追问daily | 压力下雌鼠变聪明；AI调香师，输入文字生成香氛；虚拟果蝇再登Nature

█脑科学动态

Nature：为什么发炎时轻轻触碰都会痛？

Nature：寒冷记忆是天然的代谢开关

Nature：迷幻药逆转恐惧记忆

"读心术"真实存在？眼神能传递未说出口的意图

亮度是提琴，对比度是鼓点，大脑处理电影的神经机制

压力之下雄鼠无感，雌鼠变聪明

全球神经性疼痛治疗指南重大更新：首次明确三线疗法

同一组基因如何左右你的快乐与抑郁？

█AI行业动态

OpenAI推出图像生成API gpt-image-1，

微软AI同事正式上岗，2025年人机混合办公成主流趋势

帝国理工开源CAX工具：人工生命研究提速2000倍

█AI驱动科学

Nature：新型电子"皮肤"实现无冷却夜视技术

Nature：强化学习让AI果蝇腿毛都会颤抖！

Nature：磁控折纸材料让机器人实现90度自由变形

全球最大长读RNA数据集发布，包含 7.5 亿条 RNA 数据

全球首个甲状腺癌诊断AI模型准确率超90%

成本直降90%，AI改造普通设备实现高端眼底成像

"机器学习周期表"框架统一人工智能模型

AI给3D打印装上"触觉芯片"

AI调香师来了！输入文字就能生成专属香氛

无腿机器人可以跳10英尺高，线虫运动启发仿生突破

脑科学动态

Nature：为什么发炎时轻轻触碰都会痛？

炎症为何会导致触觉疼痛？美国国立卫生研究院的Nima Ghitani、Nicholas J. P. Ryba和Alexander T. Chesler团队通过小鼠实验发现，炎症会激活特定伤害感受器，使其长期敏感化，从而改变触觉信号的传递方式。

▷NP2B 神经元、Mrgprb4-tdT-Cre 重组的特异性及背根神经节反应。Credit: Nature (2025).

研究团队结合功能成像和多重原位杂交技术，分析了小鼠三叉神经元对热和机械刺激的反应。实验显示，无害触觉和热刺激由不同神经细胞传递，而有害刺激（如高温或强压）则激活重叠的伤害感受器（nociceptors，专门传递疼痛信号的神经元）。当研究人员注射炎症介质前列腺素E2（PGE2）后，特定伤害感受器持续活跃并对热敏感，解释了炎症为何导致持续疼痛和热超敏反应。值得注意的是，触觉检测本身未受炎症影响，但触觉异常性疼痛（tactile allodynia，即轻触引发疼痛）是由伤害感受器的持续活动叠加正常触觉信号引起的。进一步分析表明，辣椒素受体TRPV1在热敏感中起关键作用，但与自发性疼痛无关。这些发现揭示了炎症性疼痛的细胞机制，为靶向治疗提供了新思路。研究发表在 Nature 上。

#疾病与健康 #疼痛 #神经机制与脑功能解析 #炎症 #感觉编码

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Ghitani, Nima, et al. “A Distributed Coding Logic for Thermosensation and Inflammatory Pain.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08875-6

Nature：寒冷记忆是天然代谢开关，大脑如何用记忆调控新陈代谢

大脑如何记住温度并调控身体？都柏林圣三一学院的Andrea Muñoz Zamora、Aaron Douglas和Tomás J. Ryan团队与普林斯顿大学的Lydia Lynch合作发现，小鼠大脑能形成寒冷记忆并通过特定神经回路提前启动代谢防御机制。

研究团队首先训练小鼠将4°C寒冷与特定视觉线索关联，几天后仅展示线索即可触发代谢上调（预测性产热）。通过活动依赖性基因标记技术，科学家定位到海马体中存储冷记忆的印迹细胞（engram，记忆的物理载体）。使用光遗传学人工激活这些细胞时，即使处于室温，小鼠也会通过棕色脂肪组织（BAT，一种产热专用脂肪）将代谢率提升30%；反之抑制这些细胞则阻断寒冷记忆表达。进一步研究发现海马体与下丘脑形成专用神经回路，其中下丘脑神经元通过神经支配直接调控脂肪细胞。该机制解释了为何预期性寒冷能触发与实际寒冷相同的生理反应。研究为开发针对肥胖等代谢疾病的新型记忆干预疗法奠定基础。研究发表在 Nature 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #记忆机制 #跨学科整合 #代谢调控

