科技名刊精選

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腫瘤細(xì)胞爭取生存的方式

Nature封面：腫瘤細(xì)胞是怎樣爭取生存。Nature雜志第7598期封面文章報(bào)道了腫瘤細(xì)胞爭取生存的方式。對治療有抵抗力的腫瘤與任何其他活的東西一樣受同樣的自然選擇規(guī)則約束。臨床工作者在加緊努力將這一知識付諸應(yīng)用（News Feature）。以癌癥為主要內(nèi)容的本期Nature雜志，還介紹了迅速變化的癌癥免疫治療領(lǐng)域（News Feature）以及液體活檢（用于癌癥診斷和監(jiān)測的一個很有希望的方法）背后所采用技術(shù)的最新發(fā)展（Technology）。研究論文部分包括兩篇論文和一篇相關(guān)的News & Views文章，它們報(bào)告了活躍啟動子在癌癥中的高突變率。

很多美國人為什么不支持應(yīng)對氣候變化

Nature封面：“永遠(yuǎn)的夏天”，2016年1月1日“康尼島北極熊俱樂部”新年游泳的情形。Nature雜志第7599期封面文章報(bào)道了美國當(dāng)前氣候的改善與惡化預(yù)期。未來氣候變化預(yù)計(jì)將使世界上很多地方越來越不適宜人類居住。要獲得公眾對減緩氣候變化的廣泛支持卻十分困難。科學(xué)家利用對美國天氣狀況的人口加權(quán)分析顯示，大多數(shù)美國人現(xiàn)在都體驗(yàn)到冬天更溫暖了，而夏天實(shí)質(zhì)上并沒有變得更不舒服，也沒出現(xiàn)其他負(fù)面變化。科學(xué)家們提出，當(dāng)前的天氣模式使得美國人沒有動力去要求從政策上對氣候變化做出反應(yīng)。不過情況是可能會改變的。

英國花蜜資源的全國性評估

Nature封面：英國什羅浦郡的樅枝歐石楠花和停在花上的一只有銀色斑點(diǎn)的藍(lán)色成年蝴蝶。Nature雜志第7588期封面文章報(bào)道了在英國全國所做的一項(xiàng)關(guān)于授粉者依賴的花蜜資源的評估。確定了最常見的英國植物的花蜜價(jià)值，評估了260種植物的花蜜生產(chǎn)，并將這些數(shù)據(jù)與植被調(diào)查的歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合。結(jié)果顯示，英格蘭和威爾士的花蜜資源總量在上個世紀(jì)30年代和70年代之間先是下降，后又穩(wěn)定了下來，再后來又有較多增加，但提供這些花蜜的物種多樣性在此之后又保持下降了十年時(shí)間。到2007年，僅僅四種草地植物就占全國花蜜供應(yīng)量的一半以上。這些趨勢反映了授粉者多樣性在20世紀(jì)中葉下降，但之后趨于穩(wěn)定。

“摩爾定律”時(shí)代將要結(jié)束

Nature封面：告別“摩爾定律”。Nature雜志第7589期封面文章報(bào)道了電腦行業(yè)將要正式宣布“摩爾定律”時(shí)代結(jié)束了?！澳柖伞笔怯捎⑻貭杽?chuàng)始人之一Gordon Moore提出來的，是指一個微處理器芯片上的晶體管數(shù)量及其處理性能每兩年將會翻倍；這種趨勢持續(xù)了半個多世紀(jì)。不過業(yè)內(nèi)人士也承認(rèn)，這并不意味著不能再發(fā)展了，還可以通過采用更好的材料或者新的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。移動設(shè)備的新時(shí)代就未來的微處理器芯片而言也改變了這場游戲。特約編輯M. Mitchell Waldrop盤點(diǎn)了有可能幫助讓信息技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的一些激動人心的新思想。

鈣鈦礦太陽能電池光子循環(huán)

Science封面：進(jìn)入鈣鈦礦材料的太陽光線產(chǎn)生電子空穴，藍(lán)色顯示電子，黑色顯示空穴。Science雜志第6280期封面文章報(bào)道了鈣鈦礦太陽電池有望達(dá)到理論極限值。任何開始接近理論極限性能的太陽能電池中，內(nèi)部都會出現(xiàn)劇烈的發(fā)光光子。本期封面文章報(bào)道了光子循環(huán)效應(yīng)的貢獻(xiàn)，并為這種光子提供了證據(jù)；這種材料極有可能成為最高效率的太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池是最近幾年才出現(xiàn)的光伏技術(shù)，其效率記錄提升的速度十分迅猛，高轉(zhuǎn)化效率、高激發(fā)密度和高斷路電壓等特點(diǎn)有望推動鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化進(jìn)程。

