是否曾有难忘的画面让你感到时间“膨胀”了？鸟儿凭借鸣唱节奏有效择偶、可以在数分钟内诊断出癌症的工具 | 一周论文新鲜读

4.29

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. 图像或影响时间流逝

2. AI重现黑洞耀斑的3D模型

3. 一种可用于多种癌症的可持续诊断工具

4. 研究鸟类的鸣唱节奏

5. 磁星罕见巨大耀发

6. 用大脑类器官测试神经发育疾病疗法

心理学 | 图像或影响时间流逝

Memorability shapes perceived time (and vice versa)

Nature Human Behaviour

《自然-人类行为》发表的一篇论文指出，图像给人的观感不仅决定了它们被记住的程度，也决定了我们对看图像时过了多少时间的感知。研究结果或帮助我们理解时间如何被感知，同时挑战了“普遍体内钟”（universal internal clock）的概念。

时间知觉是人类意识的一个特征，但大脑记录、理解时间的能力却少有研究。虽然有些研究提出有一个客观“体内钟”的假说，但其他研究却发现，我们遇到的刺激物的性质对于我们对时间的主观感知有着直接影响。

美国乔治梅森大学的Martin Wiener和同事对170人开展了一系列实验，他们先让参与者用不同的时长观察各种图像，再问他们认为自己看了多久。团队将这些结果与一个神经网络模型相结合，发现时间感知受到图像性质的影响，如场景大小、图像内杂物数量（如一个塞满的食品储藏室相对于一个空仓库），以及场景有多难忘。

具体而言，大型场景和难忘的图像（通常对观察者来说更新颖、与其他图像差别更大的图像）似乎能让时间“膨胀”——也就是说，人们感知中自己看图像的时间超过了他们实际观看的时长，而场景杂乱的图像会让时间“收缩”。作者还表明，时间和难忘程度会互相影响，人们对观看更难忘图像的时长估算更准确，而感知中观看时间更长的图像也更令他们难忘。

Wiener和同事指出，这些结果或帮助我们理解人类视觉、记忆和时间感知之间的关系，同时挑战了普遍体内钟的概念。但他们总结道，仍需对会影响视觉处理的其他客观特征开展进一步研究，如质地。

天文学 | AI重现黑洞耀斑的3D模型

Orbital polarimetric tomography of a flare near the Sagittarius A* supermassive black hole

Nature Astronomy

研究人员利用类似CT扫描的3D技术重建了银河系中心超大质量黑洞人马座A*（Sagittarius A*）附近的高能爆发事件图。研究结果发表于《自然-天文学》，更清晰地呈现了黑洞周围的亮斑是如何形成的。

超级计算机模拟显示，以吸积盘结构绕黑洞旋转的物质会在名为耀斑的高能事件中周期性喷发，这类事件可在X射线、红外线和无线电波中观察到。不过，从观测数据中重建这些耀斑的3D结构一直存在挑战。

美国加州理工学院的Aviad Levis和同事提出了一种新的成像技术，与医学计算机断层扫描（也称CT扫描）中使用的技术类似，他们为其命名为“轨道偏振层析成像”。团队利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）在2017年4月11日的观测结果，研究了无线电波长的耀斑的3D外观。用这个数据集重建3D图像因为距离和亮度变化颗粒细节而存在困难，因而作者用一种基于神经网络的新计算机技术，这个神经网络受到黑洞的预测物理性质和电磁辐射过程的约束。

最后得到的图像显示，耀斑可能源于吸积盘上的两个亮斑，吸积盘几乎是正对地球。这些亮斑绕黑洞顺时针旋转，其旋转轨道半径为地日距离的一半（约7500万千米）。重建后的耀斑结构与之前的计算机模拟类似，验证了我们对黑洞周围极端环境的大致理解。

癌症 | 一种可用于多种癌症的可持续诊断工具

A sustainable approach to universal metabolic cancer diagnosis

Nature Sustainability

《自然-可持续性》发表的一篇论文报告了一种准确、经济、环境及用户友好的诊断工具，可用于多种癌症的诊断，包括胰腺癌、胃癌和结直肠癌。这一工具可以在数分钟内诊断出癌症，有助于满足人们对易获取诊断工具的需求，特别是在偏远地区。

全球逾十亿人经历着高比率的疾病漏诊——世界卫生组织估计，仅不到30%的低收入国家有普遍可用的诊断设施。据估计全球70%的癌症相关死亡发生在中低收入国家，这表明人们需要准确且可负担的检测。此外，检测可能会用于生态敏感或能源有限的地区，解决方案还需要确保提供可持续的选择。

