具有2.7万年理想寿命的电池；高脂饮食越吃越想吃 | 一周科技速览
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1. 高脂饮食越吃越想吃2. 全球变暖或将威胁DHA产量3. 儿童也对政治感兴趣，但需要更好的教育4. 气候变化使热比冷更致命5. 具有2.7万年理想寿命的电池6. 青春期大脑发育男女有别编辑 | 杨文瑾 韩若冰 陈航
高脂饮食越吃越想吃
许多研究指出了不健康饮食与肥胖之间的关系，但尚未探讨饮食如何引起脑部神经系统的变化。耶鲁大学最近的一项研究发现[1]，高脂饮食会导致下丘脑区域的紊乱，而下丘脑负责调节体重稳态和新陈代谢。
神经科学与比较医学教授Sabrina Diano领导的这项研究评估了高脂饮食，特别是含有大量脂肪和碳水化合物的饮食，是如何激发下丘脑炎症的，这正是一种对肥胖和营养不良的生理反应。
研究揭示的一项事实吸引了研究人员的兴趣：在摄入高脂饮食的三天之后，下丘脑很快就产生了炎症反应，而此时身体尚未出现增重迹象。
研究人员观察了高脂饮食组动物的下丘脑炎症，发现动物的小胶质细胞发生了物理结构变化。这些细胞是中枢神经系统内调控炎症的第一道防线。小胶质细胞的活化是由于其线粒体的变化，而线粒体的大小受到解偶联蛋白 2（UCP2）的影响。
UCP2介导的小胶质细胞活化作用影响了脑部神经元。当高脂饮食引发神经元接收炎症信号时，高脂饮食组中的动物会受到刺激，增加进食并变得肥胖。当从小胶质细胞中除去UCP2以阻断这种机制时，高脂饮食的动物会减少进食并不易增重。
这项研究不仅阐明了高脂饮食造成的生理影响，还解释了不健康饮食如何从神经层面影响我们的食物摄入量。研究者称，当摄入特定类型的食物时，特定的脑部神经机制也会被激活。从进化的角度来看，这种机制可能很重要，然而当高脂和高碳水的食物源源不断地供应时，这种机制对健康反而有害。
全球变暖或将威胁DHA产量
最近发表在期刊《Ambio》上的一项研究发现[1]，到2100年，全球96%的人口可能都无法摄取足够的DHA，而这种不饱和脂肪酸对人体大脑发育十分重要。
DHA，即二十二碳六烯酸，是哺乳动物大脑中含量最丰富的脂肪酸，在诸如神经保护、大脑发育等过程中发挥着重要的作用。它是神经系统细胞生长及维持的主要成分，是大脑和视网膜的重要构成成分。尽管如此，人类却无法自行合成足够的DHA，而需要通过摄入鱼类、海鲜或营养补充剂来满足需要。
加拿大戴尔豪斯大学的Stefanie Colombo、多伦多大学的Tim Rodgers以及他们来自瑞尔森大学和多伦多大学的同事们开发出了一个数学模型，用以调查在不同的全球变暖情景下DHA可用量下降的情况。在水生食物链中，DHA主要由藻类产生，而产生DHA的生化反应过程对温度的细小变化十分敏感。全球变暖预计将导致海藻对DHA的合成减少，进而导致转移到鱼体内的DHA减少。
Colombo博士及其同事们表示：“根据我们的模型，全球变暖将导致全球DHA可用量在接下来的80年内减少10-58%。受DHA产量下降影响最大的是弱势群体和人类的发育阶段，如胚胎期和婴儿期，另外还可能受影响的包括肉食性哺乳动物，尤其是极地的肉食性哺乳动物。”
研究者发现如果全球变暖继续加剧，DHA产量的下降加上人口的增长，可能会导致全球96%的人口无法从本国出产的鱼身上获取足够的DHA。那些鱼产量较大、人口相对较少的国家，如格陵兰、挪威、智利和新西兰，其居民或依旧能摄入每日推荐量（100mg）的DHA。与此形成对比的是，到2100年，东亚和东南亚国家如中国、日本和印度尼西亚，以及大部分非洲国家，将从DHA摄入量有富余变成摄入量无法达到推荐的最低值。
研究者们表示：“另一个有趣的发现是淡水渔区DHA产量的下降比海水渔区更明显，原因是淡水水域预测到的温度上升幅度大于海洋。因此DHA可用量的下降可能对部分区域影响更大，尤其是非洲内陆。”
儿童也对政治感兴趣，但存在知识差距
