Nature
过渡金属硫族化合物中的自发回旋电子排序
　　Nature封面：研究团队所用方法的艺术示意图，该方法让圆偏振光照射1T-TiSe 2的同时将其冷却在临界温度以下，从而优先形成一个手性畴。Nature杂志第7796期封面文章报道了过渡金属硫族化合物中的自发回旋电子排序研究。手性是自然界材料的一个常见属性。对某些材料来说，电子可以自发地重新排列，让原来的非手性结构具有手性。这种回旋排序被称为胆固醇液晶的量子版本，但事实证明它很难被观察到。Nuh Gedik等人报告称，他们在过渡金属硫族化合物1T-TiSe 2中实现并观察到了回旋排序。
　　
非洲和亚马孙热带森林的碳汇饱和不同步
　　Nature封面：刚果民主共和国的一片热带森林。Nature杂志第7797期封面文章报道了1983年至2015年之间，非洲和亚马孙地区的热带森林吸收碳的速度，并发现了这两个地区之间的明显差异。非洲森林作为碳汇的能力在2010年代开始衰退之前一直是稳定的，这与先前记录的亚马孙森林自1990年代以来的衰退形成了鲜明对比。研究人员推测到2030年，非洲的碳汇将比2010—2015年度缩减14％，而亚马孙的碳汇将在2035年达到零。这种衰退对于全球2摄氏度以下的变暖目标而言，具有重要影响。
　　
缅甸白垩纪琥珀中发现蜂鸟大小的恐龙
　　Nature封面：一块直径只有31.5毫米的缅甸琥珀，其中保存了据信是已知最小的中生代恐龙的完整颅骨。Nature杂志第7798期封面文章报道了约有9900万年历史的这块颅骨，来自一个原始类鸟物种，命名为宽娅眼齿鸟（Oculudentavis khaungraae）。颅骨本身只有14.25毫米长，说明该生物的体型类似于世界上现存最小的鸟——吸蜜蜂鸟（Mellisuga helenae）。眼睛的孔径很小，说明在光照充足的白日环境里活动，下颌的长排牙齿则指向了其以无脊椎动物为主的捕食性饮食。化石的微小尺寸暗示了小型化演化的时间可能比之前想得更早。
　　
集约农业驱动鸟类多样性的长期变化
　　Nature封面：皇家.，是哥斯达黎加丰富多样的鸟类中的一种。Nature杂志第7799期封面文章报道了农耕和气候变化给鸟类生物多样性带来的长期变化。Nicholas Hendershot等人在18年的时间里，反复调查了哥斯达黎加的48个地点——代表了从自然森林到多种经营和集约农业的各种土地利用方式。发现在集约管理程度最高的土地上，长期的生物多样性变化最大，这种作用在干旱条件下明显。长期看，多种经营农业背景下的物种多样性维持在高位，表明这种形式的土地管理或许能在保护生物多样性方面发挥作用。但是，集约农业的多样性正在逐渐下降。
　　（本页期刊封面图来自Nature官网）
　　
Science
三维活性向列相液晶的拓扑结构和动力学
　　Science封面：复合三维主动向列相液晶的荧光显微镜图像。Science杂志第6482期封面文章报道了三维活性向列相液晶中向错回线的结构和动力学过程的实验观测。拓扑结构是各类多体系统中非平衡动力学的有效描述符。美国布兰迪斯大学Zvonimir Dogic团队和加州大学默塞德分校Daniel A.Beller团队合作，将可产生力的微管束分散在无源胶体液晶，形成三维有源向列相液晶。研究人员通过显微成像揭示出有源向列相液晶毫米尺度结构的时间演化过程。研究结果为分析各类体各向异性系统的非平衡动力学提供了一个可靠实验框架。
　　
可取之处
　　Science封面：巴黎圣母院塔尖在浓烟中倒塌。Science杂志第6483期封面文章报道了科学家们正在领导修复巴黎圣母院。2019年4月15日，一场大火席卷了阁楼的木材，熔化了铅屋顶，毁坏了石墙，几乎摧毁了这座巴黎地标。科学家们正在指导它的修复工作。通过开放大教堂进行检查，大火还促进了新的历史研究。几十名科学家运用从地质学到冶金学的技术来评估巴黎圣母院的石头、灰浆、玻璃、油漆和金属的状况。他们领导着关键的工作，决定如何抢救材料和缝合大教堂。这座大教堂，在大火的炙烤下，正在为它中世纪的神秘历史提供线索。
　　
冰冻大陆