大猩猩基因組長讀序列組裝

Science封面：大猩猩基因組高分辨率測序進(jìn)行時(shí)。Science雜志第6281期封面文章報(bào)道了利用長讀長測序技術(shù)重新組裝大猩猩基因組。采用單分子實(shí)時(shí)序列技術(shù)和一種從頭組裝字符串的新算法，得到了大猩猩基因組的一種高質(zhì)量組裝。和之前發(fā)布的組裝相比，這種新的組裝增加了兩到三個數(shù)量級的序列鄰近性，有87%的丟失參考外顯子和不完全基因模型被恢復(fù)。雖然片段長、同一性高的重復(fù)區(qū)域大部分還未解決，這一綜合的組裝仍然給大猩猩的基因組的遺傳多樣性，結(jié)構(gòu)變異，基因缺失和重復(fù)序列的表征研究提供了新視角。

致命的腫瘤轉(zhuǎn)移

Science封面：藝術(shù)家對腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的理解，從背景處的初代腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移到近景處。Science雜志第6282期封面文章以?？问窖埬[瘤領(lǐng)域的著名科學(xué)家集中論述了腫瘤轉(zhuǎn)移的最新進(jìn)展以及前沿研究，從遺傳、細(xì)胞以及分子機(jī)理上探討癌癥患者的腫瘤轉(zhuǎn)移過程，為抗腫瘤藥物研發(fā)和臨床治療提供了指導(dǎo)方向。腫瘤轉(zhuǎn)移可以發(fā)生在腫瘤早期，也可能是晚期，通常晚期更為常見。腫瘤組織的遺傳演化研究，可以揭示原發(fā)灶或轉(zhuǎn)移灶的時(shí)空演化，理清其中的關(guān)鍵問題，有利于科學(xué)家發(fā)現(xiàn)潛在的治療方法。

人類核孔復(fù)合體內(nèi)環(huán)骨架的分子建筑

Science封面：建造中的核孔復(fù)合體。Science雜志第6283期封面文報(bào)道了人類細(xì)胞中最大最復(fù)雜的蛋白復(fù)合體——核孔，并進(jìn)一步揭示了它的結(jié)構(gòu)。核孔復(fù)合體大約含有一千個蛋白亞基，鑲嵌在細(xì)胞核的核膜上，控制著細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)運(yùn)輸。許多病毒通過核孔將自己的遺傳物質(zhì)注入宿主細(xì)胞核，而且核孔會在細(xì)胞癌變的時(shí)候發(fā)生變化。核孔復(fù)合體由三層環(huán)組成：朝向細(xì)胞核的核質(zhì)環(huán)，朝向細(xì)胞質(zhì)的胞質(zhì)環(huán)，以及它們之間的內(nèi)環(huán)。內(nèi)環(huán)雖然由不同的元件組成，但它的基本構(gòu)架跟另外兩個環(huán)相同，這個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是根據(jù)簡單原則建立起來的。

Science

遺傳發(fā)育

獲得性性狀跨代遺傳機(jī)理

中國科學(xué)院動物研究所周琪、段恩奎研究組與中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院營養(yǎng)科學(xué)研究所翟琦巍研究組合作，在高脂飲食誘導(dǎo)的父代肥胖小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)一類成熟精子中高度富集的小RNA（tsRNAs）可作為一種表觀遺傳信息的載體，將高脂誘導(dǎo)的父代代謝紊亂表型傳遞給子代，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。很多證據(jù)表明，上一代在環(huán)境壓力下產(chǎn)生的某些獲得性性狀可以“記憶”在配子中并遺傳給下一代。隨著人類生活環(huán)境和生活/飲食習(xí)慣的巨大改變，這種獲得性遺傳形式對人類繁衍及子孫健康具有深遠(yuǎn)的影響。未來關(guān)于精子tsRNA及其修飾譜在早期胚胎發(fā)育調(diào)節(jié)中的作用機(jī)制將是領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的問題。endprint

父親的心理應(yīng)激對子代糖代謝的調(diào)控

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動物科學(xué)部陳學(xué)進(jìn)研究員課題組和附屬瑞金醫(yī)院內(nèi)分泌代謝病研究所李小英教授課題組的合作，發(fā)現(xiàn)父親的心理應(yīng)激，通過表觀遺傳等機(jī)制，調(diào)控子代的糖代謝狀況，研究論文發(fā)表于《細(xì)胞-代謝》。人群流行病學(xué)研究表明，心理應(yīng)激（Psychological stress）與多個疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，如神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病、腫瘤、2型糖尿病等。近年來的研究表明，母親的心理應(yīng)激，尤其是妊娠期間的應(yīng)激，可促進(jìn)子代肥胖和2型糖尿病的發(fā)生。本研究首次報(bào)道父親心理應(yīng)激能影響調(diào)控子代的糖代謝情況，進(jìn)一步證實(shí)了環(huán)境因素介導(dǎo)的跨代遺傳調(diào)控作用。

大豆籽粒馴化過程中轉(zhuǎn)錄調(diào)控

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張勁松研究組和陳受宜研究組針對馴化過程中發(fā)育大豆種子的轉(zhuǎn)錄組特征展開了全面而深入的研究，研究論文發(fā)表于《植物學(xué)報(bào)》。基因功能分析和關(guān)聯(lián)分析表明，有2個基因的表達(dá)變化與種子百粒重和油含量呈正相關(guān)。大豆是我國重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，高百粒重和高油含量是栽培大豆重要的農(nóng)藝性狀和馴化特征。因此研究大豆的馴化機(jī)制，對于改善大豆的品質(zhì)和增加大豆產(chǎn)量具有非常重要的意義。

