告别硅基：科学家正用活体脑细胞打造超级节能的“生物电脑”人工智能的巨大能耗已成难题

Fri, 14 Nov 2025 06:00:14 GMT

告别硅基：科学家正用活体脑细胞打造超级节能的“生物电脑”

人工智能的巨大能耗已成难题。我们能否拥有像人脑一样强大又节能的计算方式？根据《自然》杂志近日的一篇新闻特写报道，科学家正将目光投向一个大胆的领域——“生物计算”，试图利用活体人脑细胞（神经元）构建计算机。

研究人员利用诱导多能干细胞培育沙粒大小的“大脑类器官”。这些神经元团块被置于电极阵列上，科学家通过输入特定电脉冲（如代表盲文字母）下达指令，并检测它们回传的电信号“答案”。英国布里斯托尔大学团队报告称，组合三个类器官系统识别盲文的准确率达83%。更有团队通过特定的奖惩电信号（有序或混沌刺激），教会了培养皿中的神经元玩简单的游戏。

生物计算的愿景是实现超级计算机的性能，同时将功耗降低百万倍。尽管前景诱人，但该领域仍处极早期。同时，“缸中之脑”的科幻想象已引发了伦理担忧：它们会产生“意识”吗？对此，许多科学家强调这种担忧目前言之过早。正如一位发育生物学家所指出的：“一团神经元并不是一个大脑，它不会思考。” 他们更担心的是，对“意识”的过度炒作可能引火烧身，导致监管机构限制所有神经组织研究（包括重要的疾病治疗研究）。

科幻小说里的湿件动不动就搞意识上传、颠覆世界，现实里的湿件……还在学着打游戏？

来源：Nature

#生物计算 #大脑类器官 #能源效率

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精子总动员：揭秘从“待机”到“冲刺”的完整能量策略哺乳动物的精子在射精前，储存于附睾尾部，处于一种低能耗的“休眠”状态

Thu, 16 Oct 2025 08:49:19 GMT

精子总动员：揭秘从“待机”到“冲刺”的完整能量策略

哺乳动物的精子在射精前，储存于附睾尾部，处于一种低能耗的“休眠”状态。然而，一旦踏上受精之旅，它们就必须立刻被激活，进行一场能量需求巨大的“马拉松”，这个激活过程被称为“获能” 。本项发表于《美国国家科学院院刊》的研究，通过稳定同位素标记法，首次完整绘制出小鼠精子在从“休眠”到“获能”过程中，其内部能量代谢系统是如何进行精密重编程的 。

这一转变始于一个关键信号：精液中的碳酸氢盐激活了精子内的“可溶性腺苷酸环化酶”（sAC），从而启动一系列信号传导。这就像是发令枪，命令精子的代谢系统进行两大核心调整。首先，是能量路径的“战略转移”。在休眠时，精子会将一部分葡萄糖导入戊糖磷酸途径（PPP），以产生抗氧化物质保护自身。但在获能时，为了追求极致的能量（ATP）产出效率，精子会抑制PPP通路，将几乎所有葡萄糖都投入到产出速度更快的糖酵解途径中。其次，研究人员发现，实现这一加速的关键在于一个名为“醛缩酶”的酶。获能信号显著提升了醛缩酶的代谢通量，打破了原有的代谢瓶颈，让整个糖酵解流水线全速运转，为精子冲刺提供澎湃动力。

更有趣的是，精子独特的“隔间化”结构决定了能量的差异化使用。在其不含线粒体的尾部主段，糖酵解产生的丙酮酸被迅速转化为乳酸并排出细胞外，此举不仅避免了酸性物质堆积，还能再生辅酶NAD⁺以维持糖酵解的持续高效运转。而在其含有唯一线粒体的中段，糖酵解产生的丙酮酸则被直接送入线粒体，通过三羧酸循环（TCA）和氧化磷酸化，以最高效率榨干每一份能量。这项研究也解释了在研的男性按需避孕药（sAC抑制剂）的原理：通过抑制sAC这个最初的信号，就能阻止精子完成上述所有代谢重编程，使其无法“启动引擎”，从而达到避孕效果。

原来精子的冲刺，不仅要自带干粮，还要懂得在关键时刻切换引擎，比F1赛车还讲究策略。🤪曾经的我真是强得可怕！

来源：PNAS

#精子代谢 #能量重编程 #男性避孕

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