吊坠中复原古人类DNA、收入对儿童精神健康的影响、“吞噬行星”的恒星被逮个正着 | 一周论文新鲜读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 语言解码器可经脑扫描识别语言

2. 威尔士化石保存了4.62亿年前的海洋生物

3. 政府经济政策或可缓和收入与儿童精神健康的关联

4. 从旧石器时代坠饰复原的古人类DNA

5. “吞噬行星”的恒星被逮个正着

《自然-神经科学》发表的一篇论文，描述了一种非侵入性的语言解码器，可以通过功能性磁共振（fMRI）数据，重建感知到或想象出的言语。

过去的语音解码器被用于侵入性神经外科手术后记录神经活动，这限制了它们的用途。其他使用非侵入性脑活动记录的解码器限制在解码单个词汇或短语，还不清楚此类解码器是否可用于连续的自然语言。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校的Alexander Huth和同事开发了一个解码器，可以通过来自fMRI数据获得的脑模式重建连续语言。作者记录了3名参与者倾听16小时叙事故事的fMRI数据，以训练模型在脑活动和语义特征之间进行映射，捕捉特定词组含义和相关的大脑响应。这一解码器模型随后测试了参与者听新故事的脑响应，这些故事没有用在初始训练数据集中。使用这一脑活动，解码器可以生成词汇序列，捕捉到新故事的含义，还生成了一些精确的故事词汇和短语。作者发现，解码器可以从大多数已知处理语言的脑区和网络的活动中推断连续语言。

作者还发现，这一被训练用于感知到的言语的解码器，还可以通过fMRI数据预测某个参与者想象的故事的含义，或观看的一个无声电影的内容。当一名参与者主动听一个故事，忽略其他同时播放的故事，解码器可以识别出那个被主动听的故事的含义。

Huth和共同作者对解码器作了隐私分析，发现当它基于一名参与者的fMRI数据进行训练时，对预测另一名参与者数据的语义内容预测表现不佳。作者总结说，参与者的合作在训练和应用这些非侵入性解码器中非常关键。他们提到，取决于未来此类技术的发展，可能需要政策保护心理隐私。

《自然-生态与演化》发表的一篇论文描述了一组保存极为良好的中奥陶世海洋动物群，可追溯至约4.62亿年前，发现于威尔士的Castle Bank 采石场。

伯吉斯页岩型沉积（以加拿大一处最初发现此类化石的地点命名）能保存软组织，如内部器官，对于我们理解动物演化十分重要。这类沉积物通常限制在寒武纪（5.41-4.85亿年前），但少有早奥陶世（4.85-4.7亿年前）的样本——如摩洛哥的Fezouata生物群——存世。较晚的奥陶纪动物群没有和较早期样本直接比对，这限制了我们追踪后续生态发展的能力。

英国威尔士国家博物馆的Joseph Botting和同事报告了一个新的伯吉斯页岩型生物群，来自威尔士的Castle Bank采石场，可追溯至约4.62亿年前的中奥陶世。Castle Bank动物群代表了一群多样、微小（体长1-5毫米）的海洋生物，许多都保存了软组织，如消化系统和神经系统（如眼、视神经和脑）。在这些动物中，有蠕虫、海星、海绵、甲壳类动物和已灭绝的、类似于寒武纪欧巴宾海蝎科（opabiniid）和大附肢纲（megacheiran）的节肢动物，在此处表明其存续至奥陶世。

作者提到，对Castle Bank动物群的研究中包含的国际性工作，得到了一个购买显微镜设备的众筹项目支持，目前已鉴定出超过170个物种，未来预计能鉴定出更多分类群。他们总结说，Castle Bank动物群对奥陶纪时期的早期动物演化和从寒武纪到更晚近动物群的过渡提供了新的视角。

《自然-通讯》发表的一项研究指出，生活成本和美国各州对低收入家庭脱贫计划的资金投入或能缓和家庭收入与9-11岁儿童脑结构和精神健康之间的关联。

此前研究发现，在低收入家庭长大与精神健康不佳以及脑结构变化有关，一些证据显示，这种关联来自低收入家庭面临的巨大压力。在美国，与经济压力相关的州一级因素——如生活成本和脱贫计划的资金投入，包括现金资助和Medicaid医保的扩容——或能因此缓和低收入与精神健康和脑结构的关联强度。然而，对这种潜在关联的研究一直存在挑战。

