Neuralink首位受试者脑内设备出现故障 | 科技周览

整理 | 周舒义、望乡

首次发现一颗“超级地球”存在大气层

来自詹姆斯·韦布空间望远镜的观测表明，一颗炙热的太阳系外岩石行星可能存在大气层。

这颗行星名为55 Cancri e（巨蟹座55e），是恒星系统“巨蟹座55”的5颗已知行星之一，距离地球约41光年。其主要由岩石组成，直径约为地球的2倍，质量约为地球的8倍。它距离恒星很近，仅为地球到太阳距离的1/65，因此其表面可能被熔岩覆盖，并处于潮汐锁定状态（始终以同一面朝向恒星）。

55 Cancri e艺术概念图 | 来源：NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford（STScI）

研究人员利用韦布望远镜搭载的近红外相机和中红外仪，观测了该行星发出光线的细微变化和热能辐射。结果发现，55 Cancri e朝向恒星的一面温度低于预期，表明热量的表面分布相对更均匀。研究人员认为这是大气层存在的一个“强烈迹象”，因为大气可以将热量从朝向恒星的一面输运到背面。近红外相机光谱数据也显示，该行星可能存在富含一氧化碳或二氧化碳的大气层。研究推测，55 Cancri e的原生大气层早已被恒星辐射和恒星风剥离掉了，目前存在的可能是从覆盖该行星表面的岩浆海洋中冒出气体形成的次生大气层。

虽然该行星温度太高，不适合居住，但研究人员认为，它可以为研究岩石行星的大气层、这类行星表面和内部之间的相互作用提供一个独特窗口，也将为了解地球、火星等曾被岩浆海洋覆盖的太阳系行星的早期演化提供线索。相关论文5月8日发表于Nature。

论文链接：
https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07432-x

马斯克脑机接口公司：首位受试者脑内设备出现故障

5月8日，马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink发表博文，报告了首个接受其脑机芯片植入手术的患者的最新情况，其中透露脑内设备出现了硬件问题。

Neuralink表示，在患者Noland Arbaugh接受手术后的几周内，植入设备的部分接线从脑组织中缩回、脱落，导致信息传输速率和准确度降低。不过，Neuralink修改了记录算法，提高其检测神经信号的灵敏度；并且改进了将信号转化为光标移动的技术，令脑机接口性能“得到了快速、持续的改进，现已恢复至最初水平”。

脑机接口每日峰值性能，以比特率（bits per second）衡量。接线脱落一度导致传输性能降低。| 来源：Neuralink

Neuralink并未解释接线脱落原因。据《华尔街日报》报道，知情人士透露一个可能的原因是，手术后Arbaugh的颅内进入了空气（颅内积气）。这个问题似乎并未对被试安全构成威胁，不过研究人员仍在考虑移除该植入物。此外，Neuralink已将情况通报至美国食品药品监督管理局，他们相信已经解决了上述问题，并计划在未来几个月内再植入两名患者。

Noland Arbaugh | 来源：Neuralink

Arbaugh是Neuralink 的第一位人类受试者。因为2016年的一次潜水事故，他的四肢一直处于瘫痪状态。今年1月，Arbaugh植入了Neuralink的脑机芯片。植入手术由机器人完成，脑机芯片负责记录神经信号，并将其传输到外部机器，最初目标是“让人们能够仅用自己的想法来控制计算机光标或键盘”。（Neuralink，Wall Street Journal）

Arbaugh通过脑机接口下国际象棋 | 来源：Neuralink【前往“返朴”观看视频】

Neuralink博文链接：
https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update-user-experience/

AlphaFold 3来了：预测所有生物分子结构、相互作用

5月9日，Alphabet旗下人工智能药物发现公司Isomorphic Labs与谷歌DeepMind共同宣布，推出新一代AI生物分子结构模型AlphaFold 3，能够针对多种蛋白质、DNA、RNA和小分子配体之间的交互作用进行复合物结构预测，并可预测翻译后修饰（PTM）和离子对这些分子系统结构的影响。据介绍，AlphaFold 3具有原子级结构的精准度，能够加强针对难以靶向靶点的药物理性设计，有望为未来药物发现翻开崭新一页。

