追問daily | 家庭經濟情況更影響兒童大腦發育；青少年愛冒險可能是大腦多巴胺不夠，長大后就好了

█ 腦科學動態

Cell：首個多器官衰老細胞空間圖譜發布，助力攻克老年慢性病

Cell：首個靈長類胚胎樣系統實現體外連續建模

Science：社會經濟狀況對兒童大腦發育的影響顯著超越智商與養育方式

睡眠不足導致小鼠社交遺忘，哮喘藥成功恢復記憶提取

高分辨率神經影像揭示抑郁癥大腦的不對稱能量圖譜

BMAL1蛋白調控核脂質代謝加速肝腫瘤形成

超四成日本電競選手睡眠質量差，清晨游戲為主要誘因

為什么話到嘴邊卻想不起來？發現控制瞬時記憶提取的組胺開關

微觀神經環路模型成功預測人類fMRI動態

青少年愛冒險可能是大腦多巴胺不夠，長大后就好了

抑郁情緒者不盲目樂觀，但更易誤讀他人

█ AI行業動態

北京大學團隊聯合推出自驅動材料系統CarbonKylin?

降價與智力分級雙管齊下，OpenAI或于本月推出新模型迎戰對手

█ AI驅動科學

迷走神經刺激如何緩解疼痛？

情境感知得分達86.5%，AR安全緩沖區讓機器人行進路線更透明

機器人玩伴需兼顧“人情味”與游戲規則

單個皮層錐體神經元具有多層人工神經網絡的強大計算能力

AI智能體快速估算電子設備碳足跡

香港大學研發出能在接近絕對零度運行的類腦芯片

基于多模態數據的“數字腦孿生”高保真重建大腦解剖與動力學

腦科學動態

Cell：首個多器官衰老細胞空間圖譜發布，助力攻克老年慢性病

如何精準靶向體內促衰老的有害細胞？Vidyani Suryadevara、Negin Farzad、Mingyu Yang、Paul Robbins、Rong Fan等研究人員與美國國立衛生研究院細胞衰老網絡（NIH SenNet）聯盟合作，成功構建了人類首個大規模多器官衰老細胞空間多組學圖譜，為老齡化慢性疾病的預防與干預奠定了分子基礎。

? 在不同人體組織中發現異質性衰老標志物。Credit: Cell (2026).

研究人員利用單細胞和空間多組學技術，分析了人類大腦前額葉皮層、肺及淋巴結等十余種組織的衰老狀況。研究引入了衰老細胞類型的概念，開發了人工智能算法以克服稀有衰老細胞的識別難題。同時，團隊建立了包含30多種細胞模型的衰老目錄，并在多項大型老齡化隊列研究中驗證了這些特征。結果表明，特定的血液循環衰老標志物能夠精準預測腎臟疾病、虛弱癥及未來糖尿病的發生風險。此外，研究還測試了新型衰老細胞清除劑如α-桐酸，證實其能通過誘導鐵死亡而非凋亡來清除衰老細胞并延長小鼠健康壽命。研究發表在 Cell 上。

#疾病與健康 #健康管理與壽命延長 #細胞衰老 #空間多組學 #生物標志物

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Suryadevara, Vidyani, et al. “Charting Human Cellular Senescence in Aging and Disease.” Cell, vol. 189, no. 12, June 2026, pp. 3501–05. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.028

Cell：首個靈長類胚胎樣系統實現體外連續建模

解析胚胎發生的體內啟動程序極具挑戰。杜鵬團隊（北京大學、中國科學院動物研究所等）利用食蟹猴全能性干細胞，成功構建出首個無需受精、能連續模擬靈長類自全能性至早期器官發生全過程的體外胚胎樣系統。

研究團隊利用由多能干細胞重編程得到的食蟹猴全能性卵裂球樣干細胞（cTBLC，一種可模擬受精卵早期全能性狀態的特殊細胞）。cTBLC在無需大量人工操作下可自組裝形成類囊胚，并可通過原腸作用（gastrulation，指胚胎細胞重新排列并特化出多胚層結構的發育過程）連續發育至早期器官發生階段，產生神經管樣結構和心臟樣搏動。團隊利用單細胞RNA測序解析了這一過程中的細胞狀態轉變，并發現該模型存在一個獨立于受精事件的內在發育啟動程序。研究發表在 Cell 上。

