整理 | 周舒義、平生

腦機接口可實時解碼內心獨白

不必開口，就能傳達心中想法——一項新研究首次鎖定與內心獨白（人腦中無聲的言語）相關的腦電活動，并能以最高74%的準確率按需將其解碼，有望讓無法開口說話的人群更輕松地交流。相關論文8月14日發表于Cell。此外，使用者還可以隨時通過在腦中默念關鍵詞來臨時解鎖“讀心術”，從而防止意外說出不必要的“心里話”。

“這是我們第一次弄清人在想說話時的大腦活動什么樣。”論文第一作者、美國斯坦福大學的Erin Kunz表示，“對于嚴重言語和運動障礙患者而言，能夠解碼內心獨白的腦機接口將令他們的交流變得更輕松、更自然?！?/p>

近年來，腦機接口已成為幫助殘障人士的重要工具。通過在控制運動的腦區植入傳感器，腦機接口系統能夠解碼與運動相關的神經信號，并將其轉化為動作——例如操控假肢。

研究還表明，腦機接口甚至能解讀癱瘓患者的說話嘗試。當使用者試圖調動發聲相關肌肉、真正嘗試開口時，即便發出的聲音含糊不清，腦機接口也能讀取相應的腦電活動，并把其想表達的內容以打字形式輸出。

盡管腦機接口輔助交流速度已經遠遠超過舊技術——例如靠追蹤眼球運動來打字，但對于肌肉控制能力有限的人來說，嘗試開口仍然既費力又緩慢。

于是，研究團隊開始思考，能否讓腦機接口直接解碼內心獨白？

“如果只需在腦海里‘想’要說的話，而不必真的去嘗試發聲，這對使用者來說可能會更輕松、更快捷。”論文共同第一作者、斯坦福大學的Benyamin Meschede-Krasa說。

研究團隊利用植入運動皮層（負責言語產生的腦區）的微電極，記錄了4名重度癱瘓患者（分別患有肌萎縮側索硬化癥或腦干中風）的神經活動。受試者被要求嘗試發聲或想象說出一組特定詞匯。結果顯示，嘗試發聲與內心獨白激活的大腦區域高度重合，神經活動模式也相似，但內心獨白的整體激活強度較弱。

基于這些內心語言數據，團隊訓練了人工智能模型來識別想象中的詞語。在一次概念驗證實驗中，腦機接口從多達12.5萬個單詞的詞庫中解碼想象中的句子，準確率最高可達74%。此外，腦機接口還能捕捉到受試者未被要求“說”出的內心獨白——例如當屏幕上出現粉色圓圈時，受試者心里默數，系統也能識別出這些數字。

研究團隊還發現，盡管嘗試發聲與內心獨白在運動皮層產生的神經活動模式非常相似，但兩者仍有足夠差異，可以被可靠地區分開來。論文通訊作者、斯坦福大學的Frank Willett表示，借助這一差異，研究人員可以訓練腦機接口完全忽略內心獨白。

對于希望利用內心獨白實現更快捷交流的用戶，團隊還展示了一種由密碼控制的機制：除非用特定關鍵詞臨時解鎖，否則腦機接口不會解碼任何內心獨白。在實驗中，用戶只需在腦中默念“chitty chitty bang bang”，系統便會開始解碼內心獨白。而且，該系統對密碼的識別準確率超過98%。

目前的腦機接口系統尚無法在避免大量錯誤的前提下，解碼完全自由形式的內心獨白；但研究人員指出，未來配備更多傳感器、算法更先進的設備有望實現這一目標。

“腦機接口的前景非常光明?！盬illett表示，“這項工作讓我們真切地看到，有一天言語型腦機接口將幫助實現如日常對話般流暢、自然且舒適的交流。”

只需曬曬太陽，就能飄在80公里高空

在8月13日發表于Nature的一篇論文中，研究人員演示了一種無需螺旋槳和電機，僅靠陽光加熱即可飄浮于高空的飛行器原型。研究者稱，若規?；扇海鼈冇型诤０?0到80公里的中間層（mesosphere）長期巡航，填補這一高度帶的觀測空白，并為火星等行星探測提供新方案。


利用陽光就能在高空漂浮的飛行器（藝術想象圖）| Schafer et al. Nature(2025)

這項設計靈感源于19世紀的克魯克斯輻射計效應：在稀薄氣體中，當輪葉兩側存在溫差時，不斷運動的氣體分子頻繁與輪葉表面碰撞，與高溫側碰撞反彈的分子會獲得更大動量，使氣流從冷側向熱側遷移，依據動量守恒，葉片就會受到反向的凈推力。


a. 克魯克斯輻射計由封裝在半真空玻璃泡中的一側涂黑的薄輪葉組成。當設備被照亮時，葉片會繞軸旋轉。b. 本次研究的“光泳”（photophoresis）材料，photophoresis源自希臘語，意為“被光攜帶”。

研究團隊使用納米制造技術，設計出一種能在陽光下“飛行”的輕質材料。這種材料由兩層約人類頭發千分之一厚、厘米見方的氧化鋁薄膜堆疊而成：上層透明，可穿透陽光；下層覆以吸熱的鉻薄層，比上層升溫更快；兩層薄膜打滿了對齊的微孔，并通過細絲連接，讓氣體分子從冷側跨越到熱側，形成定向氣流，產生凈升力。

