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SACNN:一种用于提升心电图(ECG)图像分类准确率和可解释性的空间注意力二维卷积神经网络
摘要深度学习模型在心电图分析中表现出了强大的性能。然而,许多现有模型作为黑箱系统运行或依赖于事后解释技术,限制了透明度。此外,基于注意力的机制主要关注一维心电图信号,对心电图图像的探索有限。在本研究中,我们提出一种基于空间注意力的二维卷积神经网络(SACNN),该网络具有内在的注意力机制,通过突出显示特征提取过程中被强调的区域来增强模型透明度。在学习过程中将空间注意力融入 2D-CNN,有助于可视化模型强调的图像区域,而无需事后解释方法。实验分析显示,分类性能在单次分割上的准确率高达 0.98,且在分层 k 折交叉验证下表现一致,平均准确率为 0.93。统计假设检验证实,SACNN 相对于所评
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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副感冒病毒基因组中含有一层非随机的反向开放阅读框
摘要偏肺病毒(MPV)是一类负义RNA病毒,与反复发生的呼吸道疾病暴发有关,但其完整的编码潜力尚未被充分表征。我们对人偏肺病毒(HMPV)及相关MPV基因组中位于负义基因组RNA上的反向开放阅读框(rORF)进行了全基因组规模的调查,并以密码子感知且保留序列组成的零假设模型作为基准。在反复出现的P基因重叠位点,我们鉴定到一个异常长的rORF(244个氨基酸),该rORF与磷酸蛋白(P)基因的大部分区域重叠;HMPV参考基因组在同一位点含有一个较短的变体(186个氨基酸),我们将其命名为P-AS1。在整个数据集中,rORF长度的上尾分布及其向反复出现的热区聚集现象均超出两种零假设模型下的预期,表
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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人类生殖系及早期胚胎发育中驯化 DNA 转座子衍生基因的动态调控
摘要胚胎发育需要精确的转录调控,以引导从全能性向多能性转变以及谱系特化。转座元件(TE)来源的基因越来越多地被认识到是这些过程的调控因子,但DNA转座子来源因子的作用仍知之甚少。在本研究中,我们利用批量和单细胞转录组及表观基因组数据集,探讨了驯化DNA转座子来源基因THAP9在人类胚胎发生、原始生殖细胞(PGC)发育及配子发生中的作用。早期胚胎发生过程中THAP9位点的表观基因组分析揭示了渐进性的染色质重塑,这与其在转录重编程中的功能相一致。THAP9在原始生殖细胞中选择性富集,但在体细胞谱系中暂时性沉默。此外,THAP9的转录水平在胚泡期卵母细胞中显著高于第二次减数分裂中期卵母细胞,且在减数
来源:npj Systems Biology and Applications
时间:2026-09-09
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对大体型哺乳动物压缩载荷建模揭示象类(Proboscidea)肱骨中不同的生物力学策略
象类(Proboscidea)表现出专门用于支撑极端体重的肢骨形态,其载荷以压缩为主。此类重力步行性(graviportality)适应包括肢骨向躯干靠近,形成柱状站立(columnar stance)。象类中曾提出两种肱骨形态型(slender 与 robust),但其压缩载荷下的功能意义尚不清楚。研究人员应用有限元分析(FEA)评估象类肱骨在轴向压缩下的生物力学表现,模拟柱状站立及偏离该姿势的条件。结果显示形态型间差异明显:细长肱骨表现劣于粗壮型,且在近轴加载时最优;粗壮肱骨在中性及离轴加载下均具更低峰值应力,并对内外侧(mediolateral)应力有较强抵抗。所有类群中,偏离中性方向通
来源:Journal of Anatomy
时间:2026-09-09
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全球内陆泥炭地的战略性恢复可最大化地方与全球协同效益
全球尺度的泥炭地恢复具有巨大的碳封存潜力;然而,在恢复优先级排序中,泥炭地碳平衡往往未与协同效益一并考虑。在此,研究人员提出一个内陆泥炭地恢复的空间优化框架,旨在最小化温室气体(GHG)排放并最大化泥炭地协同效益,如洪水缓解和水质改善。研究发现,针对全球30%的排水内陆泥炭地进行战略性恢复,并瞄准温室气体减排潜力最大的区域,其封存的温室气体量(0.91 ± 0.17 Pg CO2eq.·year?1)是随机实施同等规模泥炭地恢复(0.27 ± 0.11 Pg CO2eq.·year?1)的三倍。泥炭地恢复通常由当地对泥炭地提供的多种生态系统服务的需求驱动;因此,研究人员还量化了旨在实现水质改善
来源:Ecological Applications
