追問daily | 女性從運動中獲益更多；朋友越多，社會越分裂？人人生來會編程，大腦學習代碼的“再利用”機制

█腦科學動態(tài)

朋友越多，社會越分裂？社交網(wǎng)絡(luò)擴張與兩極分化的悖論

誘導(dǎo)性Treg細胞療法治療炎癥與自身免疫疾病

瑞士科學家研發(fā)血流驅(qū)動微導(dǎo)管，可達人類發(fā)絲級血管

破譯大腦組織原則：連接性是功能分化的通用藍圖

長期40Hz感官刺激或可延緩?fù)戆l(fā)型阿爾茨海默病進展

一種罕見GABA能神經(jīng)元功能障礙或為精神分裂癥關(guān)鍵

老年人大腦處理事件的“章節(jié)”變得更長更模糊

女性運動性價比更高：達到同等心臟健康收益，所需運動量僅為男性一半

█AI行業(yè)動態(tài)

馬斯克“AI百科”翻車實錄：Grokipedia 挑戰(zhàn)維基百科，上線即陷爭議

█AI驅(qū)動科學

超高清電視物有所值嗎？科學家精確測量人眼分辨率極限

從剛性植入到柔性融合：解碼下一代腦機接口核心技術(shù)

告別電極？化學遺傳DBS為帕金森病治療開辟新途徑

鐵電憶阻器混合存儲器問世，一體化實現(xiàn)AI訓練與推理

超越電子瓶頸：光學計算芯片實現(xiàn)低延遲特征提取

AI工具ContractNerd，識別合同中的風險與不公條款

人人生來就會編程？新研究揭示大腦學習代碼的“再利用”機制

腦科學動態(tài)

朋友越多，社會越分裂？社交網(wǎng)絡(luò)擴張與兩極分化的悖論

全球社會兩極分化為何急劇加劇？奧地利復(fù)雜性科學中心（CSH）與維也納醫(yī)科大學的 Stefan Thurner、Markus Hofer 和 Jan Korbel 團隊研究發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象與社交網(wǎng)絡(luò)密度的增加密切相關(guān)。當親密朋友數(shù)量超過一個臨界值時，社會會像物理相變一樣，突然進入高度兩極化的碎片狀態(tài)。

研究團隊通過分析大規(guī)模調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，社會兩極分化與人們的社交行為在2008年至2010年間發(fā)生了同步的劇變。來自皮尤研究中心的數(shù)據(jù)顯示，美國民眾的政治立場日益鮮明，例如，始終持自由主義觀點的比例從1999年的14%上升至2017年的31%。與此同時，綜合歐美30項調(diào)查的數(shù)據(jù)表明，人們的親密朋友平均數(shù)量從2.2人躍升至4.1人。為解釋這一關(guān)聯(lián)，研究者構(gòu)建了一個數(shù)學社會模型。模型揭示，當社交網(wǎng)絡(luò)連接密度超過一個臨界點（critical threshold，估計在3到4個朋友之間）后，社會必然會發(fā)生突然的兩極化，這類似于物理學中的相變（phase transition）。研究者認為，更多的社交連接讓人們更頻繁地接觸異見，反而激發(fā)更多沖突，最終導(dǎo)致社會分裂成數(shù)個內(nèi)部高度一致、外部嚴重對立的“意識形態(tài)泡沫”（ideological bubbles），群體間的溝通橋梁隨之瓦解。這一社會結(jié)構(gòu)的碎片化與智能手機和社交媒體的普及時間高度吻合，暗示技術(shù)變革可能重塑了社交模式，并無意中削弱了社會寬容度。研究發(fā)表在 PNAS 上。

閱讀更多：

Thurner, S., Hofer, M., & Korbel, J. (2025). Why more social interactions lead to more polarization in societies. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.2517530122

諾獎得主新突破：誘導(dǎo)性Treg細胞療法治療炎癥與自身免疫疾病

如何安全有效地治療自身免疫疾病是醫(yī)學界的一大挑戰(zhàn)。2025年諾貝爾獎得主、調(diào)節(jié)性T細胞（Treg cell）發(fā)現(xiàn)者坂口志文（Shimon Sakaguchi）團隊最近連發(fā)兩篇論文，報告了一項突破性進展：他們開發(fā)出一種新方法，可將患者自身的效應(yīng)T細胞甚至致病T細胞，高效轉(zhuǎn)化為功能穩(wěn)定的Treg細胞，為開發(fā)精準靶向的個體化細胞療法鋪平了道路。

