科研人员开发出刻画脑网络交互模式的分析方法

准确建立大脑功能与认知行为之间的关联，需采用能够灵敏测量脑网络交互模式的研究方法。目前，主流分析方法大多聚焦如时间相关性等单一交互指标，忽略了大脑交互涉及多维特征的整合，这导致现有方法难以可靠地刻画脑网络交互模式随任务调节而变化的机制。鉴于交互指标的选择直接影响学界对大脑功能组织的理解，因而亟需发展能够整合多维度特征、刻画脑网络情境依赖性交互的更全面的方法。 近日，中国科学院心理研究所研究团队开发出新的脑网络交互分析方法——特征相似性。该方法通过整合多种具有明确解释性的时间序列特征，系统性刻画了脑区及脑网络之间的交互模式，即从每个脑区的时间序列信号中提取多维特征，进而计算这些特征之间的相关性。 研究证实，特征相似性方法可有效捕捉大脑的功能组织结构，即同一功能网络内脑区之间的特征相似性明显高于不同网络之间的相似性，且该方法还能揭示大脑从单模态皮层到跨模态皮层的功能梯度。与传统的基于皮尔逊相关的功能连接方法相比，该方法表现出更强的任务调节敏感性。同时，该方法揭示了背侧注意网络中存在的任务依赖性双重分离现象，即在工作记忆任务中，背侧注意网络与视觉网络的交互更强，而在长时记忆任务中，其与默认模式网络的交互明显增强。这一发现直观反映了大脑网络交互模式随任务需求动态重组的机制。进一步分析表明，这种任务依赖性的双重分离现象仅在49种统计成对交互指标中的3种特定参数组合下才能被捕捉，凸显了特征相似性相比单一交互指标方法具有更高的灵敏度与特异性。 该研究对推动认知神经科学领域精准刻画大脑网络交互模式，揭示人类灵活行为背后的神经机制具有重要意义。 相关研究成果发表在《通讯-生物学》（Communications Biology）上。研究工作得到国家科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目和国家自然科学基金等的支持。 论文链接 特征相似性和功能连接的分析流程 属于同一个网络的脑区有更强的功能连接和特征相似性 功能连接和特征相似性的主成分分析显示，其中两个成分具有相似性，而另一个成分表现出明显差异

研究人员利用基因编辑技术靶向miRNA基因改良大豆抗病性

大豆作为粮食与经济作物，在田间生产常受多种病害侵袭，导致其产量损失。microRNA是植物基因表达调控的核心分子，通过介导靶基因沉默及phasiRNA生成，在生长发育与抗病应答中发挥作用。其中，miR2118家族作为保守的phasiRNA触发器，在单子叶作物中功能已证实，但大豆中生物学功能尚未明确。 近期，中国科学院东北地理与农业生态研究所联合中国农业科学院等，运用CRISPR/Cas9基因编辑技术，精准靶向突变大豆miR2118a/b基因，成功创制出无转基因的人工amiR2118a/b纯合突变体，系统解析miR2118通过调控phasiRNA生物合成影响大豆抗病性和生长发育的机制。 与野生型大豆相比，amiR2118a/b突变体的pre-amiR2118a/b二级结构发生改变，成熟miR2118a/b表达水平下调，下游介导的phasiRNAs生物合成受到抑制。无论正常条件还是接种细菌性斑点病菌后，amiR2118a/b突变体内与光合作用、脂肪酸合成相关基因及防御反应相关基因均呈上调，使植株处于防御“预警”状态。其中，amir2118a/b双突变体m1和m2对叶际细菌病害和土传线虫病害抗性增强，实现地上部与地下部病害跨类型防控。两年田间试验证实，突变体单株荚数、粒数、粒重均优于野生型，小区测产实现7.4%至8.7%的稳定增产，打破抗病性与产量协同限制。 本研究提出作物复杂性状改良策略，即利用CRISPR/Cas系统精准靶向miRNAs非功能区突变，通过调控phasiRNA级联效应提升大豆抗病性与产量。 相关研究成果发表在《生物技术趋势》（Trends in Biotechnology）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院相关项目的支持。 论文链接  amiR2118a/b突变体表现出大豆产量和抗病性协同提升

