收腹动作能“清洗”大脑 | 科技周览

整理 | 周舒义、平生

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超50万人研究显示：6至8小时是最佳睡眠时长美国在线教学平台遭黑客攻击，高校期末考试大面积延期欧洲电梯限载标准已过时，因为人们变胖了简单动作就能“清洗”你的大脑把“光合作用”滴进眼睛，成功治疗干眼症光缆可以“窃听”附近对话电影里的地质学家都是好人……但他们经常很早领盒饭

超50万人研究显示：6至8小时是最佳睡眠时长

一项涵盖约50万名成年人的大规模研究发现，每日睡眠时长与人体衰老进程之间存在显著关联，并锁定了一个“黄金区间”——每天睡眠约6至8小时，与较低的早逝及多种疾病风险显著相关。相关论文5月13日发表在《自然》（Nature）。

研究发现，睡眠时间过长或过短均与衰老加速相关。不过研究团队也强调，这一结论并不意味着6到8小时是适用于每一个人的最佳睡眠时长，也不能直接证明只要达到这一区间就能改善健康或延缓衰老。但这项研究确实为“睡眠如何影响全身健康”这一古老命题提供了迄今最全面的科学图景。

研究作者、哥伦比亚大学计算神经科学家温俊豪（Junhao Wen）本人就是一位夜里频繁醒来的浅眠者，他希望深入了解睡眠时长对身体特定器官和系统的具体影响。研究团队调用了“英国生物样本库”（UK Biobank）的数据，长期追踪逾50万参与者，涵盖生活方式问卷、脑部成像和血液样本等丰富的健康信息。

研究人员首先寻找与异常睡眠模式相关的基因联系，结果出乎意料地少。“睡眠可能更多地受环境影响，”温俊豪说，“这向公众传递了一个有力的讯息——睡眠是可以被改变的。”

此前已有研究提示，人体不同器官的衰老速度可能存在差异。温俊豪团队进一步分析了睡眠时长与23种生物衰老时钟之间的关联，这些时钟覆盖17个器官，分别基于蛋白质水平、代谢物水平或医学影像特征构建。

分析结果通常呈现“U型曲线”，睡眠过多或过少都对应较差的衰老指标，但曲线的最低点位置并不一致。例如，基于心脏蛋白质的时钟显示，对应最佳健康结局的睡眠时长是6小时；而基于脑部蛋白质的时钟则提示，8小时睡眠最为理想。在部分情况下，男性和女性的最佳睡眠时长也存在差异。

总体而言，每天睡6.4到7.8小时的人群，其衰老指标和整体健康状况更佳，2型糖尿病和抑郁症等疾病的发生率也明显低于睡眠时间过多或过少的人群。

不过温俊豪指出，这项分析主要基于英国生物样本库的参与者，结论未必适用于其他人群。此外，目前的数据也无法完全厘清因果关系——究竟是睡眠时长直接影响了参与者的衰老和健康，还是衰老和健康反过来影响了他们的睡眠？“我个人倾向于认为这是双向的，”他说。

相关论文：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10524-5

美国在线教学平台遭黑客攻击，高校期末考试大面积延期

据美联社报道，当地时间5月7日，美国数千所学校使用的在线教学平台Canvas突遭网络攻击而陷入瘫痪。这场攻击恰逢北美高校期末考试季，导致大规模教学秩序混乱。

Canvas由美国教育科技公司Instructure运营，是全球高校与中小学广泛采用的在线学习管理系统，承担着成绩管理、课程材料分发、视频讲座、师生通讯及作业提交等功能。

上周四，Canvas平台突然瘫痪。马里兰大学三年级学生Elizabeth Polo回忆，她当时正在创意写作课上，一名同学突然惊呼“Canvas被黑了”，黑客组织的勒索信息随即在屏幕上闪现。“我们整个班都惊慌失措，”Polo描述道，“老师试图安抚大家，但场面已经一片混乱。”

恐慌迅速从校园蔓延至社交媒体。哈佛大学、约翰斯·霍普金斯大学、宾夕法尼亚大学、弗吉尼亚理工大学等知名学府均受到不同程度影响。德克萨斯大学圣安东尼奥分校、马萨诸塞大学达特茅斯分校、伊利诺伊大学等多所高校宣布推迟原定考试。

伊利诺伊大学确认Canvas受网络安全事件影响，并发布“周五、周六、周日所有期末考试和作业延期”的校内通知 | University of Illinois

网络安全公司Emsisoft的威胁分析师Luke Connolly确认，名为ShinyHunters的黑客组织声称对此次攻击负责。该组织是一个由美国和英国青少年组成的松散联盟，曾涉及多起大规模网络攻击事件。

