4月1日外媒科学网站摘要：脑机接口突破让思维秒变语音

4月1日外媒科学网站摘要：脑机接口突破让思维秒变语音

4月1日（星期二）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

AI解码大脑信号，脑机接口突破让思维秒变语音

美国加州大学旧金山分校的一个研究团队利用人工智能（AI）算法改进了脑机接口（BCI）的设备，能够实时将大脑神经信号转化为可听语音。这项研究为语言障碍患者带来了革命性的沟通方式，使思维表达速度接近自然对话水平。这项研究成果发表于最新一期《自然-神经科学》（Nature Neuroscience）杂志。

传统语音生成BCI需要使用者完整构思句子后才能输出语音，而新系统通过人工智能算法实现了“边想边说”的突破。该系统能在使用者思考的同时解码神经信号，并在3秒内生成语音输出，每分钟可转换47至90个单词。虽然仍低于自然对话160词/分钟的速度，但相比现有辅助设备20秒输出一句话的效率已有显著提升。

该技术核心在于植入大脑皮层的高密度电极阵列。研究人员开发的超薄植入片包含253个电极，可实时监测数千个神经元的活动。配合AI语音合成技术，系统还能还原使用者原有的声音特征，使合成语音更加自然亲切。

实验过程中，受试者只需默读屏幕上显示的句子，BCI系统就能以80毫秒的间隔捕捉神经信号，并在发声前500毫秒开始预测。研究人员指出，虽然当前系统仍存在轻微延迟，但随着传感器数量和精度的提升，未来性能将进一步提高。

这项突破性研究标志着BCI技术向实际应用迈出了关键一步，为语言功能障碍患者提供了更自然、高效的沟通解决方案。

《科学》网站（www.science.org）

比钢铁还坚韧：科学家揭示胶原蛋白不为人知的稳定机制

胶原蛋白是人体最重要的结构蛋白之一，占蛋白质总量的15%-20%，其独特的三股螺旋结构像绳索一样编织成网络，支撑细胞和组织。然而，科学家发现，胶原蛋白在体温环境下并不稳定——它的“解链”温度恰好略低于37℃，这意味着它在体内随时可能失去结构。最新研究揭示了其稳定的关键：含硫氨基酸形成的分子“订书钉”。

以往研究难以观测胶原蛋白的动态折叠过程，但借助原子力显微镜，加拿大西蒙弗雷泽大学的科学家成功在原子尺度追踪其解链与重组。实验发现，在37℃下，胶原蛋白会逐渐解链成无序团块，但冷却后某些特殊片段能引导其重新折叠。关键机制在于胶原蛋白中的"半胱氨酸结"——由二硫键构成的分子“订书钉”，它们像固定绳索的扣环一样，将胶原链两两锁定，显著延长螺旋结构的稳定性。

进一步研究发现，去除这些“订书钉”的胶原蛋白会更快解链且无法复原。更惊人的是，从水母到哺乳动物，几乎所有多细胞生物的胶原蛋白基因中都保留了这一结构，说明它在进化中极为关键。这一发现不仅解释了胶原蛋白如何在体温下维持稳定，还为组织工程和再生医学提供了新思路——若能模仿这种天然稳定机制，科学家或能设计出更坚韧的人工生物材料。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、纳米技术让甲醇生产效率提升66%，或改写能源未来

美国俄亥俄州立大学的一个研究团队利用纳米技术，开发出一种更高效地将二氧化碳转化为甲醇的方法，让甲醇这种清洁燃料可作为传统能源的替代品。这项研究近期发表于《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志。

该团队此前尝试利用钴酞菁（CoPc）分子与电能结合，将二氧化碳转化为这种高价值液体燃料，但该方法效率低下，仅能实现约30%的二氧化碳转化率。为扩大甲醇生产规模，研究团队在反应发生的纳米管催化剂中添加了第二种材料——四甲氧基镍酞菁（NiPc-OCH3）。他们发现，加入这种分子可将甲醇生产效率提升至50%，比现有最优工艺提高约66%。

研究团队通过和频生成振动光谱技术，分析了二氧化碳在反应中的转化过程，发现其先被转化为一氧化碳，再进一步生成甲醇。碳纳米管在反应中发挥了关键作用，促进电子传递并引导中间产物的传输，从而提升整体效率。

