社交媒体“回音室”效应、潜听亚马孙河的濒危海豚、治疗神经性厌食症 | 一周论文新鲜读
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07.29
本周值得读
来自《自然》旗下期刊的最新发表,我们为您精选呈现。
1. 深海区的生物分类
2. 神经性厌食症的潜在疗法
3. 大西洋流至本世纪中或将崩溃
4. 古DNA揭示欧洲新石器时代社群的新信息
5. 潜听亚马孙河的濒危海豚
6. 社交媒体“回音室”效应让观点更极端了吗?
7. 热辅助探测让夜晚“亮如白昼”
生态学 | 分隔带壳和软体生物的深海区
Carbonate compensation depth drives abyssal biogeography in the northeast Pacific
Nature Ecology & Evolution
《自然-生态与演化》的一项研究报道了海面下超过4千米的一个特殊过渡区,这个过渡区将深海生物体按照不同体型隔开。带壳动物被发现大量生活在这个过渡带上方,而软体动物则主要占据了深渊深处。
深海的深渊区域是地球上面积最大的栖息地,占到了地球表面积的60%以上,但也是人类探索最少的区域。这个区域位于海面下3-6千米,阳光无法穿透,温度在0.5-3°C之间,生物体必须调整适应这里的极端压强。虽然之前认为深海的物种数量比浅层生态系统的少,但我们一直不清楚深渊区域内的生物多样性有哪些变化。
英国国家海洋学中心的Erik Simon-Lledó和同事分析了生活在海底附近的逾5万种大型动物(大小超过10 mm的动物)的出现数据,这些数据整理自在太平洋克拉里昂-克利珀顿区(Clarion–Clipperton Zone)的12次深海科考中拍摄的照片。作者发现了两个截然不同的深海动物区:深度3.8-4.3千米的浅层深渊群落,这个群落主要被软体珊瑚、海蛇尾(海星的一种近亲)以及带壳软体动物占据;深度4.8-5.3千米的深层深渊群落,这个群落主要被海葵、玻璃海绵和海参占据。这两个区域的中间过渡带由两个群落的混合生物组成。生物多样性在这些过渡带保持不变,而不是一般认为的生物多样性会随深度增加而减少。作者认为,深渊的这种明显分带可能是由碳酸盐补偿深度引起的:海水中碳酸钙达到不饱和的临界点,以及动物外壳的形成开始变为不利的条件。
作者指出,气候变化和海洋酸化或改变这种分带,而这连同深海开采的影响会使其成为一个脆弱的生态系统。
国家海洋研究中心的遥控潜水器ISIS,常用来进行深海海底研究的机器人。一种图片来自SMARTEX项目
DOI: 10.1038/s41559-023-02122-9
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健康 | 神经性厌食症的潜在疗法
Psilocybin therapy for females with anorexia nervosa: a phase 1, open-label feasibility study
Nature Medicine
在心理辅导之外注射单剂量的致幻剂裸盖菇素是治疗神经性厌食症的一种安全而可接受的疗法,或能减少部分患者的进食障碍行为。该结果来自《自然-医学》报道的一项小规模I期临床试验。研究结果为进一步评估裸盖菇素作为一种新型疗法的研究奠定了基础。
神经性厌食症是一种精神健康障碍,其特征为对食物、体重和身形、进食产生过度且不当的关注、恐惧和压力。这种症状很难治疗,目前没有公认的成人厌食症疗法能扭转核心症状,也没有任何获批的药物干预手段。裸盖菇素已被证明有希望治疗其他精神疾病,且与焦虑症、认知灵活性和自我接受度的改善有关。
美国加州大学圣迭戈分校的Stephanie Knatz Peck和同事让10名18-40岁成年女性厌食症患者在心理辅导之余接受25mg单剂量的研究用COMP360裸盖菇素(COMPASS Pathways公司研发的一种合成形式的裸盖菇素),并在单剂量注射后随访了3个月,以此评估这种疗法的安全性、耐药性和探索性疗效。作者指出,受试者没有报告严重不良反应,而且对这种裸盖菇素疗法的即时效果耐受良好。来自患者自我报告的定性回答显示,90%的人认为裸盖菇素疗法是有意义且正向的,并认可了在可能情况下进一步治疗。此外,作者指出在三个月随访时,4名受试者的进食障碍评分显著下降,达到了进食障碍精神病理学上的缓解。不过,作者强调这些只是初步结果,仍需开展进一步研究。
作者指出,这些结果来自较小的样本量,且未纳入对照组,因此应谨慎解读。他们总结道,虽然他们发现裸盖菇素疗法是一种安全且可接受的疗法,但今后仍需开展随机对照试验来验证结果。