研究團隊開發(fā)了一套創(chuàng)新的體外誘導(dǎo)方案，通過聯(lián)合使用細胞因子（cytokine）、CDK8/19激酶抑制劑和調(diào)控共刺激信號，能夠?qū)⒍喾N常規(guī)T細胞（conventional T cell）亞群高效地重編程為功能穩(wěn)定的誘導(dǎo)性Treg細胞（stable and functional induced Treg cells, S/F-iTreg）。這些S/F-iTreg細胞在基因表達和表觀遺傳層面都與天然Treg細胞高度相似，并在體內(nèi)表現(xiàn)出持久的穩(wěn)定性。在第一項研究中，團隊證實這些細胞能在小鼠模型中有效抑制炎癥性腸病和移植物抗宿主病。

第二項研究則更進一步，他們成功將尋常型天皰瘡（pemphigus vulgaris）小鼠模型中的致病性T細胞轉(zhuǎn)化為S/F-iTreg細胞。這些細胞能精準靶向病灶，選擇性地抑制致病免疫反應(yīng)，同時不影響整體免疫功能，避免了傳統(tǒng)療法導(dǎo)致的全身免疫抑制風險。更重要的是，研究人員成功利用尋常型天皰瘡患者的細胞生成了S/F-iTreg細胞，為該技術(shù)的臨床應(yīng)用提供了關(guān)鍵的概念驗證。研究發(fā)表在 Science Translational Medicine 上。

閱讀更多：

Mikami, Norihisa, et al. “Generating Functionally Stable and Antigen-Specific Treg Cells from Effector T Cells for Cell Therapy of Inflammatory Diseases.” Science Translational Medicine, vol. 17, no. 821, Oct. 2025, p. eadr6049. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/scitranslmed.adr6049

Mukai, Miho, et al. “Conversion of Pathogenic T Cells into Functionally Stabilized Treg Cells for Antigen-Specific Immunosuppression in Pemphigus Vulgaris.” Science Translational Medicine, vol. 17, no. 821, Oct. 2025, p. eadq9913. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/scitranslmed.adq9913

瑞士科學家研發(fā)血流驅(qū)動微導(dǎo)管，可達人類發(fā)絲級血管

傳統(tǒng)微導(dǎo)管難以觸及大腦深處最細微的血管，限制了多種腦血管疾病的治療。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）的 Selman Sakar、Lucio Pancaldi 和加拿大多倫多西部醫(yī)院的 Pascal Mosimann 等人合作，開發(fā)了一種由血流驅(qū)動的超微型磁性導(dǎo)管 MagFlow，能夠安全、快速地抵達這些以往無法到達的區(qū)域，為精準治療開辟了新途徑。

?MagFlow 和 OmniMag，由觸控筆引導(dǎo)。 Credit: EPFL/Alain Herzog CC BY SA

研究團隊設(shè)計了一種名為 MagFlow 的超小型磁性微導(dǎo)管，其尺寸比現(xiàn)有標準微導(dǎo)管小一半，形態(tài)上如一條可充氣的扁平軟管，使其具備極高的柔韌性。獨特的流體驅(qū)動設(shè)計使其能“搭乘”血流的動能前進，最大限度地減少了對脆弱血管壁的機械接觸和損傷。為了實現(xiàn)精準控制，團隊還開發(fā)了名為 OmniMag 的機器人操控平臺。醫(yī)生只需通過一支觸控筆進行操作，平臺即可通過機械臂上的磁場發(fā)生器實時調(diào)整磁場，精確引導(dǎo)導(dǎo)管尖端到達目標位置。在豬模型上進行的實驗中，MagFlow 成功地在幾秒鐘內(nèi)穿行于直徑小至180微米、極度彎曲的動脈血管中，并精準輸送了造影劑和栓塞劑（embolic agents，用于阻斷血流的物質(zhì)）。該技術(shù)有望革新出血性中風、腦腫瘤及兒童視網(wǎng)膜母細胞瘤等疾病的治療方式，未來還可用于微創(chuàng)的神經(jīng)電極植入。研究發(fā)表在 Science Robotics 上。

閱讀更多：

Pancaldi, Lucio, et al. “Flow-Driven Magnetic Microcatheter for Superselective Arterial Embolization.” Science Robotics, vol. 10, no. 107, Oct. 2025, p. eadu4003. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/scirobotics.adu4003

破譯大腦組織原則：連接性是功能分化的通用藍圖

大腦區(qū)域的特定功能是如何產(chǎn)生的？俄亥俄州立大學的 Kelly Hiersche、Zeynep M. Saygin 和 David E. Osher 團隊通過一項“鳥瞰式”的全腦研究給出了答案。他們結(jié)合大規(guī)模腦成像數(shù)據(jù)和計算模型，首次全面證實大腦區(qū)域的功能由其獨特的連接模式?jīng)Q定，如同每個人都擁有獨一無二的“連接指紋”。

?圖表概述了針對單個域和單個區(qū)域的模型流程。該過程在所有 33 個域和 82 個區(qū)域重復(fù)進行。Credit: Network Neuroscience (2025).

