2天3篇！985大学，狂发顶刊
学术
2024-11-10 09:35
上海
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据复旦大学官网消息，2天内，学校连发1篇Nature和2篇Science。11月7日，以“Imaging Shapes of Atomic Nuclei in High-Energy Nuclear Collisions”为题在Nature发文。Nature同期在“新闻和观点” (News & Views)、“博客” (Podcast) 特评专栏等对该文进行亮点介绍和重点推介。复旦大学马余刚院士团队和纽约州立大学石溪分校贾江涌教授团队合作在RHIC-STAR国际合作组首次基于高能重离子碰撞方法成像原子核结构并取得重要突破。这项突破不仅对研究极端物态夸克胶子等离子体的性质至关重要，还为跨能量尺度研究原子核结构信息提供了新颖和独立的实验测量手段。https://www.nature.com/articles/s41586-024-08097-211月8日，以“The interhemispheric amygdala-accumbens circuit encodes negative valence in mice”（《杏仁核至对侧脑半球伏隔核神经环路编码负性情绪效价》）为题在Science发文。复旦大学基础医学院、脑科学研究院、脑功能与脑疾病全国重点实验室刘星教授、马兰教授合作研究发现，小鼠脑内基底外侧杏仁核（BLA）神经元，通过连接左右两侧脑半球的前连合（Anterior Commissure，AC）投射到对侧脑半球的伏隔核（NAc），这一跨脑半球神经环路与同侧神经环路的功能相反，介导恐惧、厌恶类负性情绪及逃避行为的产生。https://doi.org/10.1126/science.adp752011月8日，以“COVID-19 pandemic interventions reshaped the global dispersal of seasonal influenza viruses”为题在Science发文。复旦大学公共卫生学院余宏杰教授团队与国际顶尖系统进化研究团队合作研究，发现了COVID-19大流行前中后季节性流感的全球时空传播动态及驱动机制，为制定流感全球防控措施提供了重要依据。https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq3003该成果基于美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机上的螺旋径迹探测器（RHIC-STAR）。在论文中，马余刚院士团队与合作者在STAR实验组以接近球形的金核-金核碰撞为基准，精准成像原子核结构特征，定量提取了铀核-铀核碰撞中铀-238原子核的四极轴对称形变（β2）和三轴形变（γ）结构信息。相对论能量下，原子核会发生洛伦兹收缩，相互作用持续时间为幺秒尺度（约 10-24 秒），远低于实验室系下原子核量子涨落的时间尺度 (约 10-21秒)，甚至比2023年诺贝尔物理学奖研究物质电子动力学的阿秒激光脉冲小六个量级。具有奇特结构的原子核在极端中心对撞区间会呈现不同的碰撞构型，这将影响初态能量沉积以及能量密度分布在QGP几何空间中的各向异性分布。 该实验同时研究了末态强子的集体流等三种不同的软探针观测量，并通过大规模超算中心的计算，比较了两种不同的流体动力学模型，精确约束并定量提取了铀-238原子核的四极轴对称形变和轴对称破缺三轴形变的大小。如图所示，研究结果揭示了铀-238原子核基态具有较大的椭球形轴对称四极形变，这一研究发现与传统的低能实验测量和理论研究基本一致，为成像原子核结构提供了一种全新方法。铀-238原子核四极轴对称形变（β2）和轴对称破缺三轴形变（γ）的实验测量及模型比较此外，该研究证实铀-238具有微小的轴对称破缺三轴形变自由度。这项跨能量尺度的原子核结构研究，有助于探讨核合成、核裂变及无中微子双贝塔衰变等重大基础科学问题，推动高能重离子碰撞、低能核物理和核天体物理交叉领域的发展，并深化人们对夸克胶子等离子体初态几何、原子核基本性质和宇宙元素起源等基本科学问题的理解，还为约束和改进核理论模型及其计算精度提供重要参考。将来，该论文中使用的研究方法可应用于欧洲核子中心LHC、下一代核物理大科学装置-美国电子离子对撞机EIC、我国强流重离子加速器装置 HIAF 等大科学装置的相关研究，有助于继续拓宽跨能量尺度原子核物理的前沿交叉。复旦大学张春健青年研究员和纽约州立大学石溪分校贾江涌教授等研究人员主导了此《自然》实验研究。研究方法基于作者近年来在输运模型方面的理论工作，此前相关成果已陆续发表于3篇《物理评论快报》（PRL）。后续的实验研究仍在持续进行，团队正在创新发展新的实验观测量，结合低能核物理理论模型，高能相对论流体动力学和输运模型，继续在实验和理论层面深入研究原子核高阶形变、中子皮、集团结构等原子核结构特征。该工作得到了国家自然科学基金委及其理论物理专款-上海核物理理论研究中心、科技部、教育部和复旦大学等支持。包括人类在内的脊椎动物的大脑都有两个脑半球，左右脑半球在结构上是对称的。由于大量的神经连接主要为同侧大脑半球神经元之间的连接，长期以来，对脑神经连接功能的研究主要考虑了同侧半球内的连接，而忽略了两个脑半球之间神经连接的作用。团队研究发现，切断前连合后，小鼠表现出厌恶和逃避行为的受损。