2月26日外媒科学网站摘要："垃圾食品"吃太多会影响大脑

2月26日（星期三）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

吃出来的“大脑危机”：垃圾食品的隐形伤害

根据德国蒂宾根大学大学一项研究，连续五天食用巧克力棒、薯片等垃圾食品会导致大脑活动的持久变化，由此产生的大脑模式与肥胖人群的大脑模式相似。该研究成果最近发表在《自然·代谢》（Nature Metabolism）杂志上的

进食后，胰腺释放胰岛素帮助代谢，部分进入大脑抑制食欲。但一些肥胖人群的大脑对胰岛素反应减弱，导致“大脑胰岛素抵抗”，影响食物处理。

为探究胰岛素对大脑的作用机制，研究人员招募了29名健康男性志愿者。其中18人接受为期五天的高热量饮食干预：营养师为每名参与者定制每日1,500千卡的高脂高糖零食包，计划连续五天食用。然而实际数据显示，受试者日均仅成功增加1,200千卡热量摄入。“起初他们表现出较高积极性”，但到第四天，持续摄入加工食品已使其倍感负担。

研究人员对参与者大脑中的血流进行成像，作为大脑活动的代表。五天后，垃圾食品组在与饮食变化和奖励反应相关的三个大脑区域活动水平高于对照组，模式与肥胖或胰岛素抵抗人群相似。七天后，垃圾食品组在与记忆和对视觉食物线索反应相关的两个大脑区域活动水平较低。

尽管研究中的高热量食物摄入量看似极端，但研究人员认为这与假期中的饮食相似，人们每天都面临各种高度加工食品的诱惑。

《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）

火星的‘冰水之谜’：新研究揭示火星曾为寒冷湿润世界

古代火星不仅湿润，而且是寒冷而湿润的。两项新研究揭示了火星历史上的水环境，冰冷的水可能塑造了火星的红色外观和广阔海岸线。

火星北部的低地海拔较低，科学家推测该地区曾是一个广阔海洋的所在地。中国火星车“祝融号”2021年登陆该区域的乌托邦平原，使用探地雷达探测深埋在地表下的过去海岸线的迹象。美国加州大学伯克利分校的一个研究团队最近在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上报告称，探测器探测到地下10至35米处有一个千米长的斜坡区域，与地球上的海滩斜坡非常相似。雷达数据显示，这个斜坡是由卵石到沙粒大小的沉积物构成的。尽管这些发现尚未证实火星曾拥有完整海洋，但如果该区域确实是古代海岸线，它将帮助科学家进一步了解火星过去存在生命的潜力。

另一项研究探讨了火星液态水消失前的状态。研究人员最近在《自然通讯》（ Nature Communications）上报告称，火星的红色外观源于羟基氧化铁，这种矿物需要在寒冷的水环境中形成。火星的红色通常被认为是“锈”的结果，但地球上有多种类型的锈，每种锈的形成条件不同。过去，科学家认为火星的红色来自赤铁矿（一种不含水的氧化铁），但赤铁矿的光学特性与火星尘埃不符。研究团队通过比较实验室矿物样品和火星尘埃的光谱数据，发现水合铁氧化物与玄武岩的混合物最能匹配火星表面的颜色，而其形成需要寒冷湿润的条件。

这些研究不仅揭示了火星过去的水环境，还为理解其地质演化和潜在生命提供了重要线索。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、体型越大，患癌风险越高？新研究颠覆数十年科学认知

一项新研究显示，大象、长颈鹿、蟒蛇等大型动物比老鼠、蝙蝠和青蛙等小型动物的患癌率更高，颠覆了45年来关于动物癌症的认知。这项研究由英国雷丁大学、伦敦大学学院和美国约翰斯·霍普金斯大学医学院的研究人员共同进行，分析了四大动物群体（两栖动物、鸟类、哺乳动物和爬行动物）共263个物种的癌症数据，挑战了1977年提出的“佩托悖论（Peto's Paradox）”——即动物体型与患癌风险无关的观点。

发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的这项研究表明，大型动物的良性和恶性肿瘤的患病率均更高。研究人员还发现，进化得更快的物种，比如大象，对癌症有更好的天然防御能力。

研究分析了31种两栖动物、79种鸟类、90种哺乳动物和63种爬行动物的兽医尸检数据，使用先进统计方法评估癌症率与体型的关系，并考虑物种进化过程。尽管鸟类、哺乳动物（在一定尺寸时停止生长）与两栖动物、爬行动物（一生都在生长）的生长模式不同，但两者均显示体型越大，患癌率越高的趋势。然而，迅速进化到较大体型的物种（如大象）进化出了更有效的细胞生长控制和肿瘤预防机制。