#其他 #胚胎發育 #干細胞 #器官發生

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Zheng, Wei, et al. “Continuous Modeling of Primate Embryogenesis from Totipotency to Early Organogenesis.” Cell, vol. 0, no. 0, June 2026. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.023

Science：社會經濟狀況對兒童大腦發育的影響顯著超越智商與養育方式

兒童大腦發育受多種復雜因素影響，但究竟何者起主導作用？Scott Marek和Nico U. F. Dosenbach等（圣路易斯華盛頓大學醫學院）通過分析大規模兒童隊列數據發現，家庭的經濟狀況和社區資源對大腦結構與功能的影響最為深遠，其主導效應顯著超越了智商和養育方式。

研究團隊分析了青少年大腦認知發展研究中11878名9至10歲兒童的數據。他們利用磁共振成像評估了649個發展變量與大腦皮層厚度及功能連接的關系。全腦關聯研究結果顯示，社會經濟地位是塑造大腦發育的主導軸，解釋了多達16%的大腦功能變異。這種影響主要集中在對睡眠不足和慢性壓力極度敏感的運動和感覺腦區，而非高階思考區域。令人意外的是，在控制社會經濟因素后，此前觀察到的智商與大腦結構及功能關聯性有大約70%不再具有統計學意義。這表明所謂智商的大腦印記，很大程度上只是日常壓力和睡眠剝奪帶來的生理反映。研究發表在 Science 上。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #社會經濟因素 #大腦發育

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Marek, Scott, et al. “Patterns of Brain-Wide Associations Reflect Socioeconomics.” Science, vol. 392, no. 6803, June 2026, p. eaee6213. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/science.aee6213

睡眠不足導致小鼠社交遺忘，哮喘藥成功恢復記憶提取

睡眠不足引起的記憶障礙該如何挽救？格羅寧根大學的 Robbert Havekes 及其研究團隊（格羅寧根大學）通過小鼠實驗發現，睡眠剝奪導致的社交遺忘并不是因為記憶徹底丟失，而是由于大腦提取功能受阻，通過光遺傳學手段或使用臨床哮喘藥物能夠成功幫其重新尋回這些記憶。

? 圖示為海馬齒狀回中記憶痕跡（記憶印跡）的代表性圖像。圖中標記了在社交經歷中被激活的神經元，使研究人員能夠識別參與存儲社交記憶的腦細胞。Credit: Havekes Lab, University of Groningen

研究團隊設計了社交識別記憶（識別并記住個體社交經歷的能力）實驗，并在小鼠社交后對其進行6小時的睡眠剝奪。結果顯示，睡眠剝奪的小鼠在次日測試中表現出社交遺忘，無法認出見過的同伴。為了探究其機制，研究人員首先利用光遺傳學技術，重新激活了小鼠海馬齒狀回中的記憶印跡細胞。結果成功讓小鼠恢復了社交記憶，證明相關信息在睡眠剝奪后依然完整儲存在大腦中，只是難以被提取。此外，他們采用了一種非侵入性的藥物方法，在測試前30分鐘給小鼠注射了臨床批準的磷酸二酯酶4（PDE4，一種會降解維持記憶所必需的環磷酸腺苷的酶）抑制劑——哮喘藥羅氟司特。藥物治療同樣逆轉了小鼠的社交遺忘，甚至在社交發生5天后依然能有效幫助小鼠提取記憶。這一發現表明通過藥理學手段激活特定的神經回路，能夠有效對抗因睡眠不足或神經退行性疾病引起的記憶提取障礙。研究發表在 Science Advances 上。

#疾病與健康 #記憶機制 #睡眠剝奪 #社交記憶

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Sarma, Adithya, et al. “Restoring Access to Long-Term Social Recognition Memories Disrupted by Sleep Deprivation.” Science Advances, vol. 12, no. 24, June 2026, p. eadu9805. science.org (Atypon), https://doi.org/10.1126/sciadv.adu9805

高分辨率神經影像揭示抑郁癥大腦的不對稱能量圖譜

抑郁癥患者為何常感陷入消極狀態？B. ülgen Kilic、Yael Jacob等（西奈山伊坎醫學院）通過結合神經影像與數學建模，發現患者大腦狀態轉換存在困頓模式，將抑郁癥定義為一種大腦動力學紊亂。

