年过80却比中年人记性好，他们的大脑有何不同；为什么冰壶的滑行轨迹反直觉？｜科技周览

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周舒义、平生2026年02月28日约 15 分钟

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整理 | 周舒义、平生

篮球鞋摩擦地板的吱吱声里，藏着地震、闪电的秘密
太洁净，反而更容易过敏
年过80却记忆力惊人，他们的大脑还在“长”新神经元
为什么冰壶的滑行轨迹反直觉？

越贵越排队，为什么人们越要买？
推迟早课时间能提高成绩

篮球鞋摩擦地板的吱吱声里，藏着地震、闪电的秘密

篮球鞋急停蹭过地板、自行车猛捏刹车、抹布用力擦过玻璃——这些场景中的"吱吱"声司空见惯。你有没有想过它们究竟是怎么产生的？

长期以来，人们一直将这类声音归因于粘滑摩擦（stick-slip friction），即物体表面之间断续的粘附-滑动循环。该理论可以解释许多刚性物体之间的摩擦，但并不能完全解释柔性材料在硬质基底上滑动的情况。

一项2月25日发表于Nature的研究显示，球鞋等软质材料发出的尖锐摩擦声，其产生机制比传统的粘滑摩擦解释更为复杂——它源于一种高速“张开型滑移脉冲”现象。

研究团队利用高速光学成像并同步录制声音，直接观测了软橡胶与硬质玻璃在快速滑动时接触界面的微观动态。他们发现，整个鞋底并不是平滑、均匀地一起向前滑动，而是集中为沿界面高速传播的“张开型滑移脉冲”——想象一下你试图推动铺在地板上的一块地毯，地毯上可能会拱起一个小小的皱褶。同样，橡胶鞋底并不是紧紧贴附在地板上，而是在一条狭长区域内，鞋底与地板会瞬间局部分离并发生局部滑移，随后界面再次闭合。这些开口脉冲像海浪一样向前推进，不断沿接触面从一端传播到另一端。脉冲的传播速度极其惊人，接近软材料内部的剪切波速。我们听到的“吱吱声”并不是随机粘滑事件的结果，而是由这些脉冲重复的频率决定的。

研究还发现，表面几何结构在声音形成中起决定性作用。实验中，平坦橡胶块在玻璃上滑动时会产生复杂且不规则的脉冲，对应的是类似“呼呼声”的宽频噪声；而当橡胶表面具有细薄凸脊（比如鞋底和轮胎的花纹）时，这些花纹会起到波导的作用，将脉冲限制在规律的周期性循环中，从而形成更清晰、更集中的音调。团队进一步观察到，啸叫声频率与橡胶块高度之间存在明确的尺度关系，他们甚至据此设计出不同高度的橡胶块，搓动橡胶“演奏”出了《星球大战》的主题旋律。

值得注意的是，高速图像还意外捕捉到与啸叫声伴生的微小静电放电（类似“闪电”）。实验表明，在某些情况下，滑移脉冲可能由摩擦引发的放电触发。此外研究还显示，这类滑移脉冲的破裂动力学与地震断层中的破裂前沿具有相似特征。研究团队指出，软材料摩擦界面中的高速脉冲传播现象，与构造断层中的地震破裂传播在物理机制上存在惊人相似性，有望为地震动力学研究提供一种新的实验模型。

相关论文：https://doi.org/10.1038%2Fs41586-026-10132-3

太洁净，反而更容易过敏

1月28日发表于Nature的一项研究指出，环境中的微生物和抗原暴露，可能通过“训练”免疫系统，形成更广泛的交叉反应性免疫，从而降低严重过敏的风险。这一发现为解释过敏上升趋势的“卫生假说”提供了新的机制性支持。

长期以来医学界注意到一个现象：过去几十年过敏性疾病发生率显著上升，而这与工业化、城市化进程中生活环境更清洁、微生物暴露更少的趋势大致同步。由此发展出的“卫生假说”认为，儿童早期缺乏充分且多样的微生物暴露，可能影响免疫系统成熟与免疫耐受的建立，从而增加过敏风险。