　　Science封面：一座来自南极洲的冰山漂浮在南大洋中。Science杂志第6484期特刊文章报道了南极冰盖的形成和控制其存在的地质过程，受其与周围海洋相互作用影响的冰盖的演变，以及在我们变暖的未来，大陆的冰层将如何变化。南极冰盖的大规模损失，无论是冰山的崩解还是融化，都将有助于决定在气候变暖的情况下海平面的未来。冰盖在未来几十年到几百年的变化将取决于它的结构、动力以及与大气和周围海洋的相互作用。这期特刊的内容为我们提供了一个窗口，让我们得以窥探这一非凡地区的自然形态和动物区系。
　　
西湖大学成功解析新冠病毒受体ACE2全长结构
　　Science封面：新型冠状病毒(SARS-CoV-2;蓝色)接近人体细胞(浅粉红色)。 Science杂志第6485期封面文章报道了西湖大学周强团队成功解析了ACE2全长结构，分析了新冠病毒如何入侵人体的过程。该研究主要是利用冷冻电镜技术，解析新冠病毒受体ACE2的全长结构。在SARS病毒和“新冠病毒”侵入人体的过程中，ACE2就像是“门把手”，病毒抓住它，从而打开了进入细胞的大门。该研究有助于理解冠状病毒进入靶细胞的结构基础和功能特征，这些结构为针对这种关键相互作用的治疗方法提供了重要结构生物学数据支撑。
　　（本页期刊封面图来自Science官网）
　　

人工智能
动态照明深度学习关联成像研究
　　中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室提出一种适用于傅里叶变换关联成像系统的深度学习网络模型，该方法可实现关联成像动态解码，样品只需单次曝光即可获得高质量图像。相关论文发表于Optics Express。利用傅里叶变换关联成像系统的特点，提出了一种动态解码神经网络模型（Y-Net），只要训练过程和成像过程的散斑场统计特性一致，即可高质量重建样品图像，且样品只需单次曝光。由于网络具有动态解码特性，训练散斑场的空间分布可以完全不同于实验散斑场，因此可以采用模拟数据训练网络，从而解决了常规深度学习成像方法中的数据来源问题。
　　
微生物单细胞人工智能鉴定研究
　　中国科学院微生物研究所付钰研究组利用拉曼光镊结合人工智能技术实现了微生物单细胞水平的快速准确鉴定。研究论文发表于Analytical Chemistry。研究组设计了卷积神经网络机器学习算法，建立拉曼组数据库，开展模型验证和样品预测，验证了人工智能模型对微生物单细胞检测的特异性和灵敏性，结果显示单细胞水平鉴定微生物的平均正确率达到95.64%，整个鉴定过程在5分钟内完成。鉴于人工智能分析的“黑箱性”，通过逐一遮蔽光谱的理念建立了新型的微生物拉曼光谱特征峰提取算法，实现对人工智能如何分析微生物拉曼光谱的可视化呈现，为进一步表征微生物的生化特性奠定了基础。
　　
“磁力刀”抑制肿瘤生长研究
　　中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员王辉、张欣与合作者利用磁溶剂热法合成出海胆状镍纳米粒子（UNNPs），实现旋转磁场诱导下的肿瘤细胞凋亡以及肿瘤生长抑制。研究论文发表于 Chemical Engineering Journal。这种由磁性纳米粒子组成的“磁力刀”不是传统意义上的“刀”，它是一种磁场带动下的“机械力”，这种力量形似榨汁机在搅拌水果时产生的涡轮形力量，水果在涡轮力的作用下被搅碎，同理细胞在磁场机械力的作用下被搅碎直至死亡。UNNPs具有高饱和磁化强度和结构特异性等优点，对正常细胞以及生物体无明显毒副作用。在低频旋转磁场下，UNNPs有效抑制了小鼠体内乳腺癌的生长。
　　
协作机器人研究
　　中国科学院沈阳自动化研究所协作机器人研究团队提出了一种基于有限元子结构法和正交设计的协作机器人全域多目标优化设计方法。研究论文发表于Structural and Multidisciplinary Optimization。研究人员采用全域弹性变形和一阶固有频率指标评价机器人的整机刚度和动态性能，进而提出了一种协作机器人全域多目标优化设计方法。该方法以机器人弹性变形、固有频率以及质量等指标为优化目标，解决了协作机器人结构优化中存在的位姿及非结构参数影响、多目标耦合、计算速度与精度平衡等问题，具有建模精度高、计算速度快、对各模块的复杂形状适应性好等特点，有效提高协作机器人的刚度及动态性能。

仿生微型手术机器人研究
