你最爱的歌单，能让你在痛苦锻练中坚持更久；首批详细的鼻腔受体图谱公布，揭示鼻子如何追踪各种气味 | 环球科学要闻
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首批详细的鼻腔受体图谱公布，揭示鼻子如何追踪各种气味
小鼠鼻腔的显微镜横截面图像，显示了鼻上皮的解剖结构。图片来源：Datta Lab
嗅觉对危险预警和食物风味感知至关重要，相比于视觉、听觉等，嗅觉会更复杂。例如，小鼠拥有约2000万个嗅觉神经元，会表达超过一千种类型的嗅觉受体，而视觉中只有三种主要的色觉受体。一直以来，鼻腔内嗅觉受体的空间组织分布都缺少清晰“地图”。4月28日，在一篇发表于《细胞》（Cell）的研究中，哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所的研究人员结合单细胞测序与空间转录组学，分析了300余只小鼠约550万个嗅觉神经元，绘制出1000多种嗅觉受体在嗅上皮中的位置分布。
结果显示，受体并非随机表达，而是会按照不同类型，从鼻腔顶部向下部延伸、高度有序地排列成紧密的带状结构，且在不同个体间高度一致。此外，鼻子中的受体图与大脑嗅球（olfactory bulb）中的嗅觉图相匹配，这为神经信息如何从鼻子传递到大脑提供了线索。研究进一步指出，维甲酸（retinoic acid）可能是鼻腔内嗅觉受体空间分布的关键影响因素，它会影响神经元在特定的空间位置表达相应的嗅觉受体。在实验中，增加或减少维甲酸可使受体分布整体上移或下移。
在同一期《细胞》杂志中，另一个研究团队也发表研究，报告了嗅觉上皮中嗅觉受体的表达，及其与大脑嗅球神经连接的补充图谱。研究证实，在嗅上皮中，感觉神经元会形成两个梯度：沿鼻腔横向的中央-外周梯度，以及垂直方向的顶端-基底梯度。这些梯度决定了气味受体的空间组织。此外，研究还显示社会气味和捕食者气味会激活投射到不同嗅球区域的感觉神经元。这些基础数据有助于理解嗅觉系统，并为嗅觉丧失的治疗提供支持。当前的研究主要基于小鼠，该团队将进一步研究人体组织中的嗅觉受体，以了解不同物种的嗅觉图谱在多大程度上具有一致性。（《自然》新闻、哈佛医学院）
· 心理学 ·
你最爱的歌单可以帮助你训练得更刻苦、更持久
许多人在进行高强度训练时，很容易感到疲惫不堪，难以坚持。据ScienceX消息，一项最新发表于《运动与锻炼心理学》（Psychology of Sport and Exercise）的研究发现，让锻炼者选择自己爱听的有节奏感的音乐，可以提升近20%的耐力，同时也不会让运动感觉更困难。
研究团队招募了28位日常活动偏娱乐性的成年人，令他们完成两次相同的高强度自行车运动测试。一次测试没有音乐，另一次则允许参与者选择自己爱听的节奏音乐（约每分钟120~140次节拍）。结果显示，有音乐的情况下他们平均骑行了35.6分钟，而没有音乐的情况下为29.8分钟（提高了20%）。值得注意的是，尽管锻炼时间有所延长，消耗的总能量也更多，但两种情况下，他们的心率及乳酸水平基本持平。这意味着音乐能帮助他们保持在疼痛区域更长时间，而没有使痛感加剧。（ScienceX）
· 天文学 ·
科学家绘制出银河系大规模星际冰分布图
NASA的SPHEREx任务的观测结果揭示了，银河系天鹅座X恒星形成区中巨大的冰冻复合体。图片来源：NASA
宇宙历史、宇宙再电离与冰探测分光光度计（SPHEREx）任务的核心科学目标之一，正是绘制包括水冰、二氧化碳冰和一氧化碳冰在内的多种星际冰的化学特征图谱。近期，在一项发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）的研究中，美国加州理工学院、哈佛—史密森尼天体物理中心等机构科学家利用SPHEREx对银河系内的天鹅座X（Cygnus X）等恒星形成区进行了深入观测。该探测器具有强大的红外光谱能力，能穿透可见光下完全不透明的致密尘埃带，以前所未有的细节揭示了不同冰分子的空间分布。观测显示，在尘埃最密集的区域，冰的丰度也最高，这支持了主流理论：星际冰形成于微小尘埃颗粒表面，并被致密的尘埃环境保护，免受新生恒星强烈紫外辐射的破坏。