為了解腦活動狀態的動態轉換，研究人員將靜息態功能磁共振成像與擴散張量成像相結合。這些方法幫助構建了大腦的能量景觀。結果表明，與抑郁癥相關的某些特定腦狀態出現頻率更高但持續時間更短，且與快感缺失高度相關。此外，在視覺注意力網絡與邊緣默認模式網絡之間的狀態轉換減少，導致了認知僵化。研究還發現患者大腦能量分布存在不對稱性，即便存在低能量的結構化替代通路，大腦仍更傾向于選擇高能量消耗的轉換路徑，從而陷入適應不良的惡性循環，無法順利擺脫負面模式。研究發表在 Nature Communications 上。

#疾病與健康 #心理健康與精神疾病 #神經機制與腦功能解析 #腦科學

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Kilic, B. ülgen, et al. “Spatiotemporal Asymmetries on Brain Energy Landscape Uncover System Entrapment Related to Depression Severity.” Nature Communications, Apr. 2026. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-026-71961-4

BMAL1蛋白調控核脂質代謝加速肝腫瘤形成

晝夜節律如何影響人體的免疫反應與癌癥發生？Akito Tsuruta、Naoya Matsunaga、Satoru Koyanagi和Shigehiro Ohdo團隊（九州大學藥學部）研究發現，生物鐘核心蛋白通過一種非轉錄的核脂質代謝途徑調控巨噬細胞極化，進而影響肝臟炎癥和腫瘤的發生。

? Credit: Akito Tsuruta, Naoya Matsunaga, and Shigehiro Ohdo/Kyushu University

研究人員利用敲除了 腦和肌肉 ARNT 樣蛋白 1（BMAL1，一種控制晝夜節律的核心生物鐘蛋白）的缺陷小鼠，并將其暴露于二乙基亞硝胺中。結果顯示，正常小鼠的促炎性 M1 型巨噬細胞顯著增加，而缺陷小鼠的肝臟炎癥反應明顯降低，且肝臟腫瘤的發生也受到抑制。機制分析表明，BMAL1 能夠結合并轉運通常存在于過氧化物酶體中的 多功能蛋白 2（MFP2，一種參與脂肪酸氧化的代謝酶）進入細胞核。核內的 MFP2 會提高 乙酰輔酶 A的水平，促使核因子-κB的亞基 p65 發生乙酰化，從而開啟炎癥基因開關，推動巨噬細胞向促炎狀態轉變。研究發表在 Cell Reports 上。

#疾病與健康 #其他 #生物鐘 #巨噬細胞 #癌癥風險

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Tsuruta, Akito, et al. “The Circadian Clock Component BMAL1 Enhances Macrophage Inflammation by Nuclear Translocation of Peroxisomal β-Oxidation Enzyme MFP2.” Cell Reports, vol. 45, no. 6, June 2026. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117480

超四成日本電競選手睡眠質量差，清晨游戲為主要誘因

電子競技選手常因深夜訓練面臨睡眠不足的隱患。Takafumi Monma團隊（筑波大學）針對日本電子競技選手的睡眠質量進行了橫斷面調查，結果顯示，超四成選手的睡眠質量堪憂，且清晨進行游戲與睡眠變差密切相關。

這項研究采用網絡調查方法，對來自一支職業戰隊和五支業余戰隊的90名日本電競選手進行了評估，其平均年齡為22.4歲。研究人員使用匹茲堡睡眠質量指數（Pittsburgh Sleep Quality Index，評估主觀睡眠質量的常用量表）測定發現，43.3%的參與者主觀睡眠質量較差，得分達到或超過5.5分。雖然職業和業余選手在睡眠變差的比例上沒有顯著差異，但他們的具體睡眠模式各不相同。職業選手普遍入睡和起床時間較晚，而業余選手則面臨總睡眠時間較短的問題。此外，研究確定了游戲時間段對睡眠的影響：在凌晨3:00至早上8:59之間進行電競活動與較差的主觀睡眠質量顯著相關。研究人員建議將睡眠衛生教育納入戰隊健康管理，幫助選手避免清晨游戲。研究發表在 Sage Open 上。

#疾病與健康 #健康管理與壽命延長 #電子競技 #睡眠質量 #生活方式

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https://dx.doi.org/10.1177/21582440261420180

為什么話到嘴邊卻想不起來？發現控制瞬時記憶提取的組胺開關

為什么記憶有時清晰，有時卻難以提起？Hiroshi Nomura帶領的研究團隊（名古屋市立大學醫學研究生院）對此開展研究，發現大腦下丘腦的組胺神經元自發慢速波動，是因果性調控瞬時記憶提取的關鍵神經機制。