　　同济大学牵头建设的上海自主智能无人系统科学中心微纳无人系统研究团队研发出仿生微型手术机器人，为超微创血栓清除提供新型医疗手段。研究论文发表于Advanced Materials。研究团队研发了一类具有集群行为、模仿趋磁菌内部磁小体有序结构的微型机器人，其材料成分、接触界面和控制方式都具有良好的生物相容性。通过实验方式和数值模拟解析了机器人内部驱动结构、磁场强度及频率对其运动能力的影响，结果显示，其最高运动速度可达161.7微米每秒。在接收到磁场群体性控制命令后，负载溶栓剂的微型机器人可聚集在血栓部位，在高频磁场控制下释放溶栓药物，进行微血管溶栓。
　　
近红外二区荧光成像临床转化研究
　　中国科学院自动化研究所分子影像院重点实验室研究员田捷等成功研发出了新型近红外二区荧光成像系统及手术导航技术，进一步利用荧光探针吲哚菁绿（ICG），开展了近红外二区荧光成像在人体肝癌成像上的应用，解决了近红外二区荧光成像临床转化的问题。研究论文发表于Nature Biomedical Engineering。新兴的光学分子影像技术为图像引导手术治疗提供了新方法和新思路。科学家们一直在探索如何将荧光成像技术用于解决临床问题，但一直面临诸多挑战。这项研究发现该技术可以术中发现其他影像模态难以发现的肝癌微小病灶和转移灶，显著提高手术切除的准确性。
　　
痛觉信息处理的神经环路机制研究
　　中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室研究员孙衍刚研究组发现臂旁核将脊髓上行的痛觉信息直接传递到丘脑板内核而非杏仁核。研究论文发表于Neuron。该研究发现接收脊髓输入的臂旁核细胞与丘脑板内核而非杏仁核中的神经元形成直接的兴奋性突触连接。这些研究结果表明，同侧脊髓-臂旁核环路将来自脊髓的痛觉相关信息直接传递到丘脑板内核而非杏仁核。该研究揭示了脊髓内的痛觉相关信息上行传递的细胞和环路机制，为进一步研究痛觉信息处理环路的可塑性和调控机制奠定了基础。
　　
人类利用立体嗅觉进行导航
　　中国科学院心理研究所周雯研究组和张.研究组合作，采用视觉光流刺激和纯嗅觉气味（不激活三叉神经）进行实验，共216名受试者先后参与实验。研究结果发表于 PNAS（美国科学院院刊）。研究论文证实，适度的鼻间气味浓度差可有效偏移个体的自身运动方向知觉，使其认为自己在向气味浓度更高的那侧行进。这一效应依赖于鼻间气味浓度的比值，而非鼻两侧气味浓度的数值差异，且发生在主观意识层面之下，受试者并不能报告哪一侧鼻腔闻到的气味更浓。研究表明，人类拥有“立体嗅觉”，它在意识层面下指引我们的导航，这为人类嗅觉虚拟现实系统的设计和发展提供了思路。

临床研究
Visionome技术算法可智能高效诊断多种眼病
　　中山大学中山眼科中心林浩添教授、刘奕志教授与西安电子科技大学刘西洋教授带领团队合作，首创了一种基于解剖学和病理学特征对医学图像进行密集标注的方法——医学图像密集标注技术Visionome。研究论文发表于 Nature Biomedical Engineering。Visionome技术可多产生12倍标签，而这些标签训练出来的算法显示了更好的诊断性能。基于此技术，团队训练出可准确识别多种眼前段病变的裂隙灯图像智能评估系统，可应用于大规模筛查、综合分诊、专家级评估、多路径诊疗建议等多个临床场景。不仅在回顾性数据集中表现出眼科专家级别的诊断水平，在前瞻性数据集中也表现出色。
　　
肝脏缺血再灌注损伤研究
　　华中科技大学同济医学院附属协和医院张进祥教授课题组研究了肝脏缺血再灌注损伤过程中miR-210与SMAD4反馈调控机制。研究论文发表于Hepatology。缺血再灌注损伤是导致肝脏术后功能衰竭的重要原因，机制尚不清晰，是一个涉及多细胞和多种分子相互作用的复杂过程。研究发现肝脏缺血再灌注损伤过程中转录因子SMAD4能够入核并激活miR-210的表达，同时miR-210又能靶向抑制SMAD4形成负反馈循环抑制SMAD4的抗凋亡效应。肝脏缺血再灌注损伤过程中miR-210与SMAD4反馈调控机制的阐明，对于通过开发miR-210小分子阻断药物治疗肝脏缺血再灌注损伤具有重要意义。
　　
人类肠道菌群紊乱对颅内动脉瘤发生的作用机制