中國實(shí)現(xiàn)哺乳動物胚胎在太空發(fā)育

中國科學(xué)家利用實(shí)踐十號衛(wèi)星進(jìn)行哺乳動物早期胚胎發(fā)育研究，觀察太空環(huán)境中哺乳動物早期胚胎的發(fā)育過程，并探索太空環(huán)境對胚胎發(fā)育的作用機(jī)制。實(shí)踐十號衛(wèi)星把6000余枚小鼠早期胚胎帶上了太空。若干天后，通過特殊顯微鏡，成功觀測到小鼠胚胎從二細(xì)胞在太空中成功發(fā)育成囊胚的全過程。在衛(wèi)星入軌第72小時(shí)左右，部分二細(xì)胞胚胎就發(fā)育到囊胚，和地面上時(shí)間基本一致。小鼠早期胚胎，在太空中完成了從二細(xì)胞到囊胚的全程發(fā)育，這是人類歷史上第一次在太空實(shí)現(xiàn)哺乳動物胚胎發(fā)育。這一實(shí)驗(yàn)有望間接地預(yù)示未來人類能否在太空正常生活、繁衍后代的問題。

擬南芥AGO3在植物表觀遺傳調(diào)控中的新功能

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所王秀杰研究組與美國德州農(nóng)工大學(xué)張秀任研究組通過合作研究發(fā)現(xiàn)，AGO3并不能互補(bǔ)與其序列同源性最高的AGO2在植物抗病毒防御反應(yīng)中的功能，研究成果發(fā)表于《自然-植物》。植物Argonaute蛋白是執(zhí)行miRNA與siRMA等小RNA介導(dǎo)的表觀遺傳修飾調(diào)控的關(guān)鍵蛋白，主要結(jié)合21-24 nt的小RNA從而形成RISC復(fù)合體，對基因表達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。擬南芥AGO基因家族編碼9個有功能的AGO蛋白，目前對于AGO3結(jié)合的小RNA的特征和基本功能的研究亟待加強(qiáng)。

超高分辨顯微揭示活細(xì)胞轉(zhuǎn)錄動態(tài)變化

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物動態(tài)光學(xué)成像中心孫育杰課題組首次通過新型超分辨成像技術(shù)（貝葉斯超分辨顯微術(shù)）實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞單個轉(zhuǎn)錄工廠（RNA Pol II cluster）的動態(tài)過程觀測和定量分析，研究成果發(fā)表于《ACS納米》雜志。研究團(tuán)隊(duì)在活細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)原位觀察到了單個轉(zhuǎn)錄工廠的組裝和解聚的動態(tài)過程，并且測量了活細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄工廠的數(shù)目和大小隨時(shí)間以及細(xì)胞環(huán)境的影響。揭示了轉(zhuǎn)錄工廠產(chǎn)生和消失的異質(zhì)性，支持了轉(zhuǎn)錄工廠產(chǎn)生的on-demand模型，證明了轉(zhuǎn)錄工廠在pre-elongation phase招募Pol II分子。

使用ribosome profiling數(shù)據(jù)鑒定基因翻譯差異的新型分析方法

清華大學(xué)生命學(xué)院楊雪瑞研究組詳細(xì)介紹了一種針對全基因組核糖體分析（ribosome profiling）數(shù)據(jù)的分析方法，Xtail，用于在組學(xué)水平對基因的翻譯差異進(jìn)行準(zhǔn)確、定量的評估，研究結(jié)果發(fā)表在《自然-通訊》雜志。使用ribosome profiling技術(shù)能夠系統(tǒng)分析腫瘤等重要疾病或發(fā)育相關(guān)的翻譯調(diào)控機(jī)制。新設(shè)計(jì)的一整套數(shù)據(jù)處理方法流程，Xtail，對于翻譯異常的基因有非常高的敏感性，并且對數(shù)據(jù)噪音有高容忍度，保證了極低的假陽性率。不管是用于處理模擬數(shù)據(jù)還是真實(shí)數(shù)據(jù)，Xtail均表現(xiàn)出非常高的準(zhǔn)確率。

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院李立明教授與英國牛津大學(xué)陳錚鳴教授共同領(lǐng)銜的中國慢性病前瞻性研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威醫(yī)學(xué)雜志《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上發(fā)表了題為“中國新鮮水果攝入與主要心血管疾病”的研究論文。研究發(fā)現(xiàn)，新鮮水果攝入對主要心血管疾病的保護(hù)作用在中國不同地區(qū)和不同性別的人群中是相似的。這是在中國人群中首次通過大規(guī)模、多中心、長期隨訪的人群隊(duì)列研究證實(shí)了新鮮水果攝入對主要心血管病的保護(hù)作用。如能通過健康教育促進(jìn)使得每個中國人都能做到每日攝入新鮮水果，則每年可以避免大約50萬心血管病死亡（其中包括20萬70歲之前的過早死亡），還可以避免更多的非致死性的心臟病和中風(fēng)病例。

