4月7日外媒科学网站摘要：中国科学家首次捕捉大脑“觉醒”关键瞬间

意识之谜：中国科学家首次捕捉大脑“觉醒”关键瞬间

中国神经科学家首次发现，当大脑意识到自身思维（即意识知觉）时，深层脑结构会被激活。这一突破性研究揭示了丘脑在意识形成中的关键作用。

大脑不断接收外界刺激，但人们通常只感知其中的极小部分。过去研究认为，大脑皮层负责对特定思维的觉察，而深部脑结构的机制因技术限制难以探究。北京师范大学张鸣沙（Mingsha Zhang）团队利用头痛患者脑内植入的电极，首次同步记录了人类执行意识任务时丘脑和皮层的神经活动。这项研究成果最近发表于《科学》（Science）杂志。

实验中，参与者需根据是否注意到屏幕上的图标做出反应。结果显示，当参与者意识到图标时，丘脑的活动比皮层更早、更强，且两者协调同步。这表明丘脑可能充当“过滤器”，决定哪些信息进入意识层面。此发现与2020年小鼠实验一致：当小鼠感知胡须被拨动时，皮层细胞会向丘脑发送信号。

尽管研究被赞为“对丘脑作用最全面的探索”，仍有学者质疑实验是否真正区分了“意识”与“注意力”。未来，团队计划通过更多人脑实验和猕猴研究进一步验证。

这项研究为意识机制提供了新视角，推动科学界超越皮层理论，深入探索深部脑区的奥秘。

《科学》网站（www.science.org）

医学新发现：这种免疫细胞能靶向缓解女性疼痛

美国加州大学旧金山分校（UCSF）的一项最新研究发现，调节性T细胞（Tregs）除了已知的免疫调节功能外，还具有直接抑制疼痛的能力，且这一作用表现出显著的性别差异。这项发表在《科学》（Science）杂志的研究为疼痛治疗提供了全新视角。

Tregs作为免疫系统的重要调节者，主要负责控制炎症反应和维持免疫平衡。研究人员通过基因工程技术，在小鼠实验中特异性地清除脑膜区域的Tregs后，发现雌性小鼠的痛觉敏感性显著升高，而雄性小鼠则不受影响。相反，当增加Tregs数量时，能够有效缓解雌性小鼠的神经损伤疼痛。

进一步研究发现，这种镇痛作用与女性性激素密切相关。当阻断雌激素作用后，Tregs的镇痛效果随之消失。机制研究表明，Tregs通过释放脑啡肽等镇痛分子，直接作用于神经细胞上的特定受体来抑制痛觉传导。值得注意的是，这种镇痛机制独立于Tregs的免疫调节功能。

这项发现具有重要的临床意义。目前临床上许多疼痛性疾病在女性中的发病率明显高于男性，而现有的镇痛疗法往往效果有限。该研究不仅揭示了免疫系统与神经系统之间新的相互作用方式，也为开发针对女性疼痛的特异性治疗方法提供了可能。

研究人员表示，虽然目前已有一些通过调节Tregs来治疗自身免疫性疾病的临床试验，但要将这一发现转化为实际的疼痛治疗方法，仍需要解决如何精准靶向特定部位Tregs等技术难题。这项突破性研究为未来开发更安全、更有效的镇痛策略开辟了新途径。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、机器学习揭秘：细菌竟比光合作用更早“学会”呼吸氧气

澳大利亚昆士兰大学、英国布里斯托大学领导的一个研究团队，通过结合基因组分析、化石记录和机器学习技术，成功构建了细菌进化的详细时间线。研究发现，某些细菌在进化出光合作用产氧能力之前，可能已具备利用氧气的能力，这一发现挑战了传统认知。

研究聚焦于23.3亿年前的“大氧化事件”（GOE），该事件使地球大气从无氧状态转变为富氧环境。由于微生物化石记录稀缺，科学家通过分析古老岩石中的化学痕迹和基因组数据填补空白。研究团队将GOE作为时间基准，假设大多数需氧细菌的分支不会早于这一事件，除非有基因或化石证据支持例外。

机器学习技术被用于预测早期细菌是否依赖氧气生存。研究人员还整合了线粒体和叶绿体的基因数据，以更精确地估算关键进化事件的时间。结果显示，至少3个需氧细菌谱系在GOE之前就已存在，比事件早了近9亿年。其中，蓝细菌的祖先可能在32亿年前就具备了需氧代谢能力，这意味着细菌利用氧气的时间可能早于光合作用产氧的进化。

