tau蛋白病基于結(jié)構(gòu)的分類

《自然》封面：迄今發(fā)現(xiàn)的一些與特定疾病相關(guān)的tau蛋白絲?！蹲匀弧冯s志第7880期封面文章報(bào)道了tau蛋白絲在阿爾茨海默病等疾病中的多種折疊，揭示了其與特定疾病有關(guān)的另外4種折疊，包括進(jìn)行性核上性麻痹和嗜銀顆粒病。一般認(rèn)為tau蛋白（microtubule-associated?protein-tau）能穩(wěn)固塑造神經(jīng)細(xì)胞的骨架，但在tau蛋白病這類神經(jīng)退行性疾病中，tau蛋白會(huì)錯(cuò)誤折疊并堆積形成細(xì)絲。研究人員利用這些不同的折疊，確定了tau蛋白病基于結(jié)構(gòu)的層級(jí)分類。這一分類對(duì)臨床診斷和神經(jīng)病理學(xué)解剖進(jìn)行了補(bǔ)充，還可用于鑒別新的疾病實(shí)體。

氣候治理

《自然》封面：一座煤場(chǎng)正在進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)。《自然》雜志第7881期封面文章聚焦2021年10月31日在英國(guó)格拉斯哥舉行的第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)。所有目光都在關(guān)注世界各國(guó)能否達(dá)成共識(shí)。為應(yīng)對(duì)氣候變化，大會(huì)聚焦不同措施的實(shí)施效果，以及還有哪些工作需要完成。最終，會(huì)議各締約方通過(guò)談判達(dá)成了《格拉斯哥氣候公約》，明確將進(jìn)一步加強(qiáng)氣候行動(dòng)。中國(guó)在推動(dòng)全球應(yīng)對(duì)氣候變化進(jìn)程中發(fā)揮了重要積極作用，為此次大會(huì)的成功貢獻(xiàn)了重要力量。

家馬從歐亞草原西部起源和擴(kuò)張

《自然》封面：法國(guó)索爾德拉拜（Sorde-l’Abbaye）三座迪盧瑟（Duruthy）馬形雕像之一。它們可追溯至1.7萬(wàn)年前的馬格德林文化中期?！蹲匀弧冯s志第7882期封面文章報(bào)道了對(duì)歐亞大陸各處的273匹古代馬進(jìn)行的DNA分析結(jié)果。家馬的遺傳譜系尚不明確，現(xiàn)代家馬的馬類祖先也不清楚。在相關(guān)研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了約公元前2700年之后，下伏爾加河-頓河地區(qū)（現(xiàn)屬俄羅斯）有一個(gè)馴化中心。數(shù)據(jù)表明，騎馬和使用輪輻戰(zhàn)車支持了這些新馴化的馬擴(kuò)散開(kāi)去，在約500年里，這些馬不斷繁育，逐步取代了歐亞大陸各地此前所有的本地馬種。

利用高分辨率捕食測(cè)量評(píng)估須鯨的捕食量

《自然》封面：加拿大不列顛哥倫比亞省溫哥華島沿岸，一只正在捕食的座頭鯨。《自然》雜志第7883期封面文章報(bào)道了鯨魚(yú)捕食量研究進(jìn)展。須鯨捕食的獵物數(shù)量驚人，但研究人員一直很難確定其具體捕食量。馬修·薩沃卡（Matthew?Savoca）和他的同事通過(guò)對(duì)鯨的定位追蹤結(jié)合對(duì)獵物密度的聲學(xué)測(cè)量，證實(shí)了其獵物捕食量是之前估算的好幾倍。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)始捕鯨前，南大洋鯨種群每年捕食4.3億噸南極磷蝦，說(shuō)明鯨或能加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)，而更大數(shù)量的鯨種群有望支持完全不同的生態(tài)環(huán)境。

輕質(zhì)、堅(jiān)固、可塑的木材通過(guò)細(xì)胞壁工程成為可持續(xù)的結(jié)構(gòu)材料

《科學(xué)》封面：平板木材制成多功能3D結(jié)構(gòu)?！犊茖W(xué)》雜志第6566期封面報(bào)道了一種可操作的低密度、擴(kuò)散多孔硬木的改性和成型工藝。木材是一種高度復(fù)雜的材料，進(jìn)化為多層結(jié)構(gòu)，可以支撐數(shù)百英尺高的樹(shù)木。木材的復(fù)合結(jié)構(gòu)既起到了機(jī)械支撐的作用，又起到了樹(shù)木內(nèi)部水分和養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)淖饔?。木材由長(zhǎng)股纖維組成，沿顆粒方向較強(qiáng)且有彈性，但橫向較弱且較脆。由于木材在機(jī)械性能上的這種各向異性，某些加工和制造技術(shù)不能使用。研究為具有復(fù)雜幾何形狀的木質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建造建立了基礎(chǔ)。

健康睡眠的諸多好處

《科學(xué)》封面：我們?yōu)槭裁此摺！犊茖W(xué)》雜志第6567期特刊報(bào)道了最近關(guān)于睡眠基本機(jī)制的見(jiàn)解，以及我們的大腦在睡眠期間執(zhí)行的許多功能。此外這期雜志還關(guān)注了睡眠對(duì)個(gè)人和社會(huì)的恢復(fù)和健康促進(jìn)作用。睡眠是一項(xiàng)重要的、不容置疑的身體功能，對(duì)人體健康至關(guān)重要。睡眠發(fā)生的時(shí)候，我們的身體可能很安靜，基本上不會(huì)動(dòng)，但我們的大腦卻非常活躍。一天中積累的代謝產(chǎn)物和其他毒素會(huì)被清除，最近的記憶會(huì)被鞏固。文章指出，現(xiàn)在是承認(rèn)莎士比亞所說(shuō)的享受“蜜露般的酣睡（honey-heavy?dew?of?slumber）”的時(shí)候了。

“毅力號(hào)”火星車揭示火星隕石坑古三角洲湖泊系統(tǒng)和洪水沉積物

《科學(xué)》封面：2021年4月18日，“毅力號(hào)”火星車儀器拍攝的火星“Jezero”隕石坑的增強(qiáng)彩色光學(xué)圖像?！犊茖W(xué)》雜志第6568期封面文章報(bào)道了軌道航天器的觀測(cè)結(jié)果：火星上的“Jezero”隕石坑包含一個(gè)突出的扇形沉積巖體，沉積在其西部邊緣。扇形有露頭面，從軌道上看是不可見(jiàn)的，記錄著隕石坑的水文演變。這些露頭面中傾斜地層可能是三角洲進(jìn)入湖泊的證據(jù)。相比之下，最上部的扇形地層由卵石礫巖組成，這可能是間歇性高能洪水沉積導(dǎo)致的。這種沉積序列表明，這里曾有從持續(xù)湖泊環(huán)境中的長(zhǎng)期水文活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰康亩唐诤恿髁鲃?dòng)。