三星堆象牙考古研究取得进展

三星堆出土象牙历经三千余年，是研究古蜀文明的重要载体。由于长期埋藏于地下，这些象牙持续受到地下水、可溶盐及微生物等因素侵蚀，内部结构已十分脆弱。对其进行科学保护与修复，需具备微米级分辨率，以在无损条件下获取其成分与微结构信息。 近日，中国科学院空天信息创新研究院团队研制出显微时间门控拉曼光谱仪。该仪器通过关键技术，提升了在强荧光背景下的抗干扰能力，并已成功应用于三星堆出土象牙碎片的无损检测，揭示了其在长期地质作用下的老化过程。 拉曼光谱技术具有无损、可识别分子结构及微米级空间分辨的优势，是研究象牙微观结构的理想手段。该技术通过光与物质相互作用获取样品的“分子指纹”，但过程中常伴随产生高强度荧光信号，易掩盖微弱的拉曼信号。拉曼信号寿命极短、低于皮秒级，而荧光信号寿命较长、在纳秒级以上。时间门控拉曼光谱技术利用拉曼信号与荧光信号寿命的差异，通过在拉曼信号到达的极短时间窗口内开启探测“快门”，即可有效采集拉曼信号并抑制荧光背景。 研究显示，四块象牙碎片的荧光强度差异明显，其中两块在传统连续光拉曼条件下几乎无法得到有效信号。而在时间门控拉曼检测中，荧光干扰被有效抑制，强荧光样品的拉曼信噪比提升超过20倍，象牙内部成分差异清晰显现。分析表明，不同埋藏环境的象牙在有机质含量、骨架结晶性和腐蚀程度上存在明显差异；金属离子侵入及硫酸根等非金属离子替代羟基磷灰石，是导致象牙深度老化的主要原因，部分样品还可能经历过焚烧等人为破坏。 时间门控拉曼光谱技术突破了强荧光背景下的检测限制，揭示了象牙中微量离子侵入、骨架损伤及有机质残留等信息，为文物保护修复提供了分子层面的科学依据，也为探究古蜀文明及其埋藏环境提供了新方法。该技术通用性强，可推广至其他强荧光样品的分析，在文物保护、材料科学及环境研究等领域具有应用潜力。 相关研究成果发表在《美国化学会-应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。 团队自主研发的时间门控拉曼光谱仪原型机 时间门控拉曼光谱及其对三星堆象牙的分析