由于该工艺需要大量二氧化碳，其规模化应用需结合碳捕集技术，以实现温室气体的再利用。这一研究不仅为甲醇生产提供了新思路，也为其它可持续技术的发展奠定了基础。通过精准设计纳米催化剂，未来有望开发出更高效的能源转化系统。

2、触感革命：超薄智能薄膜将重塑未来科技

德国萨尔大学与萨尔应用科技大学的联合研究团队开发出一种革命性的介电弹性体（dielectric elastomer，DE）薄膜，厚度仅略超保鲜膜，却拥有惊人的多功能性。这种薄膜两侧涂有导电层，通过电压控制可实现精确的振动、弯曲或静态保持，且维持形态时无需持续供电。

该技术核心在于创新性的金属涂层工艺。研究人员采用磁控溅射技术，在预拉伸的弹性体上沉积仅10纳米厚的金属层（相当于头发直径的千分之一）。当薄膜松弛时，金属层形成褶皱结构，电阻降至50-100欧姆/平方厘米，仅为传统碳涂层的1/200。这种设计使薄膜具备"开关"特性：拉伸时产生裂纹导致高电阻，松弛时恢复导电性。

目前，团队正推进两项重要应用：1. 开发柔性印刷电路板，有望替代传统刚性PCB。2. 研制薄膜晶体管，实现高压高速切换（适用于阀门、泵等工业设备）。

这项技术创新为智能材料领域开辟了全新可能性。随着金属涂层工艺的优化，未来该技术将在可穿戴设备、人机交互、工业自动化等领域展现更大潜力。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、研究人员警告：一块口香糖可能释放数千个微塑料颗粒

塑料广泛存在于日常生活中，而最新研究发现，口香糖也可能成为微塑料的潜在来源。一项初步研究显示，每块口香糖在咀嚼时会释放数百至数千个微塑料颗粒，可能被人体摄入。该研究由加州大学洛杉矶分校团队完成，并在美国化学学会（ACS）春季会议上公布。

研究人员测试了五种合成口香糖和五种天然口香糖，发现两者释放的微塑料数量相近，且均含有聚烯烃、聚酯等常见塑料成分。实验中，受试者咀嚼口香糖4分钟后，平均每克释放100个微塑料，部分高达600个。按此推算，一块6克的口香糖最多可能释放3000个颗粒，若每年咀嚼160-180块，累计摄入量可达3万个微塑料。

研究还发现，大部分微塑料在前两分钟内脱落，主要因机械摩擦而非唾液分解。咀嚼8分钟后，94%的颗粒已释放。因此，建议延长单块咀嚼时间以减少暴露风险。

目前尚不清楚微塑料对人体的具体影响，但动物实验表明其可能存在危害。此外，研究仅检测了20微米以上的颗粒，更小的纳米塑料可能未被统计。

2、“基因开关”被破解！科学家找到重启听觉和视觉的关键

美国南加州大学的研究团队发现，一个共同的遗传信号可能同时阻碍听觉与视觉细胞的自我修复。通过关闭小鼠体内的这一信号，研究人员成功激活了耳部和眼部细胞的再生，为治疗听力与视力丧失提供了新方向。

这项发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究表明，哺乳动物内耳和视网膜的感觉细胞无法再生，可能与特定的基因调控有关。研究人员发现，一种名为Hippo通路的基因网络在其中扮演关键角色。该通路作为“停止生长”信号，不仅限制发育中耳部的细胞增殖，还抑制成年小鼠耳部和眼部受损感觉细胞的再生。

为验证能否突破这一障碍，团队使用了一种抑制Hippo通路关键蛋白的化合物。实验显示，该化合物能促进内耳平衡器官中支持细胞的增殖，但在负责听觉的耳蜗中效果有限。进一步研究发现，耳蜗和视网膜中高表达的p27Kip1蛋白可能是阻碍再生的关键因素。

研究人员随后培育了能降低p27Kip1水平的转基因小鼠。结果显示，抑制Hippo通路后，耳蜗支持细胞开始增殖，而视网膜中的穆勒胶质细胞不仅增殖，部分还自发转化为感光细胞和其他神经元。这一发现表明，调控Hippo通路和p27Kip1可能成为恢复听力和视力的新治疗策略。

研究指出，损伤后p27Kip1水平会短暂下降，这为药物干预提供了潜在的时间窗口。未来或可开发靶向药物，通过抑制Hippo通路或降低p27Kip1水平，促进耳部和眼部的细胞再生，为感官功能恢复带来希望。（刘春）

分享： 2025-04-05 03:01:29 共81款