ShinyHunters在其网站上宣称，此次入侵波及全球近9000所学校，约2.75亿个人的数据被访问，涉及“数十亿条私人消息”。值得注意的是，ShinyHunters去年曾对Instructure发起过规模较小的入侵。Picus Labs安全研究负责人Huseyin Can Yuceel将其喻为船体漏水：“你把漏洞修好了，但水已经进了船舱。”

Instructure于5月11日宣布，已与“未经授权的行为者”达成协议，被盗数据已归还公司，并以“粉碎日志”（shred logs）的形式获得了“数字确认”，证明黑客已销毁剩余副本。然而，公司未透露协议细节，包括是否支付了赎金，并坦承“无法完全确定数据被彻底删除”。

多位网络安全专家对此次“协议”的实际效果持怀疑态度。前FBI网络部门副主任、现任Halcyon勒索软件研究中心高级副总裁Cynthia Kaiser指出，报道的协议表明赎金“很可能已被支付”。她在书面声明中警告：“受害者必须明白，付款并不能终结威胁。只要被盗数据仍然有利可图，它就会被持续用于针对用户。”

Forrester研究公司副总裁兼研究主管Joseph Blankenship指出，此次事件凸显了教育领域的“集中风险”（concentration risk）：“任何领域，包括教育，当只有一两家关键供应商主导核心技术时，都特别容易受到攻击。”

近年来，存有大量数字化数据的学校已成为网络犯罪分子的重点目标。Connolly指出，此次Canvas攻击与PowerSchool（另一家学习管理工具提供商）的攻击事件“惊人相似”——后一案件中，一名马萨诸塞州大学生已被起诉。

上周，犹他州联邦法院已受理一起针对Instructure的诉讼，指控该公司未尽到保护数百万学生数据的责任，使自己沦为网络犯罪分子的“易得猎物”。

韦恩州立大学计算机科学教授Rhongho Jang在为94名学生评定成绩时遭遇系统中断。虽然他保留了纸质考试副本，但占最终成绩一半的学期作业都是在线完成的。他表示，如果作业和成绩无法恢复，他将给所有学生满分。“我不想惩罚他们，”Jang说，“我们不能基于没有的数据做判断。最终责任在服务器一方。”

欧洲电梯限载标准已过时，因为人们变胖了

近期举行的欧洲肥胖大会（ECO）上发布的一项最新研究指出，欧洲电梯内标注的“最大载客人数”安全标志已经严重过时。过去25年来，电梯设计未能将乘客平均体重及体型的增加纳入考量，这不仅可能危及乘梯安全，也降低了乘客的舒适度。

长期以来，电梯行业通常通过“最大承重除以乘客平均体重”来界定电梯的载客人数。历史上，诸如EN81-20等欧洲电梯行业标准和相关指令（2014/33/EU），一直默认每位乘客的平均体重为75公斤。

然而，这一数据早已与现代人的体型脱节。以英国为例，在20世纪70年代中期，男性的平均体重恰好为75公斤，女性为65公斤；但在今天，这两个数字已分别飙升至约86公斤和73公斤。在英国，如今每四个成年人中就有一人患有肥胖症。

为了探究电梯设计是否跟上了人群变胖的步伐，伦敦大学学院（UCL）前临床医学教授Nick Finer主导了一项调查。他收集了1970年至2024年间，由21家公司制造、分布在西欧多国（如英、法、德、意等）的112部电梯的数据，将其安全标志上的数据与同期的国民健康调查体重数据进行了对比。

分析揭示了一个有趣的现象：在1972年至2002年间，电梯制造商其实对肥胖率的上升做出了积极响应。随着人群平均体重的增加，电梯设定的人均允许重量也在显著上升。例如在20世纪90年代，人群平均体重为76公斤，当时电梯的假定人均体重已提高到了约80公斤。

但到了2002年之后，这一上升趋势戛然而止。尽管人群平均体重继续攀升至79公斤，但电梯的假定人均体重却重新回落并停滞在75公斤。

为什么2002年后电梯制造商不再考虑体重增加？研究指出，这很可能是因为制造商改变了电梯容量的计算方式——从“基于体重”转向了“基于占地面积”（通常假设一个人占用0.21平方米的二维椭圆形底面积）。

Finer教授指出，这种转变带来了多重隐患。“从重量转向占地面积的计算方式，完全没有跟上人群肥胖和体型变化的长期趋势，尽管目前已有充分的数据表明人们的平均腰围正在显著增加。”