? 概念圖展示了大腦組胺神經元活動的緩慢波動如何控制記憶的瞬時提取。Credit: Nagoya City University

研究團隊通過光纖記錄技術監測小鼠結節乳頭體核（tuberomammillary nucleus，下丘腦中負責產生組胺并調節覺醒的腦區）中的組胺神經元活動，發現其呈現出極低頻波動（頻率在0.05至0.1赫茲之間的慢速神經活動波動）。該波動與腦電圖、瞳孔及面部運動等身體狀態高度同步。在巴甫洛夫聲音糖水關聯任務中，團隊利用閉環系統，在組胺神經元自發處于高活動狀態時給出聲音線索，結果小鼠的記憶引導舔舐反應比在低活動狀態時高出約40％。為確立因果關系，研究人員利用光遺傳學技術在聲音線索出現前1秒瞬時抑制組胺神經元，導致小鼠記憶表達顯著下降；而瞬時激活則能增強對不同線索的區分度。鈣成像進一步顯示，這種波動通過啟動下游的基底外側杏仁核，使其神經元群能夠更可靠地重現記憶活動模式。研究發表在 Neuron 上。

#神經科學 #記憶機制 #組胺 #下丘腦 #杏仁核

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Morishita, Yoshikazu, et al. “Infraslow Histaminergic Dynamics Govern Priming States to Gate Moment-to-Moment Memory Accessibility.” Neuron, vol. 0, no. 0, June 2026. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2026.05.019

微觀神經環路模型成功預測人類fMRI動態

盡管數據驅動算法能識別大腦模式，但其缺乏微觀因果機制。Simon Carter、Zeming Kuang和Lilianne Rivka Mujica-Parodi等（紐約州立大學石溪分校、哈佛醫學院等）開發出一種生物物理皮層-紋狀體環路模型，成功預測了人類學習時的腦電與影像動態，并能精準識別個體獎勵偏差。

研究人員將先前在獼猴電生理中驗證的環路模型，通過氣球模型轉化為合成的功能磁共振成像信號。隨后，團隊收集了31名人類受試者進行類別學習任務時的7特斯拉高場成像數據。結果表明，模型產生了一個違反直覺的預測：盡管學習過程中前額葉與紋狀體的神經元同步電活動增加，但血氧信號相關性反而由于皮層的選擇性表征而降低，該預測在實際掃描中得到了證實。此外，受試者的血流動力學速度在熟練后顯著降低（回歸系數為0.57）；低頻振幅波動（amplitude of low-frequency fluctuations，反映腦區自發神經活動強度的指標）在額葉顯著增加（上額葉回歸系數為0.53，中額葉為0.45），而在紋狀體中變化微弱。僅基于模擬行為數據訓練的分類器還成功將受試者劃分為正向獎勵偏差（13人）和負向獎勵偏差（18人）。

#神經科學 #神經機制與腦功能解析 #功能磁共振成像 #計算神經科學 #強化學習

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Carter, Simon, et al. “Mechanistic Corticostriatal Circuit Model Predicts Learning-Dependent fMRI Dynamics and Individual Reward Bias in Humans.” bioRxiv, 9 June 2026, p. 2026.05.28.728582. bioRxiv, https://doi.org/10.64898/2026.05.28.728582

青少年愛冒險可能是大腦多巴胺不夠，長大后就好了

青少年為何容易出現冒險行為？Ashley C. Parr和Beatriz Luna（匹茲堡大學醫學院）研究發現，大腦獎賞系統中較低的多巴胺基線水平，才是部分青少年冒險的驅動因素。該結果挑戰了以往高多巴胺導致冒險的觀點。

為了解青少年冒險行為的生物學基礎，研究團隊分析了來自美國青少年和青年酒精與神經發育國家聯盟（NCANDA-A）隊列中802名青少年的數據，跨度長達九年，共包含6078次縱向評估。研究人員通過檢測基底神經節組織鐵含量（basal ganglia tissue iron，間接反映大腦多巴胺含量的磁共振非侵入性測量指標）來評估多巴胺水平，并結合了沖動性和抑制控制能力的測試。通過生長混合模型分析，研究識別出四種不同的物質使用軌跡。其中占比百分之二十六的青春期高峰組個體，在青春期早期表現出顯著較低的基底神經節組織鐵含量。這意味著，這些青少年由于大腦獎賞系統的多巴胺基線水平較低，可能需要通過冒險或嘗試物質來啟動這一系統。隨著他們年齡增長，其大腦鐵含量穩步且快速地上升，代表多巴胺系統發育成熟，其物質使用行為也隨之顯著減少。該項研究發表在 Nature Communications 上，表明青春期的冒險行為大多只是發育過程中的一個階段性高峰，通常會隨著年齡增長而平息。