　　中国医学科学院阜外医院陈敬洲教授团队与首都医科大学附属天坛医院、沧州市中心医院、清华大学、中国人民解放军总医院的合作者共同合作揭示了人颅内动脉瘤与肠道菌群的关系，解析了肠道菌群在颅内动脉瘤发生中的机制并提供了新的干预手段。研究论文发表于Nature Communications。研究发现了颅内动脉瘤患者肠道菌群结构异质性显著降低，提示肠道菌群可能通过调节血浆氨基酸和脂肪酸水平，促进颅内动脉瘤疾病的发生发展。研究结果有助于理解颅内动脉瘤的发生机制并可能提升防治效果，尤其是对于不适于手术（包括介入及外科治疗）的或手术并发症风险高的非破裂颅内动脉瘤患者。
　　
人源类肿瘤组织细胞簇用于癌症药敏检测
　　北京大学工学院席建忠教授课题组、北京大学人民医院王殊教授课题组与北京大学肿瘤医院等团队联合，创建了一种全新原代肿瘤细胞自己“任性游走”组装形成微肿瘤的方法，建立了乳腺癌等癌种的微肿瘤模型。临床实验结果显示，该微肿瘤模型预测患者药效的准确性高达90%以上。研究论文发表于Science Translational Medicine。研发的微肿瘤PTC模型（patient derived tumor-like cell cluster，人源类肿瘤组织细胞簇）在检测周期、准确性以及临床转化应用等方面，取得机制和技术上的进展。PTC平台可有力地推动肿瘤临床医学在机制探索、新药开发、临床辅助诊断等领域的研究。

抗肝癌药物新载体“纳米方舟”
　　浙江大学医学院附属第二医院王伟林教授团队和浙江大学高分子系毛峥伟教授团队将具有类葡萄糖氧化酶作用的超小金纳米粒子（Au NPs）原位结合在金属有机框架（MOF）上，以用于级联的化动力/饥饿治疗，突破了单纯化动力治疗效果不佳的难题，为纳米药物研发提供了新的思路。研究论文发表于Advanced Science。研究人员设计了一种含铁的有机金属框架材料（MOF），其表面具有大量孔洞，到达肿瘤部位后会在特殊微环境的作用下快速分解，将铁离子释放出来进行化学动力治疗。同时，MOF结构和特定的有机分子保护金纳米粒子，这就像一套“护甲”保护药物，使其只有在肿瘤微环境中才会释放。
　　
基于汉语语义理解的不同意识水平意识障碍患者的诊断与苏醒预测
　　复旦大学附属华山医院神经外科毛颖教授和吴雪海教授的意识研究团队与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王立平研究员团队合作，开展意识障碍患者语言加工深度的评估。研究论文发表于Nature Neuroscience。利用256导联高密度脑电图，创新性地将一种基于汉语语义理解的听觉范式应用于意识障碍病人残存意识检测和苏醒预测中。通过脑电图相位相干性分析和脑电微状态分析，提取原始脑电信号中的语音加工神经表征，发现不同意识水平患者（植物状态、微意识状态）对复杂程度不同的结构化汉语序列（字、词和句子）的脑响应存在差异，这两种脑电表征反映了语言加工的深度。
　　
中国心血管疾病一级、二级预防中存在明显性别差异
　　首都医科大学附属北京安贞医院马长生、杜昕等总结了我国目前心血管疾病预防的总体情况，揭示了心血管疾病预防存在明显性别差异，女性居民心血管疾病预防不理想问题尤为突出，为后期制定国家级心血管疾病预防战略提供重要依据。研究论文发表于 Circulation。该研究发现我国心血管疾病预防中的性别差异明确存在，女性居民预防不理想问题更为突出，需要从多个维度给予必要的干预，提高全社会和女性自身对心血管健康的认识和关注，进一步开展相关研究，明确可以缩小该研究发现的性别差异的有效干预措施，制定重点关注女性的切实有效的心血管疾病预防战略。
　　
蛋壳来源的新型仿生骨修复材料
　　上海交通大学医学院附属第九人民医院眼科范先群教授课题组与泉州师范学院杨大鹏教授课题组合作，开发了一种蛋壳来源的新型骨修复纳米材料，该材料具有环保、仿生、骨诱导的特性，为骨组织工程支架材料的开发提供新思路。研究论文发表于 Chemical Engineering Journal。新型复合CaCO 3/MgO/CMC/BMP2支架的杨氏模量和抗压强度均高于CMC支架；细胞实验证实该支架具有显著的矿化能力和骨向分化诱导性。大鼠颅骨骨缺损修复实验表明新型复合支架具有良好的骨缺损修复效果。复合支架释放的Mg2+离子和BMP2可以激活ERK1/2和Akt途径的磷酸化，从而实现多途径协同促进成骨。科