时间:2026-09-09
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韩语噪声中数字测试与韩语噪声中听力测试在噪声下语音感知评估中的比较研究
摘要难以理解噪声环境下的语音(SiN)是感音神经性听力损失中一个显著的早期缺陷,无法完全由听力阈值升高来解释,这突显了高效测量日常听力困难重要方面的必要性。我们比较了韩语噪声中的数字测试(K-DiNT)和韩语噪声中的听力测试(K-HiNT)在捕捉听力损失(HL)严重程度和空间分离对 SiN 感知影响方面的效果,并考察了在不同空间听力条件下 K-DiNT 和 K-HiNT 结果之间的关系。在所有条件下,语音接收阈值随听力损失程度的增加而升高,而空间分离则改善了两种测试中的 SiN 表现。这暗示了空间遮蔽释放效应,其中 K-DiNT 产生的空间益处显著大于 K-HiNT。两种测试的结果在所有听力条
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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寄蝇科蝇类翅形轮廓的适应性异速生长
摘要昆虫翅膀的大小和形状在种内和种间存在广泛差异。这种变异的一个重要方面是异速生长,即大小与形状之间的关系。近期的理论预测表明,体型较大的昆虫可以以不成比例地较小的翅面积或不成比例地较小的翅面积二次矩进行飞行。这些预测可用于检验所观察到的翅异速生长是否代表了对空气动力学的适应。在本研究中,我们量化了139种寄蝇科物种的翅轮廓形状和气动物理学参数。与理论预测一致,面积二次矩的无量纲半径随胸宽和翅长的增加而增大,但其增长速度低于等比缩放下的预期值。然而,我们没有发现翅面积与胸宽或翅长呈次异速生长的证据。用半标志点描述的翅形状与翅长显著相关。较小的翅膀在中央附近最宽,翅尖更圆润;而较大的翅膀在近端最
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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没有放之四海而皆准的尺寸—忽略占用率和可检测性的空间变异会低估所需相机陷阱位点数量
应用于相机陷阱数据的占用模型广泛用于野生动物监测,然而关于调查位点数目的建议往往假设同质条件和简单模型结构。这些假设很少得到满足,违反假设可能导致有偏或不精确的估计。研究人员使用基于模拟的功效分析(power analysis)来评估在三种空间变异情景下准确估计占用率所需的位点数目:(i)无变异(基准)、(ii)简单变异(每个过程一个协变量)和(iii)复杂变异(多个协变量、交互项和分类预测变量)。在基线占用率(??=0.20、0.50、0.80)、累积检测概率(p*=0.65、0.80、0.95)以及不同程度的空间变异组合下,研究人员对10–1000个位点的模拟数据集拟合了单季节占用模型(s
来源:Remote Sensing in Ecology and Conservation
时间:2026-09-09
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南极海洋性湖泊中一种哲水蚤目桡足类胚胎的极端耐寒性有助于解释其在南半球的广泛分布
南极哲水蚤(Boeckella poppei)分布于亚南极岛屿、南极岛屿和南极大陆的海洋性淡水湖泊中,但此前尚无研究评估这种广泛地理分布背后的热耐受性。本研究结合受控实验室实验、南极湖泊热传感器以及从冻结沉积物中分离胚胎的观察,评估了休眠胚胎对零下温度的耐受性。来自沉积物/水界面的温度记录以及来自两个拥有大量B. poppei种群的南极湖泊的冻结岸线沉积物中胚胎的成功孵化表明,该物种既能在液态水避难所中越冬,也能在冻结沉积物中越冬。B. poppei的休眠胚胎在暴露于低至?24°C的温度后成功孵化,这表明桡足类胚胎可以在南极大陆的永久冻土中存活。环境水的快速冻结对休眠胚胎有害。当低于?12°C
来源:Freshwater Biology
时间:2026-09-09
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中间型草/杂类草比例播种混合物在修复中形成生态系统服务供给更高的植被
利用杂类草(forb)密度高的播种混合物恢复传粉服务,被视为缓解全球传粉者衰退的一种可能途径。已有研究需要明确这一管理因素是否会影响其他生态系统服务,即那些可能受到播种混合物中杂类草相对草本(grass)比重增加所影响的系统服务。研究人员在美国爱荷华州一处高草草原(tallgrass prairie)修复地,设置了草:杂类草播种比例从0:100到100:0的11种处理,检验其对多项生态系统服务的影响。研究人员假设中间型草:杂类草播种比例因植物多样性更高,会带来更高的支持服务、调节服务和美学服务。研究人员在4个生长季测定了植物丰富度、植物生产力、动物传粉花产量、外来/自生植被生物量(volunt
来源:Ecological Applications