研究團隊整合了兩大數(shù)據(jù)庫資源：利用來自“人類連接組計劃”的1,018名被試的靜息態(tài)功能連接數(shù)據(jù)，描繪出大腦各區(qū)域間的連接網(wǎng)絡(luò)；同時，通過元分析工具 NeuroQuery 生成了覆蓋33個認知領(lǐng)域（cognitive domains，涵蓋從聽音樂到做決策等多種活動）的功能激活圖譜。隨后，他們構(gòu)建了計算模型，嘗試僅根據(jù)一個區(qū)域的“連接指紋”（connectivity fingerprint，即該區(qū)域與其他所有區(qū)域的連接模式）來預(yù)測它在執(zhí)行這33種不同任務(wù)時的激活情況。結(jié)果顯示，預(yù)測非常成功，大腦的連接與功能在所有區(qū)域和認知域中都表現(xiàn)出高度一致且穩(wěn)健的耦合關(guān)系。有趣的是，這種耦合在執(zhí)行功能和記憶等需要長期發(fā)展的高級認知能力中最為緊密。這一發(fā)現(xiàn)為“大腦連接決定功能”的核心假設(shè)提供了迄今最強的證據(jù)，也為理解大腦疾病中功能異常的根源奠定了基礎(chǔ)。研究發(fā)表在 Network Neuroscience 上。

閱讀更多：

Hiersche, Kelly J., et al. Connectivity and Function Are Coupled across Cognitive Domains throughout the Brain. direct.mit.edu, https://doi.org/10.1162/NETN.a.504. Accessed 28 Oct. 2025

長期40Hz感官刺激或可延緩?fù)戆l(fā)型阿爾茨海默病進展

如何安全、有效地延緩阿爾茨海默病的進程是神經(jīng)科學領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。麻省理工學院皮考爾學習與記憶研究所的 Diane Chan 和 Li-Huei Tsai 團隊進行了一項小規(guī)模長期研究，結(jié)果表明，每日接受40Hz的非侵入性聲光刺激，可能對部分晚發(fā)型阿爾茨海默病患者的認知和關(guān)鍵生物標志物產(chǎn)生持續(xù)多年的積極影響。

這項為期兩年的開放標簽擴展研究，追蹤了5名早期臨床試驗的輕度阿爾茨海默病患者。他們每天在家中使用一小時特定設(shè)備接受40Hz的視聽刺激。研究團隊通過腦電圖、磁共振成像和多項認知評估量表，如簡易精神狀態(tài)檢查（Mini-Mental State Examination, MMSE），來監(jiān)測其長期變化。結(jié)果顯示，3名患有晚發(fā)型阿爾茨海默病的女性參與者，與來自國家數(shù)據(jù)庫的數(shù)千名匹配對照者相比，認知衰退速度明顯減緩。尤為引人注目的是，其中2名提供了血漿樣本的參與者，其體內(nèi)與阿爾茨海默病病理高度相關(guān)的磷酸化tau蛋白（phosphorylated tau, pTau217）水平在兩年后分別顯著下降了47%和19.4%。然而，另外2名早發(fā)型男性患者并未表現(xiàn)出類似的益處，其大腦對刺激的反應(yīng)也較弱。研究人員推測，這可能源于早發(fā)型與晚發(fā)型疾病在病理機制上的差異。研究發(fā)表在 Alzheimer's & Dementia 上。

閱讀更多：

Chan, Diane, et al. “Gamma Sensory Stimulation in Mild Alzheimer’s Dementia: An Open-Label Extension Study.” Alzheimer’s & Dementia, vol. 21, no. 10, 2025, p. e70792. Wiley Online Library, https://doi.org/10.1002/alz.70792

一種罕見GABA能神經(jīng)元功能障礙或為精神分裂癥關(guān)鍵

精神分裂癥的認知癥狀嚴重影響患者生活，但其成因和癥狀為何到青春期后才出現(xiàn)仍是未解之謎。哥本哈根大學的 Konstantin Khodosevich、Katarina Dragicevic 和 Navneet A. Vasistha 等研究人員，通過小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，一種罕見的腦細胞功能障礙是導(dǎo)致精神分裂癥樣癥狀的核心，并成功通過干預(yù)該細胞逆轉(zhuǎn)了行為缺陷，為預(yù)防性治療帶來了新希望。

?Credit: Neuron (2025).