中国华东师范大学的钱昆和同事开发了一种基于代谢物检测的癌症诊断方法。该工具使用干血清斑而非传统液态血存储，提供了一种环境友好、代谢物稳定的解决方案来采集和存储生物样本。他们将这一方法和纳米粒子增强质谱法结合，提高了检测的敏感性和速度。钱昆和同事表明，这一方法可在数分钟内诊断出胰腺癌、胃癌和结直肠癌症，提供的方案经济、环境友好、拥有与血清等效的准确度且用户友好。作者认为，通过与人口癌症筛查计划合作，在欠发达地区使用这一工具可以将结直肠癌、胃癌和胰腺癌的漏诊率降低20.35–55.10%。

作者总结说，这一技术可以提升可及性和准确性，或可在现有资源下最大化健康获益。

 遗传学 | 研究鸟类的鸣唱节奏

A genomic basis of vocal rhythm in birds

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一篇论文描述了与鸟类鸣唱的韵律节奏相关的基因。作者认为有两个基因——Neurexin-1 和Coenzyme Q8A——可能塑造了鸟类的发声节奏，已知这两个基因也会影响人类说话。

鸟类鸣唱的一些方面已经得到研究，而节奏被认为是大多数物种与生俱来的特征，在性选择和物种识别中作用重大，但人们对鸣唱节奏的遗传基础所知甚少。

瑞典乌普萨拉大学的Matteo Sebastianelli和同事研究了斯威士兰和南非一个区域的黄额与红额钟声拟鴷的鸣唱节奏，这两个物种在该区域内混居。他们还分析了135个钟声拟鴷个体的全基因组，发现了两个与发声节奏有关的基因，Neurexin-1 和 Coenzyme Q8A。这两个基因在人类中也与言语障碍广泛关联。此外，在研究涉及的这一混居区域，作者观察到红额钟声拟鴷的鸣唱更快、更稳定。他们认为，节奏在生殖隔离中可能有所作用，红额钟声拟鴷或能借此选择自己物种的伴侣，避免与黄额钟声拟鴷杂交。

天体物理学 | 磁星罕见巨大耀发

A magnetar giant flare in the nearby starburst galaxy M82

Nature

《自然》本周报告，观察到比邻星系M82的一个磁星（强磁化中子星）出现巨耀发。磁星巨耀发是罕见的暴发事件，这次最新发现基于对一次据说是伽玛射线暴（GRB）的分析，或可为此类事件频率提供新见解。

巨耀发是一种短暂暴发事件，会像GRB那样释放出极大量的能量。在大约50年间，我们的银河系和邻近的大麦哲伦云中的磁星只出现过三次此类耀发。远距离的能量暴发难以确定来源，因而阻碍了人们观察更远处磁星的巨耀发。

意大利国立天体物理研究所-米兰太空天体物理暨宇宙物理研究所的Sandro Mereghetti和同事报告了国际伽玛射线天体物理实验室（INTEGRAL）卫星上搭载的灵敏设备观测到的一个名为GRB 231115A的暴发，它来自约1200万光年外的M82星系中心，该星系为星暴星系，正在发生快速的恒星形成。作者认为，其光谱和时间特征加上事件后数小时的X射线和光学观测，以及引力波信号的缺失，表明这次暴发来自一个磁星的巨耀发。他们总结说，M82这样的星暴星系已知会产生陀星，可能是研究巨耀发的理想目标。

药物发现 | 用大脑类器官测试神经发育疾病疗法

Antisense oligonucleotide therapeutic approach for Timothy syndrome

Nature

《自然》发表的一篇论文报道了在大脑类器官（基于干细胞的模型）和类组装体中测试严重神经发育疾病蒂莫西综合征（Timothy syndrome）的一种潜在基因修正疗法。研究结果证明了基于干细胞的模型对于测试当前不治之症的治疗策略具有重要价值。

蒂莫西综合征是一种严重的多系统疾病，其特征为危及生命的心脏缺陷、自闭症、癫痫和其他神经精神症状。CACNA1C基因编码参与钙细胞信号传导的蛋白（钙通道），已被发现与这种疾病有关，或是一个潜在的治疗靶标。大脑类器官（人类干细胞源的3D类脑组织）或许能用于测试靶向特定疾病中受影响的特异细胞类型的干预手段，因为它们能很好地复现疾病，并预测人体对治疗的反应，从而有望帮助开发有效的疗法。

美国斯坦福大学的Sergiu Pașca和同事开发了一种利用反义寡核苷酸（短链合成RNA）靶向部分CACNA1C基因的策略，用于减少一个起负面作用的突变通道的表达。为测试这种策略，作者用来自三名蒂莫西综合征患者的人干细胞源类器官创建了一个模型。他们先将这些类器官移植到年轻大鼠的大脑内，发现这些类器官会生长和发育出成熟细胞类型并与大鼠大脑融合。作者随后注射了反义寡核苷酸，发现钙通道缺陷在这些大脑类器官中得到了修正。

澳大利亚默多克儿童研究所的Silvia Velasco在一篇同时发表的“新闻与观点”文章中写道：“该研究有力证明了大脑类器官可用于药物发现，为目前无药可医的神经退行性疾病和神经发育疾病开发疗法。”

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