这一研究不仅揭示了细菌进化的新时间线，还展示了机器学习在解析生命历史中的潜力。未来，该方法或可用于预测其他微生物特性，如抗生素耐药性，为科学研究和医学应用提供新思路。

2、太空能源革命：科学家利用月球尘埃制成高效太阳能电池

月球尘埃未来可能成为太空能源的关键。德国波茨坦大学的科学家利用模拟月壤成功制造出高效太阳能电池，不仅能抵御太空辐射，还能大幅降低太空运输成本，为长期月球基地提供可持续能源。这项研究最近发表在《Device》期刊。

目前太空使用的太阳能电池效率虽高（30%-40%），但依赖地球制造的玻璃或厚保护层，重量大、成本高。德国波茨坦大学的研究团队提出创新方案：用月球表层的松散岩屑（月壤）熔制成玻璃，替代传统材料。这一改变可使航天器发射质量减少99.4%，运输成本降低99%。

实验采用模拟月壤熔制的月球玻璃，搭配高效钙钛矿晶体，制成新型太阳能电池。测试表明，每克材料产生的能量可达传统电池的100倍。月球玻璃因含天然杂质呈褐色，反而增强了抗辐射能力，避免普通玻璃在太空中因褐变而降低效率的问题。

研究团队发现，月球玻璃的制备仅需聚集阳光熔解月壤，无需复杂工艺。通过优化玻璃厚度和电池结构，目前效率已达10%，未来有望提升至23%。不过，月球环境仍存挑战，如低重力、极端温差和真空条件可能影响材料性能。团队计划开展月球实地测试以验证可行性。

这项研究表明，月球尘埃不仅能用于建造或提取资源，还可转化为能源，为未来月球基地提供电力支持。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、冰火共存！科学家发现颠覆性新物质态，量子计算或迎突破"

美国布鲁克海文国家实验室的科学家发现了一种“半冰半火”的新物质相，由冷而有序的电子自旋与热而混沌的电子自旋混合而成。这一发现挑战了传统物理学的认知极限，可能推动量子计算、磁制冷等技术的发展。

这种新相态源自对一维亚铁磁体材料的研究，其独特之处在于同时存在高度有序（“冷”）和高度无序（“热”）的电子自旋排列。更关键的是，它能在有限温度下实现物质状态的极锐利转变，未来或可应用于能源系统和信息技术领域。

“半冰半火”是此前发现的“半火半冰”相态的对偶状态。2016年，科学家在研究磁性化合物Sr₃CuIrO₆时首次观测到“半火半冰”态，其中铜位点的自旋完全无序（热），而铱位点的自旋完全有序（冷）。但传统理论认为，这类一维磁性系统无法在有限温度下发生相变，因此其实际应用一直存疑。

最新研究发现，“半冰半火”态可通过超窄温度范围实现相变切换，并具备巨大磁熵变等特性，有望用于新型磁制冷技术或量子信息存储。科学家计划进一步探索其在量子自旋及复杂材料系统中的表现，为未来技术开辟新可能。

这项研究不仅拓展了对物质相态的理解，也为精准调控材料性能提供了新途径。相关成果已发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）等期刊。

2、心脏骤停不再“猝不及防”？AI实现两周前精准预警

《欧洲心脏杂志》（ European Heart Journal）的一项最新研究显示，人工智能（AI）能提前两周预测致命性心律失常，有望革新心脏健康管理模式。该研究由法国国家健康与医学研究院、巴黎西岱大学、巴黎公立医院集团（AP-HP）联合美国团队共同完成。

研究团队开发的人工神经网络分析了来自美、法、英等六国的24万份动态心电图（ECG）数据，识别出两周内可能发生心脏骤停的高危患者，准确率超70%。全球每年超500万人死于心脏性猝死，其中许多患者此前并无心脏病史。

该AI算法由Cardiologs（飞利浦集团子公司）联合巴黎西岱大学和哈佛大学开发，通过分析数百万小时的心跳数据，发现了预示心律失常的微弱信号，尤其是心脏电活动周期的关键指标。

目前，该技术识别高危患者的准确率达70%，排除低危患者的准确率高达99.9%。未来，该算法或可应用于医院监护系统，并整合至动态血压监测仪和智能手表等设备，实现实时预警。

研究团队表示，这一突破标志着猝死预防模式的转变——从以往的中长期风险评估，到如今可提前数小时甚至数天预测风险。下一步将开展临床试验，以验证其实际应用效果。

该研究证实，AI在严重心律失常的早期预警方面具有巨大潜力，或将为心脏健康管理带来革命性变化。（刘春）