研究團隊利用攜帶15q13.3基因微缺失（一種與人類精神分裂癥等神經(jīng)發(fā)育障礙相關(guān)的突變）的小鼠模型，探究癥狀延遲出現(xiàn)的神經(jīng)機制。通過單核轉(zhuǎn)錄組學分析，他們發(fā)現(xiàn)在眾多腦細胞中，一種罕見的生長抑素陽性GABA能投射神經(jīng)元（Sst_Chodl neurons）表現(xiàn)出最嚴重的基因表達異常。進一步的功能研究，如鈣成像和膜片鉗記錄，證實了這些神經(jīng)元在成年小鼠中異常過度活躍。重要的是，這種功能障礙直到大腦發(fā)育成熟后期才顯現(xiàn)，這為解釋為何精神分裂癥癥狀通常在青春期后爆發(fā)提供了關(guān)鍵證據(jù)。研究人員還將這種細胞功能障礙與行為變化聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)模型小鼠的睡眠模式受到嚴重干擾。隨后，他們采用化學遺傳學抑制了這些過度活躍的Sst_Chodl神經(jīng)元，結(jié)果成功地使小鼠的睡眠恢復(fù)了正常。這一結(jié)果表明，Sst_Chodl神經(jīng)元是精神分裂癥病理過程中的一個關(guān)鍵靶點，未來有望開發(fā)出針對該細胞的精準療法，以預(yù)防或治療相關(guān)的認知和行為癥狀。研究發(fā)表在 Neuron 上。

閱讀更多：

Asenjo-Martinez, Andrea, et al. “Dysfunction of Cortical GABAergic Projection Neurons as a Major Hallmark in a Model of Neuropsychiatric Syndrome.” Neuron, vol. 113, no. 19, Oct. 2025, pp. 3204-3223.e11. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.08.028

記憶力下降新解釋：老年人大腦處理事件的“章節(jié)”變得更長更模糊

大腦如何處理連續(xù)的日常事件，以及這一過程如何隨年齡變化？布魯克大學的 Karen Campbell 團隊讓參與者觀看懸疑電影，通過功能性磁共振成像等技術(shù)，揭示了老年人大腦中“神經(jīng)狀態(tài)”的持續(xù)時間會延長，且這種變化與記憶表現(xiàn)密切相關(guān)。

?年齡影響神經(jīng)狀態(tài)持續(xù)時間。Credit: Communications Biology (2025).

研究團隊讓年齡跨度從18歲到88歲的參與者觀看希區(qū)柯克的經(jīng)典懸疑短片，同時使用功能性磁共振成像記錄他們的大腦活動。研究發(fā)現(xiàn)，大腦會將連續(xù)的影片內(nèi)容分割成一系列離散的單元進行處理，這在神經(jīng)層面表現(xiàn)為穩(wěn)定的大腦活動模式，即神經(jīng)狀態(tài)的不斷轉(zhuǎn)換。隨著年齡增長，這些神經(jīng)狀態(tài)的持續(xù)時間變得更長，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換也更模糊，研究者將此現(xiàn)象稱為時間去分化（temporal dedifferentiation）。這種變化雖然可能為老年人處理事件提供了更豐富的上下文，但也可能導(dǎo)致他們對事件發(fā)生的時間順序感到困惑。在另一項結(jié)合腦電圖和記憶測試的研究中，團隊發(fā)現(xiàn)，無論年齡大小，神經(jīng)狀態(tài)之間更清晰、更劇烈的轉(zhuǎn)換都與更好的記憶回憶表現(xiàn)相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)表明，通過外部提示（如強調(diào)場景變化）來幫助大腦更明確地區(qū)分事件，或許是改善老年人記憶的一種潛在干預(yù)策略。研究發(fā)表在 Communications Biology 上。

閱讀更多：

Lugtmeijer, Selma, et al. “Temporal Dedifferentiation of Neural States with Age during Naturalistic Viewing.” Communications Biology, vol. 8, no. 1, Sept. 2025, p. 1390. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s42003-025-08792-4

女性運動性價比更高：達到同等心臟健康收益，所需運動量僅為男性一半

盡管全球健康指南對男女推薦相同的運動量，但運動對兩性心臟健康的益處是否存在差異尚不明確。Jiajin Chen、Yuliang Wang、Zihang Zhong等研究人員利用可穿戴設(shè)備數(shù)據(jù)，對超過8.5萬名參與者進行分析，精確量化了體力活動與冠心病風險及死亡率之間的性別差異，發(fā)現(xiàn)女性從運動中獲得的心血管益處遠超男性。