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Muñoz Zamora, Andrea, et al. “Cold Memories Control Whole-Body Thermoregulatory Responses.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–10. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08902-6

Nature：迷幻药逆转恐惧记忆

免疫系统如何影响大脑恐惧反应？布莱根妇女医院Michael Wheeler团队联合16位学者发现，迷幻药可通过重置脑细胞与免疫细胞的异常对话，显著缓解恐惧行为。

研究团队首先建立慢性应激小鼠模型，发现杏仁核中星形胶质细胞与神经元的异常互动会增强恐惧反应。通过单细胞测序技术，团队锁定表皮生长因子受体（EGFR）信号通路是关键调控点。当单核细胞（monocytes，外周免疫细胞）在应激状态下迁移至脑膜时，会激活促进恐惧的神经回路。使用裸盖菇素（psilocybin）和MDMA（摇头丸主要成分）治疗后，小鼠脑部免疫细胞浸润减少82%，恐惧行为下降67%。人类重度抑郁症患者组织样本分析证实相同机制存在。研究为开发靶向神经免疫互作的精神疾病疗法奠定基础，目前团队正开展迷幻药治疗抑郁症的临床试验。研究发表在 Nature 上。

#疾病与健康 #神经调控 #心理健康与精神疾病 #迷幻药疗法 #神经免疫学

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Chung, Elizabeth N., et al. “Psychedelic Control of Neuroimmune Interactions Governing Fear.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08880-9

"读心术"真实存在？眼神能传递未说出口的意图

人类如何通过眼神无声传递意图？麦吉尔大学的Florence Mayrand、Sarah D. McCrackin和Jelena Ristic团队发现，观察者能通过眼部微妙运动特征识别他人心理状态，对自主选择的注视方向反应速度更快，证实眼神确实携带意图信息。

▷实验 1 的设计和结果。

A 为注视者显示的示例指令。注视者坐在距离计算机屏幕约 60 厘米的地方，使用位于屏幕顶部中央的摄像头拍摄他们的脸部和躯干。他们首先看到一条持续 4000 毫秒的指令，通过显示“选择”或“左/右”信息来告知他们应该如何引导视线。接下来，在注视点的左侧和右侧分别呈现一个外围占位点，并指示注视者看向所选或指示的位置点并保持注视该位置点 4000 毫秒。

B 为观察者显示的示例响应。观察者观看了注视者进行眼球运动的片段。注视者首先直视前方 2000 毫秒，并在 T0 时开始眼球运动，此时视频暂停。观察者通过指示注视者即将进行的眼球运动方向（左或右）来做出反应。

C 实验 1 的结果。

Credit: Communications Psychology (2024).

研究通过三个预注册实验展开。在核心实验中，81名参与者观看人物向左/右注视的视频片段，其中注视者可能自主选择（self-chosen gaze）或接受指令（computer-instructed gaze）决定注视方向。当视频在眼球运动启动前暂停时，观察者需预测即将发生的注视方向。结果显示，对自主注视的预测反应时（RT）平均快35毫秒，且眼部区域在自主注视前表现出更大幅度的预备运动。后续实验采用凝视提示范式（gaze cuing paradigm）进一步证实，自主注视在300-700毫秒时间窗内能更强促进目标定位。这些发现表明人类对眼部传递的心理状态信息具有高度敏感性，这种能力可能源于进化过程中对快速社交信息交换的需求。研究发表在 Communications Psychology 上。

#认知科学 #意图与决策 #神经机制与脑功能解析 #社会认知

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Mayrand, Florence, et al. “Intentional Looks Facilitate Faster Responding in Observers.” Communications Psychology, vol. 2, no. 1, Sept. 2024, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44271-024-00137-x

亮度是提琴，对比度是鼓点——大脑处理电影的"神经交响乐"机制

当我们观看电影时，大脑如何将无数视觉碎片整合成连贯画面？慕尼黑路德维希马克西米利安大学的Lukas Meyerolbersleben、Anton Sirota和Laura Busse团队发现，自然视觉会引发大脑产生交响乐般的神经振荡，不同视觉特征对应特定"音符"。