含抗氧化劑的糖尿病藥物或可促進(jìn)癌癥發(fā)生轉(zhuǎn)移

第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院內(nèi)分泌科主任鄭宏庭研究團(tuán)隊(duì)最新研究證實(shí)，激活NRF2通路的抗氧化的抗糖尿病藥物加速腫瘤轉(zhuǎn)移，該研究成果發(fā)表于《科學(xué)-轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志。美容護(hù)膚品、咖啡、茶、紅酒、維生素等富含抗氧化劑的日常生活佳品，在特定條件下可能是一把雙刃劍。在制定某些糖尿病合并腫瘤患者降糖治療方案時(shí)，需更加謹(jǐn)慎。流行病學(xué)證據(jù)表明：糖尿病與腫瘤密切相關(guān)。隨著糖尿病發(fā)病率的上升，糖尿病合并腫瘤患者人群日益增多。既往膳食元素中的抗氧化劑常用于癌癥預(yù)防，但該研究顯示抗氧化劑可能是一把雙刃劍，甚至并無益處，故抗氧化劑應(yīng)當(dāng)慎用，尤其對糖尿病已經(jīng)合并發(fā)生的腫瘤。

艾滋病基因治療研究進(jìn)展

復(fù)旦大學(xué)遺傳工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱煥章課題組利用CRISPR/CAS9技術(shù)在體外靶向干預(yù)艾滋病病毒（HIV）潛伏又取得進(jìn)展，為艾滋的功能治愈邁出了關(guān)鍵一步，相關(guān)研究成果發(fā)表于《分子治療》。目前，國際上已有近30種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物應(yīng)用于艾滋病的臨床治療，然而，現(xiàn)有這些藥物只能抑制病毒復(fù)制，不能清除HIV感染， 其原因主要在于HIV可潛伏于少數(shù)免疫細(xì)胞，以此逃脫了機(jī)體免疫系統(tǒng)和抗病毒藥物攻擊。因此，研發(fā)能靶向干預(yù)HIV潛伏的新型治療技術(shù)，已成為目前國際上艾滋病治愈研究領(lǐng)域發(fā)展趨勢和研究的焦點(diǎn)。endprint

SIRT6通過表觀遺傳調(diào)控Wnt信號通路維持造血干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)

杭州師范大學(xué)鞠振宇研究團(tuán)隊(duì)揭示了長壽基因Sirt6在造血干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)維持過程中的重要作用，相關(guān)成果發(fā)表于《細(xì)胞-干細(xì)胞》。Sirtuin是機(jī)體中廣泛存在的一類NAD+依賴組蛋白去乙?；?，通過作用于不同的底物，廣泛參與應(yīng)激反應(yīng)、脂肪酸氧化、能量代謝等生理過程的穩(wěn)態(tài)調(diào)控。Sirtuin隨年齡增長而表達(dá)水平逐漸降低，與生物有機(jī)體的衰老及衰老相關(guān)性疾病等相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)了Sirtuin家族成員SIRT6缺失引起Wnt信號通路的活性上調(diào)，迫使造血干細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期增殖，最終導(dǎo)致了造血干細(xì)胞的耗竭。

疾病治療

實(shí)驗(yàn)對照證實(shí)，每天攝入新鮮水果者平均收縮壓降低約4 mmHg，血糖降低約0.5 mM，心血管病死亡危險(xiǎn)降低40%

新鮮水果攝入對主要心血管疾病的保護(hù)作用在中國不同地區(qū)和不同性別的人群中是相似的

中美科學(xué)家聯(lián)合揭示寨卡病毒的基因進(jìn)化規(guī)律

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究中心主任程根宏教授牽頭，蘇州系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究所多個課題組參與，美國加州大學(xué)洛杉磯分校等合作，揭示了寨卡病毒（Zika Virus）致病性改變的進(jìn)化突變位點(diǎn)規(guī)律，研究結(jié)果發(fā)表于《細(xì)胞宿主與寄生體》。2015年以來寨卡病毒在巴西等南美國家的大面積傳播，及其與小頭癥和其他神經(jīng)并發(fā)癥的高度疑似關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致世界衛(wèi)生組織宣布其為“全球緊急公共衛(wèi)生事件”。相對于P6-740參考毒株，目前在人群中流行的寨卡病毒毒株，具有34個特異性的蛋白氨基酸位點(diǎn)。在59個亞洲分支特異性位點(diǎn)中，有6個位點(diǎn)富集分布在病毒編碼的prM蛋白上的一個特定功能區(qū)（pr區(qū)），其中一個位點(diǎn)的差異（A148P）會導(dǎo)致pr區(qū)蛋白局部結(jié)構(gòu)的顯著改變。