該研究利用英國生物樣本庫（UK Biobank）的大規(guī)模數(shù)據(jù)，通過腕戴式加速度計客觀追蹤了超過8.5萬名參與者的中高強度體力活動（moderate-to-vigorous physical activity, MVPA）。研究分為兩個隊列：一個包含約8萬名健康個體，用于分析運動對預(yù)防冠心?。╟oronary heart disease, CHD）的效果；另一個包含約5千名冠心病患者，用于評估運動對降低全因死亡率的影響。結(jié)果顯示，運動對心臟的保護作用存在顯著的性別差異。在健康人群中，遵循每周150分鐘的運動指南，女性的冠心病發(fā)病風險降低了22%，而男性僅降低17%。更重要的是，要達到同等水平的30%風險降低，女性每周僅需鍛煉250分鐘，而男性則需要長達530分鐘，運動量需求是女性的兩倍以上。在已患病的群體中，這種優(yōu)勢同樣明顯：積極運動的女性患者全因死亡風險降低幅度幾乎是男性的三倍。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了現(xiàn)有“一刀切”運動指南的局限性，并提示制定性別特異性的健康建議或能更有效地激勵女性參與體育鍛煉，從而彌合健康領(lǐng)域的“性別差距”。研究發(fā)表在 Nature Cardiovascular Research 上。

閱讀更多：

Chen, Jiajin, et al. “Sex Differences in the Association of Wearable Accelerometer-Derived Physical Activity with Coronary Heart Disease Incidence and Mortality.” Nature Cardiovascular Research, Oct. 2025, pp. 1–11. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s44161-025-00732-z

AI 行業(yè)動態(tài)

馬斯克“AI百科”翻車實錄：Grokipedia 挑戰(zhàn)維基百科，上線即陷爭議

馬斯克旗下的 xAI 公司近期推出了備受矚目的開源百科平臺 Grokipedia 0.1 版本，其誕生目標是挑戰(zhàn)現(xiàn)有的維基百科。馬斯克批評維基百科不夠中立且充滿偏見，并強調(diào) Grokipedia 將致力于通過更高的準確性和中立性超越前者。該平臺被定位為一個完全由人工智能驅(qū)動的百科全書，所有內(nèi)容生成后需經(jīng)過 xAI 驅(qū)動的算法系統(tǒng)進行事實核查、偏見檢測與邏輯一致性評估。平臺秉持「開放無障礙」的理念，允許任何 AI 或人類自由調(diào)用。然而，這種機制立即引發(fā)了對 AI 中立性的質(zhì)疑：如果維基百科反映了人類編輯的偏見，那么以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的人工智能同樣難以避免數(shù)據(jù)源本身的偏見。維基百科的運營方維基媒體基金也對此發(fā)表聲明，強調(diào)維基百科的知識是人類公開協(xié)作與共識共建的成果，并指出即便是 Grokipedia 的內(nèi)容也離不開維基百科的存在。

Grokipedia 0.1 版本上線后，用戶分享的使用體驗揭示了其在多個方面存在的爭議和不足。最顯著的爭議點集中在內(nèi)容偏見上，例如在 George Floyd 等熱點詞條上，Grokipedia 在導(dǎo)語部分便強調(diào)其長期犯罪記錄，而維基百科則重點描述其被暴力執(zhí)法致死事件，引發(fā)了關(guān)于 AI 是否存在意識形態(tài)灌輸?shù)募ち矣懻摗４送?，平臺還暴露了技術(shù)和版權(quán)問題，有用戶指出 Grokipedia 的部分詞條直接照抄了維基百科，盡管有些頁面下方標有「改編自維基百科」，但馬斯克承諾將在年底前解決這一問題。在實際測試中，研究人員發(fā)現(xiàn) Grokipedia 在別名識別（Alias Identification：用于識別不同名稱指向同一實體的技術(shù)）和實體映射（Entity Mapping：將不同數(shù)據(jù)源中的相關(guān)實體關(guān)聯(lián)起來的過程）方面的能力仍有待提升，搜索「P. Diddy」或「Samuel Clemens」等別名時無法直接命中結(jié)果。尤其嚴重的是對中文內(nèi)容支持的明顯不足，例如無法檢索中文人名「魯迅」，且搜索「蘋果」、「谷歌」等中文詞條時會給出不相關(guān)的回復(fù)。目前 Grokipedia 僅有不到90萬篇文章，與維基百科的體量相比仍有較大差距。

閱讀更多：

https://grokipedia.page/

AI 驅(qū)動科學

超高清電視物有所值嗎？科學家精確測量人眼分辨率極限

隨著4K、8K電視日益普及，更高的分辨率是否真能帶來更好的體驗？劍橋大學與Meta現(xiàn)實實驗室的Maliha Ashraf、Alexandre Chapiro和Rafa? K. Mantiuk團隊通過實驗，精確測量了人眼感知的分辨率極限，為顯示技術(shù)的發(fā)展提供了科學基準，并揭示了超高分辨率在特定觀看條件下可能并無必要。

