作者:李言 来源: 中国科学报 发布时间:2024-5-22
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睡眠压力调节斑马鱼单神经元突触数

睡眠对许多生物来说是一种普遍行为,但其功能并不明确。突触内稳态假说认为,睡眠是恢复清醒状态下突触数量和强度增加的必要条件。一些对大型神经元群或小块树突的研究发现了与突触内稳态假说一致的证据,但睡眠究竟只是作为一种允许状态起作用,还是在整个神经元范围内积极促进突触的下调尚不清楚。

研究人员通过反复对斑马鱼幼体睡眠和清醒状态下单个神经元上的所有兴奋性突触进行成像,发现清醒期间突触增加,睡眠期间突触以神经元亚型依赖的方式丢失。

然而,在长时间清醒后,与高睡眠压力相关的睡眠期间突触损失最大,而在未受干扰的夜晚后半段,突触损失最低。与此相反,在低睡眠压力时期,药物导致的睡眠不足以引发突触丢失,除非腺苷水平被提高,去甲肾上腺素能张力被抑制。

由此,研究人员认为,睡眠依赖的突触损失是由单个神经元水平的睡眠压力调节的,并不是所有的睡眠时期都能达成突触稳态的功能。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07367-3

隔离崩塌阻止建筑物内破坏蔓延

一些灾难性的建筑物倒塌是由于局部初始破坏传播导致的。目前,许多设计方法试图通过改善建筑构件之间的连接,在最初局部被破坏后,防止建筑物整体倒塌。然而,连接性的增加可能会导致原本不受影响的部分建筑物也被破坏。

为此,研究人员提出了一种原始设计方法来阻止主要初始破坏后的崩塌传播。该方法确保在整体稳定的最关键组成部分失效之前,特定要素失效。这样,结构体系就被分裂成不同的部分,并隔离崩塌。

研究人员对一个专门建造的全尺寸建筑物进行实验测试,证明了该方法的有效性,为提高建筑韧性筑起最后一道防线。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07268-5

可用于聚变能的托卡马克等离子体

研究人员报告了稳定的托卡马克等离子体的演示,其线平均密度比格林沃尔德密度高约20%,能量约束质量比标准高约束模式虾的质量提升约50%。这是通过利用高极向-β情景下高密度梯度对湍流输运的增强抑制作用实现的。

此外,实验结果显示出极低边缘瞬态扰动与高归一化密度等。研究人员报告的运行机制满足世界上许多聚变反应堆设计的关键要求,并为经济可行的聚变能源发展开辟了潜在的途径。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07313-3

确定性生成光子图态的融合

尽管如贝尔态或线性簇态这样的小型图态已经能够通过光子产生,但为了满足日益增长的量子计算和量子网络应用需求,需要用可编程的方法将这些小规模的纠缠态融合成更强大的状态。

研究人员通过使用包含两个单独可寻址原子的光学谐振器来实现这一目标。环形和树形图态最多有8个量子比特,有效融合了单个原子的光子态。核聚变过程需要使用两个原子之间的一个腔辅助门。据悉,该技术原则上可以用于更大数量级的量子比特,成为未来研发量子互联网中无记忆量子中继器的决定性一步。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07357-5

(李言编译)

《中国科学报》 (2024-05-22 第2版 国际)
 
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