标准滞后的直接后果是电梯的实际承载能力被高估。Finer解释说：“这意味着如果按照电梯标示的最大人数满载，总重量往往会超标。这不仅会增加电梯的运行和等待时间，更可能使安全性大打折扣。”此外，向电梯内塞入超出舒适度标准的乘客数量，也会让体型较大的肥胖人群感到局促甚至面临隐性歧视。

Finer教授强调，为了维持电梯安全性、提升运行效率以及增加无障碍包容性，相关安全标志和评估系统亟需进行现代化改造。未来的电梯空间尺寸设计不仅要考虑二维的底面积，更必须与当前人群真实的体型和体重趋势相挂钩，进行“紧急的重新思考”。

简单动作就能“清洗”你的大脑

为什么运动有益于大脑健康？最新研究给出了一个令人意外的答案：当我们收缩腹部肌肉时，大脑会在颅骨内发生微小位移，这种轻微运动可能帮助脑脊液冲刷大脑，带走代谢废物。这项近期发表于《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）的研究，揭示了身体与大脑之间一种前所未知的“水力联系”。

研究主要在小鼠模型上进行，作者强调还需要更多研究，来验证新发现是否同样适用于人类。

研究人员使用micro-CT等成像技术发现，一个静脉网络在腹腔与大脑之间起到联系作用。图中红色静脉穿行于椎骨内部，并环绕脊柱。| Penn State

研究通讯作者、宾夕法尼亚州立大学生物学及生物医学工程教授帕特里克·德鲁（Patrick Drew）解释道：“我们的研究解释了为什么仅仅是活动身体，就可能成为促进大脑健康的重要生理机制。当腹部肌肉收缩时，会像液压系统一样，将血液从腹腔推入脊髓，对大脑施加压力并使其产生位移。模拟显示，这种轻微的脑部运动会驱动脑内及脑周围的液体流动。”

德鲁教授将这一过程比作一个液压系统，其中的“泵”就是腹部收缩。即使是轻微的紧绷，比如起身或迈步前的预备性肌肉收紧，也足以产生这种效应。压力通过椎静脉丛（vertebral venous plexus，即连接腹腔和脊髓腔的静脉网络）传递，最终导致大脑产生细微的位移。

为了观察这一过程，研究采用了两种成像技术：双光子显微成像用于高清呈现活体组织，微计算机断层扫描（micro-CT）则提供了整个器官的高分辨率三维图像。结果发现：在小鼠开始运动之前的瞬间，也就是腹部肌肉刚刚收紧、即将启动身体动作的那一刻，大脑就已经开始位移。

为了证实腹部收缩确实是关键因素，团队对轻度麻醉的小鼠施加了可控的腹部压力（低于人类测量血压时所受的压力），结果发现大脑依然发生了明显移动。一旦压力解除，大脑会立刻回到原位。“这表明，腹部压力可以迅速且显著地改变大脑在颅骨中的位置。”德鲁说。

研究人员使用双光子显微镜观察小鼠大脑的位移。双光子显微镜能够对活体组织进行高清成像。左图中，绿色荧光标记的大脑处于静止状态；右图显示的是运动过程中大脑的位置变化。| Penn State

负责建模工作的弗朗切斯科·科斯坦佐（Francesco Costanzo）教授将大脑比作海绵：

“大脑的结构类似海绵——有柔软的骨架，液体可以在其中流动。延续这个比喻，我们也可以把它看作一块脏海绵——你怎么清洗一块脏海绵？把它放到水龙头下，挤一挤就行了。”

模拟结果显示，由腹部收缩引起的大脑轻微运动，确实能够驱动脑脊液在大脑内部和周围流动，从而帮助带走代谢废物。这些废物如果在大脑中累积，可能会干扰正常的神经功能，并与多种神经退行性疾病相关。

“这种运动非常微小——就是你走路时、或仅仅收紧腹肌时所产生的那种程度。但它可能对你的大脑健康产生巨大影响。”德鲁说。这或许意味着，“动起来”不仅仅是为了肌肉和心血管健康，更是大脑保持“清洁”与活力的秘诀。

相关论文：https://doi.org/10.1038/s41593-026-02279-z

把“光合作用”滴进眼睛，成功治疗干眼症

新加坡国立大学的科研团队成功将菠菜叶片中的光合作用“引擎”移植到小鼠眼中，使其能够将光能转化为携带能量的分子，并有效缓解眼部炎症。这一成果于5月15日发表在《细胞》（Cell）杂志上，为干眼症治疗提供了全新思路。

新加坡国立大学生物学家、该研究的合著者梁大卫（David Tai Leong）表示：“我们‘窃取’了植物经过数百万年进化而来的整套技术，并成功将其移植到了动物系统中。”