时间:2026-09-09
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一种高效前列腺肿瘤分割的深度学习框架,该框架采用基于Wombat优化算法的深度学习模型进行训练
摘要医学图像分割在前列腺癌的早期精准检测中发挥着重要作用,而前列腺癌仍然是男性发病率的主要原因之一。该研究提出了一种强大的前列腺癌分割框架,通过结合深度学习和优化方法实现了高精度分割。为提高数据多样性和质量,系统首先收集并整理前列腺MRI数据集。随后,对数据进行了复杂的预处理,包括旋转、重塑、对比度限制自适应直方图均衡化(CLAHE)以及图像翻转等操作。为了便于学习和评估,预处理后的数据被划分为训练集(80%)和测试集(20%)。所采用的新深度学习模型名为SwinDense-GAM-UNet,它结合了Swin Transformer模块在捕捉长距离依赖关系方面的优势,增强了上下文理解能力;同时
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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利用数字全息显微镜对毒胡萝卜素作用于胶质瘤细胞的三维实时监测
摘要胶质瘤约占所有脑肿瘤亚型的三分之一,是最常见的原发性脑肿瘤。开发针对胶质瘤的新型治疗策略一直是当前研究的主要焦点。在本研究中,我们利用数字全息显微镜(DHM)研究了Blebbistatin(BB)处理对胶质瘤细胞形态的影响。已知BB可破坏肌动球蛋白收缩性,从而调节细胞迁移、细胞质分裂和细胞骨架重塑等关键细胞过程。DHM是一种无标记、非侵入性的成像模式,能够在任意时间尺度上以视频帧率对生物样品进行定量和形态学评估,适用于细胞的活体和三维监测。通过对记录的全息图进行数值重建,我们追踪细胞形态变化,并以光学体积和若干统计参数对其加以量化。我们的研究结果表明,添加BB会诱发细胞结构的显著且随时间变
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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心境障碍中与躯体症状相关的岛叶-小脑功能连接:重性抑郁障碍中的差异性模式与纵向证据
目的:本研究旨在识别心境障碍中与非特异性躯体症状相关的岛叶亚区静息态功能连接(resting-state functional connectivity, rsFC),并探讨这些连接是否具有状态依赖性。 方法:在第一阶段(Phase 1),研究人员使用Brainnetome Atlas中的12个岛叶亚区作为种子点,对重性抑郁障碍(major depressive disorder, MDD)患者、双相障碍(bipolar disorder, BD)患者和健康对照者进行基于种子的rsFC分析。在各组中分别检验rsFC与贝克抑郁量表-II(Beck Depression Inventory-
来源:Psychiatry and Clinical Neurosciences
时间:2026-09-09
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真核起始因子2A(eIF2A)条件性敲除提示全身eIF2A敲除小鼠代谢综合征表型存在脂肪组织以外的机制
蛋白质合成动态调控对代谢稳态至关重要,翻译起始在该过程中发挥关键作用。越来越多证据表明,除经典真核起始因子(如eIF2、eIF4E)外,非经典因子如真核起始因子2A(eukaryotic initiation factor 2A,eIF2A)也可调节代谢稳态。eIF2A是高度保守的真核蛋白,最初被认为功能类似细菌IF2,促进起始者Met-tRNAi募集至40S核糖体亚基,其精确机制仍有争议。为研究其机体层面作用,研究人员此前生成了全身eIF2A敲除(knockout,KO)小鼠,发现eIF2A参与脂质稳态、糖耐量、胰岛素敏感性及代谢综合征易感性调控。为进一步明确脂肪组织是否驱动这些表型,研究人
来源:FASEB BioAdvances
时间:2026-09-09
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海岸湿地修复后生态系统服务随时间发生转变
生境修复(habitat restoration)在全球范围内不断增加,旨在恢复生物多样性(biodiversity)与生态系统服务(ecosystem services)。为评估此类修复项目的成功与否及其价值,研究人员需要理解修复后生物多样性与生态系统服务如何以及何时产生预期修复结果。然而,目前关于修复后较长时间尺度(例如数十年)内生物多样性与生态系统服务如何演变的数据驱动认识仍然有限。虽然生态系统服务难以量化,但功能性状(functional traits)可作为更易测量的有效代理指标。研究人员在澳大利亚东部的 Hunter River 河口与 Maroochy River 河口,对树龄
