Neuralink首位受試者腦內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)故障 | 科技周覽

整理 | 周舒義、望鄉(xiāng)

首次發(fā)現(xiàn)一顆“超級地球”存在大氣層

來自詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的觀測表明，一顆炙熱的太陽系外巖石行星可能存在大氣層。

這顆行星名為55 Cancri e（巨蟹座55e），是恒星系統(tǒng)“巨蟹座55”的5顆已知行星之一，距離地球約41光年。其主要由巖石組成，直徑約為地球的2倍，質(zhì)量約為地球的8倍。它距離恒星很近，僅為地球到太陽距離的1/65，因此其表面可能被熔巖覆蓋，并處于潮汐鎖定狀態(tài)（始終以同一面朝向恒星）。

55 Cancri e藝術(shù)概念圖 | 來源：NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford（STScI）

研究人員利用韋布望遠(yuǎn)鏡搭載的近紅外相機(jī)和中紅外儀，觀測了該行星發(fā)出光線的細(xì)微變化和熱能輻射。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，55 Cancri e朝向恒星的一面溫度低于預(yù)期，表明熱量的表面分布相對更均勻。研究人員認(rèn)為這是大氣層存在的一個“強烈跡象”，因為大氣可以將熱量從朝向恒星的一面輸運到背面。近紅外相機(jī)光譜數(shù)據(jù)也顯示，該行星可能存在富含一氧化碳或二氧化碳的大氣層。研究推測，55 Cancri e的原生大氣層早已被恒星輻射和恒星風(fēng)剝離掉了，目前存在的可能是從覆蓋該行星表面的巖漿海洋中冒出氣體形成的次生大氣層。

雖然該行星溫度太高，不適合居住，但研究人員認(rèn)為，它可以為研究巖石行星的大氣層、這類行星表面和內(nèi)部之間的相互作用提供一個獨特窗口，也將為了解地球、火星等曾被巖漿海洋覆蓋的太陽系行星的早期演化提供線索。相關(guān)論文5月8日發(fā)表于Nature。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07432-x

馬斯克腦機(jī)接口公司：首位受試者腦內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)故障

5月8日，馬斯克旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink發(fā)表博文，報告了首個接受其腦機(jī)芯片植入手術(shù)的患者的最新情況，其中透露腦內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)了硬件問題。

Neuralink表示，在患者Noland Arbaugh接受手術(shù)后的幾周內(nèi)，植入設(shè)備的部分接線從腦組織中縮回、脫落，導(dǎo)致信息傳輸速率和準(zhǔn)確度降低。不過，Neuralink修改了記錄算法，提高其檢測神經(jīng)信號的靈敏度；并且改進(jìn)了將信號轉(zhuǎn)化為光標(biāo)移動的技術(shù)，令腦機(jī)接口性能“得到了快速、持續(xù)的改進(jìn)，現(xiàn)已恢復(fù)至最初水平”。

腦機(jī)接口每日峰值性能，以比特率（bits per second）衡量。接線脫落一度導(dǎo)致傳輸性能降低。| 來源：Neuralink

Neuralink并未解釋接線脫落原因。據(jù)《華爾街日報》報道，知情人士透露一個可能的原因是，手術(shù)后Arbaugh的顱內(nèi)進(jìn)入了空氣（顱內(nèi)積氣）。這個問題似乎并未對被試安全構(gòu)成威脅，不過研究人員仍在考慮移除該植入物。此外，Neuralink已將情況通報至美國食品藥品監(jiān)督管理局，他們相信已經(jīng)解決了上述問題，并計劃在未來幾個月內(nèi)再植入兩名患者。