#疾病與健康 #神經機制與腦功能解析 #心理健康與精神疾病 #多巴胺 #青春期發育

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Parr, Ashley C., et al. “Developmental Variation in Basal Ganglia Tissue Iron, Neurocognitive Functioning, and Impulsivity Is Associated with Substance Use Trajectories in Youth.” Nature Communications, vol. 17, no. 1, June 2026, p. 4861. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-026-73611-1

抑郁情緒者不盲目樂觀，但更易誤讀他人

針對抑郁情緒與現實判斷的關系，June Chun Yeung（波蘭科學院）、和Darius K.-S. Chan（香港中文大學）團隊開展全球薈萃分析發現，抑郁情緒能提升個體自我判斷與復雜分析的準確性，卻會模糊對社交信號的解讀。

? Credit: Clinical Psychology Review (2026).

研究團隊檢索了近半個世紀的數據，綜合分析了 33043 名參與者的行為學實驗。在評估控制感（judgment of control，指個體對外部事件影響力大小的評估）的綠燈測試中，健康對照組因樂觀偏差（指人們普遍高估自己控制力的一種健康心理防御機制）表現出高估，而抑郁個體則能客觀認識到自己無法控制隨機結果，展現出抑郁現實主義（depressive realism）。在需要多步驟邏輯解構的謊言識別任務中，抑郁個體的分析準確率也高于對照組。然而在涉及他人參照任務（觀察并解讀他人情緒、行為和社交互動的任務）時，重度抑郁者的判斷準確性顯著下降，容易誤解社交信號，表現出抑郁偏差這表明抑郁對現實判斷的影響因任務而異，并非一味讓人更客觀。研究發表在 Clinical Psychology Review 上。

#疾病與健康 #心理健康與精神疾病 #認知科學 #社交信號 #抑郁現實主義

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Yeung, June Chun, et al. “Depression and Accuracy of Judgment: A Meta-Analysis.” Clinical Psychology Review, vol. 128, Aug. 2026, p. 102752. ScienceDirect, https://doi.org/10.1016/j.cpr.2026.102752

AI 行業動態

北京大學團隊聯合推出自驅動材料系統CarbonKylin?

北京大學深圳研究生院等機構的研究人員聯合企業推出了自驅動材料研發系統CarbonKylin?，旨在破解跨尺度性能退化這一行業瓶頸。該系統基于RhinoAI物理智能平臺，首次將編譯物質科學與工程（將計算機編譯理念引入材料制備以提升性能保留率的范式）工程化落地，通過自主實驗、多尺度模擬與可解釋分析，構建了能夠與物理世界交互的閉環研發回路，改變了傳統的低效試錯模式。

該平臺的核心特色在于其智能體架構。研究人員利用這一系統成功自主設計出拉伸強度達41.2 cN/dtex的碳材料摻雜雜環芳綸復合纖維，并揭示了其微觀應力傳遞機理，實現了從“黑箱優化”向“可解釋發現”的跨越。這種融合了通用平臺與專有知識的分層設計，未來有望快速推廣至半導體和電池等更廣泛的材料研發領域。

#CarbonKylin #材料研發 #人工智能 #自主實驗

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https://www.rhino.ai/

降價與智力分級雙管齊下，OpenAI或于本月推出新模型迎戰對手

OpenAI機構近期計劃于本月推出代號為5.6的新模型，并更新了ChatGPT界面，將復雜模型選項簡化為“智力分級”。該模型在智能體編碼能力等基準上表現優異。為應對競爭，該機構還準備下調接口定價。在技術快速迭代背景下，負責人 Altman 透露，若AI的遞歸自我改進速度足夠快，推遲首次公開募股反而更有利，因為私有公司在技術劇變期擁有更高的靈活性。

