2月24日外媒科學網站摘要：AI聽叫聲破譯動物情感密碼
2月24日（星期一）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
壓力讓我們“變笨”？科學家揭示壓力如何影響大腦決策
科學家們在大腦中發現了兩處“調節器”，揭示了慢性壓力如何劫持決策過程。這一發現基於小鼠實驗，表明長期壓力會削弱深思熟慮的決策能力，同時增強大腦中的“自動駕駛”模式，傾向於僵化、習慣性行爲。研究表明，面對慢性壓力的人類傾向於依賴習慣，如吸菸或吃垃圾食品，而非做出深思熟慮的決定。這項研究發表在《自然》（Nature）雜誌上。
爲了研究壓力對大腦的影響，美國天普大學的研究團隊將小鼠暴露於輕度壓力源中，如潮溼墊料和白噪音。與飢餓但無壓力的對照組小鼠相比，飢餓且壓力大的小鼠學會了按下槓桿以獲得食物獎勵。研究人員測試了動物的靈活決策能力。通過提供大量食物顆粒並觀察小鼠是否繼續按下槓桿，研究發現，吃飽的無壓力小鼠較少觸碰槓桿，表現出有目的的決策能力；而壓力大的小鼠即使吃飽後仍頻繁按下槓桿，顯示出更自動化的行爲模式。
研究團隊追蹤到大腦中兩條神經通路，均始於處理壓力的杏仁核，終於背內側紋狀體，這一區域在平衡習慣與目標驅動決策中起關鍵作用。其中一條通路在無壓力小鼠中活躍，而在壓力大的小鼠中則較爲安靜。通過光遺傳學技術激活壓力小鼠的這條通路後，它們不再頻繁按下槓桿，表現出與無壓力小鼠相似的靈活決策能力。另一條通路則相反，在壓力大的小鼠中活躍，而在對照組中安靜，表明其在壓力後促進習慣依賴。
科學家認爲，人類可能具有類似通路，這一發現可能有助於開發針對與習慣性思維相關疾病的治療方法。例如，某些精神疾病可能僅影響其中一條通路，這種理解可能爲未來設計靶向治療提供依據。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
科學家發現太陽風暴在地球周圍形成臨時性輻射帶
去年5月10日，一場20年來最強的太陽風暴不僅在地球上引發了遠至美國佛羅里達州南部都能觀測到的極光，還意外地在地球周圍形成了兩條新的臨時輻射帶。美國科羅拉多大學博爾德分校（CU Boulder）的研究人員最近在《地球物理研究雜誌：空間物理學》（JGR Space Physics）雜誌上報告了這一發現。
地球原本被兩條稱爲範·艾倫帶的永久性輻射帶環繞，分別位於距地球表面約6000至12000公里（內帶）和25000至45000公里（外帶）的高度。這兩條輻射帶之間的“槽區”通常是空的，但在2012年，一次太陽風暴曾在此區域觸發形成了一個臨時第三輻射帶，持續了約四周。
2024年的太陽風暴在槽區形成了兩條新的輻射帶，但其持久性令人驚訝。研究人員表示，其中一條主要由電子組成的輻射帶持續了約三個月，而另一條主要由質子組成的輻射帶可能持續了近一年。這些輻射帶的形成和持續可能與太陽風暴的強度及其對地球磁場的影響有關。
研究人員指出，這些長期存在的輻射帶可能對衛星和宇航員構成威脅，尤其是那些需要經過槽區的地球靜止軌道衛星。未來，工程師們需要設計能夠應對額外輻射帶的衛星系統，以確保其安全運行。這一發現不僅揭示了太陽活動對地球空間環境的深遠影響，也爲未來的航天任務提供了重要的科學依據。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、呼吸之間，視覺變幻：研究發現呼吸影響瞳孔大小
瑞典卡羅林斯卡學院的研究人員發現，呼吸會影響瞳孔大小，進而可能影響視覺。這項發表在《生理學雜誌》（Journal of Physiology）上的研究表明，吸氣時瞳孔最小，呼氣時瞳孔最大。瞳孔如同相機光圈，控制進入眼睛的光線量，對視覺和感知環境至關重要。此前已知影響瞳孔大小的機制包括光線、聚焦距離和情緒等認知因素，而呼吸是發現的第四種機制。
研究負責人授指出，這種機制是週期性的、持續存在且無需外部刺激。由於呼吸影響大腦活動和認知功能，這一發現有助於理解視覺和注意力的調節機制。研究團隊通過五項實驗，對200多名參與者進行測試，發現無論呼吸方式、光照條件或任務類型如何變化，呼吸對瞳孔大小的影響始終存在。吸氣和呼氣時瞳孔大小的差異理論上足以影響視覺。
研究還發現，即使缺乏嗅球（與鼻呼吸相關的大腦結構）的人，這一機制依然存在，表明其由腦幹控制。研究人員推測，呼吸週期中瞳孔的變化可能使視覺在吸氣時優化細節分辨，呼氣時增強對微弱物體的檢測。