AlphaFold 3对感冒病毒刺突蛋白（蓝色）与抗体（绿色）、单糖（黄色）相互作用时的结构预测，与真实结构（灰色）相符。| 来源：Google DeepMind，Isomorphic Labs【前往“返朴”观看视频】

2020年，AI蛋白结构预测模型AlphaFold 2发布，能够基于氨基酸序列准确预测蛋白质的3D结构。AlphaFold 3在此基础上更进一步，科学家可以在模型中输入一个生物分子复合体的描述，并在几秒内获得该复合体3D结构的准确预测。输入的生物分子系统可以包含多种蛋白质、核酸（DNA和RNA）、小分子配体和离子。

AlphaFold 3对蛋白质（蓝色）与DNA双螺旋（粉色）分子复合物的预测，与真实分子结构（灰色）近乎完美匹配。| 来源：Google DeepMind，Isomorphic Labs【前往“返朴”观看视频】

AlphaFold 3是一种采用神经网络架构的生成式AI模型，该神经网络架构建立在定制化Transformer架构之上，并使用扩散模型以生成输入系统中每个原子的位置。该模型以蛋白质数据库（PDB）中的全球分子结构数据为基础，对其中99%以上已知的生物分子复合体进行分析。与以往预测模型相比，AlphaFold 3对蛋白质-配体相互作用、蛋白质-核酸相互作用，以及抗体-抗原预测的准确性皆显著提升。（药明康德）

论文链接：
https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07487-w

欧盟气候监测机构：全球经历有记录以来“最热4月”

根据欧盟气候监测机构哥白尼气候变化服务局5月8日数据，全球刚刚经历了有记录以来的“最热4月”，全球单月平均气温已连续11个月刷新该机构记录的同期最高值。

2024年4月，全球近地表平均气温首次突破15℃，达到15.03℃，刷新2016年4月创下的14.89摄氏度纪录，比工业化前（1850年至1900年）同期平均气温高1.58摄氏度。同时，过去12个月（2023年5月至2024年4月），全球平均气温创该机构有记录以来新高，比工业化前同期平均气温高1.61摄氏度。

1940年1月至2024年4月，相对于1850-1900年的每月全球地表气温距平（°C）。2024年用黄色粗线表示，2023年用红色粗线表示，所有其他年份用细线表示。数据源：ERA5 | 来源：C3S/ECMWF

根据《巴黎协定》提出的控温目标，到本世纪末，应将全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃以内而努力。这是指全球多年的长期变暖情况，而非某月或某年一时升幅突破温控目标。因此，上述记录并不意味着全球平均气温升幅已突破1.5℃的控温目标。

全球气温长期上升是由人类排放二氧化碳等温室气体推动的。厄尔尼诺现象期间，温暖的海水扩散到太平洋并向大气释放热量，这也是近几个月气温破纪录的原因之一。

哥白尼气候变化服务局主任Carlo Buontempo表示：“厄尔尼诺在今年年初达到顶峰。尽管与厄尔尼诺等自然循环相关的温度变化时有发生，但由于温室气体浓度增加而被困在海洋、大气中的额外热量，将继续推动全球气温创下新纪录。”

来源链接：
https://climate.copernicus.eu/copernicus-global-temperature-record-streak-continues-april-2024-was-hottest-record

父亲的肠道菌群会影响下一代

肠道微生物组对宿主健康至关重要，但其对生殖系统、特别是父系肠道微生物组对子代健康的影响，此前鲜有研究。一项新研究发现，破坏雄性小鼠的肠道微生物生态，会使其后代更有可能在出生时体重过轻、生长受限，以及过早死亡。

来源：Joana Carvalho/Isabel Romero Calvo/EMBL

研究人员通过使用抗生素和泻药，令雄性小鼠的肠道微生态发生紊乱。对睾丸代谢物的分析发现，小鼠肠道生态失调会影响睾丸的生理机能、代谢产物和激素信号，这表明哺乳动物中存在具有重要稳态功能的“肠道-生殖系轴”。将肠道生态失调的雄性小鼠与正常雌性小鼠交配，结果雌性小鼠孕期胎盘缺陷（如血管分布不良和生长迟缓）的发生频率更高，下一代幼鼠出生时的体重明显更轻，出生后的死亡率也更高。进一步研究表明，这种不利影响并非通过父本微生物组传递，而是由精子中的表观遗传修饰实现的。