研究设计和时间线。来源:Peck
DOI: 10.1038/s41591-023-02455-9
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气候变化 | 大西洋流至本世纪中或将崩溃
Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation
Nature Communications
《自然-通讯》报道,在温室气体排放持续的情况下,大西洋经向翻转环流(AMOC,一个携带热带暖水北向前往北大西洋的巨大洋流系统)可能在本世纪中,或可能在2025年后的任意时间崩溃。这些评估强调了人类行为对地球气候系统的影响。
AMOC是地球气候系统中最重要的临界元素(即会切换到不可逆状态的子系统)之一。它或许会崩溃是人类重要的忧虑之一,可能对北大西洋地区和全世界气候造成严重影响。这种突发气候变化上一次发生于末次冰期的Dansgaard-Oeschger事件中,由AMOC的崩溃和恢复所致。这造成了北半球平均气温在十年内发生了10-15摄氏度的波动,远大于现在一个世纪内1.5度的改变。AMOC的强度直到2004年才得到持续监测,这些观察表明AMOC正在减弱,但还需要更长的记录来评估其规模。最近一次IPCC评估认为,AMOC不太可能在21世纪完全崩溃。
丹麦哥本哈根大学的Peter Ditlevsen 和 Susanne Ditlevsen分析了1870至2020年间北大西洋海表温度作为AMOC的指标。这些记录所追溯到的时间比直接测量AMOC要久得多,能够对温度趋势得出更稳健的信息。作者发现了AMOC关键转变的早期警戒信号,表明它可能结束或崩溃的时间点最早可至2025年,且不晚于2095年。
作者没有就AMOC变化的驱动因素做出假设,但他们指出,在所研究的时间段内,大气CO2浓度几乎线性增长。但尚不能排除其他作用机制,也不排除崩溃部分发生的可能。
大西洋经向翻转环流(AMOC)、海面温度(SST)和全球平均值(GM)。来源:Ditlevsen & Ditlevsen
DOI: 10.1038/s41467-023-39810-w
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考古学 | 古DNA揭示欧洲新石器时代社群的新信息
Extensive pedigrees reveal the social organization of a Neolithic community
Nature
研究人员对发现自法国居尔吉“les Noisats”一处遗址的古人类DNA进行了分析,这些DNA可追溯至约7000年前,或增进我们对西欧新石器时代社群社会结构的理解。这项发表于《自然》的研究显示,有些女性会离开她们的社群加入另一个社群,并证明了该社群稳定的健康状况和拥有互相支持的社交网络。该研究代表了迄今最大的用古DNA重建的谱系。
史前社会无论是定居模式还是迁徙模式的亲缘关系实践,以及生物学上的亲缘关系一直很难评估,关于欧洲新石器时代人群亲缘关系的数据也很少。此前,对于这些人群的社会和亲缘关系的推断主要基于考古学数据,但葬在一起的个体之间是否有遗传关联或是否都来自这个地区很难明确。随着古DNA技术的演进和新型分析技术的出现,全基因组数据如今能用来精确重建古人类个体间的遗传关联,而且结合考古学数据后还能推断葬在相同墓地的个体间的社会关系。
法国波尔多大学的Maïté Rivollat和同事将考古学数据与葬在居尔吉的约100名个体遗骸的古代全基因组数据相结合,这些个体可追溯至公元前约4850-4500年。个体的微观人口学结构揭示了关于社会结构、生活条件、遗址使用的高分辨率信息。作者发现了一夫一妻制配偶关系的证据,而且整个社群都是父系遗传。缺少半同胞和存在大量成年同胞的证据说明该社群健康状况稳定且有一个互相支持的社交网络,能促进较高的生育率和较低的死亡率。此外,这个社群被发现只在该遗址生活了几十年,在遗传学上由两个主要谱系相连,总共跨越了7代人。
研究结果或为今后的古遗传学研究奠定了基础,并有望就欧洲新石器时代社会可能多样性的社会结构达成一般观点。
基于空间布局和代际继承居尔吉的遗传相关性。来源:Rivollatet al.,
DOI: 10.1038/s41586-023-06350-8
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保育 | 潜听亚马孙河的濒危海豚
Towards automated long‑term acoustic monitoring of endangered river dolphins: a case study in the Brazilian Amazon foodplains