太平洋巖魚(yú)極端壽命的起源與演化

《科學(xué)》封面：一條依偎在巖石中的石斑魚(yú)（老虎斑）?！犊茖W(xué)》雜志第6569期封面文章報(bào)道了生活在太平洋沿岸水域的巖魚(yú)物種的基因組，并揭示了一些基因差異使它們的壽命大相徑庭。太平洋巖魚(yú)是地球上壽命最長(zhǎng)的脊椎動(dòng)物之一。在這些巖魚(yú)中，可以觀察到在這1000萬(wàn)年間發(fā)生的進(jìn)化。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一些物種的壽命較短時(shí)，它們的種群規(guī)模會(huì)擴(kuò)大，而當(dāng)它們進(jìn)化為長(zhǎng)壽命時(shí)，種群規(guī)模就會(huì)縮小。較深、較冷的水域會(huì)減緩新陳代謝，這可能與壽命延長(zhǎng)有關(guān)。

植物研究

接骨木屬植物的民族植物學(xué)研究

中國(guó)科學(xué)院武漢植物園胡光萬(wàn)等人對(duì)全球接骨木屬植物的民族植物學(xué)、植物化學(xué)、毒理學(xué)和已知藥理學(xué)特性等開(kāi)展研究。相關(guān)成果發(fā)表于《民族藥理學(xué)雜志》（Journal?of?Ethnopharmacology）。越來(lái)越多的藥用植物被用來(lái)治療各種疾病，它們的安全性被廣泛關(guān)注。在接骨木屬植物中，大約包含29個(gè)公認(rèn)物種。來(lái)自其中一些物種的諸如氰苷和凝集素等化合物具有潛在的毒性，可能會(huì)危及生命。在本屬植物的藥用應(yīng)用方面，還需要通過(guò)臨床試驗(yàn)對(duì)功效進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。相關(guān)研究總結(jié)了接骨木屬植物的傳統(tǒng)藥用用途，說(shuō)明它們可作為現(xiàn)代藥物的替代品。不過(guò)，目前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)在指導(dǎo)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理應(yīng)用上還存在一定差距。

興安落葉松林生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)和水分模擬研究

東北林業(yè)大學(xué)蔡體久教授科研團(tuán)隊(duì)揭示了大興安嶺地區(qū)頂級(jí)群落興安落葉松林生態(tài)系統(tǒng)植被-土壤-微生物之間相互作用的潛在機(jī)制。相關(guān)成果相繼發(fā)表于《土壤生物學(xué)與生物化學(xué)》（Soil?Biology?and?Biochemistry）和《水文學(xué)雜志》（Journal?of?Hydrology）。大興安嶺地區(qū)是我國(guó)北方唯一的森林集中分布區(qū)，同時(shí)也是我國(guó)高緯度多年凍土核心區(qū)。研究利用表層和深層土壤水分之間的（解）耦合效應(yīng)，提出了一種重建表層和深層土壤水分之間的耦合時(shí)間序列數(shù)據(jù)的框架，有效提高了深層土壤水分模擬的精度。在未來(lái)的地下土壤水分模擬研究中，應(yīng)充分考慮土壤水分的（解）耦合效應(yīng)，改善區(qū)域模型和優(yōu)化相關(guān)參數(shù)。

荒漠C4木本植物和土壤無(wú)機(jī)固碳研究

中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院蘇培璽研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)中國(guó)荒漠C4木本植物和土壤無(wú)機(jī)固碳進(jìn)行研究回顧與展望。相關(guān)成果發(fā)表于《中國(guó)沙漠》。碳循環(huán)是自然和社會(huì)系統(tǒng)的重要紐帶。陸地生態(tài)系統(tǒng)的自然固碳途徑分為植物碳同化、土壤碳同化兩種。研究人員通過(guò)對(duì)戈壁、沙漠和壤質(zhì)荒漠土壤無(wú)機(jī)碳密度和碳儲(chǔ)量分析，提出了土壤碳同化（soil?carbon?assimilation）概念，并給出了土壤碳同化途徑的3個(gè)階段：CO2與H2O反應(yīng)階段、CO2或弱碳酸與土壤溶液陽(yáng)離子反應(yīng)階段、生成溶解碳酸鹽與沉淀碳酸鹽附著于土壤顆粒和向下沉積階段，解釋了土壤無(wú)機(jī)固碳這一現(xiàn)象。他們提出，與植物碳同化比較，土壤碳同化是荒漠固碳的主要途徑。

木基生物塑料研究

北京林業(yè)大學(xué)材料學(xué)院陳閣谷、彭鋒等人以綠色資源天然輕木及天然橡膠膠乳制備生物塑料，通過(guò)木質(zhì)素脫除、天然膠乳原位分布、密實(shí)化及硫化工藝制備出木基生物塑料。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》（Chemical?Engineering?Journal）。生物塑料因其生物相容性、可降解性及可再生性，被認(rèn)為是石油基塑料的理想替代品。這一木基生物塑料具有良好的生物相容性、防紫外線的優(yōu)點(diǎn)。為拓展材料的實(shí)用性能，研究者利用天然膠乳的黏性，在低溫致密后將木基生物塑料制備成木基吸管，并對(duì)其實(shí)用性進(jìn)行測(cè)試。研究表明，新材料在水中浸泡4小時(shí)后仍可以正常使用，在未來(lái)石油基吸管、塑料替代方面具有很高的應(yīng)用前景。

植物研究

揭示黃瓜果刺生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控路徑

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張圣平、顧興芳等人與合作者在黃瓜果刺生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控研究上取得進(jìn)展，揭示了NS基因通過(guò)生長(zhǎng)素途徑調(diào)控黃瓜果實(shí)多刺性狀。相關(guān)成果發(fā)表于《植物學(xué)雜志》（The?Plant?Journal）。果實(shí)多刺是黃瓜重要的外觀品質(zhì)性狀，這一性狀在1984年被首次報(bào)道，但迄今為止尚未完成性狀的基因克隆。相關(guān)研究通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）鑒定到9個(gè)與果刺密度相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，通過(guò)基因編輯和過(guò)表達(dá)驗(yàn)證了調(diào)控果實(shí)多刺性狀的編碼基因（NS基因）。通過(guò)生長(zhǎng)素含量測(cè)定、生長(zhǎng)素免疫共沉淀、生長(zhǎng)素響應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)等研究，證實(shí)NS通過(guò)生長(zhǎng)素途徑調(diào)控果刺密度。