新研究比较了两类小鼠的过敏反应差异：一类来自宠物店，长期暴露于更多病原体和多样化共生微生物环境；另一类是实验室常用的“无特定病原体（SPF）”小鼠，在高度洁净的无菌条件下饲养。研究人员让两组小鼠都接触过敏原，然后测量它们的过敏反应、抗体产生情况和免疫细胞活性。结果显示，比起SPF小鼠，宠物店小鼠在面对过敏原刺激时更不易发生严重过敏反应。

进一步研究表明，上述保护与I型免疫驱动的广谱IgG抗体反应有关。这类IgG抗体具有较强“交叉反应性”，不仅能识别既往接触过的抗原，还能识别结构相似度较低的其他抗原，从而在一定程度上阻断过敏反应发生。SPF小鼠由于微生物暴露较少，IgG抗体库交叉反应性有限，遇到陌生过敏原时更容易由肥大细胞和IgE介导过敏反应；而宠物店小鼠因微生物暴露更多，拥有更多样化的IgG抗体，可在过敏原触发前提供保护。

过敏小鼠的一个淋巴结。淋巴结被分隔为具有特定功能的区域（绿色、青色）。对过敏原有反应的生发中心前体细胞（黄色）分化为产生抗体的细胞（红色）。这些抗体（IgE）是导致人类大多数过敏反应的原因。| Credit: Yale University

研究还发现，过敏易感性可能存在明显的早期环境“印记效应”。当新生SPF小鼠由宠物店母鼠哺育时，其抗原交叉反应性增强；相反，新生宠物店小鼠若由SPF母鼠抚育，则会表现出更窄的抗原反应谱。作者据此认为，生命早期微生物环境暴露会影响后续过敏易感性。研究还观察到，即使小鼠早年曾被致敏，后续若处于富含免疫刺激的环境中，严重过敏反应仍可能被“压制”或减弱。

从公共卫生角度看，这项研究与既往人群观察结果相呼应：在农场环境中成长的儿童，往往更少发生某些过敏性疾病；而婴幼儿期在合适时机引入多样化食物，也可能降低部分儿童的食物过敏风险。研究者认为，丰富但适度的环境和抗原暴露，可能是免疫系统建立“不过度反应”能力的重要条件。

这项工作并不意味着鼓励不讲卫生，更不是说应当主动增加感染风险。而是强调免疫系统的成熟离不开与环境的互动，应当重视与环境微生物正常、丰富的早期接触。研究人员表示，如何在现代卫生条件下，保留对免疫系统有益的微生物和抗原“训练”，或将成为过敏防治研究的下一步重点。

相关论文：https://dx.doi.org/10.1038/s41586-025-10001-5

年过80却记忆力惊人，他们的大脑还在“长”新神经元

一项2月25日发表于《自然》（Nature）的研究显示，部分老年人拥有卓越的记忆力和认知功能，他们的大脑仍保持较强的神经元生成能力。对于神经元生成能力依然强劲的成年人，其记忆力和认知功能也似乎优于这种能力已经衰退的人。这一发现进一步挑战了传统认知，并为未来研发治疗认知衰退的药物带来了希望。

研究团队分析了多位已故捐献者的脑组织样本，这些捐献者年龄横跨年轻成年人到80岁以上的高龄老人。结果发现，无论年轻还是年老，认知功能健康的成年人大脑中神经元生成（即“神经发生”）水平均比同年龄段的人活跃。虽然新生神经元在海马体神经元总量中占比很小，约为0.01%，但这种持续生成能力可能与记忆和认知功能的维持密切相关。相比之下，在认知衰退个体（包括阿尔茨海默病患者）的大脑样本中，研究人员观察到的发育中或未成熟的神经元数量明显减少，提示神经发生过程可能减弱。

