2月26日外媒科學網站摘要："垃圾食品"吃太多會影響大腦
2月26日（星期三）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
吃出來的“大腦危機”：垃圾食品的隱形傷害
根據德國蒂賓根大學大學一項研究，連續五天食用巧克力棒、薯片等垃圾食品會導致大腦活動的持久變化，由此產生的大腦模式與肥胖人羣的大腦模式相似。該研究成果最近發表在《自然·代謝》（Nature Metabolism）雜誌上的
進食後，胰腺釋放胰島素幫助代謝，部分進入大腦抑制食慾。但一些肥胖人羣的大腦對胰島素反應減弱，導致“大腦胰島素抵抗”，影響食物處理。
爲探究胰島素對大腦的作用機制，研究人員招募了29名健康男性志願者。其中18人接受爲期五天的高熱量飲食干預：營養師爲每名參與者定製每日1,500千卡的高脂高糖零食包，計劃連續五天食用。然而實際數據顯示，受試者日均僅成功增加1,200千卡熱量攝入。
研究人員對參與者大腦中的血流進行成像，作爲大腦活動的代表。五天後，垃圾食品組在與飲食變化和獎勵反應相關的三個大腦區域活動水平高於對照組，模式與肥胖或胰島素抵抗人羣相似。七天後，垃圾食品組在與記憶和對視覺食物線索反應相關的兩個大腦區域活動水平較低。
儘管研究中的高熱量食物攝入量看似極端，但研究人員認爲這與假期中的飲食相似，人們每天都面臨各種高度加工食品的誘惑。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
火星的‘冰水之謎’：新研究揭示火星曾爲寒冷溼潤世界
古代火星不僅溼潤，而且是寒冷而溼潤的。兩項新研究揭示了火星曆史上的水環境，冰冷的水可能塑造了火星的紅色外觀和廣闊海岸線。
火星北部的低地海拔較低，科學家推測該地區曾是一個廣闊海洋的所在地。中國火星車“祝融號”2021年登陸該區域的烏托邦平原，使用探地雷達探測深埋在地表下的過去海岸線的跡象。美國加州大學伯克利分校的一個研究團隊最近在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上報告稱，探測器探測到地下10至35米處有一個千米長的斜坡區域，與地球上的海灘斜坡非常相似。雷達數據顯示，這個斜坡是由卵石到沙粒大小的沉積物構成的。儘管這些發現尚未證實火星曾擁有完整海洋，但如果該區域確實是古代海岸線，它將幫助科學家進一步瞭解火星過去存在生命的潛力。
另一項研究探討了火星液態水消失前的狀態。研究人員最近在《自然通訊》（ Nature Communications）上報告稱，火星的紅色外觀源於羥基氧化鐵，這種礦物需要在寒冷的水環境中形成。火星的紅色通常被認爲是“鏽”的結果，但地球上有多種類型的鏽，每種鏽的形成條件不同。過去，科學家認爲火星的紅色來自赤鐵礦（一種不含水的氧化鐵），但赤鐵礦的光學特性與火星塵埃不符。研究團隊通過比較實驗室礦物樣品和火星塵埃的光譜數據，發現水合鐵氧化物與玄武岩的混合物最能匹配火星表面的顏色，而其形成需要寒冷溼潤的條件。
這些研究不僅揭示了火星過去的水環境，還爲理解其地質演化和潛在生命提供了重要線索。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、體型越大，患癌風險越高？新研究顛覆數十年科學認知
一項新研究顯示，大象、長頸鹿、蟒蛇等大型動物比老鼠、蝙蝠和青蛙等小型動物的患癌率更高，顛覆了45年來關於動物癌症的認知。這項研究由英國雷丁大學、倫敦大學學院和美國約翰斯·霍普金斯大學醫學院的研究人員共同進行，分析了四大動物羣體（兩棲動物、鳥類、哺乳動物和爬行動物）共263個物種的癌症數據，挑戰了1977年提出的“佩託悖論（Peto's Paradox）”——即動物體型與患癌風險無關的觀點。
發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的這項研究表明，大型動物的良性和惡性腫瘤的患病率均更高。研究人員還發現，進化得更快的物種，比如大象，對癌症有更好的天然防禦能力。
研究分析了31種兩棲動物、79種鳥類、90種哺乳動物和63種爬行動物的獸醫屍檢數據，使用先進統計方法評估癌症率與體型的關係，並考慮物種進化過程。儘管鳥類、哺乳動物（在一定尺寸時停止生長）與兩棲動物、爬行動物（一生都在生長）的生長模式不同，但兩者均顯示體型越大，患癌率越高的趨勢。然而，迅速進化到較大體型的物種（如大象）進化出了更有效的細胞生長控制和腫瘤預防機制。