禾谷類作物胚乳發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積

中國(guó)科學(xué)院植物研究所劉春明研究組應(yīng)邀評(píng)述禾谷類作物胚乳發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積研究進(jìn)展。相關(guān)論文發(fā)表于《植物生物學(xué)年度評(píng)論》（Annual?Review?of?Plant?Biology）。禾谷類作物的胚乳是人類糧食和動(dòng)物飼料的最主要來(lái)源之一，同時(shí)也為工業(yè)產(chǎn)品提供了大量原材料。綜述對(duì)過(guò)去30余年禾谷類作物胚乳發(fā)育和貯藏物質(zhì)積累的分子調(diào)控研究進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，闡析了糊粉層和淀粉胚乳分化、灌漿過(guò)程中糖運(yùn)輸和卸載的可能機(jī)制，提出了以細(xì)胞質(zhì)膜完整性喪失、胞間糖自由流動(dòng)為基礎(chǔ)的“自由貿(mào)易”淀粉合成工廠模型，對(duì)這一領(lǐng)域面對(duì)的重大科學(xué)問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向提出了見(jiàn)解。

玉米單倍體誘導(dǎo)關(guān)鍵基因研究及成果轉(zhuǎn)化

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴(yán)建兵、李響等人與合作者共同深入解析了玉米單倍體誘導(dǎo)關(guān)鍵基因ZmPLA1導(dǎo)致單倍體發(fā)生的分子機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《分子植物》（Molecular?Plant）。研究發(fā)現(xiàn)精細(xì)胞中的活性氧（ROS）增加是導(dǎo)致玉米單倍體誘導(dǎo)的關(guān)鍵因素，并鑒定了一個(gè)全新的誘導(dǎo)單倍體發(fā)生的新基因，發(fā)明了一項(xiàng)用化學(xué)試劑處理花粉從而誘導(dǎo)單倍體發(fā)生的新方法。為單性生殖、單倍體誘導(dǎo)等基礎(chǔ)生殖生物學(xué)研究提供了新的認(rèn)識(shí)，也為提升作物育種效率提供了新的思路和方法?；钚匝跄芡瑫r(shí)影響動(dòng)植物生殖發(fā)育過(guò)程，進(jìn)一步深入研究可以為人類的生殖健康和植物的生長(zhǎng)發(fā)育研究提供有價(jià)值的信息。

土沉香花中發(fā)現(xiàn)抗癌活性分子

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所王躍虎團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行抗癌藥物篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)，土沉香花的乙醇提取物對(duì)若干癌癥細(xì)胞有顯著的抑制作用。相關(guān)成果發(fā)表于《應(yīng)用天然產(chǎn)物》（Natural?Products?and?Bioprospecting）。瑞香科植物土沉香又名白木香，是中藥沉香的基原植物，廣泛分布在中國(guó)的南方地區(qū)，包括云南、廣東、廣西、海南、福建、臺(tái)灣和香港等地。土沉香樹(shù)在受到傷害（微生物入侵、火燒、雷劈、打孔等）后，會(huì)在心材部位緩慢形成樹(shù)脂，即沉香。研究人員以抗癌活性為導(dǎo)向，進(jìn)一步追蹤土沉香花中的抗癌活性成分。他們通過(guò)抗癌活性追蹤分離，發(fā)現(xiàn)3個(gè)葫蘆烷三萜和1個(gè)2-（2-苯乙基）色酮類化合物。

微生物學(xué)

血流感染中莢膜介導(dǎo)細(xì)菌逃逸肝臟天然免疫新機(jī)制

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院傳染病研究中心張敬仁課題組開(kāi)展莢膜通過(guò)干擾肝臟巨噬細(xì)胞促進(jìn)血流病原細(xì)菌的致病性研究。相關(guān)成果發(fā)表于《實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)期刊》（Journal?of?Experimental?Medicine）。血流感染是威脅人類健康的最嚴(yán)重的感染性疾病，攜帶莢膜結(jié)構(gòu)的細(xì)菌是造成血流感染的最主要的病原體。研究者利用豐富的臨床菌株資源和遺傳轉(zhuǎn)化構(gòu)建的莢膜置換菌株，在小鼠菌血癥模型中證明了莢膜的類型（血清型）是直接決定其毒力的關(guān)鍵因素。莢膜對(duì)細(xì)菌致病性的貢獻(xiàn)集中體現(xiàn)在血流感染早期階段。研究揭示了莢膜這一關(guān)鍵的致病因子如何影響病原細(xì)菌和宿主天然免疫系統(tǒng)的相互作用，進(jìn)而決定血流感染疾病中病原體和宿主的最終命運(yùn)。

碳青霉烯耐藥機(jī)制研究

中國(guó)科學(xué)院微生物研究所馮婕團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)接觸亞致死抗生素后菌株通過(guò)基因擴(kuò)增迅速增加碳青霉烯耐藥性。相關(guān)成果發(fā)表于《m生物》（mBio）。碳青霉烯類耐藥腸桿菌科細(xì)菌（CRE）的全球傳播對(duì)公共衛(wèi)生系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。腸桿菌科細(xì)菌主要通過(guò)獲得碳青霉烯酶來(lái)產(chǎn)生耐藥性，其中肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶（KPCs）最為普遍。產(chǎn)KPCs的CRE已在世界范圍內(nèi)傳播，通常伴隨著多重耐藥性，并成為院內(nèi)相關(guān)感染發(fā)病率和死亡率增加的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)高耐藥的發(fā)生機(jī)制，可以幫助細(xì)菌來(lái)逃避碳青霉烯類抗生素的攻擊，同時(shí)也是CRE逃逸實(shí)驗(yàn)室體外耐藥檢測(cè)的重要策略，進(jìn)而影響抗生素在臨床應(yīng)用中的使用和療效。

乙型肝炎病毒誘導(dǎo)免疫耐受的新機(jī)制研究

復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院袁正宏團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)乙型肝炎病毒（hepatitis?B?virus，HBV）能利用單核樣髓系抑制性細(xì)胞（mMDSCs）剔除胸腺中未發(fā)育成熟的HBV特異性CD8+T細(xì)胞，從而建立病毒免疫耐受，并闡明了其中的分子機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)期刊》（Journal?of?Experimental?Medicine）。研究者與臨床專家合作，收集了2月齡至62歲慢性乙肝患者外周血樣本，并進(jìn)一步開(kāi)展小鼠實(shí)驗(yàn)。相關(guān)研究不僅解釋了HBV在不同年齡患者中感染結(jié)局的差異機(jī)制，也為慢性乙肝治療年齡的選擇提供了科學(xué)依據(jù)，提示靶向mMDSCs或其遷移有可能成為治療慢性乙肝的新型策略。