令人惊讶的是，对于那些年龄在80岁及以上，但情景记忆测试表现等同甚至优于50-59岁人群的“超级老人”（Super Agers）群体，他们的未成熟神经元数量甚至高于其他各组。不过由于各组样本量较小（每组不超过十人），除阿尔茨海默病组外这些差异并不具备统计学显著水平。

该研究为“成年人脑内是否仍持续产生新神经元”这一长期争议提供了新的支持证据。过去，科学界曾普遍认为大脑神经细胞是不可再生的，神经科学家Santiago Ramón y Cajal曾在20世纪初提出，人类大脑在成年后无法再形成新的神经元。近年来，越来越多研究开始挑战这一传统观点。尽管研究已经证明小鼠和一些灵长类动物在成年后仍存在神经发生，但由于无法像动物实验那样向活体人类注射化学物质来追踪神经元发育，相关研究一直面临局限。

美国哥伦比亚大学的神经学家Maura Boldrini Dupont认为，新研究所采用的分析方法是一大亮点。研究团队采用单核RNA测序（snRNA-seq）和单核ATAC测序（snATAC-seq）等多组学方法来鉴定神经干细胞和未成熟神经元的遗传标记，还进一步揭示了这些细胞的染色质可及性等表观遗传层面的特征。通过一种能够精确定位细胞DNA中准备表达区域的检测方法，研究人员获得了更为可靠的证据。不过Dupont也指出，由于每个组别的样本量较小，因此在看待这些结果时应保持谨慎。

研究作者表示，下一步关键问题是弄清成人大脑中这些新生成神经元的具体功能，阐明它们在记忆维持和认知保护中的作用。相关发现未来或可推动开发促进神经发生的药物，有望为认知衰退、阿尔茨海默病等疾病的干预策略提供新方向。

相关论文：https://doi.org/10.1038%2Fs41586-026-10169-4

为什么冰壶的滑行轨迹反直觉？

在2026年米兰-科尔蒂纳冬奥会赛场上，冰壶运动不仅吸引着普通观众的目光，也让物理学家们为之着迷：冰壶比赛中，运动员需要将重约19公斤的花岗岩冰壶推向目标，并使其在冰面上滑行和旋转。令人费解的是，在光滑桌面上推出一个顺时针旋转（俯视）的玻璃杯，它会向左偏转；而在冰面上推出一个同样顺时针旋转的冰壶，它却向右偏转。

为什么冰壶会违背日常经验？我们需要先了解冰壶与冰面接触面的特殊之处。冰壶底部凹陷，真正与冰面接触的，只有边缘一圈大约5到8毫米宽的环形区域。此外，冰面也不像桌面那样平滑：在比赛开始前，制冰师会拿着喷头在冰面上均匀喷洒水滴，水滴凝固形成大量微小的凸起，这被称为冰点（Pebble），可以增加与冰壶的摩擦力。冰壶实际是在这些密密麻麻的点状麻面上滑行的。因此控制冰壶前进路线的最有效手段是用冰刷刷冰将微冰粒击碎，利用摩擦产生的热量将其融化为水膜使摩擦力减小，以改变其滑行方向。

目前，物理学界对这个问题进行了长达数十年的争论，直到最近几年才形成相对统一的共识。但至今没有一个完美的、能解释所有细节的统一答案。

玻璃杯的偏转相对容易理解。当玻璃杯向前滑行时，底部摩擦力向后，而重心在底面之上，这就产生了一个使杯子“前倾”的力矩，导致前缘承受更多的法向压力，摩擦力也因此更大。对于俯视顺时针旋转的杯子，前缘的接触面正在向右运动，桌面对前缘施加的摩擦力就指向左方。由于前缘的摩擦力占主导，杯子整体受到向左的净侧向力，轨迹向左偏转。这和大多数日常物体的行为一致。