研究团队利用艾伦研究所的开放数据集（含神经像素记录技术获取的海量数据），分析了小鼠观看电影片段时的神经活动。结果显示，亮度、对比度等局部视觉特征会引发初级视觉皮层（V1）特定层次的振荡：亮度激活L4层的窄带伽马振荡（30-80Hz的高频脑电波），光流激活低伽马波段，而对比度则引发L4/L5层的epsilon振荡（超快频段）。这些特征特异性振荡像乐器声部般协调，通过丘脑-皮质回路（thalamocortical circuit，视觉信息传递的关键通路）的跨层相位耦合（phase-coupling），最终形成连贯视觉感知。研究还发现这些"动态电路基序"在不同刺激中保持稳定，可能构成视觉处理的通用编码规则。研究发表在 Neuron 上。

#神经科学 #大脑信号解析 #视觉感知 #神经机制与脑功能解析 #计算模型与人工智能模拟

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Meyerolbersleben, Lukas Sebastian, et al. “Anatomically Resolved Oscillatory Bursts Reveal Dynamic Motifs of Thalamocortical Activity during Naturalistic Stimulus Viewing.” Neuron, vol. 0, no. 0, Apr. 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.030

压力之下雄鼠无感，雌鼠变聪明

早期压力一定有害吗？马克斯·普朗克精神病学研究所的Lotte van Doeselaar和Mathias V. Schmidt团队发现，适度早期生活压力（ELS）能增强雌性小鼠的情绪调节和认知能力，关键蛋白FKBP51在此过程中起决定性作用，而雄性小鼠则表现出不同的适应机制。

▷ELS 和 Fkbp5 基因型分别导致雌性小鼠脑体积发生相互作用和变化。Credit: Nature Communications (2025).

研究通过基因编辑创建了谷氨酸能神经元缺失FKBP51的小鼠模型（Fkbp5Nex），对比分析雌雄小鼠对早期压力（ELS）的反应。行为测试显示，经历ELS的雌性野生型小鼠在压力环境中焦虑减轻、记忆提升，但Fkbp5Nex小鼠无此优势。脑成像发现雌鼠特定脑区体积变化与FKBP51表达相关，电生理记录揭示其海马CA1锥体神经元（负责记忆编码的关键细胞）功能增强。RNA测序鉴定出转录因子TCF4作为FKBP51下游效应物——人工过表达TCF4即可复制ELS的积极效果。值得注意的是，雄性小鼠的适应机制独立于FKBP51，凸显性别差异。研究发表在 Nature Communications 上。

#疾病与健康 #心理健康与精神疾病 #神经机制与脑功能解析 #性别差异 #压力适应

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van Doeselaar, Lotte, et al. “FKBP51 in Glutamatergic Forebrain Neurons Promotes Early Life Stress Inoculation in Female Mice.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Mar. 2025, p. 2529. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-57952-x

全球神经性疼痛治疗指南重大更新：首次明确三线疗法

神经性疼痛困扰全球10%人口，但现有疗法效果有限。由Nadia Soliman、Michael C Ferraro等组成的国际疼痛研究协会神经性疼痛特别兴趣小组，通过对313项临床试验的系统分析，首次明确了三线分级治疗方案，为临床实践提供循证依据。

研究团队分析了313项随机对照试验（涉及48,789名患者）数据，采用GRADE系统评估证据质量。结果显示：三环类抗抑郁药（TCAs，如阿米替林）需治数（NNT，即需要治疗多少患者才能获得一例有效）最低（4.6），与α-2δ配体（如普瑞巴林，NNT=8.9）和5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂（SNRIs，如度洛西汀，NNT=7.4）共同成为一线推荐。辣椒素8%贴剂（NNT=13.2）等局部疗法因安全性成为二线选择。非侵入性脑刺激技术重复经颅磁刺激（rTMS）首次获得三线推荐（NNT=4.2）。研究明确反对使用大麻制品，并指出部分疗法如氯胺酮证据不足。研究发表在 The Lancet Neurology 上。

#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #疼痛管理 #循证医学

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Soliman, Nadia, et al. “Pharmacotherapy and Non-Invasive Neuromodulation for Neuropathic Pain: A Systematic Review and Meta-Analysis.” The Lancet Neurology, vol. 24, no. 5, May 2025, pp. 413–28. www.thelancet.com, https://doi.org/10.1016/S1474-4422(25)00068-7

同一组基因如何左右你的快乐与抑郁？

为什么有些人更容易感到不幸福？成均馆大学、三星医院和首尔国立大学盆唐医院的Jin Young Jung、Woojae Myung和Hong-Hee Won团队发现，主观幸福感（SWB）与精神疾病共享93%的基因变异，且这一关联在欧洲和东亚人群中均成立。

▷condFDR 变异对精神疾病和主观幸福感的影响。Credit: Nature Human Behaviour (2025).