與此同時，首席研究人員 Jakub Pachocki 及團隊正以每六到七周一代的速度推進模型更新。目前各大前沿AI機構競爭激烈，Anthropic 機構的最新模型也在基準榜單上表現亮眼。研究人員指出，與獲取華爾街的資金相比，率先跑通自我改進循環并實現技術指數級躍升才是競爭的終局。通過降價和界面改版，OpenAI 機構在吸引企業客戶的同時，正試圖在這一輪關于人工智能未來規則制定權的博弈中占據主動地位。

#OpenAI #遞歸自我改進 #Altman #接口降價

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https://www.theinformation.com/briefings/exclusive-openai-preps-new-ai-model-expects-go-public-within-next-year?rc=epv9gi

AI 驅動科學

迷走神經刺激如何緩解疼痛？中科院聯合復旦團隊揭示腦干局部門控機制

迷走神經刺激鎮痛的機制尚不清楚。中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心的研究人員合作發現了一條腦干通路，揭示了迷走神經刺激通過局部門控減弱疼痛并改善負面情緒的神經環路機制。

研究人員通過光遺傳學和神經環路示蹤技術解析了小鼠體內的脊髓—延髓尾側孤束核（cNTS，是腦干中接受外周迷走神經和脊髓感覺傳入的重要節點）—中腦導水管周圍灰質（PAG，是中腦中參與疼痛調控的關鍵區域）通路。實驗表明，選擇性激活該通路中投射至PAG的cNTS神經元，會誘發明顯的疼痛回避行為。當引入迷走神經刺激時，小鼠對機械傷害的疼痛行為和條件性位置厭惡顯著減輕。其潛在機制在于，VNS能夠募集cNTS內的局部GABA能抑制性神經元，對疼痛信號進行選擇性門控調控。此外，激活該通路會降低伏隔核的外側殼區多巴胺信號，而VNS能有效緩解疼痛引發的多巴胺下降。研究發表在 Nature Neuroscience 上。

#疾病與健康 #神經調控 #腦科學 #疼痛 #多巴胺

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Tang, Yuan, et al. “A Brainstem Pathway Underlying Vagal Modulation of Somatic Pain and Affective States.” Nature Neuroscience, June 2026, pp. 1–16. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41593-026-02313-0

情境感知得分達86.5%，AR安全緩沖區讓機器人行進路線更透明

針對機器人決策過程不透明易導致人機協作安全隱患的問題，Sonia Chacko與Vikram Kapila等研究人員（紐約大學坦頓工程學院和鮑靈格林州立大學）開發出一種輕量級智能手機增強現實系統，顯著提升了人類對機器人行進意圖的預測能力。

? AR 界面截圖。綠點代表預計導航路徑，帶有紫色箭頭的藍色定位圖釘表示目標姿態。Credit: NYU Tandon School of Engineering

研究團隊使用Unity3D和Google ARCore技術開發了一款移動應用程序。該系統通過掃描參考標記，直接在普通手機屏幕的現實畫面上疊加機器人的虛擬目標點、綠色的規劃路徑，以及帶有零點五米黃色避撞緩沖區的數字孿生模型。在測試中，五十八名不同背景的參與者觀看了機器人導航場景，并接受了情境意識全球評估技術（SAGAT，一種通過在特定時間點提問來測量用戶感知、理解和預測能力的框架）的評估。結果顯示，參與者在各層級任務中的平均情境感知得分高達百分之八十六點五，尤其在識別障礙物和規劃避讓區上表現優異。此外，超過百分之九十六點六的參與者表示該界面顯著提升了預測機器人行為的信心。研究發表在 Empathic Computing 上。

#認知科學 #機器人及其進展 #增強現實 #人機交互 #情境感知

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Chacko, Sonia, and Vikram Kapila. “Making Robots Understandable: Augmented Reality for Enhancing Situational Awareness in Human–Robot Co-Located Environments.” Empathic Computing, vol. 2, no. 1, Jan. 2026, pp. 202522–202522. www.sciexplor.com, https://doi.org/10.70401/ec.2026.0016

機器人玩伴需兼顧“人情味”與游戲規則

人形社交機器人作為玩伴時，其行為表現的合理性是影響玩家體驗的關鍵。挪威科技大學吉約維克設計系的Yavuz Inal、Deepti Mishra和Suraj De團隊通過一項受控實驗，揭示了機器人作為玩伴的潛力及其設計關鍵，為未來人機互動游戲設計提供了重要見解。