研究提出面向“人类世”湖泊生态系统可持续性修复新框架

湖泊是地球生命支持系统的关键组成部分，在维护生物多样性、保障饮用水安全等方面具有重要作用。长期以来，湖泊评价与修复框架普遍依赖静态的“状态—阈值”思路，关注湖泊距离“参考状态”偏离程度，忽视了湖泊变化的动态轨迹。这种片面关注状态的方式已难以支持有效决策。 近期，中国科学院南京地理与湖泊研究所等研究团队，系统梳理了全球水生态系统修复的理论脉络，并通过整合古生态学、多尺度监测与系统动力学知识，提出了面向“人类世”湖泊治理的“状态—速率的双变量动态框架”，为全球湖泊治理提供了新的科学思路。 “状态—速率的双变量动态框架”是从长期、演化的视角出发，评估湖泊生态系统的“当前状态”（即退化程度）和“变化速率”（即变化快慢），尤其是关注过去100年至200年人类活动最密集时期的动态轨迹。研究团队将湖泊按照生态状态与变化速度分为四类——I 型：状态良好、变化缓慢的稳定湖泊；II 型：状态尚可，但变化加快的早期警戒湖泊；III 型：已跨越临界点，处于剧烈转型期的湖泊（含IIIa快速转型与IIIb缓慢转型）；IV 型：已陷入新稳态、变化缓慢的高度退化湖泊。这一框架摆脱了传统“单一状态指标”的局限，强调湖泊生态系统具有长期演替、阶段性转折及潜在临界点的特征，并指出人类世湖泊治理的核心不是简单地回到过去，而是理解“过去—现在—未来”的动态连续体，为制定适应性、可实施的管理策略提供了精准定位。 团队基于四类湖泊的不同动态特征，进一步提出了差异化的管理策略，即对于Ⅰ、Ⅱ型湖泊，应以预防和保护为主，建立早期预警系统，维持生态韧性，阻止跨越临界点。这类湖泊治理投入少、见效快，应作为优先保护对象；对于Ⅲ型湖泊，需采取“适应与转型”策略；对于Ⅳ型湖泊，则需接受生态系统已发生根本性转变的现实，并通过生态工程、生物技术等手段引导形成混合或新型功能性的生态系，同时通过参与式情景规划，协同各方利益相关者，以确定可行的生态服务目标。     该“速率—状态”框架的提出，为湖泊生态系统提供了更具科学指导性、符合“人类世”动态特征的评估工具，也为决策者提供了清晰的差异化管理策略，提高了修复工作的针对性和资源配置效率。为进一步支撑“人类世”湖泊的可持续发展，研究提出未来应重点关注的三大研究方向。一是定义淡水转型的“安全操作速率”：借鉴行星边界理论，探索并设定湖泊生态系统能够承受的“安全变化速率”阈值；二是利用“大历史数据”赋能湖泊修复：促进古生态学数据与现代监测、模型数据深度整合，将长期动态信息转化为实际修复策略；三是采纳社会—生态系统方法：认识到湖泊修复是复杂的社会治理挑战，需将科学、治理、利益相关需求和多重价值整合，以实现长期的社会—生态效益。 相关研究成果发表在《科学通报》(Science Bulletin）上。 论文链接 a. 概念示意图展示了生态系统状态与变化速率随时间变化的关系；b. 根据图a所示的动态轨迹（状态—变化速率关系） 基于生态状态与变化速率的湖泊类型管理战略框架

月球时间历表产品发布

当前，月球标准时间的定义是国际热点议题，但尚未形成定论。定义和构建月球标准时间的关键环节之一，是明确月球坐标时与太阳系质心力学时之间的对应关系。由此，月球标准时间才能与地球时、协调世界时相互转换，满足国际计量局关于月球标准时间必须与地球时间具有可回溯性的定义准则。 然而，月球坐标时与质心力学时之间的转换，是由月球极为复杂的多体运动，以及太阳系中所有天体施加在月球上的动态引力场共同决定的。国际上现有的转换公式均采用级数近似理论，导致计算结果精度低、计算过程繁琐，且缺少可直接使用的产品，造成用户实际使用困难。 近日，中国科学院紫金山天文台正式发布可用的数值月球时间历表产品LTE440，解决了月球与地球时间转换中长期存在的“精度低、计算繁、使用难”三大难题，实现了月球时间的可回溯性。 研究团队利用目前精度最高的行星、月球、小行星和柯伊伯带天体轨道信息，实现了月球坐标时与质心力学时的精确转换，其累积误差即使在1000年后也不超过1/20000000秒，解决了“精度低”的问题。团队进一步开发了端到端的软件包产品，用户仅需一步操作即可获得月球坐标时的精确转换结果，解决了“计算繁”和“使用难”的问题。 相关研究成果发表在《天文学和天体物理学》（AstronomyAstrophysics）上。LTE440产品也已在线公开发布。研究工作得到国家重大科技专项和国家自然科学基金的支持。 论文链接 月球时间历表LTE440 在多种相对论时间尺度下，从1950年至2030年间太阳系质心坐标时、质心力学时和月球坐标时相对于地球时的变化关系。

研究提出“离子液体桥”强化反应新策略

利用二氧化碳和硝酸盐电催化合成尿素，是可持续碳、氮循环研究的前沿方向。然而，该反应涉及复杂的18H+/16e−质子耦合电子转移过程，导致反应动力学缓慢、C–N偶联效率低、副反应繁杂。因此，在电极界面上高效富集反应物，并促进C–N偶联是实现高效尿素电合成的关键。 近日，中国科学院化学研究所团队在溶液热力学和绿色化学的交叉领域取得进展，提出了“离子液体桥”强化反应新策略。 研究发现，离子液体凭借独特的分子间相互作用，同步锚定活性位点并强化反应物在电极表面的富集，缩短了关键中间体的空间间距，从而协同加快反应动力学，并促进C–N偶联。通过该策略，尿素生成速率可达140μmol h−1cm−2。 该研究构建了高性能尿素电合成催化体系，提出了可明显强化偶联反应的新策略，为发展更多高效电合成反应体系提供了新思路。 相关研究成果发表在《自然-可持续发展》（Nature Sustainability）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。 离子液体桥加速二氧化碳和硝酸盐偶联的质子耦合电子转移过程

