埃及金字塔为何建在交通不便的沙漠带？慢性颈椎损伤或有救了、新型口服凝胶或可缓解酒精中毒 | 一周论文新鲜读

5.27

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. 老年人高温暴露风险增加

2. 基于牛奶的凝胶可降低小鼠体内酒精水平

3. 沿着尼罗河消失已久的阿赫拉马特支流建造的埃及金字塔

4. 非侵入式脊髓刺激可改善手臂和手部功能

5. LLM追踪部分心理状态的能力或与人类相当

6. 有羽恐龙从鳞片到羽毛的转变

健康 | 老年人高温暴露风险增加

Global projections of heat exposure of older adults

Nature Communications

《自然-通讯》的一篇论文指出，到2050年，预计全球将有高达2.46亿老年人口暴露于危险的高温环境中，其中生活在亚洲和非洲的老年人受到的影响最为严重。这些发现或有助于为区域高温风险评估和公共卫生决策制定提供信息。

全球人口正在以前所未有的速度老龄化。到2050年预计60岁以上人口的数量将翻倍，增加到近21亿，其中超过三分之二生活在中低收入国家，这些国家尤其容易发生气候变化引发的极端事件。热浪的强度、持续时间和频率的增加会对身体健康造成直接威胁，考虑到老年人更容易患热射病且常有会因高温暴露而恶化的各种健康问题，这对老年人的影响尤为严重。尽管已经有大量研究证实了极端高温在个体层面对老年人的健康和死亡风险有影响，但对老年人在群体层面上热暴露的关注不多。

意大利欧洲-地中海气候变化中心基金会（CMCC Foundation）的Giacomo Falchetta和同事量化了全球不同年龄人群在平均高温中的长期暴露，和急性暴露于极端高温的频率和强度。他们发现，到2050年超过23%的全球69岁以上人口会生活在急性高温暴露超过临界值37.5°C（99.5°F）的气候环境中，相比之下这一比例在2020年为14%。作者还发现，暴露于危险急性高温的老年人或会增加1.77亿至2.46亿。此外，预计亚洲和非洲受到的影响最为严重，而这两个地区的适应能力可能也最低。

作者认为，人口老龄化和高温暴露增加的区域可能会面临大量的社会和健康服务需求，需要新的政策干预措施。这些发现可能有助于健康相关评估和气候变化适应规划。

生物技术 | 基于牛奶的凝胶可降低小鼠体内酒精水平

Single-site iron-anchored amyloid hydrogels as catalytic platforms for alcohol detoxification

Nature Nanotechnology

根据《自然-纳米技术》发表的一篇论文，一种口服的、基于牛奶蛋白的水凝胶或可作为小鼠急性酒精中毒的有效解毒剂。

酒精摄入十分普遍，但它每年可导致数百万人死亡——如2016年就有300万例死亡由酒精造成。当前已有缓解酒精中毒的疗法，但通常是通过静脉注射，而且一般只能暂时针对恶心和头疼等症状进行缓解。有些疗法还可能导致乙醛积聚，从而损伤人体器官。因此迫切需要临床策略来减少酒精中毒的短期和长期有害影响。

瑞士苏黎世联邦理工学院的Jiaqi Su、Raffaele Mezzenga和同事开发了一种口服凝胶解毒剂形式的潜在解决方案，并在小鼠中进行了测试。这些凝胶是用β-乳球蛋白制造的，这是一种大量存在的乳清蛋白，是奶酪制作过程中的食品级副产品。为了催化酒精氧化，作者生产出纳米级的单位点铁锚定β-乳球蛋白原纤维，以模拟天然辣根过氧化物酶的配位结构，这种酶能分解体内的酒精。作者在小鼠中测试了这种凝胶，发现它能保持稳定、耐受消化环境并持续降低动物血液中的酒精水平，同时避免额外积累有毒的乙醛。

虽然这些研究是在实验室环境中以小鼠为对象进行的，但作者指出其酒精解毒能力或有潜力转化到临床，但还需要进一步研究。

考古学 | 沿着尼罗河消失已久的阿赫拉马特支流建造的埃及金字塔

The Egyptian pyramid chain was built along the now abandoned Ahramat Nile Branch

Communications Earth & Environment

《通讯-地球与环境》发表的一篇论文报告，埃及的31座金字塔——包括吉萨金字塔群——起初可能是沿着一条64公里长的尼罗河支流建造的，而这条支流早已被埋在农田与沙漠之下。这一发现或可解释这些金字塔为何集中在如今狭窄、不宜居住的沙漠带上。

位于吉萨和利什特（Lisht）之间的埃及金字塔区，始建于大约4700年前，历时近千年建成，它们坐落于如今不宜居住的西部沙漠（撒哈拉沙漠的一部分）边缘。沉积物证据表明，尼罗河过去的水量要大得多，河水在某些地方有多条支流。研究者曾推断，其中一条支流可能流经金字塔地区，但未得到证实。

美国北卡莱罗纳州威尔明顿分校的Eman Ghoneim和同事通过研究卫星图像，寻找过去沿着西部沙漠高原山麓（非常靠近金字塔地区）曾有过的一条支流的可能地点。随后他们使用地球物理学勘探和沉积岩芯，证实现代地表之下曾有河流沉积物和河道存在，表明过去曾有一条支流，作者提议将其命名为“阿赫拉马特”（Ahramat，阿拉伯语中意为“金字塔”）。作者认为，与始于约4200年前的一场大干旱有关的风沙积累增加，可能是支流向东迁移并最终淤塞的原因。

这项发现或可解释金字塔区为何集中在古埃及都城孟菲斯附近这一特定的带状沙漠地区，因为在建造这些金字塔时，通过尼罗河支流很容易到达这里。此外，作者发现许多金字塔的堤道结束于阿赫拉马特支流可能的河岸位置，他们认为这证明河流被用于运输建筑材料。