通过脑透明化3D成像、神经元翻译组测序、顺行和逆行神经示踪荧光标记等技术，研究团队观察到BLA脑区存在两群不同的神经元，它们接受来自不同脑区的神经支配，并分别投射至同侧或对侧脑半球NAc。BLA是掌控情绪反应（恐惧、厌恶、逃避等）、学习和记忆、社会交往等功能的关键脑区，而NAc则在奖赏、快乐、成瘾、情绪调节等多个方面起着关键作用。借助在小鼠脑内植入光纤在体实时记录神经元活动信号和光遗传学实时特异性干预等方法，研究团队发现，摄食甜水、与异性社交等奖赏性刺激选择性地激活BLA到同侧半球NAc的神经投射，而摄入苦味水、面临危险等厌恶性刺激则选择性地激活BLA到对侧半球NAc的神经投射。进一步的研究表明，BLA到同侧半球NAc的神经投射主要支配D1型神经元，增加在NAc的多巴胺释放，促进正性奖赏情绪的形成；而BLA至对侧半球NAc的神经投射主要支配D2型神经元，降低NAc的多巴胺水平，而导致负性厌恶情绪和相关记忆的形成。这一工作区分了BLA向同侧和对侧大脑半球投射在情绪和相关记忆形成中的不同作用，发现了BLA到对侧NAc神经投射在编码负性情绪和引发逃避行为中的关键作用，揭示了跨脑半球神经连接的一个重要功能。如图所示：BLA分别通过同侧或对侧投射连接不同NAc神经元。正性奖赏性刺激激活BLA-NAc同侧投射和NAc的D1型神经元，促进NAc多巴胺释放，产生愉悦情绪和亲近行为；而负性厌恶性刺激通过激活BLA-NAc对侧投射和D2型神经元，降低NAc多巴胺水平，引发厌恶情绪和逃避行为。复旦大学脑科学研究院博士研究生田振、宋嘉琛为论文共同第一作者，赵旭滢、周一鸣和陈曦等为共同作者。基础医学院刘星教授为论文最后通讯作者、脑科学研究院马兰教授为共同通讯作者。该研究得到科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金项目资助。COVID-19大流行期间季节性流感的全球时空传播动态及驱动机制
精确解析流感疫情每年在全球的发生规律、时空扩散过程及其驱动机制——仍是流感流行病学领域的一道国际科学难题。对此，复旦大学余宏杰团队采取渐进式理论和技术突破思路。首先从疾病自然史出发，突破疫情发生规律已有认知，再解析个体和群体的疾病负担，最后确定其特异的传播网络和演化机制。系列成果早期发表在Lancet、BMJ、Science等期刊。在前期深入研究的基础上，余宏杰敏锐察觉到，COVID-19大流行期间施加的非药物干预措施打破了季节性流感传播的“常态”。“尽管感染不同呼吸道传染病病原体诱导的特异性免疫不同，但非药物性干预措施对其传播的阻断作用是共通的。”在提出了COVID-19大流行影响季节性流感全球传播模式的假设后，复旦大学公共卫生学院2022级博士研究生陈志元在导师余宏杰的指导下，从描述大流行期间全球季节性流感病毒的活动强度入手，发现其整体活动水平显著降低，且其中的B/Yamagata谱系自2020年3月后似乎“销声匿迹”。但伴随全球针对COVID-19非药物性干预措施的逐步解除，流感病毒的活动水平开始逐渐恢复。在初步验证的基础上，余宏杰开始思考如何剖析COVID-19大流行对季节性流感流行的影响。2023年6月至8月，余宏杰领衔的国际合作团队初步重建了COVID-19大流行前、中、后全球季节性流感的传播模式。研究进一步聚焦在重建大流行前期（2017年1月-2020年3月）、大流行期的急性阶段（2020年4月-2021年3月）、大流行期的转变阶段（2021年4月-2023年4月）和大流行后期（2023年5月-2024年3月）四个阶段的全球季节性流感传播动态。团队整合全球流感流行病学监测数据、基因序列数据和人群航空流量数据，将全球分成了12个区域，在贝叶斯系统动力学的框架下重构了四个时期的季节性流感传播模式，并估计了传播的相关参数和潜在驱动因素。全球航空流量变化及在流感传播中的作用（A-C：不同时期的区域间航空流量；D：各区域相对出入航空流量；E-F：不同时期航空流量绝对值和模式分布；G：流感传播驱动因素）经过进一步的研究，团队发现季节性流感的活动水平和区域间航空流量均经历了“下降后恢复”的过程。在时间异质性的系统动力学模型框架下进一步结合基因序列数据，研究还发现区域间航空流量是四个时期全球季节性流感传播的主要驱动因素。为评估大流行期间不同流感季的传播强度和传播模式相似性，团队又运用多维尺度分析方法，发现大流行后期，全球季节性流感传播的模式和强度已基本恢复至大流行前水平。以甲型H3N2流感病毒为例，团队进一步研究了非洲、东南亚和南亚地区的毒株循环持久性，发现其在大流行期间显著升高，提示相对独立的进化和循环。通过构建分层贝叶斯回归模型，团队发现抗原漂移和区域间人群移动与大流行期间循环持久性的升高显著相关。本研究明确了针对COVID-19的非药物性干预措施对区域流感病毒进化/循环独立性的影响，以及大流行后流感传播模式的稳健恢复。研究结果强调了加强呼吸道病原体的病毒学和基因监测、及时调整疫苗接种策略和监测方向的重要性，对未来大流行的综合应对提供了实证依据，将加深大流行情境下对季节性呼吸道病原体传播和进化的理解。《科学》（Science）杂志编辑及审稿人对此研究论文进行了高度评价，认为该研究“提供了对季节性流感谱系动力学的最新理解，也定量剖析了大流行期间人群移动模式的变化在全球季节性流感传播的作用”。
编辑| Albertz；来源| 复旦大学
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