来源:Ecological Applications
时间:2026-09-09
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三价砷化合物加剧人角质形成细胞模型中UVA相关的基因组不稳定性
摘要无机砷是已明确确认的人类致癌物,与非黑色素瘤皮肤癌密切相关,但其与太阳辐射的相互作用尚未被完全阐明。砷相关肿瘤优先发生在日晒区域,并常表现出与氧化应激相关的突变模式,而非经典的紫外B(UVB)损伤特征,提示紫外A(UVA)辐射可能是一个重要的共暴露因素。本研究利用具有不同p53状态的角质形成细胞模型,评估了生理相关浓度下三价砷化物对UVA相关基因组不稳定的影响。研究采用多终点平台,整合彗星实验动力学、微核分析、Bliss协同效应模型及转录组学分析,以表征联合暴露的响应。亚微摩尔浓度的砷化物单独作用时,细胞毒性极小,彗星实验检测到的DNA损伤增加可忽略不计。然而,与UVA联合暴露时,染色体不
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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内生细菌对盐胁迫下大豆幼苗抗氧化酶SOD和CAT及根系解剖结构的影响
摘要为探讨内生细菌对大豆幼苗耐盐性的影响,并为缓解大豆生产中盐胁迫损伤提供生物策略,本研究选用黄淮海地区广泛种植的中度耐盐品种'徐豆20'。通过盐胁迫盆栽实验研究了内生菌株131和137,细菌悬浮液与无菌水的稀释比为1:1、1:2和2:1。除抗氧化酶和根解剖结构外,还评估了株高、叶绿素含量和丙二醛(MDA)水平。菌株131和137分别被鉴定为鲁氏肠杆菌和蜡样芽孢杆菌。接种后,SOD和CAT活性增加(在50 mmol/L NaCl下,最大SOD为14.89 U·g?1·FW,最大CAT为1910 U·g?1·min?1),叶绿素含量增加,MDA积累减少,缓解了根生长抑制,并保持了根表皮的完整性。
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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碱性胁迫和二氧化硒诱导黑豇豆不同基因型产生差异性生理、生化和转录响应
摘要碱性胁迫限制了作物的生产力。本研究考察了二氧化硒(SeO?)种子预处理(100 μM,6 h)对两个豇豆(Vigna mungo L.)地方品种——伊朗品系(IR)和印度品系(IN)——在碱性胁迫(pH 9)下响应的影响。高pH降低了地上部长度(IR减少23%,IN减少22%)和根系长度(IR减少29%,IN减少12%);SeO?预处理使IR的地上部长度提高45%,但IN仅提高2%。胁迫条件下地上部鲜重下降(IR下降32%,IN下降42%),SeO?处理后IR鲜重进一步下降,而IN则上升45%。胁迫条件下两个基因型的甘氨酸(Gly)均急剧升高,而丙氨酸(Ala)、甲硫氨酸(Met)、色氨酸
来源:Scientific Reports
时间:2026-09-09
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距骨小梁构筑所受鞋履影响
习惯性双足行走的演化是人类历史上的决定性里程碑,然而化石证据表明双足行走的实践方式存在显著变异。小梁骨(trabecular bone)终生响应关节载荷与取向,为研究这些差异提供了有力途径。解释化石人属(fossil hominins)中的变异,需要现代人内部种内变异的可靠基线,并考虑生活方式、活动量与习惯性行为差异。许多现代骨骼标本来自后工业人群,其活动模式、鞋履使用和健康状况与过去人群明显不同,可能使解释产生偏倚。因此,习惯性穿鞋(habitual shod)的后工业现代人可能不是早期人属所经历载荷环境的最佳替代,而赤足(unshod)个体更接近裸足运动。为探索鞋履对骨内部结构的影响,研究
来源:Journal of Anatomy
时间:2026-09-09
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使用连续时间捕获-再捕获模型估计迁徙鸟类的季节存活率
理解迁徙物种的种群动态需要考虑其整个年周期。一个关键要求是将年存活率分解为不同季节时期。尽管越来越多的证据表明迁徙是年周期中最危险的阶段,但季节性存活率的时间变化及其对种群动态的影响仍知之甚少。当个体仅在年周期的有限时期被遇到时,估计季节性存活率具有挑战性。研究人员开发并测试了一种适用于仅能在繁殖季节遇到的有标记个体数据的连续时间捕获-再捕获模型(continuous-time capture–recapture model)。该模型允许将年存活率分离为繁殖期(breeding period)和非繁殖期(non-breeding period)。研究人员将该模型应用于2002年至2024年间从
来源:Ecological Applications
时间:2026-09-09