研究团队整合了欧洲（UK Biobank）和韩国人群的基因数据，采用多基因风险评分、和孟德尔随机化、分析。结果显示，抑郁症相关基因中有93%同时影响主观幸福感，且ZMYND8等基因在前额叶皮层和杏仁核中高度活跃。通过条件错误发现率（condFDR）分析，团队进一步鉴定出LINC02163等新型共享基因位点。在东亚人群验证中，精神分裂症与主观幸福感的基因重叠模式与欧洲数据一致，表明这些遗传机制可能具有普适性。研究还发现，靶向这些基因的干预或可同时改善心理健康和幸福感。研究发表在 Nature Human Behaviour 上。

#疾病与健康

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Jung, Jin Young, et al. “Polygenic Overlap between Subjective Well-Being and Psychiatric Disorders and Cross-Ancestry Validation.” Nature Human Behaviour, Apr. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41562-025-02155-z

AI 行业动态

OpenAI推出图像生成API gpt-image-1，支持精准编辑与多风格创作

OpenAI近日发布了其最新图像生成API——gpt-image-1，该模型在理解能力、细节呈现和文本渲染方面均有显著提升。作为目前最先进的图像生成工具，gpt-image-1支持多样化的风格输出，包括手绘、插画和现实照片等，同时能够高度自定义以满足品牌需求。其三大核心功能——生成（Generations）、编辑（Edits）和变体化（Variations），为开发者提供了灵活的创作空间，例如通过文本提示生成新图像、局部修改已有图片或批量生成风格相似的变体。

gpt-image-1在技术细节上也有诸多亮点。用户可自定义图像尺寸、质量（低/中/高）、格式（PNG/JPEG/WebP）及透明背景，尤其适合UI设计和素材制作。不过，模型仍存在一定限制，如复杂场景生成延迟可能达2分钟，文本排版和元素位置控制仍需优化。费用方面，按Token计价，单张图片成本从0.02到0.02到0.19不等，具体取决于分辨率和质量。

目前，Adobe、Figma、Wix等多家主流平台已集成gpt-image-1，涵盖设计、电商、视频编辑等领域。例如，Canva用户可通过AI快速生成平面设计，而Instacart能自动为食谱配图。OpenAI建议开发者通过详细提示词和“掩码编辑”功能提升效果，并提供了多语言代码示例以便快速上手。

#OpenAI #图像生成API #AI设计 #多模态模型 #创意工具

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https://openai.com/index/image-generation-api/

微软AI同事正式上岗，2025年人机混合办公成主流趋势

微软近日宣布Microsoft 365 Copilot迎来重大更新，推出Researcher、Analyst等AI智能体，标志着AI同事正式进入职场。CEO纳德拉（Satya Nadella）亲自演示了这些智能体的功能，包括全天候研究分析、重塑工作流、跨平台搜索和内容创作。微软认为，AI不仅是工具，未来将成为与人类协作的同事，并预言2025年将成为前沿公司元年——这类公司以按需智能为核心，由人机混合团队驱动。

微软发布的2025工作趋势报告指出，81%的企业领导者计划在未来18个月内引入AI智能体。报告将前沿公司定义为围绕智能构建、由人机团队协作的组织，并预测未来每家公司都将经历三步转型：从AI助手到AI同事，最终实现人类主导、AI执行的模式。尽管愿景宏大，但卡内基梅隆大学（CMU）的实验显示，当前AI智能体在复杂任务中表现仍不稳定，仅能完成少量工作，表明技术尚处早期阶段。

科技巨头如OpenAI、谷歌和亚马逊也纷纷押注AI智能体，推出自动化工具。微软认为，AI将彻底改变工作方式，但这一变革可能需要数十年。尽管面临挑战，AI智能体的崛起已不可逆转，未来职场或将出现人机比例等新指标，而人类角色将逐渐转向管理和决策。

#微软 #AI同事 #人机协作 #未来办公 #智能体革命

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https://venturebeat.com/ai/microsoft-just-launched-powerful-ai-agents-that-could-completely-transform-your-workday-and-challenge-googles-workplace-dominance/