研究灵感源于自然界一种奇妙的现象：某些海蛞蝓能够从藻类中“窃取”叶绿体为己所用。新加坡国立大学的生物纳米技术学家邢阔然（Kuoran Xing）和同事们由此设想：哺乳动物细胞是否也能完成类似的“跨界协作”？

研究起点出人意料地朴素。邢阔然走进当地的平价超市，购买了多种绿叶蔬菜。通过搅拌、过滤和离心等步骤，他从叶片中分离出叶绿体，这种细胞器是植物进行光合作用的场所。随后，团队将叶绿体置于特定溶液中，使其释放出类囊体基粒（thylakoid grana）——一种能够捕获光能、驱动光合反应的“煎饼状”堆叠结构。

叶绿体（绿色）中点缀着称为类囊体基粒（黑色块状物）的膜状结构。科学家利用类囊体基粒诱导哺乳动物细胞进行光合作用。| Biophoto Associates/Science Photo Library

经过比对，普通菠菜（Spinacia oleracea）的类囊体基粒产量最高，超过了红苋菜、空心菜和生菜。研究团队将菠菜的类囊体基粒封装进纳米颗粒中，命名为“LEAFs”。

培养皿实验显示，哺乳动物细胞能够迅速吞入这些LEAFs颗粒。进入细胞后，LEAFs可在数小时内持续将光能转化为化学能，生成携带能量的分子ATP和NADPH。

不过，植物体内光合作用的第二阶段——将这些能量分子转化为碳水化合物，LEAFs则无法完成。“这是一种有限形式的光合作用，”梁大卫坦言，“但它依然是真正的光合作用。”

为了探索LEAFs的临床价值，研究团队将目光投向了NADPH的一项重要功能——中和活性氧分子。干眼症的一个重要病理特征是眼球表面“活性氧（ROS）”的积聚，这会引发严重的炎症。

实验结果令人振奋：含有LEAFs的眼药水在小鼠干眼症模型中显著缓解了炎症，能够同时中和细胞内外的活性氧。“我们甚至不需要给动物施加额外的光照，”梁大卫表示，“小鼠正常生活就行。”

值得一提的是，团队曾担心淡绿色的LEAFs会把小鼠眼睛“染绿”，但这些分子机器产生NADPH的效率极高，仅需微量便能起效，不会造成可见的颜色变化。

哈佛大学细胞生物学家科里·阿拉德（Corey Allard）认为，植物与动物之间的细胞器移植可能带来全新的生物学认识和治疗手段。“任何这类尝试在最初看起来都像是（华而不实的）‘魔术表演’，但只有通过实际尝试，发现其局限——比如效果能持续多久、可以靶向哪些细胞——研究人员才能拓展其应用场景。”

成本优势同样令人瞩目。邢阔然估算，从超市购买仅约0.2美元（约合人民币1.5元）的菠菜，提取出的LEAFs就足以让50多人每日两次、连续治疗一个月。

目前，研究团队正在筹备针对干眼症患者的临床试验，并探索将植物来源的细胞器移植到角膜以外的其他组织。

相关论文：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.034

更多阅读：一只海蛞蝓凭啥登上Cell封面：当人类还在卷温饱，它们靠光合作用实现躺赢

光缆可以“窃听”附近对话

在近日召开的欧洲地球科学联合会大会上，研究人员报告称，一种原本用于探测地震的光纤技术，也能够捕捉附近人类说话产生的微弱振动。更令人担忧的是，借助免费的人工智能软件，这些光纤数据可被实时转换成清晰可读的文字记录。

爱丁堡大学地球物理学家杰克·李·史密斯（Jack Lee Smith）在会上展示了这项研究成果。他表示：“很多人没有意识到，光纤电缆能够探测声波。我们的研究表明，几乎在所有使用这类光纤的场景中，都可能存在隐私隐患。”

光纤之所以能“听见”声音，依靠的是一种名为分布式声学传感（DAS）的技术。研究人员通过一台称为“询问器”的设备，向光缆发射激光脉冲，并记录光在沿途经过玻璃微小缺陷时反射回来的图样。当地震波穿过光缆某一段时，会使这些缺陷被拉伸或挤压，从而引起反射光的变化。研究人员据此就可以重构出地震的图景。

简而言之，DAS技术可以把一根光缆变成一条由无数个“地震仪”组成的长链，不仅能探测地震，还能感知火山活动、汽车行驶甚至大学军乐队的鼓点。除了科研专用光纤外，DAS还可以在所谓的“暗光纤”——也就是城市和跨洋光缆网络中尚未启用的光纤上运行。

