2020年全球科技要闻：人工智能帮助读懂小鼠表情

人工智能帮助读懂小鼠表情；近半世纪的细胞周期定律被推翻；200万年前，3种人族动物曾同时存在；重组冠状病毒疫苗PittCoVacc正申请进入临床试验……

· 神经科学 ·

人工智能帮助读懂小鼠表情

图片来源：MPI of Neurobiology / Kuhl

发表于《科学》的一项新研究首次利用机器视觉识别小鼠的面部表情，不仅能区分出小鼠高兴、厌恶、恶心、疼痛和恐惧五种情绪对应的表情，还可以测量对应的情绪强度。接下来，研究团队用光学方法激活小鼠与情绪处理相关的脑区，并记录下单个神经元活动与同时刻的表情。他们发现神经元活动强度和反应时间与表情一致，且每个神经元只与一种情绪相关，证明了“情绪神经元”的存在。这项技术为研究动物模型中情绪的基本神经元机制打开了新大门。

· 细胞生物学 ·

近半世纪的细胞周期定律被推翻

1974年，科学界将细胞周期的G1定义为决定细胞命运的时期，其中该周期中的“限制点”起着开关作用：如果细胞受体感受到生长因子则会增殖，否则会停滞生长。而发表于《科学》的研究可能推翻这个观点，新研究发现，如果在第一个细胞复制周期中，提前1小时移除生长因子，那么细胞在15个小时后，会有更少的细胞选择复制。这说明细胞并不只是在G1期获取生长因子信息，而是在一个细胞周期中持续监测周围环境。

· 古人类学 ·

200万年前，3种人族动物曾同时存在

最古老的直立人化石（图片来源：Therese van Wyk, University of Johannesburg）

在一项发表于《科学》的研究中，研究人员通过对南非喀斯特地貌带的直立人和粗壮傍人化石进行精确定年，发现该地区这两个物种的化石历史可追溯至204万~195万年前。其中，直立人的定年结果不仅提供了南非定年最为精确的人属动物，还将直立人首次出现的时间提前了至少10万年。研究结果还意味着，大约200万年前，3种人族动物（傍人属的粗壮傍人、人属的直立人以及更古老的南方古猿属）曾同时生活在这一地区。

· 行星科学 ·

日本科学家揭示天王星“不合群”的原因

在太阳系的8大行星中，其中7个都以相同的方向、几乎在同一自转平面上运行。然而，唯一的例外是天王星，它的轨道倾角达到98°。在一项发表于《自然-天文学》的研究中，日本工业大学的研究团队发现了天王星“不合群”的原因。研究通过模拟指出，在太阳系早期，一颗质量相当于地球1~3倍的冰质行星撞上了天王星，将天王星“掀翻”致其倾斜，同时天王星的卫星及环系统也诞生于该过程：由于两个低温行星撞击后产生的碎片大量蒸发，天王星的卫星质量非常小，这也与观测结果一致。

· 动物学 ·

冷战核试验揭示鲸鲨真实年龄

图片来源：Paul Fanning, Pakistan node of the UN Food and Agricultural Organisation

鲸鲨是世界上最大的鱼类，它的椎骨数量会随着年龄增加，增长速度却没有定论。冷战期间的核试验为海洋生物带来了大量放射性物质碳14，而这些同位素能很好地指示骨骼生长状态。最新发表在《海洋科学前沿》杂志的论文，根据椎骨中的放射性水平推算出鲸鲨椎骨每年长一个。因此科学家根据这一知识，就能推算所有鲸鲨的年龄。 

· 环境 ·

浮游生物固碳能力远超预期

海洋中的浮游植物能够通过光合作用固定大量的碳，并且最终被捕食者食用或死亡，进而沉入海底，这也被称作生物碳泵。但是阳光穿透海洋的深度决定了浮游植物的光合作用效率，《美国科学院院刊》的新研究发现，世界上海洋的不同区域阳光透射程度差异很大，而此前的研究错误估计了阳光透射的深度。用新发现构建模型算出来的结果显示，浮游植物固碳的能力是以往预测的两倍。

· 生理学 ·

不尝味道，大脑也更喜欢高热量食物

据一项发表于《神经元》上的研究，科学家发现即使没有经过口腔进食，消化系统和大脑也会判断食物的营养价值，并据此调整对食物的偏好。实验中，即使无法尝到味道，被直接灌胃的小鼠也更偏爱高热量食物。因为当食物到达胃肠道后，肝脏会过滤来自肠道的血液获得食物的营养信息，并通过迷走神经传递给大脑，激活产生多巴胺的神经元，调整潜意识中对食物的偏好，而高热量食物会让该过程更兴奋。