研究團隊設計了一項實驗室實驗，讓參與者與Pepper人形社交機器人進行了一場實體版的“垃圾桶籃球”游戲。為了全面評估玩家體驗，實驗設置了兩種游戲模式：合作模式（人類與機器人組隊）和競技模式（人類與機器人對抗），并交替了游戲順序（人類先投擲或機器人先投擲），隨后通過觀察和問卷評估了參與者的參與度、動機、情緒反應和體育活動樂趣。

結果顯示，機器人如果能展現出對人類有意義的行為，同時考慮到游戲模式、節奏、角色和順序，就能成為良好的玩伴。參與者在合作模式下，尤其是由人類先開始游戲時，游戲體驗最佳，感受到更強的掌控感。然而，競技模式也深受喜愛，它能提供刺激感和成就感，特別是當參與者戰勝機器人時。值得注意的是，當Pepper的動作僵硬、投擲前停頓過長，或過于“求勝心切”時，尤其是在競技模式下由機器人先開始游戲，參與者的挫敗感會顯著增加，因為他們期望機器人表現得更動態、更像人類。在玩家體驗構念評估中，“目標與規則”、“易于控制”和“好奇心”得分最高，而“自主性”、“沉浸感”和“掌控感”得分相對較低。這項研究為未來機器人作為玩伴的設計提供了寶貴數據。研究發表在 Entertainment Computing 上。

#機器人及其進展 #跨學科整合 #人機交互 #游戲體驗 #社交機器人

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Inal, Yavuz, et al. “The Effect of Cooperative and Competitive Human-Robot Interaction on Player Experience.” Entertainment Computing, vol. 57, May 2026, p. 101105. ScienceDirect, https://doi.org/10.1016/j.entcom.2026.101105

單個皮層錐體神經元具有多層人工神經網絡的強大計算能力

單個生物神經元的計算極限在哪里？針對這一缺乏系統量化框架的難題，Ido Aizenbud、David Beniaguev、Noam Pnueli、Idan Segev 與 Michael London（耶路撒冷希伯來大學）開發了 TwinProp 算法，證實單個神經元能獨立解決原本需要多層人工網絡處理的復雜非線性任務。

研究團隊引入了基于數字孿生的反向傳播算法 TwinProp。該方法首先利用深度神經網絡高精度模擬大鼠第5層錐體細胞的輸入輸出關系。接著，凍結該孿生網絡的內部參數，僅通過梯度下降算法優化突觸的強度與樹突位置，最后將優化參數映射回生物物理模型。測試表明，單個 L5PC 在圖像和聲音分類任務中分別達到了約百分之八十和百分之七十一的準確率，遠超傳統的泄漏積分發放模型，逼近理想解碼器的表現。此外，該神經元還成功解決了異或以及十位奇偶校驗等高維非線性布爾任務。機制分析顯示，任務復雜度的提升會招募樹突非線性機制，移除這些機制或簡化樹突結構會導致計算性能下降。

#AI驅動科學 #計算模型與人工智能模擬 #樹突計算 #神經元計算 #數字孿生

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Aizenbud, Ido, et al. “What Can a Neuron Compute.” bioRxiv, 9 June 2026, p. 2026.06.08.730984. bioRxiv, https://doi.org/10.64898/2026.06.08.730984

AI智能體快速估算電子設備碳足跡

如何快速評估電子產品的環境影響？Vikram Iyer （華盛頓大學）開發了一套人工智能系統，利用自主運行的人工智能代理估算制造電子設備的碳足跡，大幅縮短了傳統評估所需的時間。

本研究開發了一個由多模態多智能體協同運行的系統。其中一個代理扮演分析師，設定評估范圍并審核結果；另一個代理扮演工程師，通過抓取互聯網、聯邦通信委員會（FCC）數據庫以及 iFixit 社區等渠道的公開信息，提取設備內部的芯片及部件數據。兩個代理以循環方式工作，并將收集到的信息與生命周期評估數據庫匹配以估算碳排放。此外，團隊還引入了最近鄰方法，通過將規格相似材料或產品的已知數據進行加權平均，來填補數據庫中缺失材料的空白。結果顯示，該系統將專家原本需要數周至數月的數據收集工作縮短至約 1 分鐘，平均誤差率在 5% 至 19% 之間，與專家評估精度相近。在估算缺失排放因子時，該方法的誤差僅為 23%，遠優于人類專家的 143%。同時，該系統選用低功耗的小型模型，單次估算能耗與沖茶相當。研究發表在 Nature Electronics 上。

