盘点
9/2-9/8 改变未来的科技趣闻
全文共2832字，阅读约6分钟
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调节肠道菌群能治阿尔茨海默病？
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最近，越来越多的证据表明肠道失调与阿尔茨海默病（AD）进展之间存在关联，但肠道微生物群的作用机制仍不得而知。9月6日，Cell Research 上发表的一篇论文称，中科院上海药物研究所与上海绿谷制药研究院科研团队通过小鼠模型发现，在AD发病过程中，肠道菌群紊乱可导致大量具有神经促炎作用的氨基酸异常积累，从而诱发脑内神经炎症，导致AD认知障碍，而中国原创首个寡糖类抗AD药物GV-971可通过调节肠道菌群，降低促炎氨基酸累积，进而减轻脑内的神经系统炎症。近期在中国完成的III期临床试验显示，GV-971能够显著改善轻中度阿尔茨海默患者的认知功能。该研究不仅证实了对于肠道菌群紊乱与AD关联性的假说，而且首次提供了AD肠道菌群失调诱导大脑神经炎症的具体分子机制，为阿尔茨海默病治疗药物提供了新的思路。未来仍需更多研究进一步明确促进AD神经系统炎症的关键肠道免疫细胞及种类，同时继续探索肠道菌群和AD进展之间其他可能的联系。
小WE姐：肠道菌群、病毒假说……过去几十年以β-淀粉样蛋白或tau为中心的AD治疗策略持续失败，终于促使人们开始考虑新的治疗方法。最近《科学》子刊的一篇文章还提出对“饥饿素”（ghrelin）的抵抗可能与AD的记忆丧失、认知障碍有关。
两篇论文指路 👉
https://www.nature.com/articles/s41422-019-0216-x
https://stm.sciencemag.org/content/11/505/eaav6278.editor-summary
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AI加速救命药问世
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传统新药研发过程漫长崎岖，平均耗时数十年，成本高达20多亿美元，而人工智能技术可从海量论文中学习分子结构等信息，有望加快新药研发速度。9月2日，Nature Biotechnology 上的一项研究显示，来自人工智能药物发现公司Insilico Medicine、药明康德以及多伦多大学的科学家们开发出一种名为“生成张力强化学习（generative tensorial reinforcement learning ，简称GENTRL）”的新AI系统，仅用21天就完成了靶点确立和新药候选分子的设计与筛选，随后设计出6种新的DDR1抑制剂，并完成了临床前生物学验证，全程只用了46天，比传统药物研发快15倍。研究人员选择了一种与组织纤维化疾病进展密切相关的酪氨酸激酶DDR1作为靶点，利用基于强化学习的AI系统从3万个分子结构中筛选合成出6个潜在新药分子，其中2个在体外细胞实验中对DDR1显示出预期的抑制能力，1号化合物进入临床前动物实验。研究者将公开算法源代码，供更多研发人员使用。
李开复评论：“本文提出的生成张力强化学习方法大大提高了生物化学在药物发现中的应用效率。虽然这种方法还有待进一步的大规模实验，但已标志着AI制药在产业层面的突破，可能会给我们带来重大的社会和经济影响。”
论文地址 👉
https://www.nature.com/articles/s41587-019-0224-x
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人类改变了狗狗的大脑
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人类为了不同的任务培育了不同种类的家犬，如狩猎、放牧、守卫或陪伴，但犬种行为差异背后的神经特质却从未被深入研究过。9月2日，Journal of Neuroscience 上发表的一篇论文称，哈佛大学的神经科学家首次用核磁共振（MRI）技术扫描了33个品种62只纯种犬大脑，发现它们的大脑布局各不相同，其神经网络的解剖学特点与犬种的不同行为特点显著相关，这或许是因为人类近几万年的选择性培育塑造和改变了狗的大脑组织。例如，研究人员在与人类关系密切的㹴犬脑中观察到中脑边缘系统尤其发达，该组织与食物等奖赏行为相关。在狩猎出色的德国短毛指示猎犬的脑中，研究者发现与处理味觉和嗅觉的嗅觉皮层和脑岛各组分之间联系十分紧密。还有一组神经网路与内侧前额叶皮质和社交性有关，在那些与人互动性特别强的狗狗比如比熊犬中非常明显。而在杜宾犬这些警犬和军犬中，负责处理视觉与嗅觉信息的神经环路表现尤为突出。几乎所有鉴定的变异都发生在狗系统发育树的末端分支中，意味着人类通过选择性育种，以不同的方式显著改变了家犬不同谱系的大脑。了解犬种特殊技能的神经解剖学基础是研究大脑如何演化的完美实验，也可以让我们进一步理解人类自己的大脑。
