精子真正的游动方式、造梦机、穿在身上的“空调”、新型生态大坝 | 一周学术热点汇总

本周热词：石墨烯、造梦机、精子游动、神奇蘑菇、人造皮肤
热点导览：带你 30 秒掌握本周学术热点话题

1.穿个“空调”在身上，新型石墨烯材料可自动降低穿戴者体温
2.修大坝如何不破坏生态？比尔·盖茨投资的能源公司做到了，新型钝边涡轮机可保障鱼类安全
3.造梦机来了，潜入大脑、控制梦境，MIT研发定向梦境孵化设备
4.今天你“丧”了吗？研究发现中年是一生中最乐观的“黄金时代”，而青年和老年人最“丧”
5.被误会了三百年的“小蝌蚪”：这才是精子真正的游动方式
6.传闻中能让你看见七彩小人的“神奇蘑菇”，其实可以用于治疗抑郁症
7.想记的记不住，想忘的忘不掉？科学家揭示“痛苦记忆”为何会挥之不去
8.研究人员创造出人造细胞器来控制细胞行为
9.受“星球大战”启发的科学家创造出有感觉能力的人造皮肤

每小段最后都附有原文链接，点击即可详细了解该学术热点内容。

1.穿个“空调”在身上

近日，曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所就创造性地研发出一种热适应性服装。他们利用材料界的新星——石墨烯，使得这种服装具备自动降低穿戴者体温的功能。也就是说，穿上这件衣服，就像穿了个空调在身上，俗称——可穿戴“空调”。为了演示这一成果，该团队还开发了一件T恤衫内的原型产品，使穿戴者可以投射肉眼看不见但可以被红外摄像头读取的编码消息。

为了让这种衣服可以符合实际应用，该团队还测试了石墨烯在织物上的压缩和洗涤稳定性，结果证明：棉织物上附着的石墨烯片材电阻和红外发射率经过力学和水洗试验，均未出现劣化迹象。这显示出该装置具有较高的耐用性和灵活性。

而后，该团队进行了一系列实验发现：将离子可逆地插入石墨烯层中，并调节其电学和光学特性，就可以实现自动的热辐射调节。

详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/fkp1I9rYYJvy-YkxlEKP1w

更多阅读：
https://technuws.com/this-smart-fabric-can-reduce-your-body-temperature/
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c01694
https://www.zmescience.com/science/graphene-clothes-thermal-regulation-18062020/
https://www.manchester.ac.uk/discover/news/graphene-smart-textiles-developed-for-heat-adaptive-clothing/

2.修大坝如何不破坏生态？

世界上最值得利用的可再生能源并非风或阳光，而是水。去年，全球水电容量已达到创纪录的 1308 吉瓦（仅 1 吉瓦就相当于 130 万匹赛马或 2000 辆超速跑车 Corvettes 所产生的电力）。全世界的公用事业都依赖水力发电，因为它既便宜、易于存储和调度，又不会产生燃料燃烧，即不会像燃烧化石燃料（例如煤或天然气）的发电厂那样释放二氧化碳或污染物。

传统的水力发电厂通过利用坝中溜槽从高处流向低处的水力和压力来工作。斜槽底部附近有一个涡轮，水使涡轮旋转，产生可传输到企业和家庭的电力。但这也是鲑鱼或鳗鱼等鱼类的主要通道，它们可能会被捕捞到涡轮薄而锋利的刀片之中。

与此相比，纳塔尔能源公司设计的涡轮机叶片数量少，钝且倾斜的前缘可以使鱼偏离页片，降低鱼类直接撞击的可能性。倾斜的机器头部降低了打击造成压力的严重性，同时提高转轮转速，并降低发电机成本。精心设计的转轮效率与传统螺旋桨叶片相同。变速和可变闸门可实现双重调节的效率曲线。尽管转轮直径为 1 米至 3 米，但其设计能使长度小于 200 毫米的鱼类(例如鲑鱼)通过的存活率超过 99％。

详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/XuwuTm-LK5myb-b7tAoGKA

更多阅读：
https://www.bbc.com/future/article/20200713-the-most-powerful-renewable-energy
http://www.china-nengyuan.com/tech/153982.html

3.造梦机来了，潜入大脑、控制梦境

近日，麻省理工学院的神经科学家 Adam Haar Horowitz 领导的科研团队发表了一项最新成果，详细阐述了一种“定向梦境孵化”的方法（TDI），并研发出配套的可穿戴设备，成功地在人们进入睡眠后操纵其梦境内容。