基因活性調(diào)控機(jī)制有望抑制癌變

復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院藍(lán)斐實(shí)驗(yàn)室、施揚(yáng)-石雨江實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，在癌細(xì)胞中，染色質(zhì)中的增強(qiáng)子失控會過度強(qiáng)化附近癌基因的活性，導(dǎo)致細(xì)胞異常甚至癌變；而出現(xiàn)在該區(qū)域的蛋白質(zhì)RACK7和去甲基化酶KDM5C可以限制此類增強(qiáng)子的活性，使基因表達(dá)保持在正常范圍，從而抑制癌變，該研究成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志。基因突變并非生物體性狀改變唯一原因，RACK7和KDM5C調(diào)控組蛋白甲基化和增強(qiáng)子活性，并抑制細(xì)胞癌變，增強(qiáng)子活性調(diào)控機(jī)制為癌癥的個性化治療提供新的藥物靶點(diǎn)和治療思路。

以LGR4為靶標(biāo)的蛋白抑制劑治療骨質(zhì)疏松和骨腫瘤

華東師范大學(xué)劉明耀、羅劍課題組和第二軍醫(yī)大學(xué)附屬上海長征醫(yī)院肖建如課題組與美國、奧地利科學(xué)家合作，將關(guān)于骨質(zhì)疏松和骨腫瘤治療的最新成果發(fā)表于《自然-醫(yī)學(xué)》，該成果的藥物開發(fā)具有很高的應(yīng)用價(jià)值。患有骨質(zhì)疏松癥和骨腫瘤的人群日益增多，但臨床上對這些疾病的認(rèn)識和治療還存在較大不足。該研究發(fā)現(xiàn)LGR4是破骨細(xì)胞中最重要細(xì)胞分化因子RANKL的新受體，并基于此開發(fā)了以LGR4為靶標(biāo)的蛋白抑制劑。實(shí)驗(yàn)表明，該蛋白抑制劑能顯著抑制骨質(zhì)疏松和骨腫瘤等骨科疾病，而相關(guān)藥物學(xué)研究也證明了RANKL/LGR4信號通路在這些疾病中的關(guān)鍵作用。

微信管理搭橋醫(yī)生二級預(yù)防行為

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京阜外醫(yī)院外科鄭哲教授牽頭開展MISSION-1研究方法學(xué)文章發(fā)表于《美國心臟雜志》。阜外醫(yī)院的外科團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于微信公眾號的綜合干預(yù)措施，通過移動應(yīng)用，對醫(yī)生進(jìn)行三類干預(yù)措施：藥物使用培訓(xùn)和指導(dǎo)工具、用自查清單提醒醫(yī)生及時(shí)開藥、以及通過定期反饋報(bào)告來督促外科醫(yī)生提高處方率。MISSION-1研究作為首個基于中國心血管外科注冊登記研究（CCSR）的質(zhì)量改善行動，將在質(zhì)量改善措施的驗(yàn)證和推廣方面進(jìn)行必要的探索，發(fā)揮先鋒示范和試點(diǎn)作用。研究者將干預(yù)組的外科醫(yī)生納入微信公眾號管理，進(jìn)行為期大約18個月的干預(yù)，并利用CCSR數(shù)據(jù)平臺評價(jià)干預(yù)效果。

神經(jīng)心理

個體腦網(wǎng)絡(luò)差異的基因和環(huán)境影響

中科院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室左西年研究組的楊志副研究員，與國內(nèi)外合作者利用200對雙胞胎（雙生子）的腦功能影像數(shù)據(jù)，揭示了遺傳和環(huán)境因素對人腦內(nèi)在功能網(wǎng)絡(luò)的影響，研究結(jié)果發(fā)表于《大腦皮質(zhì)》。研究結(jié)果在系統(tǒng)層面上揭示了大尺度人腦內(nèi)在功能網(wǎng)絡(luò)的個體差異來源具有模塊化架構(gòu)：單個網(wǎng)絡(luò)自身的活動受基因調(diào)控，而環(huán)境因素則主要影響不同腦網(wǎng)絡(luò)或功能模塊間的關(guān)系。這不僅能幫助理解人類認(rèn)知與行為個體差異的腦機(jī)制，而且能為腦與行為關(guān)聯(lián)研究篩選具有遺傳基礎(chǔ)的神經(jīng)影像學(xué)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記物（如額定控制網(wǎng)絡(luò)），為行為訓(xùn)練和臨床干預(yù)應(yīng)用研究提供備選的腦網(wǎng)絡(luò)（如可塑性很強(qiáng)的楔前葉記憶網(wǎng)絡(luò)）。

獼猴皮層神經(jīng)元編碼曲線自身運(yùn)動感知

中科院神經(jīng)科學(xué)研究所顧勇研究組發(fā)現(xiàn)位于獼猴頂葉的多個腦區(qū)的神經(jīng)元可以解析自身運(yùn)動中的平移和旋轉(zhuǎn)組分，相關(guān)成果發(fā)表于《細(xì)胞報(bào)告》。當(dāng)我們乘坐觀光車在外灘隧道中蜿蜒行進(jìn)時(shí)，我們內(nèi)耳的前庭系統(tǒng)也在忙著分析我們的運(yùn)動狀態(tài)。值得注意的是，有一群神經(jīng)元既對對運(yùn)動過程中的平移組分有響應(yīng)，也對旋轉(zhuǎn)組分有響應(yīng)。這群神經(jīng)元可通過加權(quán)平均方式整合平移和旋轉(zhuǎn)信息，有可能編碼曲線自身運(yùn)動。研究發(fā)現(xiàn)匯聚神經(jīng)元在平移+旋轉(zhuǎn)時(shí)的反應(yīng)強(qiáng)度要高于其在單一組分時(shí)的反應(yīng)強(qiáng)度。由于區(qū)與區(qū)之間的反應(yīng)性質(zhì)類似，表明有關(guān)自身運(yùn)動的信息編碼在靈長類的感覺皮層可能是廣泛分布的。

