█脑科学动态

Cell：破解人类甜味受体结构

你的眼睛能看多快？眼球速度决定视觉盲区

基因不直接遗传也能影响下一代

用旋律解码意识：新工具精准评估脑损伤儿童意识水平

疼痛不是想象！55%女性曾因医生不信任放弃治疗

█AI行业动态

OpenAI o4-mini 正式上线，强化微调让普通AI秒变领域专家

1500美元造出双人AI世界！开源神器Multiverse让游戏实时互动成真

█AI驱动科学

Science：没有大脑也没问题：这个软机器人用腿“思考”

Cell：7000年前基因突变成现代艾滋病克星

AI工具通过面部照片预测癌症患者生存率

AI模型预测病毒进化路径，助力疫苗研发抢占先机

无线光控吗啡装置实现无副作用精准镇痛

清华团队革新Dijkstra算法获STOC最佳论文奖

个性化AI神经调控技术显著改善舌部运动与感觉控制

脑科学动态

Cell：破解人类甜味受体结构

甜味感知如何启动？哥伦比亚大学的Zhang Juen、Zhengyuan Lu等团队通过冷冻电镜技术，首次解析了人类甜味受体与两种常用人工甜味剂（三氯蔗糖和阿斯巴甜）的复合物结构，揭示了甜味识别的分子基础。

▷Credit：Cell（2025）.

研究团队采用冷冻电镜解析了甜味受体TAS1R2/TAS1R3异源二聚体的高分辨率结构。结果显示，TAS1R2亚基的Venus捕蝇草结构域（VFT）形成了容纳甜味剂的共同口袋，而跨膜区（TM）则负责G蛋白偶联信号传导。虽然三氯蔗糖和阿斯巴甜化学结构差异巨大，但它们通过相似的相互作用网络与受体结合。3D变异性分析进一步显示，两个亚基之间存在协调的构象变化，这种动态耦合可能是单一受体能识别数百种甜味化合物的关键。该发现不仅解释了甜味感知的生物学原理，还为设计新一代甜味调节剂提供了结构模板。研究发表在 Cell 上。

#疾病与健康 #神经机制与脑功能解析 #感官生物学 #人工甜味剂 #GPCR

阅读更多：

Juen, Zhang, et al. “The Structure of Human Sweetness.” Cell, vol. 0, no. 0, May 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.021

你的眼睛能看多快？眼球速度决定视觉盲区

为什么我们看不到快速移动的物体？柏林工业大学卓越智能科学集群的Martin Rolfs团队发现，这与人类眼球运动速度直接相关：当物体移动速度超过扫视（saccades）速度时就会"消失"，且个体差异显著——这可能解释为什么运动员和游戏玩家具有更强的动态视觉。

研究团队使用高速投影仪精确控制刺激运动参数，模拟不同幅度扫视的三种核心特征（峰值速度达900度/秒）。通过五项实验发现，受试者对运动刺激的感知阈值严格遵循扫视的"主序列"规律——即移动距离越大，所需触发感知的速度阈值越高。计算模型显示，早期视觉系统通过200毫秒内的时空整合（spatiotemporal integration）实现这种速度过滤，其参数范围与生物学数据完全吻合。有趣的是，扫视速度更快的个体（如职业棒球选手）能感知比常人快15-20%的运动刺激。该机制解释了为何我们看不到扫视产生的视网膜运动（称为"扫视忽略"），同时保持对非自主动作的敏感性。研究发表在 Nature Communications 上。

#神经科学 #神经机制与脑功能解析 #知觉康复 #计算模型与人工智能模拟

阅读更多：

Rolfs, Martin, et al. “Lawful Kinematics Link Eye Movements to the Limits of High-Speed Perception.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, May 2025, p. 3962. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-58659-9

基因不直接遗传也能影响下一代

基因不直接遗传也能影响下一代？伦敦大学学院的José J. Morosoli和Jean-Baptiste Pingault团队发现，父母未遗传给子女的基因会通过营造家庭环境（如读书习惯）间接影响孩子的学习成绩和心理健康，这种现象被称为"遗传养育"。

研究整合了英国、美国等5国38,654个家庭数据，并新增英国4,580个家庭分析。通过多基因评分发现，父母教育相关基因即使未遗传，仍通过行为（如购买书籍）使子女平均多接受0.3年教育。最显著影响出现在3岁左右，父母非认知技能（如毅力）的间接遗传效应可使儿童行为问题减少15%。但家庭年收入超过5万英镑时，这种基因影响下降75%，说明经济条件能抵消遗传劣势。研究还首次发现非遗传基因与儿童多动症、共情能力的关联，为早期干预提供依据。研究发表在 University College London report 上。