脑机接口实现生活场景应用取得新进展

近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心等，成功完成第二例侵入式脑机接口临床试验。 研究团队采用高通量无线侵入式脑机接口系统（WRS01），让一位高位截瘫患者能够通过脑电信号稳定地操控智能轮椅与机器狗，在真实生活场景中实现自主移动与物品取用。 该患者于2022年因脊髓损伤导致高位截瘫，2025年6月植入由脑智卓越中心等研发的脑机接口系统。经数周训练，患者已能够稳定地控制电脑光标与平板电脑。 团队进一步将系统拓展至三维物理设备控制，实现对智能轮椅与机器狗的连续、稳定、低延迟操控，帮助患者在复杂日常场景中完成多项功能活动。 这一研究在技术层面实现了系列突破。在神经信息提取环节，团队开发出高压缩比、高保真的神经数据压缩技术，并创新性地融合了尖峰频段功率、相邻脉冲间隔与尖峰脉冲计数等数据压缩方式。该混合解码模型在噪声环境下仍能高效提取有效信号，将脑控性能整体提升15%至20%。 针对真实环境中声、光、电磁干扰及患者生理、心理状态波动导致的信号不稳定问题，团队引入了神经流形对齐技术，在高维动态神经信号中提取稳定的低维特征，增强了解码器的环境适应性与跨天稳定性。 团队同步研发在线重校准技术，支持患者在日常使用中实时微调解码参数，无需中断操作进行专项校准，使系统性能持续保持高位，实现“越用越顺畅”的用户体验。 研究通过自定义通信协议，将系统从信号采集到指令执行的端到端延迟压缩至100毫秒以内，低于生理延迟水平，使患者的控制体验更加流畅自然。 研究团队发现，随着患者对脑控外设的熟练掌握，任务相关的神经活动逐渐由广泛的神经元参与转向少数高效神经元主导，降低了认知负担，实现了对外设的“内化”操控，从神经机制层面解释了“随心所动”的成形过程。 在应用拓展与社会融合方面，团队与地方残联合作，引导患者参与线上数据标注等工作。 在技术产业化过程中，团队采取系统化推进策略，以神经界面电极为基础，逐步构建系统集成、算法优化与应用场景拓展的技术体系。 基于试验积累的数据与经验，团队推出性能进一步提升的系统升级版本（WRS02），通道数增至256。根据规划，WRS02的首例临床试验计划于近期开展。 随着临床数据的持续积累，高质量神经—行为数据将驱动解码算法升级与新场景开发，形成“数据—创新”双向增强的良性循环。 微纳电子加工平台加工侵入式脑机接口柔性电极

研究揭示血管性血友病因子在肺纤维化中的关键作用

近日，中国科学院上海药物研究所等研究团队，阐明了内皮细胞损伤标志物血管性血友病因子（VWF）在特发性肺纤维化（IPF）进展中的核心机制，为考虑将VWF作为IPF潜在治疗靶点提供了有力证据。 研究团队通过对IPF患者公共基因表达数据的再分析发现，IPF进展伴随着严重的内皮功能障碍，揭示了VWF与IPF的体内相关性。同时，VWF缺失/敲低可通过抑制内皮细胞获得间质样表型、维持其内皮特性、调控IPF期间的血管异常、改善内皮屏障通透性，以及减少巨噬细胞浸润等途径，来减轻肺纤维化。这一过程部分依赖于Wnt信号。 该研究提出了VWF或成为IPF治疗新靶点，揭示了肺血管内皮功能紊乱与纤维化的恶性循环，为学界理解IPF的复杂病理机制提供了新视角，并为目前无法逆转的肺纤维化疾病提供了潜在干预方向。 相关研究成果发表在《美国呼吸细胞与分子生物学杂志》（American Journal of Respiratory CellMolecular Biology）上。研究工作得到科学技术部、上海市的支持。 IPF患者的肺组织中vWF表达升高