動物性信號復(fù)雜性進(jìn)化新機(jī)制

中科院成都生物所研究員崔建國等人通過對峨眉山仙琴蛙的研究，發(fā)現(xiàn)其雌性對性信號的區(qū)分能力是促進(jìn)動物性信號復(fù)雜性進(jìn)化的動力之一，研究結(jié)果發(fā)表于《進(jìn)化》。雄性動物通過展示漂亮、復(fù)雜的性信號來求偶；動物性信號復(fù)雜性進(jìn)化的驅(qū)動力一直備受科學(xué)家的關(guān)注。仙琴蛙利用其鳴聲音節(jié)之間音調(diào)節(jié)節(jié)升高這一特點(diǎn)，克服韋伯定理，增加雌性對鳴聲音節(jié)數(shù)的識別能力。研究結(jié)果表明，雌性對性信號的區(qū)分能力驅(qū)動了雄性鳴聲信號從增加音節(jié)數(shù)的單模信號，創(chuàng)新性進(jìn)化出增加音節(jié)數(shù)的同時(shí)，音調(diào)在音節(jié)之間節(jié)節(jié)升高的多模信號。雌性對性信號區(qū)分能力的限制，驅(qū)動了雄性鳴聲信號從進(jìn)化得更長，轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)化得更復(fù)雜。endprint

癲癇波的“活動連接圖譜”

中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院-MIT麥戈文聯(lián)合腦認(rèn)知與腦疾病研究所王立平研究團(tuán)隊(duì)，采用基于光遺傳學(xué)的同步光刺激和多腦區(qū)電記錄技術(shù)，在動物活體水平實(shí)現(xiàn)了對顳葉癲癇傳遞方向的精確解析和癲癇發(fā)作的有效控制，研究結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》雜志。癲癇是由于“神經(jīng)元異常同步化放電”導(dǎo)致的、最常見的大腦功能性疾病之一，影響著全球約1%人口的生活質(zhì)量。在此研究中，首次在活動物活體水平精確解析了顳葉癲癇神經(jīng)細(xì)胞異常放電的特征以及癲癇波在大腦內(nèi)的傳遞方向。同時(shí)證實(shí)了海馬中間神經(jīng)元是癲癇疾病的重要干預(yù)和治療靶點(diǎn)。

人腦七大常見皮層功能網(wǎng)絡(luò)，分別為楔前葉記憶網(wǎng)絡(luò)，視覺網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)，額頂控制網(wǎng)絡(luò)，凸顯網(wǎng)絡(luò)，體感運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)，背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)

人腦功能網(wǎng)絡(luò)個體差異來源的模塊化架構(gòu)。腦功能網(wǎng)絡(luò)自身的活動（功能模塊）

轉(zhuǎn)基因猴的類自閉癥行為表征與種系傳遞

中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所仇子龍研究組與神經(jīng)所蘇州非人靈長類研究平臺孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作，通過構(gòu)建攜帶人類自閉癥基因MECP2的轉(zhuǎn)基因猴模型及遺傳行為學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)MECP2轉(zhuǎn)基因猴表現(xiàn)出類人類自閉癥的刻板行為與社交障礙等行為，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《自然》雜志。自閉癥—也稱孤獨(dú)癥—是一類多發(fā)于青少年的發(fā)育性神經(jīng)精神疾病，患者多會表現(xiàn)出社交障礙、重復(fù)性刻板動作和焦慮抑郁等行為及情緒的異常，目前沒有有效的藥物治療方法。MECP2轉(zhuǎn)基因食蟹猴作為MECP2倍增綜合癥的非人靈長類模型，為深入的研究自閉癥的病理及探索治療干預(yù)方法奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

人類視覺適應(yīng)存在習(xí)慣化現(xiàn)象

中科院心理研究所行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鮑敏研究組，以運(yùn)動適應(yīng)和對比度適應(yīng)為例研究了適應(yīng)后效在長時(shí)程重復(fù)適應(yīng)訓(xùn)練前后及訓(xùn)練過程中的變化，研究成果發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。視覺是人類最重要的感覺，而視覺適應(yīng)則是視覺的一種重要功能，主要是指視覺系統(tǒng)能夠根據(jù)知覺的歷史調(diào)整對當(dāng)前刺激的反應(yīng)強(qiáng)度。生活中我們能感受到的視覺適應(yīng)現(xiàn)象有很多，比如明適應(yīng)、暗適應(yīng)。研究結(jié)果關(guān)注重復(fù)多天的適應(yīng)過程，表明長時(shí)程重復(fù)適應(yīng)訓(xùn)練引起的適應(yīng)后效變化是由注意以及非注意的類似習(xí)慣化的機(jī)制共同作用的結(jié)果。