Scientific Reports
《科学报告》发表的一篇论文指出,监测回声定位信号(echolocation click)或能用于追踪在亚马孙河流域难以抵达区域生活的两个濒危淡水海豚物种——粉红河豚(boto)和土库海豚(tucuxi)——的行动以及它们与人类的互动。该方法的一次试验揭示了对海豚运动和行为的新认知,这些信息或能用于开发对这些物种的保育策略。
粉红河豚(Inia geoffrensis)和土库海豚(Sotalia fluviatilis)都受到人类活动的威胁,包括与渔民的冲突,以及来自农业、采矿业和大坝建设的压力。在湿季(4-8月),这两种海豚为了觅食淡水鱼会进入连接不同河道的泛滥平原森林(也称várzea)。然而,泛滥平原和植被使这些海豚很难用船或无人机来调查。
西班牙加泰罗尼亚理工大学生物声学应用实验室的Florence Erbs、Michel André和同事利用5台潜至水下3-5米深的水听器调查了 巴西马米拉瓦可持续发展保护区(Mamirauá Sustainable Development Reserve)的800平方千米,这里也是索利蒙伊斯(Solimões)和雅普拉(Japurá)河的交汇处。研究人员在2019年6月至2020年9月期间湿季和干季的不同时间采集了河道和汇流湾区、泛滥平原湖泊、泛滥森林的数据。作者利用名为卷积神经网络的深度学习算法和测量船调查中人工采集的声学数据,将探测到的声音自动分类为海豚的回声定位信号、船只引擎噪音或雨声,准确率分别为95%、92%和98%。
研究团队发现,随着水位线在11月至1月期间上涨,汇流湾和河道里白天出现的海豚从10%增加到70%。他们认为,这些海豚利用这些河道进入了泛滥平原。青春期粉红河豚和带着幼海豚的雌性粉红河豚待在泛滥平原的时间超过了雄性,作者认为,这或是因为此地有大量猎物,或是因为这里可作为避开雄性海豚攻击性行为的庇护所。
作者呼吁将该方法用于进一步理解亚马孙河流海豚的生境偏好和要求。
在Mamirauá可持续发展保护区内,两只粉色河豚探索泛滥平原。图片来自Wezddy Del Toro
DOI:10.1038/s41598-023-36518-1
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社会科学 | 在Facebook上看相似观点的内容是普遍现象但并不会让人更极端
Like-minded sources on Facebook are prevalent but not polarizing
Nature
据《自然》发表的一项研究报道,在2020年美国总统选举期间,减少人们在Facebook看到“志同道合”的内容数量,对他们的政治信念没有明显影响。这些发现对社交媒体的“回音室”会在多大程度上驱动政治两极化的观点提出了挑战。
党派敌意增加常被归因于算法驱动的网络平台“回音室”,这些平台向用户展示更多观点相似的内容,并限制用户对反驳意见的接触。然而这类效果很难衡量且依赖于自我报告数据,而这类数据通常不够准确。
在本研究中, 美国达特茅斯学院的Brendan Nyhan和同事测量了Facebook上所有美国活跃成人用户对政治观点相近内容的接触情况。他们邀请了一组23377名用户参与到一个实验里,在9-12月的三个月时间里(即2020年美国大选的高潮期间),他们主动减少了约1/3对此类内容的接触(来自Facebook好友、主页和群组)。研究者测量了对照组和干预组在干预前后的态度和信念改变,包括意识形态上的极端化(更自由或更保守的程度)、对不实说法的信念和情感极化(个体对自己党派的喜爱程度和对其他党派的不喜程度)。
对美国全部Facebook成年用户的聚合平台数据分析表明,只有一小部分用户(20.6%)极端高水平地接触(超过75%)政治上观点相近的内容,大部分人(56.2%)居于中间位置(接触观点相近内容的水平在25–75%)。参与实验研究的用户调查反馈显示,减少对观点相近内容的接触,对两极化、意识形态极端化、候选人评价或对不实说法的信念没有明显影响。这些发现表明减少对观点相近内容的接触不会左右用户的信念倾向。作者为这些结果提出了几个原因,如观点相近的内容减少后,补上的可能是非政治或中性的内容,而非交叉性的信息来源,后者更有可能带来观点改变。
这些结果表明接触观点相近的内容是很常见的现象,但也挑战了将当代美国民主的问题归咎于“回音室”的流行说法。
实验组在Facebook Feed中每天看到“志同道合”的内容数量。来源:Nyhan et al.