研究團隊創(chuàng)新性地設(shè)計了一套帶有滑動顯示屏的實驗裝置，通過改變屏幕與觀察者間的距離，精確控制呈現(xiàn)給眼睛的每度像素數(shù)（pixels per degree, PPD，即視野中每一度角內(nèi)所能容納的像素數(shù)量），從而擺脫了傳統(tǒng)研究的局限。參與者需要辨認屏幕上不同顏色（灰度、紅綠、黃紫）的精細圖案，實驗覆蓋了中心視覺和周邊視覺。研究發(fā)現(xiàn)，人眼的分辨率極限遠高于過去公認的60 PPD。對于中心視覺下的灰度圖像，該極限平均可達94 PPD。然而，人眼對顏色的感知能力存在顯著差異，紅綠圖案的分辨率極限為89 PPD，而黃紫圖案則驟降至53 PPD，這表明我們的大腦并不擅長感知彩色的精細細節(jié)。這項發(fā)現(xiàn)意味著，在普通家庭的觀看距離下，尺寸適中的4K甚至8K電視所帶來的額外像素，大部分都超出了人眼的感知范圍。研究發(fā)表在 Nature Communications 上。

閱讀更多：

Ashraf, Maliha, et al. “Resolution Limit of the Eye — How Many Pixels Can We See?” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Oct. 2025, p. 9086. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-64679-2

從剛性植入到柔性融合：新綜述解碼下一代腦機接口核心技術(shù)

傳統(tǒng)腦機接口因使用剛性電極而面臨組織損傷和信號不穩(wěn)定的巨大挑戰(zhàn)，阻礙了其臨床應(yīng)用。美國喬治亞理工學院的 Woon-Hong Yeo 團隊系統(tǒng)性地回顧了柔性高密度微電極陣列的發(fā)展，闡述了這種“軟電子接口”如何通過材料與設(shè)計的革新，為構(gòu)建長期、穩(wěn)定且高效的下一代腦機接口鋪平道路。

研究團隊總結(jié)指出，柔性高密度微電極陣列（Flexible High-Density Microelectrode Arrays, FHD-MEAs）正從根本上解決傳統(tǒng)剛性電極的弊端。首先，通過采用聚酰亞胺等生物兼容的柔性材料，電極能與柔軟的腦組織表面緊密貼合，極大降低了植入后的機械損傷和炎癥反應(yīng)。其次，先進的涂層技術(shù)，如導(dǎo)電高分子PEDOT:PSS和多層封裝，顯著提升了電極的電化學耐久性，使其在體內(nèi)能夠維持超過250天的穩(wěn)定信號。在系統(tǒng)集成層面，通過在陣列上集成薄膜晶體管（TFT）等元件實現(xiàn)片上信號復(fù)用（on-array multiplexing），成功將龐大的輸出線纜數(shù)量減少數(shù)十倍，并為無線傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。更重要的是，該技術(shù)支持刺激與記錄一體化的雙向腦機接口，允許系統(tǒng)根據(jù)實時神經(jīng)反饋進行閉環(huán)調(diào)控，這在靈長類動物實驗中已實現(xiàn)低于10毫秒的延遲。這一系列突破代表了腦機接口從“硬連接”向“軟融合”的轉(zhuǎn)變，為神經(jīng)康復(fù)、感覺重建和智能人機交互開辟了廣闊前景。研究發(fā)表在 Biosensors and Bioelectronics 上。

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“Advances in Flexible High-Density Microelectrode Arrays for Brain-Computer Interfaces.” Biosensors and Bioelectronics, vol. 292, Jan. 2026, p. 118102. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118102

告別電極？化學遺傳DBS為帕金森病治療開辟新途徑

帕金森病患者的深部腦刺激（DBS）療法已應(yīng)用多年，但其作用機制成謎，限制了療法優(yōu)化。美國國立環(huán)境衛(wèi)生科學研究所（NIEHS）的 Jicheng Li、Jingheng Zhou、Guohong Cui 等研究人員利用前沿的光學記錄技術(shù)，揭示了DBS通過差異性抑制神經(jīng)遞質(zhì)來重塑大腦局部神經(jīng)活動平衡的關(guān)鍵機制，并基于此提出了一種名為“化學遺傳DBS”的潛在新療法。

研究團隊利用光纖光度記錄技術(shù)，在帕金森病小鼠模型中實時監(jiān)測了深部腦刺激（DBS）期間丘腦底核（subthalamic nucleus, STN）的神經(jīng)活動。他們發(fā)現(xiàn)一個悖論：DBS在激活輸入STN的神經(jīng)纖維末梢的同時，反而深度抑制了STN神經(jīng)元自身的活動。進一步測量發(fā)現(xiàn)，DBS導(dǎo)致興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的釋放量下降了約22.2%，而抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA的釋放量僅下降了約8.1%。這種不均衡的抑制效應(yīng)，使得STN局部的興奮/抑制（excitation/inhibition）平衡向抑制端傾斜，從而實現(xiàn)了對過度活躍的STN神經(jīng)元的“剎車”效應(yīng)。為驗證這一機制，團隊采用化學遺傳學技術(shù)，直接用藥物精準抑制STN神經(jīng)元，成功復(fù)現(xiàn)了電DBS的治療效果，顯著改善了小鼠的運動功能。這一“化學遺傳DBS”策略為開發(fā)侵入性更小、靶向性更強的帕金森病基因療法提供了堅實的理論基礎(chǔ)。研究發(fā)表在 Nature Neuroscience 上。