Shh調(diào)節(jié)細(xì)胞外谷氨酸水平和癲癇

中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室王以政教授等發(fā)現(xiàn)Sonic hedgehog（Shh）可以通過調(diào)節(jié)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性影響細(xì)胞外谷氨酸的濃度，繼而影響癲癇的發(fā)生，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《EMBO報(bào)告》。癲癇是發(fā)病率最高的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，大約影響世界人口的1%。谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，當(dāng)它在細(xì)胞外的濃度不能被精確調(diào)控時(shí)，就可能引起包括癲癇在內(nèi)的神經(jīng)興奮性毒相關(guān)的疾病。谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體作為能夠迅速清除細(xì)胞外谷氨酸的重要蛋白，在防止神經(jīng)興奮性毒的發(fā)生上起到重要作用。

精神分裂癥譜系人群表現(xiàn)出不同程度的情緒-行為分離

中科院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室神經(jīng)心理學(xué)與應(yīng)用認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究組陳楚僑研究員與香港科研機(jī)構(gòu)合作，考察疾病不同階段中情緒-行為分離的本質(zhì)與缺失程度，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《神經(jīng)心理學(xué)》。結(jié)果顯示，兩組精神分裂癥患者報(bào)告了和他們控制組類似的情緒體驗(yàn)，而陰性分裂型特質(zhì)個體表現(xiàn)出即時(shí)愉快體驗(yàn)的缺損。而且，精神分裂癥患者組效價(jià)和喚醒度兩個維度上的情緒體驗(yàn)都不如控制組好。而陰性分裂型組在效價(jià)和喚醒度兩個維度上的情緒-行為匹配上是完好的。這些發(fā)現(xiàn)提示情緒-行為失匹配在精神分裂癥疾病的不同階段存在本質(zhì)和程度上的差別。

信息科學(xué)

水的全量子效應(yīng)

北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心江穎研究員課題組和王恩哥院士課題組以及物理學(xué)院李新征研究員、華中科技大學(xué)呂京濤研究員合作，率先測定了氫鍵的量子成分，揭示了水的核量子效應(yīng)，從全新的角度詮釋了水的奧秘，研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志?；趻呙杷淼里@微鏡的“針尖增強(qiáng)的非彈性電子隧穿譜”技術(shù)，突破了傳統(tǒng)非彈性電子隧穿譜技術(shù)在信噪比和分辨率方面的限制，獲得了單個水分子的高分辨振動譜和單個氫鍵的強(qiáng)度氫核的非簡諧零點(diǎn)運(yùn)動會弱化弱氫鍵，強(qiáng)化強(qiáng)氫鍵，該物理圖像對于各種氫鍵體系具有相當(dāng)?shù)钠者m性，澄清了學(xué)術(shù)界長期爭論的氫鍵的量子本質(zhì)。

緩解通信“黑障”新方法

西安電子科技大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授李小平研究團(tuán)隊(duì)，提出一種與重返大氣層的飛船保持連續(xù)通信的新方法，并且在地面原理性實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證，研究成果發(fā)表于《應(yīng)用物理學(xué)雜志》。飛船重返地球大氣層時(shí)，因劇烈摩擦被數(shù)千攝氏度高溫氣體所環(huán)繞，這樣的高溫足以使空氣電離而變得具有導(dǎo)電性，這層包裹于飛船表面的電離氣體被稱作“等離子鞘”，絕大多數(shù)情況下會屏蔽電磁波信號，切斷飛行器與外部的聯(lián)系，這就是所謂的“黑障”現(xiàn)象。利用駐波檢測和自適應(yīng)碼率穿透等離子鞘套的再入通信方法，不需要攜帶任何額外的附加設(shè)施，甚至可以與現(xiàn)有的測控系統(tǒng)保持兼容。

多粒度時(shí)間序列預(yù)測

中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院大數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用中心研究團(tuán)隊(duì)在時(shí)間序列的多粒度預(yù)測模型的研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)計(jì)量與智能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》和《神經(jīng)計(jì)算》雜志。通過分析不同領(lǐng)域的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的共同基本特征，以粒計(jì)算理論為基礎(chǔ)，分別建立了基于水平?；▽傩粤；┖痛怪绷；颖局盗；┑亩嗔６戎R空間，然后結(jié)合模糊時(shí)間序列預(yù)測、時(shí)間序列近似周期和粒子群優(yōu)化算法等，提出了兩種時(shí)間序列的多粒度預(yù)測模型。在三峽庫區(qū)長江干流的水質(zhì)預(yù)測模擬試驗(yàn)中表明，該模型可以適應(yīng)三峽庫區(qū)復(fù)雜的時(shí)間序列水質(zhì)預(yù)測，為庫區(qū)的水質(zhì)預(yù)測預(yù)警提供依據(jù)。

新型過氧化爆炸物檢測技術(shù)