#疾病与健康 #心理健康与精神疾病 #跨学科整合 #教育心理学 #遗传学

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https://discovery.ucl.ac.uk/id/eprint/10207662/

用旋律解码意识：新工具精准评估脑损伤儿童意识水平

严重脑损伤儿童常面临意识评估难题，现有工具难以应对神经发育变化带来的挑战。安格利亚鲁斯金大学的Jonathan W. Pool、天普大学的Wendy L. Magee、奥克兰理工大学的Richard J. Siegert等团队开发出音乐疗法评估工具MuSICCA，获得临床专家和家属一致认可。

研究团队开发的MuSICCA工具通过音乐治疗师现场演奏个性化音乐（根据患者反应实时调整元素），观察记录儿童行为反应。20名参与者（包括音乐治疗师、医护人员和患者家属）评估显示，所有参与者都认为该工具适合评估儿童意识水平，其中85%表示强烈认同。工具优势包括评估严谨性、临床指导价值、促进家属参与等。特别值得注意的是，MuSICCA通过非语言音乐刺激克服了传统语言评估的局限性，且能够捕捉细微行为变化。参与者反馈指出，该工具易于跨团队沟通，能帮助家属理解如何支持孩子康复。研究为意识障碍儿童提供了首个经过验证的音乐疗法评估方案，有望显著改善这类沉默群体的诊断准确性。研究发表在 Frontiers in Psychology 上。

#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #知觉康复 #跨学科整合

阅读更多：

Pool, Jonathan W., et al. “The Development and Face Validity of the Music Therapy Sensory Instrument for Cognition, Consciousness, and Awareness (MuSICCA).” Frontiers in Psychology, vol. 16, May 2025, p. 1441178. www.frontiersin.org, https://doi.org/10.3389/fpsyg.2025.1441178

疼痛不是想象！55%女性曾因医生不信任放弃治疗

慢性妇科疼痛患者常被医生质疑疼痛真实性，这种"医疗煤气灯效应"导致诊断延误和治疗不足。Elizabeth Hintz和Marlene D. Berke通过整合患者调查、临床数据和社会媒体分析，揭示了这一现象的系统性根源：医学培训缺陷、研究资金不足和深层性别偏见。

研究综合分析了2024年外阴阴道疼痛（vulvovaginal pain）患者调查数据，发现近半数患者遭遇过"只需放松"的无效建议。跟踪研究显示，多数患者平均需就诊5-7次才能获得诊断。通过美国国立卫生研究院（NIH）资金流向分析发现，女性健康研究经费占比从2015年的12%降至2025年的9%。使用Reddit等社交媒体的患者中，83%表示从病友社区获得的信息比医生更实用。种族差异数据显示，持有"黑人皮肤更厚"错误观念的医学生，其疼痛评估准确率比对照组低27个百分点。研究建议通过修订医学教材、建立疼痛专科转诊网络和患者教育手册来改善现状。

#疾病与健康 #心理健康与精神疾病 #性别偏见 #医疗不平等 #慢性疼痛

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https://theconversation.com/when-doctors-dont-believe-their-patients-pain-experts-explain-the-all-too-common-experience-of-medical-gaslighting-250770

AI 行业动态

OpenAI o4-mini 正式上线，强化微调让普通AI秒变领域专家

OpenAI近日正式发布了其备受期待的强化微调（Reinforcement Fine-Tuning）技术。通过强化学习算法，OpenAI的o4-mini模型能够从基础水平快速跃升至专业级表现，例如将通用模型转化为法律、医疗等领域的专家。与传统方法依赖海量数据不同，强化微调仅需几十个高质量示例即可显著提升模型性能，大幅降低了专业化AI的开发门槛。

该技术的核心优势在于其学习逻辑的革新。强化微调不仅模仿输入数据特征，还能掌握新领域的推理能力，使模型具备分析问题、提出解决方案并优化回答的能力。用户只需提供数据集和评分标准，OpenAI的基础设施即可自动完成训练与优化。

#OpenAI #强化学习 #AI模型 #自动化训练 #人工智能

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https://platform.openai.com/docs/guides/rft-use-cases