這一發現或有助於開發帕金森病等神經系統疾病的診斷和治療方法，因爲瞳孔功能損傷是該病的早期徵兆。未來研究將進一步探索呼吸與視覺的關係及其臨牀應用。
2、從聲音讀懂情緒：AI開啓動物情感語言新紀元
丹麥哥本哈根大學生物系的研究表明，人工智能（AI）可以解碼動物的情緒。研究人員訓練了一種機器學習模型，通過分析聲音模式，成功區分了七種有蹄類動物（如牛、豬和野豬）的積極和消極情緒，準確率高達89.49%。這是首個利用AI檢測跨物種情緒效價的研究。
研究負責人表示，這一突破證明AI可以通過聲音模式解碼動物情緒，有望徹底改變動物福利、畜牧業管理和保護工作，實現動物情緒的實時監測。
研究團隊分析了數千條不同情緒狀態下的動物發聲，發現情緒效價的關鍵聲學指標包括聲音持續時間、能量分佈、基頻和振幅調製的變化。這些模式在不同物種間具有一致性，表明情緒的聲音表達在進化上是保守的。
這項研究的主要科學發現有：AI模型對情緒效價的分類總體準確率爲89.49%，顯示出較強的積極和消極狀態區分能力；情緒效價的關鍵預測因子在物種之間是一致的，表明進化上保守的情緒表達系統；這項研究爲人類語言的進化起源提供了見解，並可能重塑我們對動物情感的理解。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、革命性藥物模擬高山低氧效果，逆轉腦損傷並顯著延長壽命
對大多數人而言，生活在高海拔地區——那裡的氧氣濃度低於海平面——可以帶來健康益處，例如降低心臟病發病率並增強耐力。此外對於患有遺傳性線粒體疾病的個體（這類患者通常無法存活至成年）而言，高海拔等低氧環境可能挽救生命，有望延長其壽命並緩解症狀。
美國格萊斯頓研究所的研究人員開發出了一種名爲HypoxyStat的藥物，可以複製低氧暴露的效果。在患有Leigh綜合徵（最常見的兒童線粒體疾病）的小鼠中，HypoxyStat將壽命延長了三倍以上，並逆轉了腦損傷和肌肉無力，即使在疾病晚期使用也是如此。
Leigh綜合徵患者的線粒體無法有效工作，導致未使用的氧氣在組織內積聚，損傷並殺死細胞。2016年，一個研究團隊證明呼吸低氧空氣可以治療小鼠的Leigh綜合徵。HypoxyStat通過使血紅蛋白更緊密地結合氧氣，降低輸送到組織的氧氣量，達到類似效果。
研究團隊在Leigh綜合徵小鼠的早期階段每天給予HypoxyStat治療，結果這些小鼠不再出現腦部病變，不再表現出肌肉無力或協調性喪失，並且壽命延長了三倍以上。即使小鼠在年齡較大且主要症狀已經出現時纔開始服用該藥物，它仍然具有類似的效果，逆轉了腦部、肌肉和行爲症狀。
研究人員表示，HypoxyStat最終可能對Leigh綜合徵以外的疾病有用，包括其它線粒體疾病以及低氧已被證明有益的常見腦部和心血管疾病。
2、時間並非單向？量子研究揭示時間雙向可能性
科學家們發現，在量子層面，時間可能並非嚴格單向流動。儘管日常生活中時間看似不可逆轉，但基礎物理學表明，時間的對稱性在微觀世界中可能依然存在。英國薩里大學的研究團隊通過對開放量子系統的研究，揭示了時間箭頭可能並非固定的驚人可能性。這項研究最近發表在《科學報告》（Scientific Reports）雜誌上，可能徹底改變我們對時間、物理學和宇宙的理解。
研究指出，即使能量耗散到宇宙中，量子系統的時間對稱性依然保持完整。團隊發現了一個關鍵數學因子——“記憶核”，它證明了時間理論上可以雙向流動。這一發現顛覆了我們對時間單向性的傳統認知，併爲時間反轉對稱性提供了數學支持。研究還表明，某些量子過程在時間向前或向後流動時表現一致。例如，牛奶灑在桌子上並擴散的過程看似不可逆，而鐘擺運動在時間倒流時同樣合理。這表明，儘管我們日常體驗中時間單向流動，但在微觀層面，時間雙向流動的可能性同樣存在。
研究人員解釋稱：“我們的日常經驗告訴我們時間只朝一個方向流動，但我們並未意識到相反的方向同樣可能。”研究團隊通過簡化假設，將量子系統與其環境分離，並假設能量和信息一旦耗散到宇宙中便不會返回。即便如此，系統在時間向前或向後流動時的行爲仍然相同。這一結果表明，時間箭頭的單向性可能只是我們宏觀視角下的現象，而在量子層面，時間可能具有更復雜的特性。
這一發現不僅挑戰了我們對時間的理解，還可能對量子力學、宇宙學等領域產生深遠影響。研究團隊認爲，時間的真正本質遠比我們想象的複雜，未來的研究或將進一步揭示時間與宇宙的奧秘。（劉春）