中科院大連化物所快速分離與檢測李海洋研究團(tuán)隊(duì)采用試劑分子輔助光電離正離子遷移譜，結(jié)合時(shí)間分辨熱解析進(jìn)樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了TATP和HMTD在復(fù)雜基質(zhì)中的二維分離檢測，檢測時(shí)間低于10s，靈敏度達(dá)到納克量級，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《分析化學(xué)》雜志。通過試劑分子輔助光電離正離子遷移譜，結(jié)合時(shí)間分辨熱解析進(jìn)樣技術(shù)，通過利用TATP/HMTD和基質(zhì)干擾物揮發(fā)性的不同，實(shí)現(xiàn)了它們在復(fù)雜基質(zhì)中的二維分離檢測。新型的離子遷移譜檢測方法拓寬了爆炸物的檢測種類，降低了爆炸物的漏檢率，在機(jī)場、地鐵等公共場所的安檢中具有廣闊的應(yīng)用前景。endprint

囚禁離子系統(tǒng)中的聲子算術(shù)實(shí)驗(yàn)

清華大學(xué)交叉信息院量子信息中心金奇奐副教授帶領(lǐng)的離子量子計(jì)算研究小組新近在囚禁離子系統(tǒng)中成功實(shí)現(xiàn)聲子算術(shù)操作，該結(jié)果發(fā)表在《自然-通訊》雜志。量子粒子中確定性算術(shù)操作（即加法和減法）雖然看似簡單，但由于其量子理論是建立在數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)之上，并且與傳統(tǒng)算術(shù)操作完全不同，因此在量子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)起來要復(fù)雜、困難。研究采用絕熱量子操控技術(shù)將聲子耦合到一個輔助的二能級系統(tǒng)，這個系統(tǒng)被稱為離散與連續(xù)變量混合模式。在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組在聲子數(shù)態(tài)的疊加態(tài)、相干態(tài)等不同量子初始態(tài)上演繹算術(shù)操作，觀察得到末態(tài)魏格納函數(shù)上的亞泊松統(tǒng)計(jì)負(fù)值，從而證明了經(jīng)典態(tài)在算術(shù)操作之后變成了非經(jīng)典態(tài)。

受限空間內(nèi)納流體晶體生化傳感方法

北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院微納電子學(xué)研究院、微米/納米加工技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王瑋副教授課題組提出納流體晶體的新納流體研究架構(gòu)，通過在微加工制備的微結(jié)構(gòu)內(nèi)自組裝納米顆粒，利用顆粒間隙實(shí)現(xiàn)了納流體器件，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《芯片實(shí)驗(yàn)室》。由于納米顆粒制備簡單，易于表面修飾，納流體晶體技術(shù)非常適于納流體傳感?；诩{流體晶體，研制出一種具有較高讀出一致性的受限空間內(nèi)納流體晶體生化傳感的新方法，成功解決了自組裝納米顆粒晶體幾何尺寸一致性差所導(dǎo)致的讀出差別較大，從而需復(fù)雜自校準(zhǔn)的問題。

蜜蜂語音報(bào)警信號被解碼

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園化學(xué)生態(tài)研究組譚墾研究團(tuán)隊(duì)與美國加州大學(xué)James Nieh博士合作，利用胡蜂-蜜蜂這個系統(tǒng)對東方蜜蜂（Apis cerana）的負(fù)反饋機(jī)制進(jìn)行了詳盡的研究，研究結(jié)果發(fā)表于《Plos生物學(xué)》。與胡蜂同域生長的本土蜜蜂進(jìn)化出了警告同伴有危險(xiǎn)的語音報(bào)警信號，該信號由簡單的脈沖振動組成，其中的頻率代表危險(xiǎn)程度；持續(xù)時(shí)間代表危險(xiǎn)的類型。信號接收者會根據(jù)編碼的危險(xiǎn)程度及危險(xiǎn)類型做出相應(yīng)的反應(yīng)：停止招募同伴去危險(xiǎn)的地方或是留在安全的巢內(nèi)。這個信號與蜜蜂精巧的舞蹈語言相匹配，構(gòu)成了舞蹈的觸發(fā)-表達(dá)-報(bào)警-停止的完整過程。

金黃色葡萄球菌WalKR雙組份系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與信號分子

中國科學(xué)院上海藥物研究所蔣華良課題組、芝加哥大學(xué)何川研究組、西北大學(xué)、印第安納大學(xué)等多個科研院所的研究人員合作，發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌中必需性雙組分體系WalKR的外源信號感應(yīng)機(jī)制，研究結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。該研究表征了這個雙組份體系的信號接受蛋白結(jié)構(gòu)，從分子層面證實(shí)其具有經(jīng)典的小分子受體（PAS domain）的三維結(jié)構(gòu)，并且發(fā)現(xiàn)四個信號傳導(dǎo)關(guān)鍵性殘基。應(yīng)用信號蛋白結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)藥物設(shè)計(jì)方法，發(fā)現(xiàn)了首個能夠激活雙組分體系的小分子（2， 4-dihydroxybenzophenone， DHBP），實(shí)驗(yàn)證實(shí)DHBP直接作用于WalKR雙組份體系的膜外信號接受蛋白。endprint