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2016全球最受公众关注的科学成果发布
【字体： 大 中 小 】 时间：2017年06月19日 来源：科学网
编辑推荐：
中国科学院科技战略咨询研究院战略情报研究所研制的“2016全球最受公众关注的科学成果”，通过计量统计遴选出天文学与天体物理、物理学、化学、地球科学、生命科学这五个学科中受到科技界热切关注的科学成果，及中国研究者参与的每个学科TOP30受公众关注的科学成果，为科技工作者把握最新的科学研究热点、发现该领域的最新进展和发展方向提供参考。
中国科学院科技战略咨询研究院战略情报研究所研制的“2016全球最受公众关注的科学成果”，通过计量统计遴选出天文学与天体物理、物理学、化学、地球科学、生命科学这五个学科中受到科技界热切关注的科学成果，及中国研究者参与的每个学科TOP30受公众关注的科学成果，为科技工作者把握最新的科学研究热点、发现该领域的最新进展和发展方向提供参考。
报告的数据选取自2016年基于自然指数（Nature Index）遴选的68种优质期刊的论文，以保证期刊的权威性。在此基础上，利用Altmetrics指标（截止2017年3月17日）进一步筛选出2016年度每个学科中最受关注的十大热点论文。Altmetrics是对传统引文指标的补充计量指标，与传统的引文分析相比更具即时性。通过利用主流媒体报道、F1000论文评选、维基百科及公共政策文件的引用以及研究博客、社交网络讨论等互联网量化数据分析，提供有关期刊论文和其他学术成果在世界各地探讨和应用情况的信息，目前已被应用于《自然》《科学》《柳叶刀》等期刊网站和机构数据库中。
五、生命科学
1．临床试验表明抗体aducanumab有望治疗阿尔茨海默病
论文标题：The antibody aducanumab reduces a beta plaques in Alzheimers disease
DOI: 10.1038/nature19323
期刊：Nature
Altmetrics指数：3007
来自美国和瑞士的研究人员发现一种实验性药物能够清除轻度阿尔茨海默病患者大脑中的蛋白堆积和延缓他们的精神衰退。淀粉样蛋白在脑内的沉积和tau蛋白磷酸化引起的纤维缠结是目前阿尔茨海默病的两种致病理论，在这项临床试验中，Aducanumab在165名轻度阿尔茨海默病患者体内开展为期一年的测试。研究人员发现，在接受这种抗体治疗的那些患者的大脑中，所谓的淀粉样蛋白斑块“几乎被完全清除了”。 研究成果展示了淀粉样蛋白斑块清除效果对AD的发病理论验证有重要意义，对治疗AD的新药物开发有重要价值，为最终开发出治疗这种剥夺记忆和独立性的疾病的方法提供希望。Aducanumab是最近被FDA授予加速审批待遇的第二种阿尔兹海默症新药，欧盟EMA的管理人员已经将其列入到优先发展计划—European Medicines Agencys Priority Medicines（PRIME）中，这也是迄今为止唯一关于神经系统疾病方面的药物。
2．反复损人利己会让大脑“欺骗成性”
论文标题：The brain adapts to dishonesty
DOI: 10.1038/nn.4426
期刊：Nature Neuroscience
Altmetrics指数：2789
不诚实行为已逐渐成为社会生活的重要问题。伦敦大学学院的研究人员通过在实验室控制环境下激发产生不诚实行为，并衡量不诚实行为的升级程度，通过巧妙的心理学实验设计结合功能磁共振脑成像技术，揭示了大脑在反复利己不诚实行为中的适应过程。在试验中，作者使用功能性磁共振成像技术测量其中一部分被试者的大脑活动，结果显示，测试者两个大脑半球中的杏仁核对利己不诚实行为的响应逐渐减弱，而对害己不诚实行为却没有变化，反复的利己不诚实行为会降低大脑对不诚实行为的敏感度。这种响应下降可用于预测被试者利己不诚实行为在后续试验中的升级程度。该研究从生物学角度解释了小谎如何像滚雪球一样逐渐变成重大的不诚实行为。研究结果暗示杏仁核的适应性与不诚实行为之间的关联，及其在利己不诚实行为中发挥着特殊作用。
3．鼻子里发现的新型抗生素可有效杀伤“超级细菌”
论文标题：Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization
DOI:10.1038/nature18634
期刊：Nature
Altmetric指数：2516