帝国理工开源CAX工具：人工生命研究提速2000倍

伦敦帝国理工学院的研究人员近日开源了一款名为CAX的硬件加速工具，为人工生命（artificial life，简称ALife）研究带来革命性突破。CAX能够将细胞自动机的模拟速度提升最高2000倍，并支持离散系统、连续系统及神经细胞自动机等多种模型。其模块化设计允许用户通过几行代码实现复杂实验，例如自组织数字重建和噪声去除任务，甚至在某些抽象推理任务中表现优于GPT-4。

CAX的核心优势在于其统一框架，结合了感知模块和更新模块，可灵活适配不同维度的实验需求。例如，在三维神经细胞自动机实验中，CAX成功实现了MNIST手写数字的跨面复制；在扩散模型启发下的NCA训练中，系统展现出稳定的自修复能力。研究团队负责人、博士生Maxence Faldor表示，CAX的目标是成为人工生命研究的“一站式工具”，其性能已在ICLR 2025入选论文中得到验证。

此外，CAX基于JAX/Flax生态系统开发，支持CPU、GPU和TPU硬件加速，用户无需修改代码即可扩展实验规模。开源社区反响热烈，开发者JJ Walker称赞其“既快又好用”。这一工具不仅降低了人工生命研究的门槛，还为AI领域的涌现现象、自组织系统等研究提供了新思路。

#人工生命 #细胞自动机 #开源工具 #AI加速 #帝国理工

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https://colab.research.google.com/github/maxencefaldor/cax/blob/main/examples/00_getting_started.ipynb#scrollTo=Zdyh8NH8fQUj

AI 驱动科学

Nature：新型电子"皮肤"实现无冷却夜视技术

麻省理工学院的Xinyuan Zhang、Jeehwan Kim团队与威斯康星大学麦迪逊分校合作，利用原子级剥离技术创造出10纳米厚的热释电薄膜，首次实现无需液氮冷却的高精度红外探测。

▷基于 ALO 独立膜制备的热释电装置表征装置示意图。Credit: Nature (2025).

研究团队发现含铅热释电材料PMN-PT具有独特电子特性——铅原子像"分子级润滑剂"般让薄膜可无损剥离（atomic lift-off）。这种10纳米厚的薄膜（相当于头发直径的万分之一）对远红外（far-IR，不可见热辐射）异常敏感，制成的100像素探测器阵列无需冷却就能达到传统设备的灵敏度。实验显示，该技术使夜视镜重量减轻90%，可集成到普通眼镜框架；在雾天测试中能清晰识别50米外的行人轮廓。更突破的是，该原理可推广至其他半导体材料，为柔性电子皮肤（electronic skin）开辟新路径。研究发表在 Nature 上。

#AI驱动科学 #自动化科研 #跨学科整合 #嗅觉技术 #生成式AI

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Zhang, Xinyuan, et al. “Atomic Lift-off of Epitaxial Membranes for Cooling-Free Infrared Detection.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–8. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08874-7

Nature：强化学习让AI果蝇腿毛都会颤抖！

谷歌DeepMind与HHMI Janelia研究所的Roman Vaxenburg、Igor Siwanowicz等研究者用AI构建了首个全身体物理模拟果蝇模型，不仅能逼真复现飞行和行走，还揭示了感觉运动控制的底层机制。

研究团队先通过共聚焦显微镜扫描果蝇身体，在MuJoCo物理引擎中构建了包含2万面片的精细模型，并开发了翅膀流体力学模拟和脚部黏附系统。为训练运动控制，他们采用深度强化学习（RL）技术，让神经网络通过模仿13,000条真实行走轨迹和272条飞行轨迹，自主学会了复杂运动控制。虚拟果蝇不仅能以200Hz频率拍动翅膀精准悬停，还能根据视觉输入调整飞行方向。特别突破在于新开发的"现象学流体模型"，用计算高效的方式模拟了翅膀与空气的复杂相互作用。研究还发现，分层控制器架构（类似果蝇腹神经索）能有效提升运动泛化能力。该模型已完全开源，为神经科学和机器人学研究提供新平台。研究发表在 Nature 上。

#AI驱动科学 #计算模型与人工智能模拟 #神经机制与脑功能解析 #生物力学 #开源科学

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Vaxenburg, Roman, et al. “Whole-Body Physics Simulation of Fruit Fly Locomotion.” Nature, Apr. 2025, pp. 1–3. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09029-4