2020年美国大选临近，一项有关2016年美国大选中的儿童的研究成果近日在Monographs of the Society for Research in Child Development（儿童发展研究协会期刊）上发表[1]。这项在多地进行的研究，旨在调查美国儿童在2016年大选中的经历和相关知识，进而一窥美国儿童的政治素养。
这项研究由美国堪萨斯大学、德克萨斯大学奥斯汀分校、惠特曼学院、德克萨斯大学泰勒分校、肯塔基大学的研究者共同完成。研究者在2016年大选前后调查了187名年龄在5-11岁的小学生，他们分别来自美国堪萨斯、肯塔基、德克萨斯、华盛顿等四个州，包括非裔美国人、拉美移民或后裔，以及白人儿童。
超过90%的被调查儿童能够提供至少一个候选人的信息，例如政策主张或者个人特征。几乎所有儿童都有自己支持的候选人，并知道竞选结果。80%的儿童至少能提及候选人的一个显著个人特征，例如聪明、友善、刻薄、粗鲁等，提及正面特征和负面特征的比例基本相同，但是提及希拉里正面特征的孩子要比提及特朗普的多。这可能也与这四个州的大部分选民都支持希拉里有关。
无疑，家庭和社会环境影响着儿童的态度。例如，父母支持特朗普，孩子就更有可能支持特朗普。因此儿童的喜好也能反映出其居住区域的选票形势。
调查还显示，儿童对政府中女性官员偏少的情况并不太了解。约半数儿童认为美国政府机构和国会里的女性占一半甚至更多，而当时的实际情况是只占20%。仅65%的儿童知道美国历史上还没有出现过女总统，这个数据比以前的研究偏少。
总的来说，这些被调查儿童对选举和候选人都有一定的了解和兴趣，但存在知识差距。研究者认为孩子在尝试了解政治和政府时，需要成人给与更多的知识和引导。
“个人的政治知识、政治态度、政治表现的形成和变化，始于儿童时期并贯穿于整个生命过程中。”来自堪萨斯大学的一位研究者说。“尽管我们的调查主要聚焦于2016年的美国大选，但研究显示儿童时期普遍来说需要更高品质的公民教育。” 德克萨斯大学奥斯汀分校的一位教授说。儿童还需要在教室外获得更多机会，比如从学校、邻里和城市中接触这些知识和观点，这些活动将培养孩子的兴趣和政治效能感。
气候变化使热比冷更致命
根据悉尼科技大学的最新研究[1]，炎热比寒冷更致命。该研究以澳大利亚为例，得出温度-死亡率之间的J型模型。模型显示，澳大利亚约有2％的死亡与炎热天气有关，在较温暖的地区更有高达9％的死亡与高热有关，老年人面临的风险最大。该模型同样适用于中国[2]、肯尼亚[3]，美国（加利福尼亚州，佛罗里达州和俄勒冈州）[4]和越南[5]等国家和地区。
研究作者Thomas Longden博士说：“准确测量与温度相关的死亡率是了解气候变化影响的重要步骤，特别是针对不同的气候区域。”该研究首次使用国家死亡记录数据库估算了澳大利亚六个气候区与气温相关的死亡人数。
在有着温暖潮湿夏季的地区，包括布里斯班、科夫斯港和黄金海岸，与炎热相关的死亡比例最高（9.1％）。在最寒冷的气候区，包括塔斯马尼亚以及新南威尔士和维多利亚的高山地区，有3.6％的死亡归因于寒冷的气温，而温暖月份的死亡人数减少3.3％。
Longden博士称，寒冷只在较冷的气候区才更危险。六个气候区中，有四个较暖地区的寒冷天气大都相当温和，因而期间的死亡人数实际有所减少。
之前有研究使用了悉尼、墨尔本和布里斯班的数据，表明尽管气候变化导致气温升高，但由于寒冷相关的死亡人数减少，总体上与温度相关的死亡人数将会净减少。
然而这项研究表明，气候变化将在澳大利亚全国范围内造成实际代价。因为在大多数气候区内，与寒冷相关的死亡人数减少并不能抵消与炎热相关的死亡增加。这一发现对于利用温度和死亡率之间关系来确定气候变化带来的净收益或代价至关重要。
[1] The impact of temperature on mortality across different climate zones. Thomas Longden, 2019.