小WE姐：关于人类的好朋友，最近还有一项有趣的研究挑战了传统看法：喵星人和汪星人吃草的原因并不是出于身体不适，而是一种本能。
两篇文章地址 👉
https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0303-19.2019
https://www.sciencemag.org/news/2019/08/mystery-solved-why-cats-eat-grass
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英语和汉语谁更高效？
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语速较快的语言是否信息传输量更大、沟通效率也更高？9月4日，Science Advances 上发表的一篇论文称，里昂大学、香港大学等组成的联合团队在研究17种语言后发现，尽管语速差异巨大，但语音具有相似的信息传输速率——平均每秒39比特，没有哪种语言比其他语言在信息传输上更为高效。研究人员收集了170名成年人9个语系17种语言的录音，包括越南语、英语、德语、意大利语、法语、日语、韩语、汉语普通话、粤语等。研究发现，日语仅643个音节，每个音节的信息密度约为5比特；英语有6949个音节，每个音节的信息密度为7比特；越南语平均每个音节包含8比特的信息，复杂度第一。然而语言的音节信息密度越高，语速也越慢。统计结论显示，信息速率（IR）的平均值为39.15bit/s，音节速率（SR）的平均值为6.63音节/s，17种语言的音节信息密度（ID）和音节速率（SR）呈高度负相关。因人类音节听觉有上限，信息密度高的语言也无法通过加快语速来提高信息传输率。该研究给出了语音的“带宽”极限，或将给自然语言处理的TTS（从文本到语音）研究带来启发。
网友：要不试试文言文 
论文传送门 👉
https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaaw2594
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史上最小光谱仪问世
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光谱仪可以检测光谱中不同谱线的强度，帮助人们获知几百万光年外的星系活动、纳米尺度的分子结构，还能检测空气污染、食品卫生、农作物生长和人体健康状况等。但传统光谱仪难以在保证分辨率的条件下缩小体积，无法满足日益发展的应用需求。9月6日，Science 上发表了一项研究突破，英国剑桥大学与来自中国、英国以及芬兰的研究机构合作，开发出一款尺寸仅几十微米的光谱仪，其大小仅为市面上最小光谱仪的千分之一左右。 研究人员克服了微型化的技术难关，用一种带隙渐变的特殊纳米线替代了传统光谱仪中的分光和探测元件，并在上面精细加工出光探测器阵列，利用各个探测器对不同颜色光具有不同响应的特性，通过逆问题的求解，从响应函数方程组中重构出所需要测量的光谱信息。该微型光谱仪未来可集成到手机摄像系统中，人们可用它很方便地检测分析食品和药物成分，从而判断其安全性。此外，该微型光谱仪能对单个细胞进行扫描光谱成像，分析细胞每个部分的化学变化，未来通过注射植入到人体，可以实时监测人体健康状况，为癌症等疾病检测提供新方法。
小WE姐：团队正在申请专利，希望5年后能让这种微型光谱仪广泛应用到科研、生产和生活中，期待~
论文指路 👉
https://science.sciencemag.org/content/365/6457/1017
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我国实现原子级石墨烯“折纸术”
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受折纸艺术启发，折叠操纵经常被巧妙地运用至一些科技前沿领域，构筑各种结构、器件甚至机器。9月6日，Science 杂志发表了一项重磅研究成果，中科院物理研究所团队在国际上首次实现了原子级精准控制、可按需定制的石墨烯折叠，这也是目前世界上尺寸最小的“石墨烯折纸”。他们通过利用扫描隧道显微镜的操纵技术，成功实现了：①石墨烯折纸在原子尺度上精准折叠；②同一个石墨烯结构沿任意方向的反复折叠与展开；③准一维碳纳米管纳米结构及其异质结的构筑等。基于这种“折纸术”，还可以折叠其它新型二维原子晶体材料和复杂的叠层结构，进而制备出功能纳米结构及其量子器件，研究其新奇物理现象，并且对构筑量子材料、量子器件及量子机器的应用具有重要意义。
小WE姐：论文地址 👉
https://science.sciencemag.org/content/365/6457/1036
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