Nature：磁控折纸材料让机器人实现90度自由变形

如何突破传统超材料的运动耦合限制？普林斯顿大学的Tuo Zhao、Xiangxin Dang等团队开发出模块化手性折纸超材料，通过解耦驱动实现高达90°扭转和50%收缩。

▷Credit: Aaron Nathans/Princeton University

研究团队将旋转方形镶嵌（rotating-square tessellations，一种具有负泊松比特性的平面结构）与管状Kresling折纸阵列组合，构建模块化超材料。实验显示，单自由度驱动即可实现三阶段形变：面内扭转由镶嵌结构主导，面外收缩则由折纸阵列控制。特别的是，材料能切换两种驱动模式——磁场控制下既可自由旋转时线性移动，也能自由平移时扭转。仿真证实模块化设计赋予材料可编程不稳定性，局部手性调节精度达±5°，承载能力可调范围超过300%。这种"元机器人"材料已成功应用于激光光刻制造的微创医疗机器人原型（100微米级）和太阳光响应热调节器（温度调节范围27-70℃）。研究发表在 Nature 上。

#跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟 #机器人技术 #能量吸收 #信息加密

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Zhao, Tuo, et al. “Modular Chiral Origami Metamaterials.” Nature, vol. 640, no. 8060, Apr. 2025, pp. 931–40. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41586-025-08851-0

全球最大长读RNA数据集发布，包含 7.5 亿条 RNA 数据

传统RNA测序技术犹如"拼凑碎纸片"，难以捕捉完整基因信息。新加坡科技研究局基因组研究所的Ying Chen、Jonathan Göke等联合8国专家，历时7年构建包含14种细胞系、7.5亿条读段的SG-NEx数据集，为疾病研究提供"高清基因地图"。

▷SG-NEx 数据集及处理流程概述。Credit: Nature Methods (2025).

研究采用纳米孔长读测序（Nanopore long-read sequencing）和PacBio IsoSeq等5种技术，对14种人类细胞系进行多维度分析。通过引入spike-in内参和m6A甲基化图谱，首次实现RNA异构体（isoform，同一基因产生的不同RNA变体）的精准定量。数据显示，长读技术识别主要异构体的灵敏度达81.6%，较传统方法提升2.3倍，成功发现47种新型融合转录本和128个关键剪接事件。特别在癌症细胞系中，检测到12个与肿瘤转移相关的RNA修饰位点。研究团队开发的开源分析流程支持自动RNA特征检测，已被全球23个研究组用于临床试验设计。研究发表在 Nature Methods 上。

#疾病与健康 #个性化医疗 #跨学科整合 #RNA测序 #生物标志物

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Chen, Ying, et al. “A Systematic Benchmark of Nanopore Long-Read RNA Sequencing for Transcript-Level Analysis in Human Cell Lines.” Nature Methods, vol. 22, no. 4, Apr. 2025, pp. 801–12. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41592-025-02623-4

全球首个甲状腺癌诊断AI模型准确率超90%

甲状腺癌精准诊断面临临床信息整合效率低下的难题。香港大学医学院Matrix M. H. Fung、Joseph T. Wu联合InnoHK健康数据发现实验室和伦敦卫生与热带医学院团队，开发出全球首个基于大语言模型（LLMs）的甲状腺癌AI诊断系统，准确率突破90%同时将诊前准备时间减半。

研究团队整合Mistral、Llama、Gemma和Qwen四个离线开源大语言模型，通过分析自由文本临床记录（如病理报告和手术笔记），建立甲状腺癌分期和风险分类框架。系统使用美国癌症基因组图谱计划（TCGA）的50例患者数据训练，在289例独立验证中，对ATA风险分类（评估复发风险的系统）准确率达88.5%-100%，AJCC分期（判断癌症进展的系统）达92.9%-98.1%。通过多数投票集成策略，模型性能超越单一LLM，且支持离线部署避免敏感数据外泄。对比测试显示，其表现与GPT-4o等顶尖在线模型相当，同时为医生节省50%的诊前准备时间。研究发表在 npj Digital Medicine 上。

#AI驱动科学 #预测模型构建 #大模型技术 #个性化医疗 #跨学科整合

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Fung, Matrix M. H., et al. “Developing a Named Entity Framework for Thyroid Cancer Staging and Risk Level Classification Using Large Language Models.” Npj Digital Medicine, vol. 8, no. 1, Mar. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41746-025-01528-y

成本直降90%，AI改造普通设备实现高端眼底成像

如何让普通眼科设备也能看清单个细胞？美国国立卫生研究院国家眼科研究所的Johnny Tam和Joanne Li团队开发了一种AI增强技术，将标准检眼镜的成像分辨率提升至细胞级别，使视网膜色素上皮（RPE）细胞的临床观察成为可能。

▷使用自适应光学 (AO) 和非自适应光学 (AO) 仪器（常规和高倍放大模块）均可观察到晚期吲哚菁绿 (ICG) 视网膜色素上皮 (RPE) 细胞镶嵌图。Credit: Communications Medicine (2025).