蜱源啟動(dòng)子鑒定和蜱細(xì)胞系轉(zhuǎn)染體系研究

中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所/國(guó)家病毒資源庫(kù)鄧菲/沈姝團(tuán)隊(duì)與英國(guó)利物浦大學(xué)蜱細(xì)胞庫(kù)合作，相關(guān)成果發(fā)表于《蜱蟲(chóng)和蜱傳疾病》（Ticks?and?tick-borne?diseases）。多種與人類和動(dòng)物疾病相關(guān)的蜱傳病毒，如蜱傳腦炎病毒（TBEV）、克里米亞-剛果出血熱病毒（CCHFV）、發(fā)熱伴血小板減少綜合征病毒（SFTSV），以及對(duì)豬高致病性的非洲豬瘟病毒（ASFV）等的流行，嚴(yán)重威脅人口健康，給畜牧產(chǎn)業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。研究解析了利用質(zhì)粒轉(zhuǎn)染方法在兩種蜱細(xì)胞系表達(dá)外源蛋白的特性，比較分析了哺乳動(dòng)物細(xì)胞系適用的商品化啟動(dòng)子和4種蜱源啟動(dòng)子在蜱細(xì)胞中驅(qū)動(dòng)外源蛋白表達(dá)的效率，以及不同轉(zhuǎn)染試劑對(duì)這一方法的影響。

微生物學(xué)

糞便微生物移植的特邀綜述

中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院左濤、蘭平、吳小劍等人與合作者詳細(xì)闡述了腸道病毒和真菌在糞便微生物移植（FMT）治療不同疾病中的作用。相關(guān)成果發(fā)表于《柳葉刀·胃腸病和肝病學(xué)》（The?Lancet?Gastroenterology?&?Hepatology）。在眾多的功能菌群中，腸道益生菌廣為人知，但是在腸道微生態(tài)里，除了細(xì)菌之外，還有大量的病毒和真菌，在某些程度上，它們?cè)诩S便微生物移植（FMT）治療腸道微生態(tài)紊亂的效果中，同樣扮演了至關(guān)重要的角色。越來(lái)越多的證據(jù)表明腸道真菌群可以強(qiáng)烈地影響宿主免疫系統(tǒng)，這種相互作用與細(xì)菌活性相關(guān)。腸道真菌群失調(diào)在各種疾病的發(fā)病機(jī)制中起重要的作用。

“振動(dòng)誘導(dǎo)發(fā)光”機(jī)制精準(zhǔn)探測(cè)流感病毒

華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心賀曉鵬教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于“振動(dòng)誘導(dǎo)發(fā)光”機(jī)制的流感病毒精準(zhǔn)探測(cè)工具。相關(guān)成果發(fā)表于《細(xì)胞》（Cell）子刊《化學(xué)》（Chem）。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于“振動(dòng)發(fā)光”（VIE）機(jī)制的唾液酸寡糖偶聯(lián)動(dòng)態(tài)熒光陣列，提出將“振動(dòng)誘導(dǎo)發(fā)光”這一動(dòng)態(tài)熒光機(jī)制引入糖介導(dǎo)高致病病原微生物識(shí)別特異性的精準(zhǔn)探測(cè)，通過(guò)“生物識(shí)別誘導(dǎo)構(gòu)象限制”這一獨(dú)特策略的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)流感病毒糖異構(gòu)化識(shí)別差異的高通量、原位精準(zhǔn)區(qū)分。預(yù)期相關(guān)技術(shù)有望成為傳統(tǒng)固相糖陣列實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充，為糖組學(xué)解碼提供有力的化學(xué)工具。

腸道上皮細(xì)胞新亞群Tuft-2細(xì)胞的抗菌作用及其機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所范祖森課題組揭示了腸道上皮細(xì)胞新亞群Tuft-2細(xì)胞通過(guò)犁鼻器受體Vmn2r26識(shí)別細(xì)菌代謝產(chǎn)物N-undecanoylglycine（N-C11-G，十一烷基甘氨酸），從而參與清除腸道抗病原菌，發(fā)揮腸道的免疫防御作用。相關(guān)成果發(fā)表于《免疫》（Immunity）。腸道上皮作為機(jī)體防御的第一道屏障將機(jī)體和外界環(huán)境分隔開(kāi)來(lái)，上皮細(xì)胞通過(guò)識(shí)別和響應(yīng)腸道微生物執(zhí)行腸道黏膜免疫效應(yīng)。腸道上皮細(xì)胞有多種類型，包括腸吸收細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、Tuft細(xì)胞、潘氏細(xì)胞、腸分泌細(xì)胞等。相關(guān)研究揭示了CD45+?Tuft-2細(xì)胞通過(guò)Vmn2r26受體識(shí)別細(xì)菌代謝產(chǎn)物導(dǎo)致其活化，從而發(fā)揮腸道抗細(xì)菌感染的新機(jī)制。

核苷類抗寨卡病毒藥物研究

中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院張健存課題組和中山大學(xué)袁潔課題組合作，針對(duì)寨卡病毒（Zika?virus，ZIKV）設(shè)計(jì)合成了一系列新型核苷類抑制劑，獲得了可作為抑制ZIKV的候選藥物。相關(guān)成果發(fā)表于《歐洲藥物化學(xué)雜志》（European?Journal?of?Medicinal?Chemistry）。近年來(lái)，寨卡病毒先后在非洲、美洲及世界其他多個(gè)地區(qū)暴發(fā)，數(shù)百萬(wàn)人的健康受到影響。ZIKV的傳播能夠引起小頭畸形和格林-巴利綜合征等嚴(yán)重的并發(fā)癥，因而受到廣泛關(guān)注。研究設(shè)計(jì)、合成并評(píng)估了一系列新型6-甲基-7-乙炔基-7-脫氮嘌呤核苷類似物針對(duì)ZIKV的抑制活性和構(gòu)效關(guān)系。

地球科學(xué)

近60年來(lái)海洋最小含氧帶面積的快速擴(kuò)張

上海交通大學(xué)海洋學(xué)院周韞韜等人利用觀測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)近60年來(lái)海洋最小含氧帶面積的快速擴(kuò)張。相關(guān)成果發(fā)表于《地球物理研究快報(bào)》（Geophysical?Research?Letters）。開(kāi)闊大洋中氧氣含量低的水層被稱為最小含氧帶（Oxygen?Minimum?Zone，?簡(jiǎn)稱OMZ），其大小和空間分布影響著海洋生物、物種組成、生境和生物地球化學(xué)循環(huán)。相關(guān)研究利用1960—2019年期間的溶解氧觀測(cè)數(shù)據(jù)集，揭示了全球海洋最小溶解氧，以及其存在深度具有顯著的空間異質(zhì)性。使用最小溶解氧得到的最小含氧帶面積代表整個(gè)空間范圍內(nèi)的最大面積，更能全面反映出全球海洋的缺氧狀態(tài)。北太平洋中溶解氧的快速減少主要受到海水混合變化和有機(jī)碳再礦化增加的影響。