史密斯团队的研究显示，DAS同样可以被用于窃听。他们利用一套原本用于研究海岸侵蚀的DAS装置进行了现场测试：在光缆旁放置一个扬声器，依次播放纯音、音乐和人类语音。

人类语音的频率范围从几百赫兹到数千赫兹不等。史密斯指出，低频部分“甚至无需任何预处理就能直接从数据中提取出来——你可以轻松看到声波”。高频部分的语音则需要一些后期处理，但同样能够还原。研究人员将提取的数据直接输入免费AI转录工具Whisper，便获得了准确的实时文字转录结果。

不过，这种窃听方式存在一定限制。该技术目前仅对地表裸露的盘绕状光缆有效，且距离声源不超过5米。如果将光缆埋入仅20厘米深的土壤中，语音便会变得模糊难辨；即便是裸露的直线光缆，紧挨声源也无法有效记录到语音。

汉堡大学地震学家塞利娜·哈兹奥安努（Céline Hadziioannou）表示，DAS数据可能涉及敏感信息这一点并非新发现，“这是我们从一开始就一直担忧的问题”。她回忆说，自己曾在某物理实验设施接入光纤进行DAS测量时，意外捕捉到了大楼内的扩音广播。

但哈兹奥安努也坦言：“说实话，我不确定学界对此的重视程度有多高。”原因之一在于，地震学家通常只记录低频数据，人类说话的频率远高于地震的“低沉轰鸣”。然而，部分语音中的低频成分仍落在DAS研究通常记录的范围之内。专家指出，尽管科学界应该关注DAS可能存在的隐私问题，但其研究益处仍远大于风险。

电影里的地质学家都是好人……但他们经常很早领盒饭

一切始于四位研究人员再普通不过的咖啡闲聊。“我们能想到多少部出现地质学家的电影？”很快，他们就列出了大约10部。然后，其中一位科研人员的好奇心被彻底点燃了——他决定将这个话题做成一项严肃的学术研究。

哥德堡大学应用地球物理学教授、火山学家埃里克·斯图克尔（Erik Sturkell）回忆道：“我决定系统性地搜索电影中的地质学家形象，弄清楚他们扮演什么角色、我们这个职业被刻画得有多真实。”

火山学家埃里克·斯图克尔分析了银幕上的地质学家。| Malin Arnesson

经过整整十五年的研究，斯图克尔团队近日在学术期刊《今日地质学》（Geology Today）上发表了“终极版”研究报告。

通过对互联网上各类电影数据库的细致检索，研究最终确认了141部符合条件的英美电影，每部都曾在影院公映，并出现了地质学家这一角色。研究团队几乎观看了所有这些影片。

“我们在2013年发表了第一篇文章，当时只统计了大约60部电影。但主要规律始终一致：地质学家通常是讨人喜欢的角色，常穿格子衬衫，并凭借专业知识推动剧情发展，”斯图克尔说。

他认为，地质学家之所以频繁出现在电影中，与美国的教育制度有关——人文学科的大学生必须修读一学期的理科课程，许多人会选择地质学，因为它具体、贴近日常生活。地质学在美国是一个重要领域，大峡谷早在1919年便被列为国家公园。

研究对1919年以来出现在大银幕上的地质学家进行了全方位的统计分析，得出了一些有趣的发现：

地质学家最常出现在剧情片、冒险片和科幻片中；85%的电影地质学家被塑造为正面角色；女性地质学家仅占11%，但近年来这一比例正在上升。现实中，研究人员估计约1/4的地质学家是女性；非白人地质学家仅占3%；在总共202位地质学家角色中，有69位（约32%）在影片中身亡；最常见的死因是被谋杀，其次是地质灾害和外星人袭击；单部影片中地质学家最多出现7位，出自研究者们最钟爱的影片——《天崩地裂》（Dante's Peak）。

“作为一名火山学家，我必须说《天崩地裂》拍得很好。它在科学上相当准确地描绘了火山喷发的大多数特征——尽管影片为了视觉震撼效果，把几种不同类型的火山合并成了一座，”斯图克尔评价道。

电影中地质学家死因柱状图。在202名地质学家中，有69人在银幕上死亡。| 论文

研究团队还顺便分享了一项关于物理学家和化学家银幕形象的类似分析结果。与地质学家形成鲜明对比的是，物理学家和化学家在电影中通常被刻画为邪恶、疯狂的角色——一心想要统治世界或毁灭地球。

看来在好莱坞的剧本里，敲敲石头、研究地层的地质学家，远比摆弄方程式的物理学家更值得信赖。只是，他们似乎更容易在影片结束前就早早领盒饭。

相关论文：https://dx.doi.org/10.1111/gto.70014

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