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Li, Jicheng, et al. “Differential Synaptic Depression Mediates the Therapeutic Effect of Deep Brain Stimulation.” Nature Neuroscience, Oct. 2025, pp. 1–13. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41593-025-02088-w

鐵電憶阻器混合存儲器問世，一體化實現(xiàn)AI訓練與推理

邊緣AI設(shè)備同時進行學習和推理對存儲器提出了矛盾要求。來自格勒諾布爾阿爾卑斯大學、波爾多大學和巴黎薩克雷大學的 Michele Martemucci、Elisa Vianello 及同事們開發(fā)了一種創(chuàng)新的統(tǒng)一存儲器堆棧，該堆棧巧妙地將兩種互補技術(shù)——憶阻器和鐵電電容器——集成在單一器件中，實現(xiàn)了高效的片上AI訓練與推理。

研究團隊設(shè)計了一種能在推理和訓練模式間無縫切換的混合存儲器。其核心是一種基于摻硅氧化鉿（silicon-doped hafnium oxide）的統(tǒng)一存儲堆棧，可在標準的互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）后端生產(chǎn)線上制造。所有器件初始狀態(tài)均為鐵電電容器（ferroelectric capacitor, FeCAP），它具有極高的寫入耐久性和超低編程能耗，非常適合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練時頻繁的權(quán)重更新。通過一次性的電學成型操作，可以按需將任意鐵電電容器轉(zhuǎn)變?yōu)閼涀杵?，后者具有近乎無限的讀取耐久性，是執(zhí)行推理任務(wù)的理想選擇。這種方法無需額外光刻掩模，簡化了制造流程。團隊成功制造了一個包含18,432個器件的混合陣列，并設(shè)計了一種雙重權(quán)重存儲方案：一個低精度模擬值存于憶阻器用于推理，一個高精度數(shù)字值存于鐵電電容器用于訓練。權(quán)重在兩種存儲單元間的轉(zhuǎn)移無需專門的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。實驗證明，該系統(tǒng)的性能在多個基準測試中可與浮點精度的軟件模型相媲美，為開發(fā)能夠像人腦一樣持續(xù)學習的節(jié)能邊緣AI硬件開辟了新路徑。研究發(fā)表在 Nature Electronics 上。

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Martemucci, Michele, et al. “A Ferroelectric–Memristor Memory for Both Training and Inference.” Nature Electronics, vol. 8, no. 10, Oct. 2025, pp. 921–33. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41928-025-01454-7

超越電子瓶頸：光學計算芯片實現(xiàn)前所未有的低延遲特征提取

現(xiàn)代AI應(yīng)用中的數(shù)據(jù)處理速度受限于傳統(tǒng)電子芯片的物理瓶頸。清華大學的Hongwei Chen與Run Sun等人研發(fā)了一種名為OFE2的光學特征提取引擎。該系統(tǒng)利用光進行計算，以前所未有的低延遲處理數(shù)據(jù)，為手術(shù)機器人、實時金融交易等高要求領(lǐng)域開辟了新的可能性。

?OFE 2 可以實現(xiàn)靈活分配，滿足場景識別、醫(yī)療救助和數(shù)字金融等應(yīng)用的多任務(wù)處理需求。Credit: Advanced Photonics Nexus (2025).

研究團隊設(shè)計的光學特征提取引擎（OFE2）在硅基芯片上集成了數(shù)據(jù)準備模塊和衍射算子。其核心創(chuàng)新在于數(shù)據(jù)準備模塊，該模塊通過可調(diào)功率分配器和精確延遲線，將高速數(shù)據(jù)流穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為并行的相干光信號，克服了長期以來困擾光學計算的穩(wěn)定光源難題。隨后，這些光信號穿過衍射算子，該過程在物理上完成了相當于矩陣向量乘法的計算，以光速提取出數(shù)據(jù)特征。實驗驗證顯示，OFE2的運行速率高達12.5 GHz，核心計算延遲低于250.5皮秒（ps），是目前同類方案中的最快紀錄。在應(yīng)用測試中，OFE2不僅能高效提取圖像的邊緣特征，提升圖像分類和語義分割（semantic segmentation，即對圖像中的每個像素進行分類，如在CT掃描中識別不同器官）的準確度，還能在數(shù)字交易任務(wù)中實時分析市場數(shù)據(jù)，以極低延遲生成交易決策，實現(xiàn)穩(wěn)定盈利。這項研究為構(gòu)建更輕量、高效的混合AI系統(tǒng)提供了新范式。研究發(fā)表在 Advanced Photonics Nexus 上。