不过，上述影响是可逆的，一旦停用抗生素，父本小鼠的微生物组会在8周内自然恢复，这种代际效应就会消失。目前尚不完全清楚肠道微生物对生殖系统的影响程度，也不确定上述发现是否也适用于人类。研究人员表示，要将小鼠模型的结果应用到人类模型，还有一些固有差异需要纳入考量。

论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07336-w

波音“星际客机”飞船首次载人试飞再度推迟

当地时间5月6日，美国波音公司“星际客机”飞船首次载人试飞任务由于氧气阀门出现问题被推迟。

Atlas V在发射台上 | 来源：NASA/Joel Kowsky

“星际客机”原定于美国东部时间6日22时34分（北京时间7日10时34分）开始首次载人试飞，搭乘“宇宙神5（Atlas V）”型运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地发射升空。美国航空航天局在距原定发射时间约2小时前宣布取消发射任务，当时两名美国宇航员Butch Wilmore和Suni Williams已进入飞船。

技术人员协助两名宇航员离开飞船，等待下一次试飞。NASA、波音公司和ULA（联合发射联盟）当晚举行新闻发布会，表示在Atlas V二级“半人马座”火箭上发现氧气阀门故障。5月7日，ULA在审查后决定更换液氧罐上的压力调节阀。

波音公司原计划在这次试飞成功后承接更多载人航天任务，为美国航天局向国际空间站运送宇航员。波音公司在2014年与NASA签约，为后者开发用于商业航天载人任务的飞船，原定于2017年交付运营，但因技术问题多次推迟，至今未完成载人试飞。

2019年12月，“星际客机”飞船首次不载人试飞未能进入预定轨道，被迫取消前往国际空间站的任务。2021年8月，飞船第二次不载人试飞因火箭推进系统故障推迟，直至2022年5月才完成。2023年7月，“星际客机”飞船拟进行首次载人试飞，却因飞船缆线外的保护带材料可燃和降落伞伞绳强度不达标而推迟至今。

首例自体再生胰岛移植成功，25年糖尿病病史患者被治愈

在近日发表于Cell Discovery的一项研究中，研究人员利用干细胞来源的自体再生胰岛移植，成功治愈一名胰岛功能严重受损的2型糖尿病患者，目前该患者已彻底脱离胰岛素长达33个月。

2型糖尿病（T2D）患者的胰岛β细胞数量逐渐减少、功能退化，约30%的2型糖尿病患者终身依赖于胰岛素注射治疗。长期血糖控制不佳可导致失明、肾衰竭、心脑血管意外、截肢等严重并发症，甚至会由酮症酸中毒或无意识低血糖而致死。重症患者只能通过移植疗法，从捐献的胰腺中提取胰岛组织，进行微创注射来避免并发症的进展。然而受制于供体严重匮乏、胰岛分离技术复杂等因素，目前临床需求很难满足。

研究人员利用患者血液PBMC重编程为自体iPSC细胞，并使之转变为“种子细胞”——内胚层干细胞（Endoderm stem cell，EnSC），最终实现在体外再造胰岛组织（E-islet）。2021年7月19日，通过皮肝门静脉介入输注移植方式，治疗一例终末期糖尿病肾病患者。该患者为59岁男性，有25年2型糖尿病病史，在2017年因糖尿病并发肾功能衰竭接受了肾移植，术后血糖控制不良，每天需注射超过20单位胰岛素并服用多种降糖药物。

结果显示，患者从术后第11周开始完全脱离外源胰岛素，其他降糖药（拜糖平、二甲双胍）术后逐步减量，并在第48周和56周实现脱离。患者术后空腹C肽水平较术前增加了2倍；严格馒头餐实验（mixed-meal tolerance test，MMTT）揭示餐后胰岛素及C肽分泌较术前均显著增加，提示胰岛功能恢复。

论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41421-024-00662-3

出品：科普中国

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