耐甲氧西林金金黄色葡萄球菌（MRSA）从发现至今感染几乎遍及全球，MRSA感染的治疗是临床十分棘手的难题之一，主要是因为其对许多抗生素有多重耐药性。2016年，科学家们在寄生于人们鼻腔中的细菌中发现了一种能够有效杀伤“超级细菌”的关键武器。研究者们通过对90名参与者的鼻腔细菌样本进行了系统的分析，发现了一类叫做“路邓葡萄球菌”的细菌，他们从这类细菌中提纯了一种叫做“路邓素”的物质，这是一类完全新型的抗生素。研究者们利用该种抗生素去杀伤“MRSA”，发现它能够有效遏制MRSA的繁殖及引发的感染，说明这种抗生素能够有效应用于临床治疗，尽管在此之前需要较长时间的优化。值得注意的是，路邓葡萄球菌在鼻腔的定殖与金黄色葡萄球菌鼻携带率的明显降低息息相关，暗示路邓素或产生路邓素的共生菌对预防葡萄球菌感染是有价值的。
4．科学家人工合成仅473个基因的“最小”细菌
论文标题：Design and synthesis of a minimal bacterial genome
DOI: 10.1126/science.aad6253
期刊：Science
Altmetrics指数：2430
2016年，克雷格·文特尔和他的合作者发表了题为《Design and synthesis of a minimal bacterial genome》的文章，即最小的细菌基因组的设计和合成。研究人员删除一种细菌将近一半的基因，构建出一种仍然能够发挥功能的简装版基因组。这种新构建的细菌比任何自然条件下自由生活的同类细菌拥有更少的遗传密码，共53.1万个碱基对，含有473个基因，其中仍有大约31%的基因尚有待发现精确的生物学功能。一些基因的潜在同系物存在于其他生物体中，表明它们编码了功能有待确定的通用蛋白。这一成就可能有助于科学家们定制构建新的细菌用于制造药物和其他有价值的物质，有助于人们深入理解细胞的工作机制，为调查生命的核心功能提供了一个通用工具。
5．“神经芯片”让瘫痪者实时恢复运动能力
论文标题：Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia
DOI: 10.1038/nature17435
期刊：Nature
Altmetrics指数：2402
脊髓的神经损伤很难修复，所以，想方设法地绕过它传递神经信号就成了科学家们研究的热点。研究人员绕过Burkhart（全身瘫痪患者）受损的脊髓，在大脑和手臂之间建立起了一条全新的信息通路，利用“神经旁路系统”（neural bypass system，NBS）的新型设备让瘫痪者恢复控制自身肢体的能力，从而使得患者Burkhart可以自主功能化的移动手指和手掌。这是神经科学和神经工程上的一项重大突破。此前，科学家研制出一些系统可把神经活动转化成控制如机器臂之类辅助设备的信号，也有系统让瘫痪的非人类灵长类动物恢复运动能力，但像“神经芯片”这样让人类实时恢复运动能力还属首次。这项研究为瘫痪者部分恢复独立生活带来了新希望，有望发展成为一种将大脑信号和机体想法同外界进行连接的一种无线系统，从而来帮助改善残疾人的机体功能和生活质量。
6．为什么在新环境第一晚往往睡不好?
论文标题：Night Watch in One Brain Hemisphere during Sleep Associated with the First-Night Effect in Humans
DOI: 10.1016/j.cub.2016.02.063
期刊：Current Biology
Altmetrics指数：2366
自从人类开始睡在巢穴，便出现了第一晚效应(FNE)，这已经成为人类的习惯和经验，但研究人员并不了解其内在机制。以Yuka Sasaki为首的布朗大学研究人员开始调查这一现象的内在机制。他们试图探究FNE的发生对机体的保护作用，研究人员使用先进的神经影像技术获取睡眠中的大脑快照，并收集民众处于新环境第一晚时的大脑活动。研究人员主要关注的是参与者的慢波睡眠状态。研究发现，当参与者处于新环境的第一晚时，他们左侧大脑熟睡程度明显低于右侧，两侧大脑相同部位并未睡眠—显示不同程度的清醒状态。这一研究采用多模态的脑成像方法采集了新环境第一晚睡眠的脑活动信息，揭示了在陌生环境下睡眠障碍的脑机制，有望为将来利用脑调控技术治疗睡眠障碍提供优化的治疗靶点。
7．科学家揭示狗能分辨人类词汇和语调的神经机制
论文标题：Neural mechanisms for lexical processing in dogs
DOI: 10.1126/science.aaf3777
期刊：Science
Altmetrics指数：2354