流體與海山俯沖對(duì)大地震的重要控制作用

中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王志與林間團(tuán)隊(duì)獲得高精度地震結(jié)構(gòu)成果，揭示了流體遷移與海山俯沖對(duì)大地震孕育具有重要控制作用。相關(guān)成果發(fā)表于《地球與行星科學(xué)通訊》（Earth?and?Planetary?Science?Letters）。研究團(tuán)隊(duì)分析了日本東北俯沖帶的最新超大新數(shù)據(jù)，包括30多萬(wàn)條由海-陸聯(lián)測(cè)獲得的縱-橫波地震走時(shí)數(shù)據(jù)，海底地形與重力等，并采用了創(chuàng)新的多參數(shù)反演手段，獲得了相關(guān)核心區(qū)迄今為止精度最高的俯沖帶三維深部結(jié)構(gòu)。流體運(yùn)移與海山俯沖造成了俯沖板塊間耦合強(qiáng)度的嚴(yán)重空間不均勻性，直接影響了地震孕育與破裂過(guò)程，因此制約了俯沖帶大地震的空間分布。

2021年全球碳排放監(jiān)測(cè)和全球碳排放變化研究

清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系劉竹課題組利用研發(fā)的全球近實(shí)時(shí)碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)（Carbon?Monitor），實(shí)現(xiàn)了全球碳排放量的近實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，更新了最新的全球剩余碳預(yù)算量。相關(guān)成果發(fā)表于《自然綜述：地球與環(huán)境》（Nature?Reviews：?Earth?&?Environment）。研究顯示，2021年全球碳排放量達(dá)到349億噸二氧化碳，相比2020年增長(zhǎng)4.8%，消耗了8.7%（1.5℃情景）或3%（2℃情景）的全球剩余碳預(yù)算。結(jié)果表明，如繼續(xù)保持現(xiàn)有排放水平，1.5℃和2℃溫升目標(biāo)下的全球剩余碳預(yù)算將分別在9.5年和31年內(nèi)被用完。研究發(fā)布了基于全球近實(shí)時(shí)碳數(shù)據(jù)測(cè)算的2021年全球碳排放最新變化。

未來(lái)全球城市擴(kuò)張對(duì)生物多樣性影響

中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所李廣東、方創(chuàng)琳、劉小平等人以全球到2100年5種共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（SSP）下城市空間擴(kuò)張模擬數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)未來(lái)城市擴(kuò)張對(duì)自然棲息地喪失、生境破碎化及物種豐度的影響效應(yīng)進(jìn)行了深入分析。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。在共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑情景下，到2100年城市擴(kuò)張將導(dǎo)致1100萬(wàn)至3300萬(wàn)公頃的自然棲息地喪失，并將造成大規(guī)模的自然棲息地破碎化。目前主要生物多樣性優(yōu)先保護(hù)區(qū)內(nèi)的城市擴(kuò)張水平預(yù)計(jì)將高于全球平均水平（例如，世界自然基金會(huì)Global?200區(qū)域內(nèi)城市擴(kuò)張比全球平均水平高出37%～44%），對(duì)這些關(guān)鍵地區(qū)的生物多樣性保護(hù)將造成沖擊。

地球科學(xué)

全球野火長(zhǎng)期趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究

北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系俞妍研究員與美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室毛嘉富研究員等合作，開(kāi)展基于機(jī)器學(xué)習(xí)的觀測(cè)約束研究，預(yù)測(cè)野火帶來(lái)的全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)將繼續(xù)升高。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。野火是發(fā)生在自然植被類型上的生物質(zhì)燃燒現(xiàn)象，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要擾動(dòng)源和氣溶膠的主要自然排放源之一，影響全球碳循環(huán)、氣候和經(jīng)濟(jì)社會(huì)。對(duì)野火等極端氣候環(huán)境事件的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)將有助于提前做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備，同時(shí)也面臨方法學(xué)上的挑戰(zhàn)。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和多源觀測(cè)資料約束地球系統(tǒng)模式的研究框架，特別適用于野火等具有復(fù)雜調(diào)控機(jī)制、發(fā)生和強(qiáng)度具有一定隨機(jī)性的過(guò)程。

中南美洲西北部地幔結(jié)構(gòu)及板塊動(dòng)力學(xué)研究

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所呂彥、李娟等利用發(fā)展的地震波速度與各向異性聯(lián)合成像方法，獲得了中南美洲西北部地區(qū)第一個(gè)地幔頂部Pn波速度和各向異性綜合模型。相關(guān)成果發(fā)表于《地球物理研究雜志：固體地球》（Journal?of?Geophysical?Research：?Solid?Earth）。研究基于Pn波速度、各向異性結(jié)構(gòu)和已有的地質(zhì)觀測(cè)，提出了包含地幔流動(dòng)和巖漿間隙的納茲卡板塊俯沖動(dòng)力學(xué)模型：在哥倫比亞-厄瓜多爾火山弧下方的地幔頂部存在平行于火山弧的各向異性，在俯沖板塊下方的地幔更深處存在垂直于火山弧的地幔流動(dòng)，在卡爾達(dá)斯構(gòu)造帶附近存在板塊撕裂及巖漿間隙。

中亞河流徑流量變化對(duì)歐亞大陸歷史進(jìn)程影響

云南大學(xué)國(guó)際河流與生態(tài)安全研究院陳峰研究員團(tuán)隊(duì)基于天山山區(qū)雪嶺云杉樹(shù)輪資料重建了過(guò)去785年錫爾河、楚河、伊犁河和精河徑流量變化。相關(guān)成果發(fā)表于《npj-氣候與大氣科學(xué)》（npj?Climate?and?Atmospheric?Science）。重建結(jié)果揭示了過(guò)去8個(gè)世紀(jì)以來(lái)中亞地區(qū)徑流量變化帶來(lái)的社會(huì)和生態(tài)影響，特別相對(duì)濕潤(rùn)的高徑流時(shí)段，有利于綠洲和草原生產(chǎn)力的提高，使得歐亞內(nèi)陸的草原帝國(guó)得以迅速崛起并迅速擴(kuò)張。徑流量重建序列為中亞地區(qū)水資源管理提供了長(zhǎng)期的背景數(shù)據(jù)，將為準(zhǔn)確評(píng)估中亞的氣候水文變化提供科學(xué)依據(jù)。研究成果也為科學(xué)認(rèn)識(shí)自然環(huán)境變化對(duì)過(guò)去千年歐亞大陸社會(huì)歷史進(jìn)展的影響提供研究基礎(chǔ)。