Noland Arbaugh | 來源：Neuralink

Arbaugh是Neuralink 的第一位人類受試者。因為2016年的一次潛水事故，他的四肢一直處于癱瘓狀態(tài)。今年1月，Arbaugh植入了Neuralink的腦機(jī)芯片。植入手術(shù)由機(jī)器人完成，腦機(jī)芯片負(fù)責(zé)記錄神經(jīng)信號，并將其傳輸?shù)酵獠繖C(jī)器，最初目標(biāo)是“讓人們能夠僅用自己的想法來控制計算機(jī)光標(biāo)或鍵盤”。（Neuralink，Wall Street Journal）

Arbaugh通過腦機(jī)接口下國際象棋 | 來源：Neuralink【前往“返樸”觀看視頻】

Neuralink博文鏈接：
https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update-user-experience/

AlphaFold 3來了：預(yù)測所有生物分子結(jié)構(gòu)、相互作用

5月9日，Alphabet旗下人工智能藥物發(fā)現(xiàn)公司Isomorphic Labs與谷歌DeepMind共同宣布，推出新一代AI生物分子結(jié)構(gòu)模型AlphaFold 3，能夠針對多種蛋白質(zhì)、DNA、RNA和小分子配體之間的交互作用進(jìn)行復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測，并可預(yù)測翻譯后修飾（PTM）和離子對這些分子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響。據(jù)介紹，AlphaFold 3具有原子級結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)度，能夠加強針對難以靶向靶點的藥物理性設(shè)計，有望為未來藥物發(fā)現(xiàn)翻開嶄新一頁。

AlphaFold 3對感冒病毒刺突蛋白（藍(lán)色）與抗體（綠色）、單糖（黃色）相互作用時的結(jié)構(gòu)預(yù)測，與真實結(jié)構(gòu)（灰色）相符。| 來源：Google DeepMind，Isomorphic Labs【前往“返樸”觀看視頻】

2020年，AI蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測模型AlphaFold 2發(fā)布，能夠基于氨基酸序列準(zhǔn)確預(yù)測蛋白質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)。AlphaFold 3在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，科學(xué)家可以在模型中輸入一個生物分子復(fù)合體的描述，并在幾秒內(nèi)獲得該復(fù)合體3D結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確預(yù)測。輸入的生物分子系統(tǒng)可以包含多種蛋白質(zhì)、核酸（DNA和RNA）、小分子配體和離子。

AlphaFold 3對蛋白質(zhì)（藍(lán)色）與DNA雙螺旋（粉色）分子復(fù)合物的預(yù)測，與真實分子結(jié)構(gòu)（灰色）近乎完美匹配。| 來源：Google DeepMind，Isomorphic Labs【前往“返樸”觀看視頻】

AlphaFold 3是一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的生成式AI模型，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立在定制化Transformer架構(gòu)之上，并使用擴(kuò)散模型以生成輸入系統(tǒng)中每個原子的位置。該模型以蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（PDB）中的全球分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對其中99%以上已知的生物分子復(fù)合體進(jìn)行分析。與以往預(yù)測模型相比，AlphaFold 3對蛋白質(zhì)-配體相互作用、蛋白質(zhì)-核酸相互作用，以及抗體-抗原預(yù)測的準(zhǔn)確性皆顯著提升。（藥明康德）

論文鏈接：
https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07487-w

歐盟氣候監(jiān)測機(jī)構(gòu)：全球經(jīng)歷有記錄以來“最熱4月”

根據(jù)歐盟氣候監(jiān)測機(jī)構(gòu)哥白尼氣候變化服務(wù)局5月8日數(shù)據(jù)，全球剛剛經(jīng)歷了有記錄以來的“最熱4月”，全球單月平均氣溫已連續(xù)11個月刷新該機(jī)構(gòu)記錄的同期最高值。

2024年4月，全球近地表平均氣溫首次突破15℃，達(dá)到15.03℃，刷新2016年4月創(chuàng)下的14.89攝氏度紀(jì)錄，比工業(yè)化前（1850年至1900年）同期平均氣溫高1.58攝氏度。同時，過去12個月（2023年5月至2024年4月），全球平均氣溫創(chuàng)該機(jī)構(gòu)有記錄以來新高，比工業(yè)化前同期平均氣溫高1.61攝氏度。