1500美元造出双人AI世界！开源神器Multiverse让游戏实时互动成真

Enigma Labs推出的Multiverse突破了AI生成游戏的边界，首次实现多人实时共建虚拟世界。这款开源模型仅耗资1500美元，通过创新的多代理（multi-agent）架构，允许多名玩家在同一环境中感知、预测并相互影响。例如赛车游戏中，每位玩家的漂移或超车动作会实时改变共享世界的物理状态，而底层技术还能拓展至机器人训练等更广泛领域。

该项目的核心创新在于重构了传统单人世界模型的三大组件。通过双人动作编码器、共享去噪网络和并行上采样器，Multiverse确保了双视角画面的时空一致性。团队对比了分屏堆叠与通道轴融合（Channel Stacking）两种视觉输入方式，发现后者通过6通道像素处理显著提升了画面逻辑统一性。此外，稀疏时间采样与课程式训练（Curriculum Learning）的结合，使得模型能高效捕捉从0.25秒急刹到15秒超车等长短交互动态。

数据采集依托经典游戏《GT赛车4》（Gran Turismo 4），通过逆向工程实现真实1v1比赛录制，并利用B-Spec模式自动化生成海量训练数据。研究团队强调，该成果不仅验证了多人同步视角生成的可行性，其低成本、高可复现性的开源设计更为社区提供了宝贵的研究范本，未来或将在自动驾驶模拟、AI协作等场景引发连锁创新。

#AI游戏引擎 #多代理系统 #开源模型 #实时交互 #低成本创新

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https://enigma-labs.io/blog

AI 驱动科学

Science：没有大脑也没问题：这个软机器人用腿“思考”

机器人是否必须依赖复杂控制系统？荷兰AMOLF研究所的Alberto Comoretto、Harmannus A.H. Schomaker和Johannes T.B. Overvelde团队开发出仅由软管和气流驱动的机器人，其通过肢体物理耦合实现每秒30身长的快速运动，且能自主适应陆地与水域环境。

▷四肢同步移动，可在未知地形上行走。Credit: AMOLF/Alberto Comoretto

研究团队设计了一种软体机器人，其核心是自振荡肢体（self-oscillating limbs）——弹性软管在恒定气流驱动下可产生300赫兹的周期性运动。当多个肢体耦合时，它们会像萤火虫同步闪烁般自发形成协调步态。实验显示，这种纯物理机制使机器人速度达到每秒30个身长，比传统气动机器人快约100倍。更惊人的是，当从陆地进入水中时，机器人会自发将跳跃步态切换为自由泳模式；遇到障碍物时则通过肢体阻力变化自主转向。这些行为完全依赖身体与环境互动产生，无需任何传感器或处理器。研究团队指出，该机制与海星通过局部反馈协调数百个管足的原理相似，为开发极端环境（如太空）适用的耐用机器人提供了新思路。研究发表在 Science 上。

#计算模型与人工智能模拟 #跨学科整合 #仿生机器人

阅读更多：

Comoretto, Alberto, et al. “Physical Synchronization of Soft Self-Oscillating Limbs for Fast and Autonomous Locomotion.” Science, May 2025. world, www.science.org, https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3661

Cell：7000年前基因突变成现代艾滋病克星

为何18-25%的丹麦人对HIV具有天然抵抗力？哥本哈根大学Kirstine Ravn、Leonardo Cobuccio和Simon Rasmussen团队通过分析2000名现代人及934具古人类遗骸基因组，发现抗HIV的CCR5delta32突变实为6700-9000年前黑海地区居民对抗古代病原体的进化遗产。

▷图形摘要。Credit: Cell (2025).

研究团队结合古DNA测序与创新AI算法，首次精准锁定CCR5delta32突变的起源——该突变出现于青铜时代黑海草原游牧族群，随后通过84个连锁变异构成的单倍型（haplotype，遗传片段组合）快速扩散。分析显示，突变携带者在农业社会转型期（传染病压力剧增阶段）生存优势显著：虽然该变异会弱化CCR5免疫基因功能，却恰好能防止免疫系统过度反应。这种"以退为进"的进化策略，使突变频率在8000-2000年前经历强烈正向选择，最终意外成为现代人对抗HIV的天然武器。研究还发现，该突变通过大航海时代传播至拉丁美洲。研究发表在 Cell 上。