全球公里尺度大氣物理-化學(xué)全耦合數(shù)值模擬

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙純、安虹等與合作者在新一代神威超級(jí)計(jì)算機(jī)上首次實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)7天的全球3公里空間分辨率大氣物理-化學(xué)全耦合數(shù)值模擬試驗(yàn)。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)通報(bào)》（Science?Bulletin）。近年來(lái)，頻繁發(fā)生的極端和高影響天氣和空氣污染事件，如暴雨、暴雪、高溫、干旱、雷暴、臺(tái)風(fēng)、冰雹、寒潮、霾、沙塵暴等，不僅對(duì)人民的生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響，甚至?xí)斐刹豢晒懒康纳拓?cái)產(chǎn)損失。研究基于新一代國(guó)產(chǎn)神威超算平臺(tái)，研發(fā)了包含大氣成分演變過(guò)程的全球高分辨率非靜力平衡大氣數(shù)值模式，在大規(guī)模數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度、并行計(jì)算效率、規(guī)?？蓴U(kuò)展性、運(yùn)行時(shí)效性等多個(gè)方面開(kāi)展大氣數(shù)值模擬。

古生物學(xué)

白堊紀(jì)琥珀中發(fā)現(xiàn)偽細(xì)頸蟲(chóng)科新屬

中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院古生物團(tuán)隊(duì)包童等人對(duì)緬甸北部白堊紀(jì)琥珀生物群中的腐食類甲蟲(chóng)進(jìn)行鑒定分析，確定了一種偽細(xì)頸蟲(chóng)科新屬種“格氏悟空甲”，并對(duì)其古生態(tài)意義進(jìn)行了討論。相關(guān)成果發(fā)表于《白堊紀(jì)研究》（Cretaceous?Research）。偽細(xì)頸蟲(chóng)科現(xiàn)存約50屬1000種，除南極洲外，廣泛分布于世界各個(gè)大陸?，F(xiàn)生偽細(xì)頸蟲(chóng)科甲蟲(chóng)食性與棲息生境多樣性高。根據(jù)現(xiàn)有記錄，部分類群成蟲(chóng)棲息于闊葉被子植物灌木叢，幼蟲(chóng)生活在樹(shù)皮、落葉等腐殖質(zhì)聚集層。研究結(jié)果豐富了緬甸琥珀森林里腐生甲蟲(chóng)的多樣性，體現(xiàn)出當(dāng)時(shí)的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。

熱河生物群對(duì)齒獸新標(biāo)本為獸類起源提供新證據(jù)

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所毛方園研究員與合作者研究了產(chǎn)于遼寧省大平房九佛堂組的對(duì)齒獸類乳齒獸新標(biāo)本，為認(rèn)識(shí)獸類的起源演化過(guò)程提供了新的證據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表于《波蘭古生物學(xué)學(xué)報(bào)》（Acta?Palaeontologica?Polonica）。鼴獸是體形極小如鼩鼱的哺乳動(dòng)物，已知的化石都比較破碎，多以單個(gè)牙齒保存。論文涉及的乳齒獸標(biāo)本，是鼴獸科中已知唯一保存了骨架和完整齒列的屬種，在完整齒列、下頜、頭骨等結(jié)構(gòu)上，為這個(gè)類群的形態(tài)學(xué)提供了非常豐富的信息;與張和獸類中已知最好的代表源掠獸對(duì)比，深入揭示了兩個(gè)類群的異同。

準(zhǔn)噶爾盆地古新世輪藻化石指示輪藻植物群的亞洲起源

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所李莎與國(guó)內(nèi)合作者聯(lián)合報(bào)道了準(zhǔn)噶爾盆地南戈壁地區(qū)古新世晚期輪藻植物群的研究成果。相關(guān)論文發(fā)表于《古生物學(xué)雜志》（Journal?of?Paleontology）。研究發(fā)現(xiàn)，在輪藻的洲際傳播過(guò)程中，水鳥(niǎo)可能起到了關(guān)鍵作用。在中亞和歐洲始新世中、晚期地層中出現(xiàn)一些相同的鳥(niǎo)類化石組合支持了這一觀點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)生輪藻傳播的研究，輪藻的藏卵器既可以附著于鳥(niǎo)類的爪和羽毛上，也可以被鳥(niǎo)類攝入進(jìn)入其消化道或盲腸中。當(dāng)藏卵器被攜帶于候鳥(niǎo)的消化道中，它們能在相距100～150英里（約161～241公里）的湖泊之間傳播;而當(dāng)藏卵器被攜帶于候鳥(niǎo)的盲腸中，它們可能會(huì)被攜帶至更遠(yuǎn)距離的湖泊。

穴居魚(yú)類神經(jīng)和全身脂質(zhì)代謝途徑的洞穴適應(yīng)研究

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所稅光厚研究組、動(dòng)物研究所孟凡偉團(tuán)隊(duì)合作，揭示穴居魚(yú)類的神經(jīng)和全身脂質(zhì)代謝途徑的洞穴適應(yīng)。相關(guān)成果發(fā)表于《分子生物學(xué)與進(jìn)化》（Molecular?Biology?and?Evolution）。世界各地的洞穴魚(yú)獨(dú)立進(jìn)化出一系列穴居生物特征和行為的適應(yīng)以提高生存能力。研究發(fā)現(xiàn)洞穴金線鲃的神經(jīng)脂質(zhì)代謝可塑性，尤其是增強(qiáng)線粒體氧化磷酸化等過(guò)程可能有助于穴居行為適應(yīng);消除洞穴魚(yú)不必要的形態(tài)和行為特征（例如高級(jí)眼部功能和社會(huì)行為的喪失），有助于減少能量消耗，在食物供應(yīng)不規(guī)律的洞穴環(huán)境中賦予其生存選擇優(yōu)勢(shì)。研究還結(jié)合腦轉(zhuǎn)錄組的基因集富集分析和免疫染色、電鏡等手段對(duì)質(zhì)譜結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

古生物學(xué)

澄江動(dòng)物群生活環(huán)境研究

云南大學(xué)古生物研究院馬曉婭團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了澄江生物群棲息于三角洲環(huán)境的研究。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。云南省東部寒武紀(jì)早期的澄江生物群是迄今為止已知的最古老的動(dòng)物化石群之一，距今約有5.18億年。研究通過(guò)對(duì)澄江生物群化石出產(chǎn)地層的完整巖芯進(jìn)行詳細(xì)的沉積構(gòu)造和沉積微相研究，揭示出澄江生物群主要棲息于氧含量充足、營(yíng)養(yǎng)豐富的三角洲前緣淺海環(huán)境，間歇性的風(fēng)暴流將澄江生物群分子搬運(yùn)到毗鄰的缺氧、少氧的深水環(huán)境埋藏并保存下來(lái)。由于淺水三角洲環(huán)境較為動(dòng)蕩，指示這些早期生物能耐受強(qiáng)烈的鹽度波動(dòng)和快速的沉積物堆積。這些不穩(wěn)定的環(huán)境壓力也可能有助于早期動(dòng)物的適應(yīng)性輻射。