SPHEREx空间望远镜于2025年3月发射，是首个专为全天域红外光谱巡天而设计的任务。它能以102个红外波长对天空进行观测，从而精确辨别不同分子的“化学指纹”。SPHEREx提供的数据，使得科学家能系统性研究影响大片区域冰形成速率的环境因素，例如比较水冰与二氧化碳冰对不同环境刺激（如紫外线辐射或尘埃温度变化）的响应差异。这些冰的分布与丰度，直接关系到未来在哪些区域诞生的行星系统能获得多少生命所需的挥发性物质。SPHEREx的持续观测将为理解银河系结构、恒星与行星的形成物理以及生命必需分子如何输送到新生世界等一系列根本问题，提供至关重要的数据。(NASA、科技日报)
· 宇宙学 ·
科学家推测，我们的宇宙可能只能再存在330亿年
宇宙学标准模型表明，宇宙膨胀会随时间的推移而加速。但如果暗能量是动态变化的，正如最近一项研究暗示的那样，宇宙有一天可能会逆转膨胀方向并自行坍缩。
图片来源：ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
随着能量巡天（DES）和暗能量光谱仪（DESI）项目收集了数亿个星系数据后，研究人员发现，被认为推动宇宙加速膨胀的暗能量可能并不是之前认为的固定值，而可能随时间推移发生变化。为了解释这种动态，科学家提出了轴子暗能量（aDE）模型，该模型认为暗能量由轴子场与宇宙常数组成。据LiveScience消息，一项最近发表于预印本文库arXiv的研究（未经同行评议）基于该模型与DES和DESI的结果提出，宇宙寿命可能并非此前认为的数万亿年，而是短得多，只能再持续约330亿年。
在新研究中，研究人员将aDE模型应用于DES测量。他们发现这种组合很可能可以解释DES和DESI的结果，但存在一个意想不到的转折：在宇宙遥远的未来，轴子场和宇宙常数的相互作用可能会主动将宇宙拉回原点，最终导致宇宙大坍缩。通过选取与观测结果最吻合的模型，并进行时间上的模拟，研究人员计算出了宇宙可能会在约333亿年后终结。aDE模型依赖于许多变量，虽然这些变量的不同组合都能解释观测结果，但研究人员认为他们在分析中用到的负宇宙常数（可能导致产生宇宙大坍缩）仍是最有可能的。我们对于宇宙的理解仍在不断发展，未来仍需要更多的数据来严格检验这个模型。（LiveScience）
·材料学 ·
羊毛可“变身”为骨再生材料
数十年来，胶原蛋白一直是许多再生医学和牙科应用里公认的金标准支架。它扮演着保护屏障的角色，能阻止软组织干扰愈合，同时允许骨骼再生。但胶原蛋白较为脆弱，降解过快，不太适合用于修复需要承重或抵抗外力的骨骼。它的提取过程复杂且成本高昂。近期在一项发表于Biomaterials Advances的研究中，研究人员从羊毛中提取的角蛋白制成膜，并加以化学处理，构筑出稳定耐用的支架。
他们首先在人类骨细胞上测试了这种膜，结果显示细胞能在其上旺盛生长，并清晰呈现健康成骨的迹象。随后，他们将膜植入颅骨缺损过大而无法自愈的大鼠体内。数周内，他们持续监测角蛋白膜如何支持缺损区的新骨生长。研究显示，尽管胶原膜生成了更多骨量，但角蛋白支架催生的骨骼组织更有序、结构更安全、纤维排列更整齐，与天然健康骨骼极为相似。这些膜还能与周围组织顺利整合，并在整个愈合过程中保持稳定。这种材料能支持生成的骨组织比当前金标准更接近天然健康骨骼，这也意味着羊毛有望成为现有骨修复材料的有效且可持续的替代品。（科技日报）
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