词汇是人类语言的基本构建模块，语调是另外一种通过说话传达信息的方式，匈牙利罗兰大学Attila Andics和同事对犬类是否也依靠这两种机制进行了探索。研究发现犬类能分辨人类语言中的词汇和语调，它们是通过与人类所用的相似脑区做到的。无论语调如何，犬类与人类相似，都用左脑半球来处理词汇，而在右脑半球的听觉区，犬类对语调的处理与词汇处理是分开的，这也反映了人类如何解读语调的方式。最后，该团队发现，犬类在处理话语的回报价值时会同时依赖词汇意义和语调。研究者认为，犬类的这些基础性脑构造在驯化前就已经存在，人类的独特只是他们能够发明词汇。该研究加深了对语言理解和语言产生的分离机制的理解。
8．每天抽一包烟可导致每个肺细胞每年产生150种突变
论文标题：Mutational signatures associated with tobacco smoking in human cancer
DOI: 10.1126/science.aag0299
期刊：Science
Altmetrics指数：2220
吸烟每年夺走至少600万人的生命，吸烟与至少17种人类癌症相关联，但是并没有人观察到吸烟导致这些癌症类型产生的机制。来自英国剑桥大学和美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员测量了吸烟在人体不同器官中导致的灾难性遗传损伤，鉴定出吸烟导致DNA突变的几种不同机制。他们发现对每天吸一包烟的吸烟者而言，他们每个肺细胞每年积累着平均150个额外的突变。这项研究提供一生中抽的香烟数量与人肿瘤DNA的突变数量之间存在的直接关联性。最高的突变率是在肺癌中观察到的，但是人体其他部分的肿瘤也含有与吸烟相关的突变，这就解释了吸烟为何导致很多种类型的人类癌症。研究表明，吸烟导致癌症的途径比我们想象的要复杂，研究癌症中的DNA可以为揭示癌症的发展提供新思路，从而有望找到预防癌症的方法。”
9．科学家基于多模成像数据绘制出融汇多信息的人类大脑图谱
论文标题：A multi-modal parcellation of human cerebral cortex
DOI: 10.1038/nature18933
期刊：Nature
Altmetrics指数：2202
一个多世纪以来，神经学家一直试图将人类大脑皮层划分为不同的解剖学分区和功能分区。来自美国华盛顿大学的研究人员绘制出融汇多信息的人类大脑图谱，其中皮层是大脑的最外层，也是参与感官知觉、注意力以及截然不同的人类功能如语言、工具使用和抽象思维的主要结构。研究基于从210名健康受试者身上收集到的多模态成像数据，绘制出了更为普适的全新大脑皮层分区图，并且在另外239名受试者身上进行了验证。作者将每个大脑半球分为180个分区(其中97个是此前未知的)，并运用机器学习分类器在新受试者、甚至分区不典型的个体身上自动识别这些分区。该成果有望为脑认知、脑发育和脑疾病研究提供有参考价值的图谱，提高人类大脑结构与功能研究的精确度与普适性。
10．基于脑影像的致幻剂LSD作用研究
论文标题：Neural correlates of the LSD experience revealed by multimodal neuroimaging
DOI: 10.1073/pnas.1518377113
期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Altmetrics指数：2118
致幻剂（麦角酸二乙基酰胺，LSD）是迄今为止发现的最强烈的精神药品之一，帝国学院科学家对注射过致幻剂（麦角酸二乙基酰胺，LSD）的志愿者进行了大脑扫描成像，首次完成将LSD作用于大脑成像研究，被称作50年以来最大的突破。他们发现，在LSD的作用下，大脑的不同部分竟然可以相互沟通。也就是说，即使闭着眼，视觉皮层仍然处于激活状态。同时，原本处于同一个神经网络的各个部分，在LSD的作用开始分散，这就导致了“天人合一”的感知，这种自我感觉逐渐消散的现象也被称作“自我消解”（ego dissolution）。这一研究探索LSD对人类大脑的影响可能阐明意识的神经生物学，并为使用致幻剂为精神疾病建模和治疗铺平道路，有助于理解意识的神经生物学基础，以及启发精神疾病的模型建立。
中国研究者参与的论文
下图列出中国与五个科技强国排名Altmetrics前30论文的总量（五个学科），表1列出六国在每个学科中排名Altmetrics前30的论文量，包括参与论文与通讯作者的论文。可以看出，中国参与Altmetrics 排名前30论文的总量比五个科技强国少，以中国作者为通讯作者的排名前30论文的数量略微高于日本、法国。
表1六国在每个学科中排名Altmetrics前30的论文量