研究还发现一些物种的患癌率异常。例如，体重不到30克的虎皮鹦鹉患癌率比预期高40倍，而裸鼹鼠几乎不患癌。这些发现为癌症研究提供了新方向。

2、从混乱到高效：大脑如何学习管理信息

工作记忆使人类能够在短期内处理不同的信息，比如在脑海中列出购物清单，然后去购物，或者记住然后拨打电话号码。尽管科学家一致认为工作记忆容量有限，但其原因和机制仍存在争议。美国国布朗大学卡尼脑科学研究所的最新研究揭示了工作记忆限制的根源，发现其与学习过程密切相关。该研究成果发表于最新一期的《eLife》杂志上。

研究人员开发了一种新的计算机模型，模拟与工作记忆相关的基底神经节和丘脑。研究发现，同时处理过多信息会导致大脑难以学习管理这些信息，从而变得混乱。然而，大脑会通过学习策略性地利用机制来节省空间。

研究团队通过构建计算机模型复制了2018年的一项人类实验。实验发现，人类能够通过“分块”策略将相关信息压缩存储，以节省工作记忆空间。研究人员通过让模型完成类似实验验证了其有效性。模型在多次试验后学会了将相似颜色（如蓝色和浅蓝色）分块存储，从而更高效地利用存储空间。

研究人员发现，学习而非容量是工作记忆的真正驱动力。具备分块机制的模型能够充分利用存储空间，而缺乏分块机制的模型则表现较差。模型的学习过程依赖于模拟人类多巴胺传递系统的机制。当模型通过分块策略成功回忆更多信息时，多巴胺系统会强化这一策略。

在另一部分实验中，研究人员调整了模型的多巴胺传递系统，模拟帕金森病、精神分裂症和ADHD患者的多巴胺水平。结果显示，多巴胺系统不健康时，模型无法高效利用存储空间，分块策略使用频率降低。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、从大气中捕获CO2：科学家发现革命性新工艺

美国斯坦福大学的化学家开发了一种实用且经济的方法，可以永久地从大气中去除二氧化碳，帮助应对全球变暖。他们的新工艺利用热量改造常见矿物，将其转化为高活性材料，自然吸收并储存CO2。这些材料可以在标准窑炉中生产，类似于水泥制造中使用的设备。这项研究最近发表在《自然》（ Nature）杂志上。

在自然界中，硅酸盐矿物通过与水和大气中的CO2反应形成稳定的碳酸氢盐离子和固体碳酸盐矿物，这一过程被称为风化。然而，这种反应可能需要数百年甚至数千年才能完成。自20世纪90年代以来，科学家一直在寻找通过增强风化技术加速岩石吸收CO2的方法。

研究人员在实验室中开发并展示了一种新工艺，将缓慢风化的硅酸盐转化为高活性矿物，快速捕获和储存大气中的碳。新方法的灵感来自一种古老的水泥制造技术。水泥生产通过将石灰石在约1400摄氏度的窑炉中转化为氧化钙，然后与沙子混合制成水泥。研究团队在实验室中使用类似工艺，但将氧化钙与含镁和硅酸盐离子的矿物结合，生成氧化镁和硅酸钙——两种能与空气中CO2快速反应的碱性矿物。

在室温下，硅酸钙和氧化镁暴露于水和纯CO2中，两小时内完全转化为新的碳酸盐矿物，CO2中的碳被永久捕获。在更现实的实验中，湿样品直接暴露于空气中，碳化过程需要数周至数月，但仍比自然风化快数千倍。

研究人员表示，他们的方法可以在实验室外用于工业规模的CO2捕获。

2、胚胎启发的革命：科学家创造出自我修复的变形机器人

美国加州大学圣巴巴拉分校的研究人员设计了一种能够像生物体一样变形的机器人材料，受胚胎启发，这些盘状机器人利用磁铁、电机和光线在刚性和流体状态之间切换，形成了一个能够自我修复和变形的系统。这一突破可能彻底改变我们构建和与材料互动的方式。这项研究于最近发表在《科学》（Science）杂志上。。

研究团队从胚胎形成过程中汲取灵感，并借鉴了前人的研究。在胚胎的发育过程中，细胞具有一种非凡的相互排列的能力，将有机体从一团未分化的细胞变成一系列离散形式的集合——比如手和脚——以及不同的一致性，比如骨头和大脑。研究人员专注于实现这些刚性转变背后的三个生物过程：发育细胞的积极力量相互作用，使它们能够四处移动；允许这些细胞在空间和时间上协调运动的生化信号；以及它们相互粘附的能力，这最终使生物体的最终形态变得坚硬。

在机器人世界中，细胞间粘附通过嵌入机器人单元周边的磁铁实现，使机器人能够相互连接并表现为刚性材料。细胞间的额外力通过每个机器人外部的八个电机齿轮编码为切向力。通过调节这些力，研究团队实现了刚性机器人集体的重新配置。动态单元间力的引入克服了将刚性机器人集体转变为可塑性材料的挑战，模仿了活体胚胎组织。

通过调节这些行为，研究人员能够创建支持重负载、重塑、操控物体甚至自我修复的机器人材料。这一突破为未来智能材料的发展开辟了新的可能性。（刘春）