升力不僅與光照強度有關，還取決于周圍氣體的稀薄程度。當氣體分子的平均自由程與薄膜尺寸可比時，升力最明顯。對于厘米級物體，50至80公里的高度區間擁有合適的氣壓和溫度。這一高度區間對飛機和氣球來說太高，對衛星又太低，因此探測難度極高，常被稱為“無知層”（Ignorosphere）。據團隊推算，直徑約6厘米的飛行器可攜帶10毫克載荷在75公里的高空懸浮。該設備可以在夏季高緯度地區無限期滯空，或在低緯度地區的白天停留。有趣的是，他們還提出可以利用地球本身的熱紅外輻射（這種輻射弱于陽光，但始終存在）來使平臺在夜間保持高空飛行。

研究人員表示，這項技術有望為觀測地球高層大氣打開一扇新的窗口。只要提升裝置規模，就能提供足夠的有效載荷，甚至攜帶與智能手機重量相當的科學儀器。未來十年內，或許就會有成群、成陣列的光泳飛行器在高空靜靜漂浮，收集大氣的溫度、壓力、化學成分和風場動力學的高分辨率數據。

民科用AI寫論文，污染預印本平臺

AI不僅賦能科研，有時也會賦能“民科”。據Nature News報道，今年7月，一篇題為《自我實驗報告：夢境狀態下生成式AI界面的涌現》的論文在心理學預印本平臺PsyArXiv上引起關注。文章寥寥幾頁，作者只有一位，署名“Jiazheng Liu”，卻沒有任何作者單位信息。面對Nature郵件問詢，“Jiazheng Liu”自稱是一名“中國的獨立學者”，沒有高等教育學位，“唯一的研究工具是一部二手智能手機”。他還說，論文僅僅是有限度地使用了AI。而比利時魯汶天主教大學的心理學家Olivia Kirtley表示，論文描述的實驗“相當離譜”。

PsyArXiv科學顧問委員會主席、愛爾蘭梅努斯大學心理學家Dermot Lynott表示，這篇論文在“研究方法”部分提到使用了AI，但沒有披露使用方式，也沒有說明AI是否還被用于論文的其他環節，因此違反了相關條款，已被管理人員刪稿。

論文刪稿后不久，“Jiazheng Liu”又將其幾乎原封不動地重新發布，并在郵件中注明“AI僅用于數學推導、符號計算、整合并應用現有數學工具、公式驗證”以及另外八項任務。重新發布的論文旋即也被平臺刪除。

報道稱，此類內容給預印本平臺帶來了挑戰。bioRxiv和medRxiv運營方openRxiv的負責人Richard Sever表示，上述兩個平臺合計每天會拒收十多篇疑似AI的模式化稿件。arXiv科學總監、賓夕法尼亞州立大學帕克分校天體物理學家Steinn Siguresson表示，情況似乎正在惡化，“我們真正開始覺得這是一場危機，是在過去三個月里的某個時候?！?/p>

上周一項發表于Nature Human Behaviour的研究估計，到2024年9月，也就是ChatGPT推出近兩年后，LLM生成文本在arXiv計算機科學領域預印本摘要中占比達22%，在bioRxiv生物領域預印本摘要中達10%。


有研究者認為，對于非英語母語的研究人員，存在使用AI潤色論文文本的正當需求，因此也不能對AI痕跡一刀切，難點在于“劃清合理使用的界限”。開放科學中心（COS）表示，正在考慮采取一系列措施，收緊論文發布標準，包括“在投稿流程中增加新的審查環節，以遏制低質量內容”。

世界上最小的貓咪動畫


上圖展示了銣原子在光鑷陣列中移動，形成一個又一個圖像的過程。動畫速度減慢了約33倍。| R. Lin et al., Phys. Rev. Lett.

這可能是世界上最小的“貓片”。在上面的動畫中，每個黃點代表一個銣原子，共有549個銣原子。研究人員通過激光束組成的“光鑷”精確操控原子，并使用AI技術加速原子的排列過程，使其在僅230微米寬的陣列內移動，組成了“薛定諤貓”的圖案。

使用光鑷陣列囚禁中性原子是極具潛力的量子計算和量子模擬平臺。該體系需要通過重排技術將初始隨機填充的原子陣列轉換成無缺陷原子陣列，在此基礎上進行量子邏輯門操作。這需要移動大量排列精確的原子，是一個非常耗時的過程——需要將原子一個一個、一行一行地移動。隨著陣列規模增大，會耗費大量計算時間。

新研究借助AI技術，可以更高效地實時計算如何以最佳方式定位激光，從而將所有原子同時移動到預期位置。研究團隊演示了二維和三維原子陣列的任意構型重排，實現了高達2024個原子的無缺陷陣列，總耗時僅為60毫秒。相比之下，另一個團隊去年重排約800個中性原子，耗時達1秒鐘。

