械。在植入link芯片后，他一直在提升自己玩视频游戏的能力，比如第一人称射击游戏CS，并开始学习用计算机辅助设计（CAD）软件来设计3D对象。

　　此前，Neuralink在第一位参与者Noland大脑中植入的芯片，出现了大量线程回缩的现象，并降低了Noland的BCI性能，目前这种情况已经稳定下来，其芯片的性能也随之恢复。为了减少第二位参与者线程回缩的可能性，该公司实施了许多缓解措施，包括减少手术期间的大脑运动，以及减少植入物与大脑表面之间的空隙。目前，Neuralink尚未在Alex的大脑中观测到线程回缩的现象。（Neuralink）

　　· 月球探索 ·

　　中国科学家发现1吨月壤产水量够50人喝1天

　　据中国科学报报道，中国科学家通过研究嫦娥五号月壤矿物中的氢含量，提出一种全新的基于高温氧化还原反应生产水的方法，有望为未来月球科研站及空间站的建设提供重要设计依据。该成果由中国科学院宁波材料技术与工程研究所（以下简称宁波材料所）非晶合金磁电功能特性研究团队联合中国科学院物理研究所、航天五院钱学森实验室等科研团队共同完成。8月22日，相关论文发表于《创新》（The Innovation）。

　　月壤在加热至高温后，氢将与月壤矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时，月壤就会熔化，反应生成的水以水蒸气的方式释放出来。经高分辨电子显微镜等多种实验技术分析，研究团队确认1克月壤中大约可以产生51至76毫克水。以此计算，1吨月壤可以产生51至76千克水，相当于100多瓶500毫升的瓶装水，基本可以满足50人1天的饮水量。科研团队进一步研究了不同月球矿物中的含氢量。在钛铁矿、斜长石、橄榄石、辉石、月壤玻璃这5种月壤主要矿物中，钛铁矿含氢量最高，其次是斜长石和月壤玻璃。研究人员发现，与地球上的钛铁矿相比，月壤钛铁矿原子间距由于氢的存在显著增大。计算模拟显示，月壤钛铁矿中存在纳米微小孔道，这种纳米孔道可以吸附并储存大量来自太阳风的氢原子。基于以上研究结果，科研团队提出一种具有可行性的月球水资源原位开采与利用策略。该策略将为未来月球科研站及空间站建设提供重要的设计依据，并有望在后续的嫦娥探月任务中发射验证性设备以完成进一步确认。（中国科学报）

　　· 材料科学 ·

　　新型DNA技术实现数据存储与计算一体化

　　在传统的电子计算技术中，数据存储和处理是两个分离的过程。然而8月22日，一项发表于《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）的研究开发了一种基于DNA的新型数据存储与计算一体化技术，能够实现数据的存储、检索、计算、擦除和重写。

　　研究团队创造了一种名为“dendricolloids”的软聚合物材料，这种材料具有高比表面积的纳米纤维网络，能够高效存储DNA数据。每一毫克的该聚合物材料表面积可超过200平方厘米，可以结合超过1012个DNA寡核苷酸。结合微流体通道、纳米孔测序技术和先进的算法，研究人员能够实现核酸序列与数据的相互转化，进而对数据进行处理和计算。这项技术不仅可以在铅笔擦大小的材料中存储1000台笔记本电脑的数据量，还成功解决了简单的数独和国际象棋问题。存储的数据可以被擦除和替换，可以通过不同的合成启动子转录来实现非破坏性的文件访问。由此产生的RNA分子可以通过纳米孔测序直接读取，也可以通过酶促计算来解决简化的3×3国际象棋和数独问题。加速老化研究预计，这一材料在4°C和-18°C下的半衰期分别约为6000年和200万年。此外，这种材料成本低廉、制备简单，且能够有效保护DNA，理论上可以安全存储数据数千年。这项研究的成果不仅为数据存储提供了一种全新的解决方案，也为分子计算领域的发展注入了新的活力。（North Carolina State University）

　　· 医学 ·

　　可以治疗早期阿尔茨海默病的癌症药物

　　阿尔茨海默病（AD）是一种与年龄相关的神经退行性疾病，其特征是突触和神经回路的不可逆丧失。目前的治疗方法仅限于通过靶向淀粉样β蛋白和tau蛋白来减轻症状，却不能根治这种疾病。近期，美国斯坦福大学等机构的研究人员发现了一种正被开发用于治疗多种癌症，包括黑色素瘤、白血病和乳腺癌等疾病的药物——吲哚胺双加氧酶1（IDO1）抑制剂，可能可以治疗AD。研究显示，它能通过改变大脑的新陈代谢，延缓甚至逆转疾病的恶化。研究结果于8月22日发表在《科学》（Science）杂志上。

　　AD患者会有一个典型的病理特征：大脑葡萄糖代谢持续下降。近期的蛋白质组学显示，AD 患者的星形胶质细胞和小胶质细胞代谢遭受了显著破坏。研究显示，淀粉样β蛋白和tau蛋白会激活IDO1，使其将色氨酸分解成犬尿氨酸，进而降低星形胶质细胞的葡萄糖代谢（抑制糖酵解），从而减少为神经元供能。临床前试验表示，在不同AD病理模型中，IDO1抑制剂都有助于恢复星形角质细胞的糖代谢，使神经元恢复正常工作。在小鼠实验中，IDO1抑制剂可改善海马体的葡萄糖代谢，并且恢复空间记忆。研究还揭示，星形胶质细胞中的葡萄糖代谢缺陷，也可能是其他神经退行性疾病的基础，IDO1抑制剂或许能改善帕金森病，以及其他神经退行性疾病。大脑需要大量的葡萄糖来供能，因此改善大脑的糖代谢是恢复认知功能的关键。而IDO1抑制剂的作用机制也为治疗早期阿尔茨海默病，提供了新的希望。（Pennsylvania State University）

　　· 材料科学 ·

　　水凝胶也能靠“记忆”来玩乒乓球

　　此前的一项研究表明，如果在某种程度上对培养皿中的脑细胞进行电刺激，并对其表现给予反馈，它们就能学会玩乒乓球。受此灵感启发，一项在8月22日发表于《细胞报告·物理科学》（Cell Reports Physical Science）的研究显示，非生物水凝胶可以玩电子游戏乒乓球，并能通过更多的经验来提高其游戏技巧。

　　水凝胶是一种复杂的聚合物，水合时会变成果冻状。研究人员使用了一种“电活性聚合物”，这意味着水凝胶可以对电刺激做出反应。当水凝胶受到电刺激时，离子移动，拖着水分子一起移动，这种运动导致水凝胶暂时改变形状。水凝胶回弹所需要的时间比膨胀要长得多，这意味着离子的下一个运动受到之前运动的影响，有点像记忆的发生。为了测试水凝胶的物理“记忆”能否让它玩乒乓球，研究人员使用电极将水凝胶连接到虚拟游戏环境中，然后在水凝胶的球拍（由水凝胶内带电粒子的分布编码）和球（由电刺激编码）之间应用反馈回路。经过练习，水凝胶的击球准确度提高了10%，从而延长了反弹时间。研究人员表示，这证明了非生物材料能使用“记忆”来更新对环境的理解能力，但在证实水凝胶可以“学习”之前还需要进行更多的研究。

　　撰写：马良骥、时小舟、不周