1940年1月至2024年4月，相對于1850-1900年的每月全球地表氣溫距平（°C）。2024年用黃色粗線表示，2023年用紅色粗線表示，所有其他年份用細(xì)線表示。數(shù)據(jù)源：ERA5 | 來源：C3S/ECMWF

根據(jù)《巴黎協(xié)定》提出的控溫目標(biāo)，到本世紀(jì)末，應(yīng)將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高幅度控制在2℃之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5℃以內(nèi)而努力。這是指全球多年的長期變暖情況，而非某月或某年一時升幅突破溫控目標(biāo)。因此，上述記錄并不意味著全球平均氣溫升幅已突破1.5℃的控溫目標(biāo)。

全球氣溫長期上升是由人類排放二氧化碳等溫室氣體推動的。厄爾尼諾現(xiàn)象期間，溫暖的海水?dāng)U散到太平洋并向大氣釋放熱量，這也是近幾個月氣溫破紀(jì)錄的原因之一。

哥白尼氣候變化服務(wù)局主任Carlo Buontempo表示：“厄爾尼諾在今年年初達(dá)到頂峰。盡管與厄爾尼諾等自然循環(huán)相關(guān)的溫度變化時有發(fā)生，但由于溫室氣體濃度增加而被困在海洋、大氣中的額外熱量，將繼續(xù)推動全球氣溫創(chuàng)下新紀(jì)錄?！?/p>

來源鏈接：
https://climate.copernicus.eu/copernicus-global-temperature-record-streak-continues-april-2024-was-hottest-record

父親的腸道菌群會影響下一代

腸道微生物組對宿主健康至關(guān)重要，但其對生殖系統(tǒng)、特別是父系腸道微生物組對子代健康的影響，此前鮮有研究。一項新研究發(fā)現(xiàn)，破壞雄性小鼠的腸道微生物生態(tài)，會使其后代更有可能在出生時體重過輕、生長受限，以及過早死亡。

來源：Joana Carvalho/Isabel Romero Calvo/EMBL

研究人員通過使用抗生素和瀉藥，令雄性小鼠的腸道微生態(tài)發(fā)生紊亂。對睪丸代謝物的分析發(fā)現(xiàn)，小鼠腸道生態(tài)失調(diào)會影響睪丸的生理機(jī)能、代謝產(chǎn)物和激素信號，這表明哺乳動物中存在具有重要穩(wěn)態(tài)功能的“腸道-生殖系軸”。將腸道生態(tài)失調(diào)的雄性小鼠與正常雌性小鼠交配，結(jié)果雌性小鼠孕期胎盤缺陷（如血管分布不良和生長遲緩）的發(fā)生頻率更高，下一代幼鼠出生時的體重明顯更輕，出生后的死亡率也更高。進(jìn)一步研究表明，這種不利影響并非通過父本微生物組傳遞，而是由精子中的表觀遺傳修飾實現(xiàn)的。

不過，上述影響是可逆的，一旦停用抗生素，父本小鼠的微生物組會在8周內(nèi)自然恢復(fù)，這種代際效應(yīng)就會消失。目前尚不完全清楚腸道微生物對生殖系統(tǒng)的影響程度，也不確定上述發(fā)現(xiàn)是否也適用于人類。研究人員表示，要將小鼠模型的結(jié)果應(yīng)用到人類模型，還有一些固有差異需要納入考量。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07336-w

波音“星際客機(jī)”飛船首次載人試飛再度推遲

當(dāng)?shù)貢r間5月6日，美國波音公司“星際客機(jī)”飛船首次載人試飛任務(wù)由于氧氣閥門出現(xiàn)問題被推遲。

Atlas V在發(fā)射臺上 | 來源：NASA/Joel Kowsky

“星際客機(jī)”原定于美國東部時間6日22時34分（北京時間7日10時34分）開始首次載人試飛，搭乘“宇宙神5（Atlas V）”型運載火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角太空軍基地發(fā)射升空。美國航空航天局在距原定發(fā)射時間約2小時前宣布取消發(fā)射任務(wù)，當(dāng)時兩名美國宇航員Butch Wilmore和Suni Williams已進(jìn)入飛船。