DOI:10.1038/s41586-023-06297-w
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技术 | 热辅助探测让夜晚“亮如白昼”
Heat-assisted detection and ranging
Nature
《自然》本周描述了一项包含热探测的新技术,能增强计算机视觉和测距系统。该技术能提高对夜间物体感知和辨认,或可用于自动驾驶汽车导航。
机器感知周围环境的能力关乎人类与机器人(包括自动驾驶汽车和机器人助手)的社会互动,能让这些机器能在没有人类干预的情况下进行决策。相机视觉依赖照明,因此许多机器会通过使用声呐、雷达和激光雷达这类非可见信息的传感器来增强相机视觉。热信号也能用于辅助对某个场景的感知,但因为物体会不断释放和散播热辐射,所以热视觉一般缺乏材料特异性,容易产生模糊、不清晰、弱纹理的图像。
美国普渡大学西拉法叶分校的Zubin Jacob和同事开发了利用热物理学和机器学习提升夜间感知的“热辅助探测与测距”(HADAR)。HADAR使用的技术能消除杂乱的热信号。作者证明了HADAR能在黑暗中感知纹理和深度,而且能感知物理特性。HADAR在夜间的感知准确度超过了目前使用的热测距技术,在日间的感知准确度堪比传统的基于照明的彩色立体视觉。
作者指出,虽然HADAR仍面临实际应用中的挑战(如实时数据采集、动态模糊和成本问题),但在自动化导航和野生动物监测方面或有广泛应用。
“热辅助探测与测距”(HADAR)作为机器感知的转变。来源:Bao et al.,
DOI: 10.1038/s41586-023-06174-6
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技术 | 热辅助探测让夜晚“亮如白昼”
Heat-assisted detection and ranging
Nature
《自然》本周描述了一项包含热探测的新技术,能增强计算机视觉和测距系统。该技术能提高对夜间物体感知和辨认,或可用于自动驾驶汽车导航。
机器感知周围环境的能力关乎人类与机器人(包括自动驾驶汽车和机器人助手)的社会互动,能让这些机器能在没有人类干预的情况下进行决策。相机视觉依赖照明,因此许多机器会通过使用声呐、雷达和激光雷达这类非可见信息的传感器来增强相机视觉。热信号也能用于辅助对某个场景的感知,但因为物体会不断释放和散播热辐射,所以热视觉一般缺乏材料特异性,容易产生模糊、不清晰、弱纹理的图像。
美国普渡大学西拉法叶分校的Zubin Jacob和同事开发了利用热物理学和机器学习提升夜间感知的“热辅助探测与测距”(HADAR)。HADAR使用的技术能消除杂乱的热信号。作者证明了HADAR能在黑暗中感知纹理和深度,而且能感知物理特性。HADAR在夜间的感知准确度超过了目前使用的热测距技术,在日间的感知准确度堪比传统的基于照明的彩色立体视觉。
作者指出,虽然HADAR仍面临实际应用中的挑战(如实时数据采集、动态模糊和成本问题),但在自动化导航和野生动物监测方面或有广泛应用。
“热辅助探测与测距”(HADAR)作为机器感知的转变。来源:Bao et al.,
DOI: 10.1038/s41586-023-06174-6
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推广 | 北京大学物理学院诚聘 应用物理学专业杰出人才
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