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· 神經科學·
有史以來最大的大腦圖譜
透過分析小鼠1立方毫米腦組織得到的超過1000個腦細胞的渲染圖。圖片來源：Allen Institute
MICrONS（Machine Intelligence from Cortical Networks，皮層網路的機器智慧）聯盟本週在《自然》（Nature）和《自然·方法》（Nature Methods）上發表了一組論文，繪製了小鼠大腦細胞結構和連線的詳細圖譜。這是迄今最大、最詳細的哺乳動物大腦連線圖譜，揭示了它們與小鼠大腦活動的關係。
研究者首先記錄了一隻在跑步機上跑步和看視覺影像的小鼠腦內約75 000個神經元的活動。這隻小鼠經過改造後，其神經元活躍時會發出熒光蛋白。隨後，研究者將這些資料與僅一立方毫米（約相當於一粒奇亞籽大小）的小鼠視覺皮層的重建連線圖進行匹配。對該樣本的電子顯微鏡觀察識別出了超過20萬個細胞、約84 000個神經元、5.24億突觸和約5.4公里長的神經元連線。這些論文描述了識別不同細胞、分析連線以及將佈線圖與神經元活動聯絡起來的工具，生成了一張大規模的神經形態和連線的高解析度圖譜，並探索了它們與功能和遺傳特徵的關係。雖然僅代表大腦的很小一部分，這一高解析度的連線圖譜有助於描繪大腦的組織方式以及不同型別的細胞如何協同工作。（Nature）
· 機器人 ·
用捲尺製作果蔬採摘機器人
新型夾爪可以拾取各種物體，包括水果。圖片來源：David Baillot/University of California San Diego
農業自動化需求日益增長，但傳統機器人夾爪在抓取柔軟易損或形狀不規則的物體（如不同種類的果蔬）時，常因其剛性結構而難以抓取或導致物體損傷。美國加利福尼亞大學聖迭戈分校帶領研究團隊從鋼捲尺的彈性與剛性結合中獲得靈感，開發出一種低成本、柔軟的新型機器人夾爪，為農業自動化採摘提供了創新解決方案。相關研究發表於《科學·進展》（Science Advances）雜誌。
這種夾爪有兩個“手指”，每個“手指”由兩段捲尺粘合而成，並配有4個電機來控制其運動。該夾爪的捲尺可以任意彎曲，而後恢復到原始狀態，因此可以伸縮以抓取不同距離的物體。而且它由鋼製成，既堅固耐用，又足夠薄，不會在接觸物體時損壞它們。該夾爪的另一大特點是利用捲尺的全長作為抓取面，既能抓取物體，又能作為傳送帶將物品傳回容器中。實驗表明，該夾爪能繞過障礙物，抓取、移動和旋轉形狀和硬度各異的物體，如橡膠球、番茄、檸檬等。這項研究展現了軟體機器人在複雜農業環境中的應用潛力，未來研究團隊還考慮透過新增感測器和人工智慧技術實現自主操作，進一步提升採摘效率。（University of California – San Diego）
· 行星科學·
嫦娥六號樣本揭示月球背面月幔更“幹”
科學家透過嫦娥六號玄武岩揭示月球背面月幔更“幹”。圖片來源：中國科學院地質與地球物理研究所
月幔水含量在揭示月球起源、岩漿活動、資源環境效應等方面具有重要意義。學界普遍認為，約45億年前，一顆火星大小的天體撞擊原始地球，拋射出的物質經過重新吸積形成月球。這就是月球的起點——大碰撞起源假說。在這個極其高溫的撞擊事件中，月球預期極度貧水。但近20年來，月幔水含量研究存在富水和貧水的爭議，而所有發表的資料都集中在月球正面。
2024年6月25日，嫦娥六號任務從月球背面的南極-艾特肯撞擊盆地採回樣品，為測定該區域月幔水含量提供了首個機會。相關研究成果近日發表在《自然》（Nature）上。結果顯示，嫦娥六號玄武岩的月幔源區水含量僅為1至1.5微克/克，是已報道資料中的最低值，表明嫦娥六號玄武岩的月幔源區比月球正面月幔更“幹”，其原因或是月球南極艾特肯盆地撞擊事件改造了月幔源區的水。該研究為月球大碰撞起源假說及月球后續演化提供了關鍵制約。（中國科學院地質與地球物理研究所）
· 環境·
空氣中的微塑膠會進入植物葉片，再透過食物鏈進入我們體內
隨著塑膠製品的廣泛使用，環境中的微塑膠變得無處不在。越來越多研究顯示，這些微塑膠可以在人體內累計，科學家已經在肺、腎臟、肝臟、生殖系統，甚至是大腦中發現了微塑膠。學界一直在研究人類接觸微塑膠的途徑，其中也包含食物來源。此前的研究大多數將注意力放在土壤和水，而近日一篇發表在《自然》（Nature）的論文表示，強有力的證據表明，空氣是微塑膠進入植物體內最主要的途徑。
植物可以從空氣中直接吸收微塑膠顆粒，空氣中的微塑膠會進入植物葉片，從而透過食物鏈進入人類體內。研究團隊透過高光譜成像和原子力顯微鏡-紅外光譜法，對葉片中的奈米尺寸的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）顆粒進行了視覺化檢測。利用高光譜成像、共聚焦顯微鏡和雷射剝蝕電感耦合等離子體質譜法，確定了玉米葉片透過氣孔途徑吸收主動暴露的未標記的、熒游標記或銪標記的塑膠顆粒，而且這些塑膠顆粒透過質外體途徑向維管組織轉運並在毛狀體中積累。（Nature NEWS，生物世界）
· 新技術·
測量皮膚呼吸的可穿戴裝置
新型可穿戴裝置透過檢測皮膚釋放和吸收的氣體，來衡量皮膚健康。圖片來源：John A. Rogers/Northwestern University
皮膚是人體的第一道防線，其健康狀況直接影響人體整體的生理功能。然而，傳統的皮膚健康監測技術多依賴大型裝置或接觸式測量，不適用於傷口護理或對脆弱皮膚的監測。近日，美國西北大學帶領研究團隊開發了一種新型非接觸式可穿戴裝置，透過檢測皮膚釋放和吸收的氣體，為皮膚健康評估提供了全新方法。相關研究發表於《自然》（Nature）雜誌。
這種裝置採用非接觸式設計，透過一個懸浮於皮膚上方几毫米的密閉腔室收集氣體。裝置內建感測器可檢測溫度、水蒸氣、二氧化碳及揮發性有機化合物（VOCs）的濃度變化，並透過可程式設計閥門動態控制腔室與外界空氣的交換，實現即時測量皮膚氣體通量。資料透過藍牙傳輸至智慧手機或平板電腦，供使用者即時檢視。研究者在動物和人體實驗中驗證了該裝置的有效性。結果顯示，這種裝置能夠準確評估皮膚健康，例如可以透過水蒸氣和氣體排放量來判斷皮膚敏感度及感染風險。這種非接觸式裝置避免了對脆弱皮膚或傷口的干擾，尤其適用於新生兒、老年人及糖尿病患者等人群。這項技術為非接觸式健康監測開闢了新方向，讓皮膚的“呼吸”成為健康的晴雨表。（Northwestern University）
撰寫：馬良驥、王昱、王怡博
編輯：王昱、王怡博
封面來源：pixabay