最近，北极上空开了一个大洞……|一周科技
欢迎收看一周科技。本周冷知识：老鼠脸上其实也有丰富的表情，不过人们最近才终于读懂了它。
“读心术”
在人工智能的帮助下，一项新技术可以更准确地读取人脑中的神经活动，把它翻译成句子——别担心，这有很多限定条件，你的小心思不会因此泄露。
图库图片都太丑了，因此编辑决定亲自拍一张
这项研究本周发表在《自然-神经科学》上[1]。实验被试是四位癫痫患者，为了监测癫痫发作，他们此前在脑内植入了电极，正好可以提供皮层脑电图数据。研究者们让被试朗读一些特定的句子，同时记录下他们的神经信号，然后训练循环神经网络对这些信号进行解码，从中还原词句信息。结果，AI的解码达到了超过以往的准确率，它们的错误率可低至3%——不过，这结果目前仅限于实验中数量有限的英文短句，共涉及约250个词。
目前该技术解码使用的是朗读句子时的神经信号，而研究者的目标则是读取人们脑子里默念的句子——这样可以帮助那些无法说话、行动困难的人与外界交流。论文作者约瑟夫·马金（Joseph Makin）表示：“我们还没到达那里，不过我们认为这可以成为‘语言义肢’的基础。”
大空洞
据《自然》新闻报道，北极圈上空近日出现了有记录以来最大的臭氧层空洞，面积大约是格陵兰岛的三倍，与南极圈每年形成的臭氧层空洞大小相当[2]。
北极圈在2019年和2020年的臭氧含量对比（蓝色区域为臭氧层空洞） | Nature News/ NASA Ozone Watch
臭氧层空洞形成的原因一般是冷空气使得高空聚集云层，来自制冷剂的氯和溴等化学物质在云层表面与臭氧发生反应，进而侵蚀了臭氧层。南极在冬天经常会发生气温骤降，在高空形成云层，因此每年都会出现臭氧层空洞。与南极相比，北极温度变化较大，臭氧层一般不会被破坏，但今年北极的西风非常强劲，将冷空气困在了一种名为“极地涡旋”的气旋中，诱发了消耗臭氧的化学反应，最终出现了臭氧层空洞，并且打破了在2011年创下的臭氧层消耗记录。
幸运的是，随着大气温度上升，北极的臭氧含量很可能会在几周内就恢复原样。即使臭氧层空洞漂移到低纬度地区，人们也可以涂抹防晒霜减少紫外线照射，基本不用担心空洞会威胁到身体健康。
察言观色
和人类一样，小老鼠也有能反映不同情绪的面部表情变化。虽然这些表情在普通人看来大概难以辨认，但现在科学家们已经学会了解读它们。
和人一样，小鼠也有表情变化 | Julia Kuhl/Max Planck Institute of Neurobiology
本周五，破解小鼠面部表情的研究成果在《科学》期刊上发表[3]。研究人员固定了实验小鼠的头部，然后让它们接触各种不同的刺激，包括疼痛的电刺激、或甜或苦的液体以及会引起恶心的药物注射。研究者用视频记录下小鼠们相应的面部变化，再用机器学习算法分析提取其中的表情特征。利用这种方法，研究者可以区分小鼠对应愉悦、恐惧、厌恶等基本情绪的表情，还可以测量它们的强度。同时，他们还锁定了小鼠脑中与这些面部表情相关的神经活动。
解析小鼠表情对开展研究很有帮助，科学家们可以通过“察言观色”测量实验动物的情绪反应，并探究这些情绪如何在大脑中产生。
下面是竞猜时间：下图中上方的小鼠处于中性情绪状态，你能看出下方的小鼠表情反映了怎样的内心活动吗？
下图小鼠表情的答案是：恐惧| Nejc Dolensek et al
求爱联盟
在自然界中，雌性往往是稀缺的生育资源；为了争取或保护潜在的伴侣，雄性会采取诸多措施。例如，之前的研究就发现，在交配季节，雄性宽吻海豚会组团移动，一起旋转、跳跃、浮出海面。而新的研究则表明，组团的宽吻海豚还会一同“合唱”，发出具有威胁性的声音[4]。
宽吻海豚 | Wikipedia
2016～2018年，研究者在西澳大利亚鲨鱼湾的水下放置麦克风，记录到了453次宽吻海豚的叫声，其中172次是由多只海豚一起发出的。他们记录到了7组雄性海豚联盟，总共有59只，其中最大的联盟里有多达14只雄性。当联盟成员“合唱”时，它们有相同的频率，会一起开始，一起结束。
单只海豚与海豚“联盟”发出的声音对比 | 音频来源：Bronte L. Moore et al
研究者认为，这种联盟可以吸引和守护雌性，不让它们被竞争者夺走，但他们还不知道雌性海豚对此会作何回应。另外，雄性也以此维持社会连结，减缓彼此之间的紧张关系。
神秘色彩
1848年，法国物理学家埃德蒙·贝克勒（Edmond Becquerel）拍下了人类历史上最初的彩色照片。这幅照片展示的是太阳的光谱，贝克勒将抛光的银板进行化学“敏化处理”，然后进行曝光，接触不同波长光照的部分产生了差异化的彩色。
贝克勒制作的这种彩色图像被称为“photochromatic images”，因为曝光时间长、色彩难以固定，这种技术没有继续发展下去 | Musée Nicéphore Niépce, Chalon-sur-Sane.
这种并不实用的彩色成像术很快就被废弃了，在此后的一百多年里，人们一直不能确定这些银板上产生的色彩到底是从哪里来的。而近期发表的一项研究终于对此给出了答案[5]。
研究者们在实验室复现了贝克勒的技术，并对产生不同色彩的区域进行了分析。结果显示，产生不同颜色的区域并没有化学组成上的差异，也没有像蝴蝶翅膀鳞片那样规律的微观结构来产生颜色。不过，这些彩色层都含有分散在氯化银基质中的银纳米颗粒，而且不同颜色区域颗粒的大小、数量分布不同。由此看来，在光照影响下发生变化的银纳米颗粒应该就是神秘色彩的源头。
小鼠表情的答案是：恐惧，猜对了吗？
参考文献
[1]https://www.nature.com/articles/s41593-020-0608-8
[2]https://www.nature.com/articles/d41586-020-00904-w
[3]https://science.sciencemag.org/content/368/6486/89
[4]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.2944
[5]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202001241
作者：麦麦，矩阵星，窗敲雨
编辑：窗敲雨
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