殼斗科植物系統(tǒng)基因組學(xué)研究

中國(guó)科學(xué)院華南植物園王寶生研究員和美國(guó)杜克大學(xué)科學(xué)家合作，利用系統(tǒng)基因組學(xué)和群體遺傳學(xué)研究方法，揭示殼斗科植物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、分化歷史和種間雜交的遺傳效應(yīng)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。自白堊紀(jì)末期，殼斗科植物經(jīng)歷了多次快速分化。綜合分析形態(tài)特征的演化模式、種子傳播者出現(xiàn)時(shí)間和古氣候數(shù)據(jù)，證實(shí)了響應(yīng)環(huán)境變化的性狀創(chuàng)新和動(dòng)植物的協(xié)同進(jìn)化是殼斗科物種多樣性產(chǎn)生的重要推動(dòng)力。殼斗科植物物種間發(fā)生過(guò)頻繁的古雜交事件，導(dǎo)致核基因樹(shù)與葉綠體基因樹(shù)之間存在強(qiáng)烈的沖突。研究進(jìn)一步通過(guò)單倍型分析與基因功能注釋，證實(shí)了古雜交事件導(dǎo)致的基因漸滲具有適應(yīng)性意義。

鉤蝦從天山擴(kuò)散到北寒帶

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員李樞強(qiáng)、侯仲娥團(tuán)隊(duì)等對(duì)全球567個(gè)鉤蝦的分子數(shù)據(jù)、3180個(gè)分布數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)湖泊鉤蝦起源于天山，在上新世至更新世擴(kuò)張到阿爾卑斯山、喜馬拉雅山和青藏高原、東亞北部，以及通過(guò)白令陸橋到北美落基山等高山湖泊中，并拓殖到環(huán)北寒帶冰川湖中;鉤蝦走出起源地天山后，分化速率加快。相關(guān)成果發(fā)表于《全球變化生物學(xué)》（Global?Change?Biology）。高山湖泊是鉤蝦全球遷移擴(kuò)張的通道，更新世氣候變冷形成大量的高山湖泊或冰川湖，驅(qū)動(dòng)鉤蝦多次從天山拓殖到阿爾卑斯-喜馬拉雅山系、落基山系及環(huán)北寒帶湖泊中。研究定義這種新的分化方式為“出芽式分化”。

江西首次發(fā)現(xiàn)4.38億年前古老的真盔甲魚(yú)類

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所蓋志琨、趙文金等開(kāi)展了志留紀(jì)真盔甲魚(yú)類的最新研究。相關(guān)成果發(fā)表于《亞洲地球科學(xué)雜志》（Journal?of?Asian?Earth?Sciences）。江西武寧志留紀(jì)蘭多維列世特列奇早期（大約4.38億年前）清水組中發(fā)現(xiàn)的早期真盔甲魚(yú)類的兩個(gè)新物種：俊卿清水魚(yú)和刺猬安吉魚(yú)，這是真盔甲魚(yú)類在贛西北地區(qū)下紅層中的首次發(fā)現(xiàn)，代表了迄今為止最古老、最原始的真盔甲魚(yú)類化石記錄。研究為下?lián)P子地區(qū)長(zhǎng)期存有爭(zhēng)議的志留系海相紅層的劃分對(duì)比及時(shí)代確定、真盔甲類和多鰓魚(yú)類分異時(shí)間的估算等提供了關(guān)鍵化石證據(jù)。

認(rèn)知科學(xué)

構(gòu)成東亞和歐洲人群面部形態(tài)差異的遺傳變異

中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所汪思佳研究員團(tuán)隊(duì)和復(fù)旦大學(xué)金力院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)，在迄今為止最大規(guī)模的東亞人群數(shù)據(jù)中，通過(guò)一套基于圖像分析與計(jì)算機(jī)算法的人類頭面部特征自動(dòng)量化方法，進(jìn)行了頭面部表型與基因型的相關(guān)分析。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·遺傳學(xué)》（Nature?Genetics）。文章從遺傳與進(jìn)化的角度，解析了人類頭面部表型差異熱點(diǎn)規(guī)律，揭示了部分東亞獨(dú)特面部形態(tài)的遺傳作用機(jī)制，也定位出了造成歐亞面部差異的遺傳因素。研究成果是在人類表型組計(jì)劃推進(jìn)過(guò)程中，以表型組學(xué)理念、范式和方法開(kāi)展生命科學(xué)研究的又一次成功嘗試，對(duì)人類自身的認(rèn)識(shí)具有重大意義。

人類小腦功能異質(zhì)背后的遺傳學(xué)證據(jù)

中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心樊令仲研究組聯(lián)合國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)，揭示了小腦功能異質(zhì)性及其驅(qū)動(dòng)因素（即小腦連接、小腦-皮層連接）的遺傳基礎(chǔ)，為解析自發(fā)狀態(tài)下小腦內(nèi)在功能組織模式提供證據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表于《分子精神病學(xué)》（Molecular?Psychiatry）。相較于對(duì)人類大腦功能組織模式的認(rèn)識(shí)，人類對(duì)功能分離和功能整合之間的關(guān)系在人類小腦中是如何表征和交互的仍知之甚少。人類小腦雖然體積小，僅占整個(gè)人腦體積的十分之一，但卻包含了整個(gè)腦部50%以上的神經(jīng)細(xì)胞。過(guò)去研究人員認(rèn)為小腦區(qū)域只在運(yùn)動(dòng)任務(wù)和感覺(jué)信息處理中發(fā)揮作用，現(xiàn)在越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)它還參與到了情緒、語(yǔ)言、記憶等高級(jí)認(rèn)知功能中。

表征富集理論研究

北京腦科學(xué)與類腦研究中心與北京師范大學(xué)雙聘研究員柳昀哲課題組系統(tǒng)整合近年來(lái)在神經(jīng)活動(dòng)解碼方面的突出貢獻(xiàn)，并提出表征富集理論（representation-rich）。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·綜述：神經(jīng)科學(xué)》（Nature?Reviews?Neuroscience）?！白x心解夢(mèng)”長(zhǎng)期以來(lái)是人們的夢(mèng)想，從弗洛伊德對(duì)于潛意識(shí)意義的追尋，到當(dāng)今神經(jīng)科學(xué)的神經(jīng)信號(hào)解碼，人們采用主觀或客觀的方式理解“夢(mèng)”這一人類高級(jí)智能行為的腳步從未停止。表征富集理論，以神經(jīng)活動(dòng)重現(xiàn)為窗口，為理解人類高級(jí)認(rèn)知的“黑箱”開(kāi)了一扇“亮窗”。未來(lái)采用表征富集理論，對(duì)睡眠和靜息態(tài)的自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行解碼，將為研究者理解疾病、發(fā)育及教育提供豐富的支持。