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Zhang, Zhihan, et al. “Sustainability Assessment Using Multimodal Artificial Intelligence Agents.” Nature Electronics, June 2026, pp. 1–13. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41928-026-01653-w

香港大學研發出能在接近絕對零度運行的類腦芯片

量子計算機控制器的散熱和功耗極大地限制了量子系統的擴展規模。香港大學工程學院和先進半導體及集成電路中心的研究團隊合作開發出一種可在接近絕對零度下運行的可編程神經形態硬件平臺，為大規模量子計算的硬件集成和極寒深空探索提供了新的解決方案。

研究團隊利用工業標準的 碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管 開展低溫實驗。他們發現在低于2K的極低溫度下，該器件會表現出由 電子供體碰撞電離驅動的 負微分電阻（negative differential resistance，指在特定電壓區間內電流隨電壓升高反而降低的異常電學特性）。這種獨特的材料特性使得單個晶體管在低至10mK的超低溫環境下，成功模擬出生物神經元的節能脈沖行為，且器件的開關電流比超過10000000。通過調節柵極電壓，研究人員能夠精準編程控制這些低溫脈沖神經形態電路。由于該器件可級聯成更大的局部數據處理網絡，未來可以直接放置在量子處理器旁執行實時的量子糾錯，從而打破布線瓶頸。研究發表在 Nature Communications 上。

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Yang, Xin, et al. “Cryogenic Neuromorphic Circuits Using Gate-Controlled Negative Differential Resistance in Silicon Carbide.” Nature Communications, vol. 17, no. 1, Mar. 2026, p. 4351. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-026-70963-6

基于多模態數據的“數字腦孿生”高保真重建大腦解剖與動力學

如何在單一虛擬模型中同時還原人腦的解剖結構與動態活動？Michelangelo Fabbrizzi、Lorenzo Gaetano Amato以及團隊（意大利國家核物理研究所等機構）開發出一種名為FEDE的高保真“數字腦孿生”管道，成功為一名孤獨癥幼兒重建了解剖學精確且具備高度真實神經動力學的虛擬大腦。

? 參與者大腦及其數字孿生體的纖維束成像 Credit: Lorenzo Gaetano Amato and Michelangelo Fabbrizzi,

為了克服現有大腦模型無法兼容高精度解剖與全腦動力學模擬的局限，該研究利用多模態磁共振成像（MRI）數據開發了FEDE管道。該管道首先通過計算體素級髓鞘化水平，構建了個體化的傳導速度矩陣，發現不考慮髓鞘化的傳統方法會將神經信號傳輸延遲平均高估百分之二十一。接著，研究人員構建了包含十二種組織類型的頭部有限元模型，并糾正了傳統方法對近電極皮質信號貢獻的顯著高估。研究人員將該模型應用于一名兩歲多患有孤獨癥的幼兒。通過優化突觸時間尺度等生物物理參數，該數字孿生體高精度復制了患者的靜息態腦電圖（EEG）特征。其模擬與實驗的功率譜密度相關性達到零點九二，功能連接相關性達到零點八零。該模型不僅準確還原了大腦信號，還成功檢測出與孤獨癥病理生理學一致的患者特異性突觸傳遞異常。研究發表在 PLOS Digital Health 上。

#疾病與健康 #大腦信號解析 #數字腦孿生 #孤獨癥 #有限元分析

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Fabbrizzi, Michelangelo, et al. “A Digital Twin Approach for Simultaneous Reconstruction of Brain Anatomy and Dynamics from Neural Data.” PLOS Digital Health, vol. 5, no. 6, June 2026, p. e0001445. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pdig.0001445

整理｜ChatGPT

編輯｜丹雀、存源

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天橋腦科學研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute）是由陳天橋、雒芊芊夫婦出資10億美元創建的世界最大私人腦科學研究機構之一，圍繞全球化、跨學科和青年科學家三大重點，支持腦科學研究，造福人類。

研究院在華山醫院、上海市精神衛生中心分別設立了應用神經技術前沿實驗室、人工智能與精神健康前沿實驗室；與加州理工學院合作成立了加州理工陳天橋雒芊芊神經科學研究院。

研究院還建成了支持腦科學和人工智能領域研究的生態系統，項目遍布歐美、亞洲和大洋洲，包括、、、科研型臨床醫生獎勵計劃、、科普視頻媒體「大圓鏡」等。