#疾病与健康 #跨学科整合 #进化医学 #基因治疗 #古基因组学

阅读更多：

Ravn, Kirstine, et al. “Tracing the Evolutionary History of the CCR5delta32 Deletion via Ancient and Modern Genomes.” Cell, vol. 0, no. 0, May 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.015

AI工具通过面部照片预测癌症患者生存率

如何通过外貌客观评估癌症患者预后？麻省总医院布里格姆的Dennis Bontempi、Osbert Zalay等团队开发了深度学习系统FaceAge，通过分析面部照片预测生物年龄，发现癌症患者平均显老近5岁，且面容年龄与生存率显著相关。

▷这张图展示了如何根据患者照片计算出 FaceAge。照片中的患者是由 AI 生成的。Credit: Mass General Brigham

研究团队首先用58,851张健康人照片训练FaceAge模型，随后在6,196名癌症患者中验证。结果显示，癌症患者的FaceAge比实际年龄平均高4.79岁（p<0.0001），且每显老10岁死亡风险增加11.5-15.1%（不同癌症队列）。在姑息治疗场景中，10位医生仅凭照片预测患者生存期的准确率与抛硬币相近（AUC 0.74），但加入FaceAge数据后显著提升至0.8（p<0.0001）。基因分析进一步发现，FaceAge与衰老相关基因表达显著相关，而实际年龄无此关联，证实其反映生物学衰老的潜力。研究为将视觉特征转化为客观临床指标开辟了新途径，未来或可应用于其他慢性病管理。研究发表在 The Lancet Digital Health 上。

#疾病与健康 #预测模型构建 #个性化医疗 #AI驱动科学

阅读更多：

Bontempi, Dennis, et al. “FaceAge, a Deep Learning System to Estimate Biological Age from Face Photographs to Improve Prognostication: A Model Development and Validation Study.” The Lancet Digital Health, vol. 0, no. 0, May 2025. www.thelancet.com, https://doi.org/10.1016/j.landig.2025.03.002

AI模型预测病毒进化路径，助力疫苗研发抢占先机

如何解决疫苗研发滞后于病毒变异的问题？哈佛医学院的Noor Youssef、Debora Marks团队与麻省大学陈曾熙医学院的Jeremy Luban、麻省总医院的Jacob Lemieux等合作，开发了预测性AI模型EVE-Vax，成功设计出能模拟未来病毒变异的蛋白质。

▷Credit: Immunity (2025).

研究团队基于进化模型EVE开发了EVE-Vax，该模型整合病毒进化、生物学和结构信息，预测可能出现的表面蛋白（spike protein）。研究人员设计了83种含不同突变组合的刺突蛋白变体，每种含最多10个突变。通过使用安全改造的SARS-CoV-2假病毒进行实验，发现这些设计的蛋白质成功模拟了COVID-19大流行期间五个时间点真实变异引发的免疫反应。特别值得注意的是，模型预测到针对omicron变体的加强疫苗会出现免疫逃逸，这一预测与实际观察结果一致。该方法可快速廉价生成数百种刺突蛋白变体，为疫苗开发提供前瞻性参考。目前研究团队正将该方法扩展应用于禽流感等病毒研究。研究发表在 Immunity 上。

#AI驱动科学 #疾病预防 #预测模型构建 #疫苗设计 #病毒进化

阅读更多：

Youssef, Noor, et al. “Computationally Designed Proteins Mimic Antibody Immune Evasion in Viral Evolution.” Immunity, vol. 0, no. 0, May 2025. www.cell.com, https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.04.015

无线光控吗啡装置实现无副作用精准镇痛

阿片类药物镇痛伴随严重副作用怎么办？巴塞罗那大学Francisco Ciruela、西北大学John Rogers等团队开发出全球首个无线光控吗啡装置，通过405纳米光精准激活脊髓部位药物，在动物实验中实现与传统吗啡相当的镇痛效果且完全避免成瘾性。

▷一种新的无线、无电池光药理学方案，基于光激活药物的局部控制释放，已在动物模型中证明了其在疼痛治疗中的有效性。Credit: University of Barcelona

研究团队设计出仅毫米大小的植入式装置，集成微型发光二极管（μ-ILEDs）和近场通信（NFC）天线，可无线接收能量激活光源。装置植入动物脊髓后，能程序化释放光笼吗啡（pc-Mor，一种被香豆素基团暂时封闭活性的吗啡衍生物）。当405纳米光照射时，光敏键断裂释放活性吗啡，镇痛效果与静脉注射相当。关键突破在于：治疗组动物两周内未出现耐受性、便秘或药物渴求行为，而传统吗啡组5天内即出现典型副作用。该技术还可调节光照强度/频率以适应个体需求，为慢性疼痛管理提供新范式。研究发表在 Biosensors and Bioelectronics 上。