美国哈佛大学的David Weissman和同事研究了生活在美国的儿童群体中，收入与脑容量以及精神健康的关联，以及这种关联的强度如何因州一级的经济压力因素而异。他们利用来自青少年大脑认知发展（ABCD）研究的9-11岁儿童的数据，这些儿童住在美国17个州，家庭生活成本不同但都参与了脱贫计划。这些数据包括家庭收入和精神健康（10633名儿童）、大脑结构（9913名儿童）的测量指标。作者发现，较低的收入与更高的焦虑症状、抑郁、外化问题（如攻击性行为和违规行为）以及海马（参与学习和记忆的脑区）体积更小有关。这些关联的强度在脱贫计划资金充裕（相较于更不充裕）的州更低，尤其是在生活成本高的州。这些模式在考虑了州一级的多个社会、经济和政治变量后依然存在。

这里的结果并非对研究中特定政策的有效性评估，但作者认为，州一级的宏观结构因素 有助于理解低收入与发育之间的关联。

《自然》本周报告了从俄罗斯丹尼索瓦洞一个约2万年历史的鹿牙坠饰中复原的古代DNA，表明它可能曾为一名有亚欧大陆北部祖先的女性所佩戴。这些发现来自一种创新的非破坏性DNA提取方法，为鉴别持有物品的古代个体的身份提供直接的遗传证据。

石制、骨质和用牙齿制作的人工物品，为旧石器时代的古人类行为和文化带来了见解。用动物骨头或牙齿制作的物品特别有希望，因为它们是多孔材质，会让含有DNA的体液（如汗液、血液或唾液）渗入，可用于推断制作者或使用者的信息。但是从古代骨质材料中提取DNA可能造成破坏，或造成标本性质改变，或者浸泡在提取缓冲液中时标本有侵蚀风险，因而一直很难将此类物品与特定人类个体联系在一起。

德国马克斯·普朗克演化人类学研究所的Elena Essel和Matthias Meyer、荷兰莱顿大学的 Marie Soressi 以及同事开发了一种非破坏性的DNA提取方法，将物品浸泡在磷酸钠缓冲液中，逐渐升高温度。藏在古代骨骼和牙齿人造物品中的DNA会释放到溶液中，从而可进一步测序和分析。作者将这种方法应用于一个丹尼索瓦洞（俄罗斯西伯利亚南部）发现的鹿牙坠饰，成功恢复了一头麋鹿（鹿属物种）和一个古人类的DNA。DNA分析使他们可以分析该坠饰的时代，约在19000-25000年前，使用DNA进行此类估计还避免了破坏样本进行放射性碳测年。进一步分析人类的DNA表明这一个体（可能是坠饰的制作者或佩戴者）是一名女性，拥有与一组古代亚欧大陆北部人群很近的遗传亲缘关系，这些人群与之生活在约同一时期，但之前只在西伯利亚更为东部的地区发现过。

作者总结说，他们的工作展现了古代人工制品的潜力，可作为一种此前未开发的古人类DNA资源，直接关联起遗传和文化信息。他们还提出，考古学家在发掘期间和之后应采用接触最小化的方案，因为表面DNA污染会阻碍此类分析。

《自然》本周发表的一篇论文报道了可能是一颗行星被宿主星“吞噬”的过程。这一发现为行星系统的演化提供了新知，或有助于确定行星在恒星演化下的命运。

随着恒星年龄的增加，它们会膨胀成巨星，理论预测这类巨星会吞食附近绕转的行星。然而，研究人员之前从未观测到这个过程。一项新研究详细描述了对银河系银盘的一次辐射爆发的探测结果，或能作为恒星吞噬其某颗绕转行星的直接证据。

美国麻省理工学院的Kishalay De和同事报道了对ZTF SLRN-2020的观测结果，这是银盘中的一次短寿命（持续约10天）光学波段爆发，伴有明亮而长寿命的红外辐射，该辐射在6个月左右的时间里缓慢消失。作者通过各种模型确定了暴源的性质以及产生这次辐射的天文学事件。观测数据与红新星——两颗恒星的并合——的观测数据相似，但光度更低，作者因而推断有一颗比恒星更小的天体参与了这一并合事件。他们认为，这个发生并合的天体可能是一颗质量小于或等于10颗木星的行星。

美国加州大学洛杉矶分校的Smadar Naoz在一篇“新闻与观点”文章中概括了事件的可能经过：“一颗巨行星与其宿主星靠得太近，在与宿主星发生了一段时间的相互作用后产生了辐射爆发，而爆发可能与恒星对行星的吞噬有关。”Naoz指出，行星最终是否会被其恒星吞噬取决于特定条件，并表示仍需对ZTF SLRN-2020开展进一步观测。Naoz说道，“这类检验无疑将带来对类似事件及其背后机制的大量研究。”

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