催眠状态与熟睡状态其实有许多相似之处，例如大脑都处于无意识的状态。但在催眠阶段时，人们处于从清醒到入睡（或反过来）的过程中，能够听到并处理音频信息。在这种状态下，大脑特别容易接受对梦的暗示。

因此，该团队就利用这一特点，研究出一种名为 Dormio 的可穿戴设备。该设备形似手套，装有传感器，可以轻松地戴在手上。当一个人戴着 Dormio 设备入睡时，设备将通过一个与之相联的 app 向入睡者播放音频线索。

详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/RTqUF4PVf_FnGmXnwgS-mg

更多阅读：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1053810020300416?via%3Dihub
http://news.mit.edu/2020/targeted-dream-incubation-dormio-mit-media-lab-0721
https://www.sciencealert.com/new-dream-incubation-device-from-mit-can-manipulate-the-content-of-people-s-dreams
https://interestingengineering.com/new-wearable-device-might-upgrade-human-dreams-increase-creativity

4.中年是一生中最乐观的“黄金时代”，而青年和老年人最“丧”

中年时期真的是人生中最乐观的“黄金时代”吗？密歇根州立大学(Michigan State University)的研究人员对此展开研究，以确定乐观情绪在整个生命周期中的变化，以及重大生活事件对未来的乐观程度的影响。

研究结果表明，乐观情绪的曲线随寿命变化，从成年后开始上升，在 55 岁到 70 岁之间达到平台期，随后下降。也就是说，年轻人的乐观程度较低，在中年时期会增长至高峰，而老年人的乐观程度会随年龄的增长降低。详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/v7TnocWu2DxynLTTPGDgWA

更多阅读：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092656620300738
https://msutoday.msu.edu/news/2020/study-shows-humans-are-optimists-for-most-of-life/
https://health.usnews.com/health-care/patient-advice/articles/2017-07-28/can-retirement-be-a-depression-risk
https://www.instah.com/miscellaneous-problems/depression-after-retirement/

5.被误会了三百年的“小蝌蚪”

近日，一项发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的研究打破了关于精子“游动”的普遍观点，认为小蝌蚪们前进时，并非靠对称性的二维摆动，而是不对称的螺旋式三维前进。

为了揭示了精子边转圈边前进的奥秘，Gadelha 领导的研究团队首先利用（x,y,z）轴将精子的 3D 运动切分为两个平面：z 平面和 b 平面。而后利用计算机辅助，记录下不同平面下的运动波形。

通过分析这些波形，研究人员发现，两个平面的鞭毛特征呈现出各向异性，也就是说，精子尾部（鞭毛）的摆动并非一一对称，因而不会形成完美对称的标准螺旋转动。

而更加巧妙的是，研究人员发现，b 平面的波能够让鞭毛朝一侧逆时针摆动，属于行波，而 z 平面上的属于驻波。行波让精子能往一侧转动，驻波给与了鞭毛均匀旋转的能力，保证每一次转动力能分散到每一个平面。两种波形并不对称和一致，但它们相互合作才能推动精子往前行进。

详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/60MMZH3fmwnIENG7eJGyng

更多阅读：
https://advances.sciencemag.org/content/6/31/eaba5168
https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/imaging/spermatowhoaa-human-sperm-dont-swim-like-we-thought
https://www.newscientist.com/article/2250415-sperm-have-a-weird-way-of-swimming-and-we-only-noticed-after-300-years/
https://eurekalert.org/pub_releases/2020-07/uob-hhs072420.php

6.能让你看见七彩小人的“神奇蘑菇”，可以用于治疗抑郁症

来自帝国理工学院(ICL)的研究人员莱奥尔·罗斯曼 Leor Roseman 表明，目前进行的一项新研究中发现裸盖菇素可以用于治疗抑郁症，并且副作用很小，这一结果则给全球数百万患者带来了希望。这项研究，以裸盖菇素为药物进行抑郁症治疗的研究，已经发表在《神经精神药理学杂志》上。

研究中提到，志愿者是 20 名被诊断为中重度抑郁症的患者，并且常规治疗未能缓解他们的病情，因此他们接受了两次以裸盖菇素为药物进行抑郁症治疗的方案。

核磁共振成像扫描显示，在服用裸盖菇素胶囊后，患者大脑对情绪化的面孔有了更强的反应。具体地说，科学家们在大脑中一个与抑郁相关的情绪处理区域—杏仁核中看到了更多的活动。