冰壶偏转方向与玻璃杯相反，意味着后缘的摩擦力反而占了主导。后缘接触面在顺时针旋转中向左运动，冰面对后缘的摩擦力指向右方，若后缘摩擦力更强，冰壶就向右偏转——这正是实际观测到的结果。为什么在冰壶运动中，后缘摩擦力反而比前缘更强？围绕这个问题，学界提出了几种主要模型，至今仍有争论。

一种假设是薄水层和压力融化模型，认为冰壶的前缘率先接触冰面上的冰点，产生较大的压力，引起局部融化，形成一层极薄的水膜。这层水膜起到润滑作用，降低了前缘的摩擦系数。而后缘经过时，水膜已部分重新冻结或变薄，摩擦系数反而更高。因此后缘摩擦力主导，产生反向偏转。

另一种理论认为，冰壶在行进过程中，其前方的行进部分在冰面上刻出痕迹，对随后横越此痕迹的冰壶后继部分起了导向作用，形成所谓 “划痕引导” 效应（scratch-guiding），促使冰壶趋向刻痕方向偏转。该理论近年来获得了较多实验支持。

除此之外，加拿大北不列颠哥伦比亚大学的物理学家Mark Shegelski等人于2016年发表论文，提出了一种“枢轴-滑动”模型。该假说认为，顺时针旋转的冰壶右侧会不断“卡”在冰面上形成微小的枢轴点，导致冰壶轻微旋转，直到脱离卡点再向前滑行。这种不断重复的微小过程累积成了冰壶的宏观偏转，且这一现象在冰壶减速时更容易发生。

日本立教大学的村田次郎（Jiro Murata）在2022年的一项研究中，利用高精度图像分析（精确到百分之一毫米）追踪了冰壶的运动轨迹。他发现顺时针旋转的冰壶右侧产生的摩擦点多于左侧。这些摩擦点能充当冰壶转向的支点。村田表示，这一发现与枢轴理论完美契合。

加拿大的Clifford Jenkins及其团队测试了底部具有不同长度微观突起的冰壶。结果表明，较长突起的冰壶倾向于产生更大的偏转弧度，因为这些微观突起有利于形成枢轴点，这进一步完善和扩展了“枢轴-滑动”模型。

随着研究的深入，科学家们开始意识到单一模型可能无法解释全貌。加拿大萨斯卡通萨斯喀彻温大学的Sean Maw指出，2024年的一项研究显示，冰壶在冰面上的滑行过程会经历三个不同的摩擦阶段。这意味着不同的物理模型可能适用于滑行的特定阶段。解开这道百年物理题的最终答案，很可能是多种理论的结合。

相关来源：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00556-2

越贵越排队，为什么人们越要买？

当人们为一杯奶茶排上很久的队、为某件商品多花了钱，或在一段关系、一个项目中投入大量时间和精力后，往往会更难放手，甚至觉得它更有“价值”。经济学上，这类现象常被称为“沉没成本效应”——即人们会受到已经无法收回的投入（时间、金钱、努力、痛苦等）影响，做出并不完全理性的判断。斯坦福医学院研究团队近日通过小鼠实验，提出了这一现象可能的神经生物学基础。

研究指出，大脑纹状体中的多巴胺释放，不仅会受到奖励大小影响，还会受到获取奖励所付出“成本”的影响：获取奖励越费劲，奖励到来时的多巴胺释放越强。研究者认为，这为沉没成本效应提供了生物化学层面的解释。

团队此前在发表于Neuron的研究中，用小鼠区分了“喜欢（liking）”与“想要（wanting）”这两种状态：前者指在几乎无成本情况下动物会消费多少奖励，后者则体现在当获取奖励需要付出代价时，动物的行为会如何变化。

研究人员设计实验，将“成本”定义为小鼠需要把鼻子伸入装置孔洞的次数（从1次到近50次不等），或为获得奖励而承受轻度到中度足部电击风险；“奖励”则包括糖水，或直接刺激纹状体相关区域的多巴胺释放。