[2] Cui Y et al, Heat or cold: which one exerts greater deleterious effects on health in a basin climate city? Impact of ambient temperature on mortality in Chengdu, China. 2016.
[3] Egondi T et al. Time-series analysis of weather and mortality patterns in Nairobi’s informal settlements. 2012.
[4] Sim G et al. Non-parametric Bayesian multivariate metaregression: an application in environmental epidemiology. 2018.
[5] Dang TN et al. Characterizing the relationship between temperature and mortality in tropical and subtropical cities: a distributed lag non-linear model analysis in Hue, Viet Nam. 2016.
密歇根大学研制出具有2.7万年理想寿命的电池
有机太阳能电池是一种以有机物为主要成分的太阳能电池。有机物可以大批量制备，且价格相对低廉并兼具柔性特性，因此在光伏应用方面具有广阔前景[1]。然而，有机太阳能电池的发展也存在着巨大的挑战：如何进一步提高有机太阳能电池的稳定性是该领域面临的主要难题之一。近期，美国密歇根大学的Forrest团队研制出一种具备2.7万年理想使用寿命的电池，成为目前最稳定的有机太阳能器件。目前，该成果已在《自然》杂志发表[2]。
Forrest团队以TPBi:C70作为正极缓冲层，设计了一类超稳定热蒸发单结DBP:C70有机光伏电池。为了测试该有机光伏电池的稳定性，研究人员进行了加速老化处理。在高达37个模拟太阳白光下进行超过68天的暴露，这些电池的效率仍能保持87%以上。根据电池降解速率与光照强度的运算模型，研究人员推测该种有机光伏电池的固有寿命t80超过4.9×107小时[3]，这相当于2.7万年的户外工作时间。
虽然2.7万年的使用寿命是在理想情况下模拟得出，但这足以证明该有机光伏电池出色的稳定性，这使得它在可实用能源发电技术领域具备广阔的应用前景。
[1] https://zh.wikipedia.org
[2] Quinn Burlingame et al, Intrinsically stable organic solar cellsunder high-intensity illumination, Nature, 2019
[3] 注：t80指的是功率转换效率降低到初始值80%所需的时间
青春期大脑发育男女有别
美国国家精神健康研究所Monique Ernst博士主导的一项研究发现[1]，青春期男性和女性的大脑神经网络发育存在差异，男孩大脑特定区域的神经连接有所增加，而女孩的相应连接有所减少。
研究分析主要集中在被认为与青少年情绪问题风险相关的大脑区域，表明神经连接的发育情况可能与该类问题相关，但Ernst博士称，这些关联是否成立仍待进一步证实。
研究人员分析了来自欧洲多地的147名女孩和157名男孩的脑部扫描结果，研究对象的年龄在13岁至15岁之间，处于从青春期尚未开始到完全发育成熟的不同阶段。研究人员对核磁共振成像进行了年龄因素的校正，然后分析测量了大脑区域之间的通信强度（称为“功能连接”）。这些区域的功能连接值与青春期的成熟度水平相关。
研究发现，在相同的青春期状态变化区间内，位于大脑内侧前额叶皮层和顶叶皮层的特定脑区的功能连接在男孩中平均增加约6.5％，而在女孩中平均减少约7.2％。在青春期发育对情绪障碍的影响中，这种男孩/女孩大脑的相反变化可能扮演了重要角色。下一个关键步骤是采用纵向研究，探索青少年长大过程中这些大脑连接在抑郁症发病方面的作用。
焦虑和抑郁等情绪问题在女孩中的发生率很高，而且随着青春期出现的这种趋势，女性患上抑郁症的可能性是男性的两倍。
塔尔图大学心理学系的Jaanus Harro博士评论称，男性和女性抑郁症的诊断标准虽然一致，但其发病的神经通路可能不尽相同。许多研究显示了男孩女孩在基因-环境相互作用方面的差异，而这项研究正提出了可能与这些迥然不同的相互作用相关的大脑发育现象，并且这些差异极有可能在青春期就开始显现。
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/econ-rsp090919.php
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