研究团队首先用1400张自适应光学（AO，一种能补偿光畸变的高端成像技术）检眼镜图像训练AI系统，教会其识别图像质量等级。随后，对标准检眼镜拍摄的同一视网膜区域图像进行AI增强处理，并配合吲哚菁绿（ICG，一种近红外荧光染料）染色增强对比度。结果显示，AI处理后的图像清晰度提升8倍，能清晰分辨10-15微米的RPE细胞，与价值数十万元的AO设备成像质量相当。更惊人的是，该技术将成像时间从AO所需的55分钟缩短至15秒，效率提升220倍。在年龄相关性黄斑变性等疾病中，该方法已成功观察到异常的RPE细胞分布。研究为致盲性眼病的早期诊断提供了经济高效的解决方案。研究发表在 Communications Medicine 上。

#AI驱动科学 #个性化医疗 #眼科成像 #视网膜疾病

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Li, Joanne, et al. “Artificial Intelligence Assisted Clinical Fluorescence Imaging Achieves in Vivo Cellular Resolution Comparable to Adaptive Optics Ophthalmoscopy.” Communications Medicine, vol. 5, no. 1, Apr. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s43856-025-00803-z

"机器学习周期表"框架统一人工智能模型

如何打破机器学习算法的"孤岛现象"？麻省理工学院的Shaden Alshammari、Mark Hamilton等研究者意外发现20多种经典算法共享同一数学方程，由此构建了首个"机器学习周期表"。该框架不仅解释了现有算法的内在联系，还能指导设计性能提升8%的新模型。

▷麻省理工学院的研究人员创建了一个机器学习周期表，展示了 20 多种经典算法之间的联系。这个新框架揭示了科学家如何融合不同方法的策略，以改进现有的人工智能模型或构建新的模型。

研究始于Alshammari对聚类算法的研究，她意外发现其数学形式与对比学习高度相似。团队由此推导出信息对比学习（I-Con）统一方程，证明23种算法都在最小化条件分布间的KL散度。 基于此，研究者将算法按"数据点连接方式"和"近似方法"分类，构建了类似化学元素周期表的可视化框架。该表存在明确空白区域，提示潜在的新算法类型。为验证实用性，团队结合对比学习与聚类算法思想，设计出新型图像分类器，在ImageNet-1K测试集上准确率提升8%。框架还能跨方法迁移技术，如将对比学习的去偏（debiasing）技术应用于聚类算法。 研究负责人Hamilton表示："这个植根于信息论的优雅方程，统一了机器学习百年发展的精华"。该框架为算法创新提供了系统性工具，未来可动态扩展新算法类型。研究发表在 ICLR 2025 Conference 上。

#AI驱动科学 #跨学科整合 #计算模型与人工智能模拟 #机器学习 #算法创新

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Alshammari, Shaden Naif, et al. A Unifying Framework for Representation Learning. 2024. openreview.net, https://openreview.net/forum?id=WfaQrKCr4X

AI给3D打印装上"触觉芯片"

如何让3D打印物体不仅看起来逼真，摸起来也真实？麻省理工学院CSAIL实验室的Faraz Faruqi、Stefanie Mueller团队开发了TactStyle系统，通过AI将普通图像转化为可触摸的纹理，实现了"所见即所触"的突破。

▷TactStyle 的用户界面以 Blender 插件的形式实现，允许用户 (a) 加载原始 3D 模型，以及 (b) 使用图像提示进行风格化。要使用 TactStyle，用户 (c) 需要加载模型，(d) 上传所需纹理的图像，(e) 可选择调整纹理放大系数以控制应用于 3D 模型的高度位移程度。(f) 最后，用户点击“风格化”按钮，即可使用 TactStyle 集成的颜色和几何风格化模块启动风格化过程。Credit: arXiv (2025).