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Sun, Run, et al. “High-Speed and Low-Latency Optical Feature Extraction Engine Based on Diffraction Operators.” Advanced Photonics Nexus, vol. 4, no. 5, Oct. 2025, p. 056012. www.spiedigitallibrary.org, https://doi.org/10.1117/1.APN.4.5.056012

紐約大學開發(fā)AI工具ContractNerd，識別合同中的風險與不公條款

由于缺乏法律知識，普通人在簽署合同時常面臨不公平條款的風險。紐約大學的Dennis Shasha、Musonda Sinkala、Yuge Duan和Haowen Yuan等研究人員開發(fā)了一款名為ContractNerd的人工智能工具，它能利用大型語言模型自動分析合同，識別其中的風險條款，幫助用戶避免潛在的法律糾紛。

研究團隊開發(fā)的ContractNerd工具，通過整合湯森路透Westlaw等多個專業(yè)法律數(shù)據(jù)庫及州法規(guī)，專門分析租賃和雇傭合同。該工具能將合同條款分為缺失、不可執(zhí)行、合法、合法但有風險等四類，并對風險條款進行高中低三級評估。為了驗證其有效性，團隊進行了多輪評估。首先，在與同類AI系統(tǒng)的比較中，ContractNerd在預(yù)測條款是否無法執(zhí)行方面的準確率最高。其次，在一個由非專業(yè)人士組成的盲評測試中，ContractNerd的分析在相關(guān)性、準確性和完整性上均獲得了比競爭對手goHeather更高的評價。最后，一位合同法專家也認為ContractNerd的分析更為全面透徹。研究結(jié)果表明，該工具可以作為一個有效的輔助平臺，幫助用戶判斷合同的合法性與公平性。研究發(fā)表在 Electronics 上。

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ContractNerd: An AI Tool to Find Unenforceable, Ambiguous, and Prejudicial Clauses in Contracts, Electronics (2025). DOI: 10.3390/electronics1010000

人人生來就會編程？新研究揭示大腦學習代碼的“再利用”機制

計算機編程是現(xiàn)代社會的關(guān)鍵技能，但大腦如何學會這項新技能一直是個謎。約翰·霍普金斯大學的研究人員 Yun-Fei Liu 和 Marina Bedny 通過追蹤大學生學習編程前后的大腦活動，發(fā)現(xiàn)學習編程并非從頭創(chuàng)建新的神經(jīng)回路，而是“回收”了大腦中預(yù)先存在的、負責邏輯推理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

?大學生參加編程課程后，他們的大腦某些區(qū)域在閱讀代碼時會被激活。令人驚訝的是，在學生上課之前或?qū)幊桃粺o所知之前，同樣的神經(jīng)元群在閱讀用淺顯易懂的英語描述的程序時也會被激活。Credit: Yun-Fei Liu/Johns Hopkins University

該研究采用功能性磁共振成像技術(shù)，對22名本科生在參加一學期Python編程入門課程前后的大腦活動進行了掃描。研究發(fā)現(xiàn)，當學生完成課程后閱讀Python代碼時，其大腦左側(cè)的額頂葉推理網(wǎng)絡(luò)（fronto-parietal reasoning network）表現(xiàn)出強烈的激活。令人驚訝的是，在學生上課之前，當他們閱讀用通俗英語描述相同程序邏輯（即偽代碼）時，完全相同的腦區(qū)也已被激活。進一步的分析顯示，無論是在學習前后，該網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元群體編碼都能夠穩(wěn)定地區(qū)分“for”循環(huán)和“if”條件等核心編程算法。這一結(jié)果有力地支持了“神經(jīng)再利用”（neural recycling）假說，即大腦在學習編程這項新文化技能時，并沒有生成全新的功能模塊，而是巧妙地調(diào)用并重塑了其固有的邏輯處理能力。這意味著編程的基礎(chǔ)能力可能根植于人類普遍具備的邏輯推理能力之上。研究發(fā)表在 Journal of Neuroscience 上。

閱讀更多：

Liu, Yun-Fei, and Marina Bedny. “Learning to Program ‘Recycles’ Preexisting Frontoparietal Population Codes of Logical Algorithms.” Journal of Neuroscience, Sept. 2025. Research Articles. www.jneurosci.org, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0314-25.2025

整理｜ChatGPT

編輯｜丹雀、存源

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Chen Institute與華山醫(yī)院、上海市精神衛(wèi)生中心設(shè)立了應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實驗室、人工智能與精神健康前沿實驗室；與加州理工學院合作成立了加州理工天橋神經(jīng)科學研究院。

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