技術(shù)人員協(xié)助兩名宇航員離開飛船，等待下一次試飛。NASA、波音公司和ULA（聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟）當(dāng)晚舉行新聞發(fā)布會，表示在Atlas V二級“半人馬座”火箭上發(fā)現(xiàn)氧氣閥門故障。5月7日，ULA在審查后決定更換液氧罐上的壓力調(diào)節(jié)閥。

波音公司原計劃在這次試飛成功后承接更多載人航天任務(wù)，為美國航天局向國際空間站運送宇航員。波音公司在2014年與NASA簽約，為后者開發(fā)用于商業(yè)航天載人任務(wù)的飛船，原定于2017年交付運營，但因技術(shù)問題多次推遲，至今未完成載人試飛。

2019年12月，“星際客機(jī)”飛船首次不載人試飛未能進(jìn)入預(yù)定軌道，被迫取消前往國際空間站的任務(wù)。2021年8月，飛船第二次不載人試飛因火箭推進(jìn)系統(tǒng)故障推遲，直至2022年5月才完成。2023年7月，“星際客機(jī)”飛船擬進(jìn)行首次載人試飛，卻因飛船纜線外的保護(hù)帶材料可燃和降落傘傘繩強度不達(dá)標(biāo)而推遲至今。

首例自體再生胰島移植成功，25年糖尿病病史患者被治愈

在近日發(fā)表于Cell Discovery的一項研究中，研究人員利用干細(xì)胞來源的自體再生胰島移植，成功治愈一名胰島功能嚴(yán)重受損的2型糖尿病患者，目前該患者已徹底脫離胰島素長達(dá)33個月。

2型糖尿?。═2D）患者的胰島β細(xì)胞數(shù)量逐漸減少、功能退化，約30%的2型糖尿病患者終身依賴于胰島素注射治療。長期血糖控制不佳可導(dǎo)致失明、腎衰竭、心腦血管意外、截肢等嚴(yán)重并發(fā)癥，甚至?xí)赏Y酸中毒或無意識低血糖而致死。重癥患者只能通過移植療法，從捐獻(xiàn)的胰腺中提取胰島組織，進(jìn)行微創(chuàng)注射來避免并發(fā)癥的進(jìn)展。然而受制于供體嚴(yán)重匱乏、胰島分離技術(shù)復(fù)雜等因素，目前臨床需求很難滿足。

研究人員利用患者血液PBMC重編程為自體iPSC細(xì)胞，并使之轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺N子細(xì)胞”——內(nèi)胚層干細(xì)胞（Endoderm stem cell，EnSC），最終實現(xiàn)在體外再造胰島組織（E-islet）。2021年7月19日，通過皮肝門靜脈介入輸注移植方式，治療一例終末期糖尿病腎病患者。該患者為59歲男性，有25年2型糖尿病病史，在2017年因糖尿病并發(fā)腎功能衰竭接受了腎移植，術(shù)后血糖控制不良，每天需注射超過20單位胰島素并服用多種降糖藥物。

結(jié)果顯示，患者從術(shù)后第11周開始完全脫離外源胰島素，其他降糖藥（拜糖平、二甲雙胍）術(shù)后逐步減量，并在第48周和56周實現(xiàn)脫離?；颊咝g(shù)后空腹C肽水平較術(shù)前增加了2倍；嚴(yán)格饅頭餐實驗（mixed-meal tolerance test，MMTT）揭示餐后胰島素及C肽分泌較術(shù)前均顯著增加，提示胰島功能恢復(fù)。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41421-024-00662-3

出品：科普中國

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