详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/3rLPealoz37c-AizTwhfJQ

更多阅读：
https://www.theguardian.com/science/2019/jun/10/magic-mushrooms-treatment-depression-aztecs-psilocybin-mental-health-medicine
https://www.medicalnewstoday.com/articles/320636#Directions-for-future-research
https://curativemushrooms.com/mushrooms-for-depression-anxiety

7.想忘的忘不掉？科学家揭示“痛苦记忆”为何会挥之不去

近日，来自美国哥伦比亚大学的研究人员 Rene Hen 和 Jessica Jimenez 等人在 Nature communications 上发表了题为 Contextual fear memory retrieval by correlated ensembles of ventral CA1 neurons 的研究成果，或许能给这个问题提供一个解答。

研究人员在实验室中将小鼠置于新的、令人恐惧的环境中，通过记录小鼠大脑恐惧中枢（杏仁核）的海马神经元活动，发现在大脑腹侧海马 CA1（vCA1）中与冲击反应神经元相关的细胞网络，是情境性恐惧记忆系统的重要组成部分。

René Hen 博士表示，我们不记得所有的事情是有道理的，毕竟人类拥有的脑力有限，所以只需要保留那些可能在未来对我们有用的记忆。

在这种情况下，恐惧不仅仅是一种短暂的感觉，而是一种对我们生存至关重要的学习经验。当一个新环境让我们感到恐惧时，大脑会在神经元中记录下细节，以帮助我们在未来避免类似的情况发生，或者采取适当的谨慎态度。

详见：
https://mp.weixin.qq.com/s/THG3raEz34H4RdRQG_Z0RA

更多阅读：
https://aqwebs.com/why-are-memories-embedded-in-strong-emotions-hard-to-forget/
https://medicalxpress.com/news/2020-07-memories-emotions-strong.html
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17270-w
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15121-2

8.研究人员创造出人造细胞器来控制细胞行为

杜克大学的生物医学的研究人员，近期展示了一种控制一类新兴蛋白质相分离的方法，以在人体细胞内创造人工无膜细胞器。这一进展，类似于控制醋如何在油中形成液滴，为工程合成结构创造了机会，以调节现有的细胞功能或在细胞内创造全新的行为。

该成果于 8 月 3 日在线发表在《自然化学》杂志上。

蛋白质通过折叠成特定的 3-D 形状，与不同的生物分子结构相互作用而发挥作用。研究人员此前认为，蛋白质需要这些固定的形状才能发挥作用。但在过去的 20 年里，人们发现了一大类新的内在无序蛋白（IDPs），它们有很大的区域是 "松软的"—也就是说，它们不会折叠成一个确定的 3-D 形状。现在人们知道这些区域在控制各种细胞功能方面起着重要的、以前未被认识到的作用。

IDPs 在生物医学应用中也很有用，因为它们可以发生相变—例如，从液体变为凝胶，或从可溶状态变为不溶状态，然后再返回—对环境触发因素（如温度变化）作出反应。这些特征也决定了它们在细胞环境中的相态行为，并通过调整 IDPs 的特征（如分子量或氨基酸连接在一起的序列）来控制。

信源：
https://pratt.duke.edu/about/news/idp-organelles

9.受“星球大战”启发，科学家创造出有感觉能力的人造皮肤

新加坡研究人员已经开发出能够重塑触感的“电子皮肤”，他们希望这项创新能够使四肢假肢的人能够检测到物体，并感觉到质感，甚至感觉到温度和疼痛。

该设备被称为 ACES（异步编码电子皮肤），由 100 个小型传感器组成，尺寸约为 1 平方厘米（0.16 平方英寸）。

新加坡国立大学的研究人员说，它能够比人类神经系统更快地处理信息，能够识别 20 到 30 种不同的纹理，并且能够以超过 90％ 的准确性读取盲文字母。

研究人员负责人 Benjamin Tee 说：“因此，人类需要滑动才能感觉到纹理，但是在这种情况下，只需触摸一下，皮肤就能够检测到不同粗糙度的纹理。”他补充说，人工智能算法使设备能够快速学习。

信源：
https://www.reuters.com/article/us-singapore-skin-idUSKBN24Z13D

编辑：赵雅琦
排版：赵辰霞
编审：王新凯