獼猴在吃豆人游戲中體現(xiàn)高級(jí)認(rèn)知能力

中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、靈長(zhǎng)類神經(jīng)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊天明研究組開(kāi)展了獼猴在吃豆人游戲中的分層組合策略研究。相關(guān)成果發(fā)表于《e生命》（eLife）。這一研究著眼于系統(tǒng)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)和人工智能廣泛關(guān)注的交叉領(lǐng)域，將復(fù)雜的行為范式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算建模進(jìn)行結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種新穎有趣的實(shí)驗(yàn)范式——“吃豆人游戲”，并訓(xùn)練獼猴學(xué)會(huì)使用搖桿完成游戲范式的主要任務(wù)。結(jié)果表明，獼猴能夠優(yōu)化掌握一套策略基組，并采用分層決策的方式來(lái)解決復(fù)雜的任務(wù)。研究定量探究了獼猴解決復(fù)雜問(wèn)題的啟發(fā)式行為策略特點(diǎn)，為闡釋大腦實(shí)現(xiàn)高級(jí)認(rèn)知功能的計(jì)算機(jī)制提供了全新方法。

認(rèn)知科學(xué)

懷舊情緒鎮(zhèn)痛的丘腦-皮層機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院心理研究所孔亞卓研究組和蔡華儉研究組合作，揭示了懷舊鎮(zhèn)痛作用的神經(jīng)機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《神經(jīng)科學(xué)雜志》（Journal?of Neuroscience）。懷舊是一種對(duì)過(guò)去包含情感的渴望感，是一種與自我相關(guān)、苦樂(lè)參半但主要是積極的社會(huì)情緒。研究者通過(guò)功能磁共振（fMRI）技術(shù)，使用全腦分析、中介分析等方式，探尋當(dāng)健康被試者在觀看懷舊圖片后經(jīng)歷熱痛時(shí)大腦的活動(dòng)變化。結(jié)果證明了懷舊的鎮(zhèn)痛作用，發(fā)現(xiàn)了編碼懷舊的關(guān)鍵腦區(qū)，闡明了懷舊鎮(zhèn)痛的神經(jīng)機(jī)制。作者認(rèn)為，編碼懷舊的前丘腦激活可預(yù)測(cè)編碼疼痛的后頂葉丘腦激活。同時(shí)，丘腦調(diào)節(jié)傷害性輸入，并在觸發(fā)腦干鎮(zhèn)痛通路中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

人工智能（AI）抑郁癥識(shí)別研究

首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院尚媛園教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)同行合作，開(kāi)展了融合局部四元數(shù)和全局深度網(wǎng)絡(luò)的抑郁癥識(shí)別模型研究。相關(guān)成果發(fā)表于《IEEE情感計(jì)算會(huì)刊》（IEEE?Transactions?on?Affective?Computing）?；贏I的抑郁癥識(shí)別問(wèn)題是情感識(shí)別領(lǐng)域的國(guó)際前沿研究問(wèn)題。研究團(tuán)隊(duì)在前期抑郁癥識(shí)別的視覺(jué)可解釋特征與學(xué)習(xí)范式研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展了人工智能的數(shù)學(xué)解釋研究，并將深度學(xué)習(xí)與四元數(shù)理論相結(jié)合，構(gòu)建全局深度網(wǎng)絡(luò)與局部四元數(shù)結(jié)構(gòu)的混合模型，深度挖掘抑郁癥患者視覺(jué)特征與診斷結(jié)果的關(guān)聯(lián)，為醫(yī)學(xué)相關(guān)研究提供解釋或印證。

“社會(huì)層級(jí)”行為的神經(jīng)控制機(jī)理研究

上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院盧策吾團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了行為理解最新研究。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。研究基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)定量闡釋了機(jī)器視覺(jué)行為理解與腦神經(jīng)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，首次建立了其穩(wěn)定映射模型，形成基于大規(guī)模計(jì)算機(jī)視覺(jué)行為檢測(cè)-腦神經(jīng)信號(hào)關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)行為神經(jīng)回路的新研究范式?；谶@個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)深入解析了“社會(huì)層級(jí)”（Social?Hierarchy）行為神經(jīng)控制機(jī)理（比如，低等級(jí)小鼠會(huì)讓高等級(jí)小鼠優(yōu)先進(jìn)食，低等級(jí)小鼠會(huì)表現(xiàn)出服從行為）。結(jié)果顯示，小鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層-外側(cè)下丘腦（mPFC-LH）回路具有控制社會(huì)層次行為的功能，并得到嚴(yán)格生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。

抑郁癥腦功能連接組梯度紊亂的分子機(jī)制

北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賀永、夏明睿團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)合作者采用青少年和成人靜息態(tài)功能磁共振腦影像多中心大數(shù)據(jù)及人腦標(biāo)本基因表達(dá)數(shù)據(jù)，揭示重性抑郁障礙患者腦功能連接組梯度的紊亂模式及其分子機(jī)制，建立了基于腦連接組梯度預(yù)測(cè)抗抑郁藥物治療效果的腦網(wǎng)絡(luò)影像學(xué)標(biāo)志物。相關(guān)成果發(fā)表于《分子精神病學(xué)》（Molecular?Psychiatry）。抑郁癥是青少年到成人最為常見(jiàn)的精神障礙，在出現(xiàn)情緒低落等核心癥狀的同時(shí)，伴隨著從初級(jí)感覺(jué)到高級(jí)認(rèn)知功能的損傷。在青少年和成年人中，腦功能網(wǎng)絡(luò)的首要連接梯度呈現(xiàn)從初級(jí)皮層到聯(lián)合皮層的漸變模式，高度契合了人腦信息加工層級(jí)化的突觸分布。

圖A：功能磁共振范式，包括觀看懷舊圖片（線索階段）和接受熱痛刺激（疼痛階段）;圖B：在線索和疼痛階段，大腦激活與行為評(píng)分之間存在顯著相關(guān)性;圖C：PPI分析;圖D：中介分析;圖E：懷舊鎮(zhèn)痛的丘腦中心通路模型（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院心理研究所網(wǎng)站）

（本欄目責(zé)編：黃雪霜）