隨著原子陣列規模增大，該重排方法耗時保持不變，因此未來有望直接應用于數萬原子規模的無缺陷陣列重排。目前，該系統單比特門保真度達99.97%，雙比特門保真度達99.5%，探測保真度達99.92%，為構建基于中性原子陣列的容錯通用量子計算機奠定了技術基礎。

需要注意的是，使用中性原子體系來實現功能齊全的量子計算機仍然遙不可及。威斯康星大學麥迪遜分校的物理學家馬克·薩夫曼指出，為了以最小誤差執行復雜計算，量子計算機需要大約一百萬個原子——遠遠超過本研究中的幾千個原子。論文作者則表示，該方法“未來可以輕松擴展到1萬甚至10萬個原子”。

睡眠不足影響鳥類鳴唱

新西蘭研究人員日前在英國《皇家學會生物學分會學報》上報告說，睡眠不足會顯著改變鳥類的鳴唱行為，使鳥鳴減少且旋律簡單，同時音調和時長也發生變化。這與人類在睡眠不足后感到無精打采的情況相似。

新西蘭奧克蘭大學與懷卡托大學的科研人員以適應城市生活的常見鳥類——家八哥為研究對象，展開不同類型的睡眠干擾實驗，分析其睡眠受擾前后的鳴唱情況。結果顯示，鳥類在經歷整夜或半夜的睡眠干擾后，第二天均表現出不同程度的鳴唱變化，其中整晚受擾影響最大。同時，白天的休息時間也有所增加。這表明，睡眠不足對其日間活動和身體恢復產生了影響。

研究表明，鳥類鳴叫具有吸引配偶、警示危險和維系群體的功能。發聲需大腦、肺部和喉部肌肉精準協調。通過鳴唱，鳥類傳遞食物和捕食者信息，吸引伴侶，保護領地。鳴唱質量下降會影響交流、求偶和生存。

論文第一作者、懷卡托大學的朱莉亞娜·穆索伊指出，類似于人類在睡眠不足后感到無精打采，鳥類也會表現出鳴唱減少且復雜度降低的行為。家八哥在經歷一夜睡眠受擾后，叫聲在音調和時長上也發生了變化，聲音變得更長且更低，這可能會影響它們的社交互動。

盡管家八哥適應力強，能在城市環境中生存，但這項研究強調，許多鳥類對睡眠干擾更為敏感，長期受光污染和噪音干擾的城市鳥類健康面臨威脅。研究人員建議人們改善城市環境，如增加樹木、減少夜間照明和噪音，使用柔和暖色燈光，從而幫助鳥類改善睡眠質量。（新華社）

疫苗對癌癥顯示出治療潛力

根據《自然-醫學》發表的一項1期臨床試驗的結果，一類癌癥免疫療法有助于延長部分胰腺癌或結直腸癌患者的長期無復發生存期。作者指出，這個名為ELI-002 2P的非個體化、量產、即用型含肽疫苗，或有助于延長胰腺癌和結直腸癌患者的生存期。

已知胰腺癌和結直腸癌的復發率即使在手術和化療后也很高，尤其是當體內仍殘存微量癌細胞時。癌癥疫苗的設計旨在刺激免疫細胞T細胞，從而特異性地識別和殺死癌細胞，并能個體化地靶向患者的個體腫瘤蛋白。胰腺癌和結直腸癌的KRAS基因常攜帶突變，該基因在癌癥生長中具有關鍵作用，因此是癌癥疫苗這類免疫療法的理想靶點。雖然抑制劑和T細胞療法可靶向KRAS突變蛋白，但一種基于即用型疫苗的療法或能產生持久和保護性的免疫應答。不過，傳統疫苗未經改良，無法成功遞送至淋巴結，而淋巴結是免疫應答發生的中心。

Zev Wainberg和同事開展了一項入組25名患者（20名胰腺癌和5名結直腸癌）的1期臨床試驗，這些患者已完成標準治療，但血液中仍有癌細胞殘留跡象。這些患者接受了ELI-002 2P疫苗免疫療法，該療法的設計通過將KRAS突變肽靶向淋巴結，幫助免疫系統識別和攻擊KRAS突變癌細胞。經過平均近20個月的隨訪期，68%的受試者出現了對KRAS突變腫瘤蛋白有特異性的強效T細胞應答。更具體地說，T細胞應答最強的患者比T細胞應答較弱的患者活得更久，無癌生存期也更長。

在注射該疫苗的胰腺癌患者中，平均總生存期為疫苗接種后29個月，平均無復發生存期為15個月以上，超出了歷史對照數據。研究團隊還在一組患者中發現，ELI-002 2P疫苗不僅能幫免疫系統識別目標的KRAS突變蛋白，還能識別疫苗中沒有的、每位患者腫瘤所特有的其他KRAS突變蛋白。這提示有早期跡象表明ELI-002 2P能誘導針對患者個體化腫瘤抗原的T細胞應答。

Wainberg和同事表示，ELI-002 2P有助于訓練免疫細胞更有效地識別和攻擊胰腺癌和結直腸癌。作者指出，該疫苗目前正在一項2期隨機試驗中接受進一步測試。

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來源: 返樸

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