科学家揭示大质量恒星形成多尺度碎裂新图景

近日，中国科学院上海天文台等研究团队，利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA），对一例呈S形的大质量恒星形成区进行了高分辨率观测，揭示了受电离区反馈所驱动的多尺度碎裂机制，验证了“团块供给”型大质量恒星形成模型的重要性，为学界理解恒星形成的动态过程提供了新的观测证据。 研究团队利用ALMA，在1.3mm波段，以约6000天文单位的空间分辨率在IRAS 19074+0752（简称I19074）区域展开精细观测，发现了一条总长约2.8秒差距的S形丝状结构，其形似一条在舞动的龙，由北部片段Fn和南部片段Fs组成。Fn与红外明亮的电离氢区紧密相邻，Fs则位于恒星形成活动较弱的红外暗区。研究推断，该S形结构或源于邻近电离氢区膨胀对原始线性丝状云的挤压与弯曲作用，这为学界理解丝状结构的形成及其与星际环境的相互作用提供了重要线索。 研究进一步揭示，I19074区域整体呈现“丝状结构→团块→云核”的多尺度碎裂模式，但Fn与Fs两个子区域表现出不同的碎裂机制。Fn与电离氢区相互作用，呈现典型的“壳层碎裂”特征，并形成三个间距约1秒差距的团块，符合电离氢区膨胀驱动的“聚集—坍缩”模型；而Fs仅在丝状结构末端形成一个团块，符合“末端坍缩碎裂”机制，即由引力不稳定主导的局部坍缩导致碎裂。同时，Fn与Fs内部团块中云核的平均间距均约0.17秒差距，可用近似球对称的金斯碎裂机制解释，这说明团块内部的碎裂过程几乎不受大尺度环境影响。上述发现表明，丝状云的大尺度碎裂受外部反馈影响显著，而内部团块碎裂机制具有普适性。 研究团队在I19074中共识别出质量介于1至23倍太阳质量之间的26个致密云核，其中92%处于引力束缚状态，未发现明确的大质量无星云核候选体。这一结果支持“团块供给”模型，即云核通过持续吸积团块内及周边物质，增长为大质量恒星。该结果为大质量恒星形成机制提供了新的观测依据。 相关研究成果发表在《天文与天体物理》（AstronomyAstrophysics）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院、上海市、云南省等的支持。 论文链接 左图为目标区域I19074中的S形态结构特征；右图为目标区域I19074中的S形态云核间距的分布

研究揭示微塑料调控土壤有机碳的微生物机制

研究发现，珊瑚岛灌木土壤和乔木土壤中存在大量微塑料。作为碳基材料，微塑料及其降解产物直接影响土壤碳循环。但微塑料如何影响微生物及调节土壤有机碳的机制仍不明确。 近日，中国科学院华南植物园研究团队，揭示了微塑料调控土壤有机碳的微生物机制。团队通过盆栽实验，评估了传统与生物可降解两类微塑料，对珊瑚常见植物草海桐生长的土壤微生物残体碳（MNC）、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP），以及丛枝菌根真菌（AMF）和细菌群落的影响。 结果表明，微塑料促进了有机碳的积累，其中生物可降解微塑料的影响更为明显。微塑料改变了细菌和AMF群落结构，增强了它们共生网络的稳定性，并凸显了变形菌门、球囊霉属和副球囊霉属等核心类群在调节MNC和GRSP动态中的关键作用。在微塑料暴露下，GRSP在有机碳固定中发挥主导作用。 该研究从机制层面阐明了微塑料污染如何重塑地下碳过程，为改进全球变化模型和优化土壤管理提供了科学依据。研究进一步发现，生物可降解微塑料抑制了草海桐生长，提示在推动可降解塑料替代传统塑料的同时，应充分评估其对岛屿植物生长及植被生态功能的潜在风险。 相关研究成果发表在《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）上。 论文链接