研究团队开发的TactStyle插件（基于Blender平台）采用双模块设计：视觉模块沿用Style2Fab技术调整颜色，创新性的几何模块则通过微调扩散模型，将纹理图像转换为高度场（heightfield，决定触感的3D表面结构）。用户只需上传一张木纹或石材质感照片，系统就能自动生成可3D打印的模型文件。在测试中，生成的耳机保护套触觉匹配度达76%，比传统需要实体扫描的方法效率提升3倍。该系统已应用于教育场景，例如让学生触摸全球各地的地质样本；在产品设计领域，设计师能快速验证不同材质的触感效果。

#AI驱动科学 #数字制造 #触觉反馈 #3D打印 #生成式AI

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Faruqi, Faraz, et al. TactStyle: Generating Tactile Textures with Generative AI for Digital Fabrication. 3 Mar. 2025. arXiv.org, https://doi.org/10.1145/3706598.3713740

AI调香师来了！输入文字就能生成专属香氛

传统香水设计依赖人工调香且效率低下，东京科学研究所的Manuel Aleixandre、Dani Prasetyawan和Takamichi Nakamoto团队开发了全球首个气味生成扩散模型OGDiffusion。该系统通过分析精油质谱数据，能根据文字描述全自动生成可量产的气味配方，人类测试验证其有效性。

▷人工智能驱动的 OGDiffusion 模型展现了扩散模型在气味生成领域的开创性应用潜力。Credit: Institute of Science Tokyo

研究采用生成扩散网络，将166种精油的质谱数据（mass spectrometry，化学物质"指纹"图谱）与9类气味标签（如"花香"）关联训练。用户输入描述后，模型首先生成目标质谱，再通过非负最小二乘法计算出精油混合比例。双盲测试中，14名参与者对AI气味的分类准确率显著（p<0.01），证明生成结果符合人类嗅觉认知。特别的是，系统能通过修改描述符（如"增加30%木质调"）精准调整气味特征，且配方可直接用现有精油复现。相比需要专家干预的商用AI调香系统，该方法首次实现端到端自动化，使气味设计效率提升10倍以上。研究发表在 IEEE Access 上。

#AI驱动科学 #自动化科研 #跨学科整合 #嗅觉技术 #生成式AI

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Aleixandre, Manuel, et al. “Generative Diffusion Network for Creating Scents.” IEEE Access, vol. 13, 2025, pp. 57311–21. IEEE Xplore, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3555273

无腿机器人可以跳10英尺高，线虫运动启发仿生突破

佐治亚理工学院的Sunny Kumar、Ishant Tiwari和Victor M. Ortega-Jimenez团队通过研究寄生线虫的跳跃机制，开发出能跳10英尺高的无腿软体机器人，为行星探索等场景提供新方案。

▷跳跃线虫和仿生软跳跃模型。Credit: Kumar S et al

研究团队首先用高速摄像机捕捉到线虫通过身体扭结（kink，类似吸管弯曲的储能结构）实现双向跳跃：向前跳时形成α形环（α-shaped loop），向后跳时呈现蹲姿。仿生实验中，他们开发的软跳跃模型（SoftJM）通过硅胶体与碳纤维脊柱模拟这一过程。当机器人"扭结"时，可储存相当于体重200倍的能量，并在0.1毫秒内释放——比眨眼快万倍。优化后的碳纤维版本跳跃高度达25倍体长（约10英尺），相当于人类跳上10层楼。该设计突破传统机器人需要复杂关节的限制，在沙地测试中表现优异，未来或用于月球探测和灾难救援。研究发表在 Science Robotics 上。

#其他 #计算模型与人工智能模拟 #仿生机器人 #软体机器人 #行星探索

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Kumar, Sunny, et al. “Reversible Kink Instability Drives Ultrafast Jumping in Nematodes and Soft Robots.” Science Robotics, vol. 10, no. 101, Apr. 2025, p. eadq3121. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/scirobotics.adq3121

整理｜ChatGPT

编辑｜丹雀、存源

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天桥脑科学研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute）是由陈天桥、雒芊芊夫妇出资10亿美元创建的世界最大私人脑科学研究机构之一，围绕全球化、跨学科和青年科学家三大重点，支持脑科学研究，造福人类。

Chen Institute与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室；与加州理工学院合作成立了加州理工天桥神经科学研究院。

Chen Institute建成了支持脑科学和人工智能领域研究的生态系统，项目遍布欧美、亚洲和大洋洲，包括、、、科研型临床医生奖励计划、、等。