6月27日外媒科學網站摘要:靈感來臨前0.3秒,你的大腦發生了什麼?

6月27日(星期五)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:

《自然》網站(www.nature.com)

從困惑到狂喜:頓悟如何在大腦中“引爆”?

認知神經科學研究表明,頓悟是一種獨特的思維過程,與逐步分析推理不同,它表現爲問題的答案突然閃現。近年來,科學家通過腦成像技術揭示了這一現象背後的神經機制。

德國柏林洪堡大學和美國杜克大學的科學家通過實驗發現,當人們突然理解穆尼圖像(模糊的黑白拼圖)的含義時,大腦右側顳上回會出現高頻伽馬波的爆發,這一區域與學習、記憶和語言處理密切相關。功能磁共振成像(fMRI)顯示,頓悟前300毫秒,大腦會經歷快速的神經重組,使混亂的信息突然變得清晰。

與逐步分析不同,頓悟是一種知識的瞬間整合。美國德雷塞爾大學和西北大學的研究團隊使用“遠距離聯想測試”進一步證實,頓悟伴隨前扣帶回皮層(負責注意力和決策)的活躍,而分析思維則涉及更廣泛的腦區持續活動。意大利約翰·卡伯特大學的實驗還發現,頓悟前500毫秒,受試者的瞳孔會迅速擴張,表明認知模式的突然切換。

頓悟不僅帶來解決方案,還能增強記憶。德國慕尼黑工業大學的研究表明,通過頓悟破解魔術原理的受試者,兩週後仍能清楚記得答案,這種“頓悟記憶優勢”可能與情緒喚起有關。德國希爾德斯海姆大學的實驗發現,老年人通過頓悟獲得的知識比分析得出的記憶更牢固,這對阿爾茨海默病研究具有潛在意義。

目前,有關頓悟的研究正拓展至更廣泛的問題,如注意力缺陷多動障礙(ADHD)患者是否更依賴頓悟思維,以及如何優化環境以促進創造性突破。在人工智能時代,頓悟所代表的獨特人類創造力更顯珍貴,科學家呼籲進一步探索其機制,以激發未來的科學和文化創新。

《科學通訊》網站(www.sciencenews.org)

從愛情小說到戰爭油畫:AI揭示人類情感進化史

人類過去的情感與思想雖未留下直接痕跡,但繪畫、文學、音樂等文化載體成爲可追溯的“認知化石”。如今,藉助人工智能(AI),研究者正從這些海量數據中挖掘歷史心理的演變規律。

自15世紀印刷術普及以來,全球已產生超1.6億種書籍,爲文本分析提供了基礎。加拿大不列顛哥倫比亞大學團隊曾通過分析中國先秦典籍中“心”字的用法,證實中國古代已區分身心概念。法國文理大學的研究則發現,隨着經濟發展,文學中“愛情”相關詞彙顯著增加,印證了物質繁榮促進浪漫敘事誕生的假說。

繪畫同樣承載着時代情緒。加拿大多倫多大學經濟學家團隊訓練AI分析了自1400年至今63.1萬幅畫作,發現藝術風格與歷史事件緊密關聯。例如,1500-1700年小冰河期氣溫回升時,畫作中的恐懼與悲傷減少;德國繪畫的積極情緒在1850年達到頂峰後持續下滑,直至二戰後才反彈。AI通過識別面部表情、武器等元素,成功再現了人類解讀藝術的能力。

儘管AI能高效處理海量數據,但其結論依賴人類輸入的標註與算法設計。2019年《自然》雜誌一項關於“道德神信仰出現與社會發展關係”的研究,因編碼員缺乏專業知識而遭到質疑,最終被撤稿。研究者指出,文化數據本身存在偏差——歷史上只有少數人能接觸藝術與文學,因此AI分析的僅是特定階層的表達內容。

儘管存在挑戰,AI爲歷史心理學提供了新工具。通過規範數據標註、結合專家知識,這類研究有望幫助人文學者突破傳統方法的侷限,更系統地探索人類行爲與社會變遷的關係。

《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)

螞蟻的“行爲開關”:科學家發現操控社會分工的腦部分子

地球上覆雜的社會分工不僅存在於人類中,也體現在切葉蟻(Atta cephalotes)的羣體中。在切葉蟻羣中,不同體型螞蟻承擔固定職責:大型兵蟻負責防禦,中型工蟻採集樹葉,小型工蟻照料幼蟻和真菌園。然而,美國賓夕法尼亞大學的研究團隊發現,神經肽分子可以改寫切葉蟻的固有分工模式。

研究發現,甲殼類心臟活性肽(CCAP)在中型工蟻中含量較高,可促使其採葉行爲;而神經降壓素-A(NPA)在兵蟻中富集,抑制其育幼傾向。通過調節這兩種分子水平,研究人員成功誘導兵蟻轉向育幼或工蟻轉向採葉。團隊使用3D打印行爲觀察室量化了這些變化,證實神經肽通過受體激活基因網絡,實現行爲切換。相關成果最近發表在《細胞》(Cell)雜誌上。

研究還揭示,切葉蟻的基因調控模式與羣居性的裸鼴鼠相似。儘管裸鼴鼠體內沒有完全相同的神經肽,但其保守的受體通路仍能被螞蟻的神經肽激活,暗示了跨物種的古老行爲調控機制。此外,胰島素樣肽(如Ilp1)與NPA的共同表達,揭示了神經肽信號與胰島素通路在行爲調控中的潛在關聯,爲研究胰島素抵抗疾病(如糖尿病)對社會行爲的影響提供了新方向。

該研究揭示了跨物種保守的行爲分子基礎,爲複雜社會行爲的起源及社會分工的神經可塑性提供了基礎性啓示。

《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)

塑料表面刻出“迷宮紋”,科學家找到防細菌感染新招

英國諾丁漢大學的研究團隊發現,特定表面紋路能顯著抑制細菌在塑料表面的繁殖,有望降低導尿管等醫療器械引發的感染風險。該成果發表於《自然·通訊》(Nature Communications)。

研究表明,當細菌接觸帶有溝槽紋路的表面時,會喪失形成生物膜的能力。生物膜是細菌的黏液保護層,能抵禦人體免疫系統攻擊。阻斷生物膜形成既可預防感染,也能促進免疫系統清除殘留細菌。

目前,醫院常用的塑料醫療器械(如導尿管、呼吸管)一旦被細菌附着並形成生物膜,將極難用抗生素治療。傳統方法是在塑料中添加抗生素,但可能導致耐藥性。

研究團隊通過篩查2000多種表面設計,應用於不同塑料材質(包括醫用聚氨酯),特定隆起紋路上的微型裂隙能誘使細菌分泌潤滑物質,使其無法粘附。這種機制不僅能阻斷生物膜形成,還能讓免疫細胞更易清除病原菌。

研究人員指出,相比塗層技術,物理紋路可直接應用於現有醫療器械材料,更易實現商業應用。這一發現有望大幅降低醫療機構的感染率,併爲醫療系統節省開支。(劉春)