研究人员先测定小鼠在“几乎零成本”条件下的摄取量，以评估其对奖励的“喜欢”程度；随后逐步提高获取成本，并系统性调整奖励量。结果显示，虽然更大的奖励本身会带来更强的纹状体多巴胺反应，但即便奖励量不变，获取成本提高也会让奖励兑现时的多巴胺释放增强。换言之，大脑会把“之前付出的努力”计入奖励价值的感受中。

在另一项1月28日发表于Nature的研究中，团队进一步追踪了这一过程的上游机制。他们发现，乙酰胆碱在“把努力成本与多巴胺释放关联起来”这一步骤中起关键作用：更高的努力程度会促进局部神经元释放更多乙酰胆碱，从而在奖励到来时增强多巴胺神经元释放多巴胺。研究团队据此提出，前期挣扎越大，获得奖励时的愉悦感越强，人们（或动物）也就越容易高估该奖励的价值。

从进化角度看，这一机制看似“不理性”，却可能在资源匮乏环境中具备适应意义。研究者表示，在许多自然环境中，奖励往往需要经过高成本努力才能得到。此时，更强的多巴胺信号可能有助于强化先前行为，提升个体未来再次付出努力的动力。也就是说，这种“沉没成本偏好”在某些情境下，可能并非纯粹的认知错误，而是与生存策略相关。

不过需要强调的是，这些结论目前主要来自小鼠实验。尽管研究为理解人类在消费、决策、习惯形成甚至成瘾等行为中的“沉没成本效应”提供了重要线索，但从动物神经机制到人类复杂社会行为之间，仍然十分遥远，需要更多研究加以验证。

相关论文：http://dx.doi.org/10.1038/s41586-025-10046-6

推迟早课时间能提高成绩

高中生经常难以按时入睡，早起上课也往往充满困倦和挣扎。近日发表在《青少年健康杂志》（Journal of Adolescent Health）上的一项新研究表明，允许学生灵活选择上学时间，不仅能有效延长他们的睡眠时间，还能显著提升其身心健康和学业表现。需要注意这是一项观察性研究，不能证明因果关系。

青少年“晚上不睡、早上不起”常被误解为习惯和意志力问题，但研究者指出，这背后有明确的生物学基础。青少年的生物钟在青春期会整体后移，使他们天然更晚入睡，因此在学校早开课制度下，许多人难以获得充足睡眠。慢性睡眠不足不仅影响日常状态，还会对心理健康、身体发育和学习能力产生不良影响。

新研究中，来自苏黎世大学和苏黎世大学儿童医院的研究团队对瑞士圣加仑州的戈绍高中（Gossau Upper Secondary School）进行调研。三年前，戈绍高中引入了弹性作息制度：在正式课程开始前的早晨时段、中午及下午，学校均提供可选的模块化课程。学生可以选择在早上7:30到校参加模块课程，或者等到8:30正式上课时再来。

研究团队比较了戈绍高中在旧作息（早上7:20开始上课）和新作息实施一年后的情况，重点考察青少年的睡眠模式，以及睡眠不足对健康和学业表现的影响。受访学生平均年龄约14岁，两轮调查共纳入754份有效答卷。

结果显示，95%的学生选择了推迟到校，到校时间平均推迟了38分钟，早晨的起床时间平均推迟了40分钟。由于他们的入睡时间大致没有变化，最终使得上学日学生平均多睡了45分钟。此外，学生入睡困难的情况减少了，与健康相关的生活质量也得到了提高。在新模式下，学生在英语和数学方面的客观学习成绩有所提升。

研究者认为，弹性上学时间是一种既有效又具可操作性的方案，有助于减少青少年的慢性睡眠剥夺，并改善心理健康和学业表现。瑞士健康观察站（Obsan）2022年发表的一项研究发现，47%的11至15岁青少年存在多种反复或长期的心理情绪困扰，例如悲伤、疲劳、焦虑、情绪低落、紧张、易怒、愤怒和入睡困难。

相关论文：http://dx.doi.org/10.1016/j.jadohealth.2026.01.011

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