作者说，这些发现重申了尼罗河作为古埃及人干道和文化动脉的重要性，同时突显了人类社会在历史上如何受到环境改变的影响。他们补充说，未来的研究若能发现更多消失的尼罗河支流，将有助确定沿岸考古发掘的优先级，保护埃及的文化遗产。

神经科学 | 非侵入式脊髓刺激可改善手臂和手部功能

Non-invasive spinal cord electrical stimulation for arm and hand function in chronic tetraplegia: a safety and efficacy trial

Nature Medicine

《自然-医学》发表的一项临床试验结果显示，一种用于脊髓刺激的非侵入式装置能改善43位四肢瘫痪患者的手臂和手部功能。该试验有60位受试者参与，显示这种疗法是安全且有效的，能达到该试验的主要终点。

脊髓损伤会影响大脑与脊髓的关系，而这种关系能调控神经功能，如果这发生在颈椎（颈部），通常会损伤手部和手臂功能。对含有参与控制这些功能的神经元的脊髓节段进行脊髓电刺激，被证明能修复受损的神经功能。不过，这些方法一般需要通过侵入式手术在脊髓特定位置植入电极。

瑞士苏黎世联邦理工学院（EPFL）的Gregoire Courtine和同事设计了名为ARC^EX的非侵入式装置，能用表面电极向脊髓输送电流，从而对目标脊髓节段内的神经元进行调控。为测试该装置对手臂和手部功能的作用相较于单一康复训练的效果，作者对因脊髓损伤而四肢瘫痪的65名患者开展了一次多中心开放标签临床试验——该试验只招募损伤已有12个月或以上的患者。该试验的所有受试者都接受了两个月的标准化诊所内康复训练，之后又接受了另外两个月的相同的康复训练加上ARC^EX疗法。过程中没有发现与ARC^EX疗法相关的显著安全问题，在完成试验的60名受试者中，43人的力量域和功能域都有所提升。二次分析还发现了指尖掐捏力度、手部运动以及力量和感知能力的进步，以及自我报告的生活质量提升。

Courtine和同事指出，他们的结果表明ARC^EX疗法是安全有效的，并认为它可以作为新疗法，提高慢性颈椎损伤患者手部和手臂功能的神经康复。

人工智能 | LLM追踪部分心理状态的能力或与人类相当

Testing theory of mind in large language models and humans

Nature Human Behaviour

《自然-人类行为》发表的一篇论文显示，在测试追踪他人心理状态能力——也称心智理论（Theory of Mind）——的任务中，两类大语言模型（LLM）在特定情况下的表现与人类相似，甚至更好。

心智理论对人类社交互动十分重要，是人类沟通交流和产生共鸣的关键。之前的研究表明，大语言模型这类人工智能可以解决复杂的认知任务，如多选决策。不过，我们一直不清楚LLM在心智理论任务（被认为是人类独有的能力）中的表现是否也能比肩人类。

德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心的James Strachan和同事选择了能测试心理理论不同方面的任务，包括发现错误想法、理解间接言语以及识别失礼。他们随后比较了1907人与两个热门LLM家族（GPT和LLaMA2模型）完成任务的能力。作者发现，GPT模型在识别间接要求、错误想法和误导的表现能达到有时甚至超越人类平均水平，而LLaMA2的表现逊于人类水平。在识别失礼方面，LLaMA2强于人类但GPT表现不佳。Strachan和同事指出，LLaMA2的成功被证明是因为回答的偏见程度较低而不是因为真的对失礼敏感，而GPT看起来的失利其实是因为对坚持结论的超保守态度而不是因为推理错误。

作者提醒道，LLM在心智理论任务上的表现堪比人类不等于它们具有人类般的能力，也不意味着它们能掌握心智理论。但作者也指出，这些结果是未来研究的重要基础，并建议进一步研究LLM在心理推断上的表现会如何影响个体在人机交互中的认知。

古生物学 | 有羽恐龙从鳞片到羽毛的转变

Cellular structure of dinosaur scales reveals retention of reptile-type skin during the evolutionary transition to feathers

Nature Communications

根据本周《自然-通讯》发表的一篇论文，有羽毛的恐龙鹦鹉嘴龙（Psittacosaurus）其皮肤存在覆爬行动物鳞片的区域。这些见解或有助于加深我们对爬行动物和鸟类皮肤演化的理解。

羽毛与复杂的皮肤适应有关，这些适应特征可以促进羽毛生长、飞行和温度调节，这使得有羽的皮肤与鳞状的爬行动物皮肤截然不同。然而，早期有羽动物身上这两种皮肤类型的过渡细节尚不明确。

爱尔兰科克大学的杨子潇和同事利用来自中国早白垩世热河生物群的鹦鹉嘴龙化石样本研究了皮肤的演化，这是一种生活在约1.3亿年前的有羽恐龙，但仅在尾部保留了羽毛。他们随后使用紫外荧光和电子显微镜对皮肤细胞的结构进行了研究。

这些样本表明存在两层皮肤，与现生爬行动物的表皮层和角质层相似，且与现生鸟类的皮肤截然不同。他们还发现了保存下来的黑色素体（皮肤色素的残余），可能表明皮肤彩色图案区域和现生爬行动物鳞片覆盖区域一致。这些发现支持了一个假说，即鹦鹉嘴龙在其身体部分区域保留了其祖先有鳞的爬行动物皮肤，没有羽毛，而现代鸟类皮肤的特征只出现在它身体的有羽区域。

作者认为，在羽毛演化的早期阶段保留这种爬行动物的皮肤可以保护皮肤功能，并说明了羽毛演化过程中的一种重要适应性转变。

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