研究還發現一些物種的患癌率異常。例如，體重不到30克的虎皮鸚鵡患癌率比預期高40倍，而裸鼴鼠幾乎不患癌。這些發現爲癌症研究提供了新方向。
2、從混亂到高效：大腦如何學習管理信息
工作記憶使人類能夠在短期內處理不同的信息，比如在腦海中列出購物清單，然後去購物，或者記住然後撥打電話號碼。儘管科學家一致認爲工作記憶容量有限，但其原因和機制仍存在爭議。美國國布朗大學卡尼腦科學研究所的最新研究揭示了工作記憶限制的根源，發現其與學習過程密切相關。該研究成果發表於最新一期的《eLife》雜誌上。
研究人員開發了一種新的計算機模型，模擬與工作記憶相關的基底神經節和丘腦。研究發現，同時處理過多信息會導致大腦難以學習管理這些信息，從而變得混亂。然而，大腦會通過學習策略性地利用機制來節省空間。
研究團隊通過構建計算機模型複製了2018年的一項人類實驗。實驗發現，人類能夠通過“分塊”策略將相關信息壓縮存儲，以節省工作記憶空間。研究人員通過讓模型完成類似實驗驗證了其有效性。模型在多次試驗後學會了將相似顏色（如藍色和淺藍色）分塊存儲，從而更高效地利用存儲空間。
研究人員發現，學習而非容量是工作記憶的真正驅動力。具備分塊機制的模型能夠充分利用存儲空間，而缺乏分塊機制的模型則表現較差。模型的學習過程依賴於模擬人類多巴胺傳遞系統的機制。當模型通過分塊策略成功回憶更多信息時，多巴胺系統會強化這一策略。
在另一部分實驗中，研究人員調整了模型的多巴胺傳遞系統，模擬帕金森病、精神分裂症和ADHD患者的多巴胺水平。結果顯示，多巴胺系統不健康時，模型無法高效利用存儲空間，分塊策略使用頻率降低。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、從大氣中捕獲CO2：科學家發現革命性新工藝
美國斯坦福大學的化學家開發了一種實用且經濟的方法，可以永久地從大氣中去除二氧化碳，幫助應對全球變暖。他們的新工藝利用熱量改造常見礦物，將其轉化爲高活性材料，自然吸收並儲存CO2。這些材料可以在標準窯爐中生產，類似於水泥製造中使用的設備。這項研究最近發表在《自然》（ Nature）雜誌上。
在自然界中，硅酸鹽礦物通過與水和大氣中的CO2反應形成穩定的碳酸氫鹽離子和固體碳酸鹽礦物，這一過程被稱爲風化。然而，這種反應可能需要數百年甚至數千年才能完成。自20世紀90年代以來，科學家一直在尋找通過增強風化技術加速岩石吸收CO2的方法。
研究人員在實驗室中開發並展示了一種新工藝，將緩慢風化的硅酸鹽轉化爲高活性礦物，快速捕獲和儲存大氣中的碳。新方法的靈感來自一種古老的水泥製造技術。水泥生產通過將石灰石在約1400攝氏度的窯爐中轉化爲氧化鈣，然後與沙子混合製成水泥。研究團隊在實驗室中使用類似工藝，但將氧化鈣與含鎂和硅酸鹽離子的礦物結合，生成氧化鎂和硅酸鈣——兩種能與空氣中CO2快速反應的鹼性礦物。
在室溫下，硅酸鈣和氧化鎂暴露於水和純CO2中，兩小時內完全轉化爲新的碳酸鹽礦物，CO2中的碳被永久捕獲。在更現實的實驗中，溼樣品直接暴露於空氣中，碳化過程需要數週至數月，但仍比自然風化快數千倍。
研究人員表示，他們的方法可以在實驗室外用於工業規模的CO2捕獲。
2、胚胎啓發的革命：科學家創造出自我修復的變形機器人
美國加州大學聖巴巴拉分校的研究人員設計了一種能夠像生物體一樣變形的機器人材料，受胚胎啓發，這些盤狀機器人利用磁鐵、電機和光線在剛性和流體狀態之間切換，形成了一個能夠自我修復和變形的系統。這一突破可能徹底改變我們構建和與材料互動的方式。這項研究於最近發表在《科學》（Science）雜誌上。。
研究團隊從胚胎形成過程中汲取靈感，並借鑑了前人的研究。在胚胎的發育過程中，細胞具有一種非凡的相互排列的能力，將有機體從一團未分化的細胞變成一系列離散形式的集合——比如手和腳——以及不同的一致性，比如骨頭和大腦。研究人員專注於實現這些剛性轉變背後的三個生物過程：發育細胞的積極力量相互作用，使它們能夠四處移動；允許這些細胞在空間和時間上協調運動的生化信號；以及它們相互粘附的能力，這最終使生物體的最終形態變得堅硬。
在機器人世界中，細胞間粘附通過嵌入機器人單元周邊的磁鐵實現，使機器人能夠相互連接並表現爲剛性材料。細胞間的額外力通過每個機器人外部的八個電機齒輪編碼爲切向力。通過調節這些力，研究團隊實現了剛性機器人集體的重新配置。動態單元間力的引入克服了將剛性機器人集體轉變爲可塑性材料的挑戰，模仿了活體胚胎組織。
通過調節這些行爲，研究人員能夠創建支持重負載、重塑、操控物體甚至自我修復的機器人材料。這一突破爲未來智能材料的發展開闢了新的可能性。（劉春）