#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #光药理学

阅读更多：

“Wireless, Battery-Free, Remote Photoactivation of Caged-Morphine for Photopharmacological Pain Modulation without Side Effects.” Biosensors and Bioelectronics, vol. 281, Aug. 2025, p. 117440. www.sciencedirect.com, https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117440

清华团队革新Dijkstra算法获STOC最佳论文奖

单源最短路径问题（SSSP）是计算机科学中最基础也最具挑战性的问题之一。清华大学段然团队与来自马克斯·普朗克信息研究所、斯坦福大学的合作者提出新算法，首次在确定性条件下突破Dijkstra算法60余年来的时间复杂度限制，获得理论计算机顶级会议STOC 2025最佳论文奖。

研究团队巧妙融合了Dijkstra算法（基于优先级队列）和Bellman-Ford算法（基于动态规划）的优势，设计了一种递归分区技术。通过动态调整"前沿"顶点集（frontier，即已发现但未完全处理的顶点集合）的规模，将传统算法中必须维护的Θ(n)规模缩减至|Ũ|/logΩ(1)(n)。关键技术突破在于：当|Ũ| ≤ k|S|时，通过运行k步Bellman-Ford算法识别"关键顶点"（pivots），仅对这些顶点进行深度处理。这种策略使算法在稀疏图上达到O(m log²/³ n)时间复杂度，比经典Dijkstra算法快log¹/³ n倍。特别值得注意的是，该算法完全确定性，相比此前随机算法更具实用价值。研究为导航系统、社交网络分析等实际应用提供了更高效的解决方案。研究发表在 STOC 2025 上。

#计算科学 #算法优化 #图论 #理论计算机科学

阅读更多：

Duan, Ran, et al. Breaking the Sorting Barrier for Directed Single-Source Shortest Paths. arXiv:2504.17033, arXiv, 23 Apr. 2025. arXiv.org, https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.17033

个性化AI神经调控技术显著改善舌部运动与感觉控制

头颈癌放疗常导致患者出现舌部运动与感觉障碍，严重影响吞咽功能。T. Dorina Papageorgiou团队开发的个性化fMRI神经调控技术（iNM）通过AI引导精准调节大脑活动，在30名受试者中证实可显著增强舌部控制网络功能。

研究采用个性化实时fMRI闭环神经调控（iNM）技术，以1毫米精度靶向每位受试者独特的舌部运动感觉皮层。通过支持向量机（SVM）分析显示，iNM能有效区分舌部运动与静止状态（分类准确率显著提高）。动态因果模型（DCM）揭示iNM使BOLD信号强度曲线下面积增加45%，同时降低信号波动14%，表明神经调控提高了网络稳定性。特别值得注意的是，iNM条件下97%的神经信号为有效运动信号（对照组仅83%），且成功强化了运动皮层与小脑、基底节等区域的连接（70%连接强度）。这种技术突破性地实现了对舌部控制网络的空间-时间双重调节，为放疗后吞咽障碍患者带来希望。

#疾病与健康 #神经调控 #个性化医疗 #AI驱动科学 #舌部功能障碍

阅读更多：

Papageorgiou, T. Dorina, et al. Individualized AI-Driven Neuromodulation Enhances Tongue Motor and Sensory Control: Preliminary Efficacy Targeted towards the Alleviation of Chronic Cranial Neuropathies. bioRxiv, 8 May 2025, p. 2025.04.30.651533. bioRxiv, https://doi.org/10.1101/2025.04.30.651533

整理｜ChatGPT

编辑｜丹雀、存源

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关于天桥脑科学研究院

天桥脑科学研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute）是由陈天桥、雒芊芊夫妇出资10亿美元创建的世界最大私人脑科学研究机构之一，围绕全球化、跨学科和青年科学家三大重点，支持脑科学研究，造福人类。

Chen Institute与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室；与加州理工学院合作成立了加州理工天桥神经科学研究院。

Chen Institute建成了支持脑科学和人工智能领域研究的生态系统，项目遍布欧美、亚洲和大洋洲，包括、、、科研型临床医生奖励计划、、等。