近期科研成果选编（第20期）
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研究发现运动会降低基础代谢水平
BMI指数是国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准。一般来说，当BMI指数在20至25之间为正常值，超过25为超重，30以上则属于肥胖。中国科学院深圳理工大学（筹）药学院讲席教授、中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家John Roger Speakman（约翰·罗杰·斯彼克曼）联合国际团队通过分析国际原子能机构（IAEA）双标水数据库收集到1750名成年人的数据，这些人的BMI值（身体质量指数）分布在12.5到61.7之间。分析发现，肥胖者（BMI较高）运动燃烧的热量约一半均被“抵消”掉了，静息代谢减少了49%。相比之下，BMI正常的个体只有28%的运动耗能被“抵消”。人一天的总能耗由基础代谢和日常活动能耗构成，当一个胖的人运动消耗每消耗100卡时，他的静息代谢会减少49卡，总能量支出只增加了51卡；而一个不胖的人运动消耗每消耗100卡，其总能量支出会增加72卡，即与不胖的人相比，肥胖者的运动效果更差。
研究表明，造成运动效果个体差异的原因可能是运动的补偿效应所致，即运动增加了能耗，但机体会从其他方面补偿总能耗的增加。在日常生活中，运动是人们保持健康生活状态重要方式之一，而“运动反而变胖”的现象却时有发生。对于肥胖者来说，减肥难度则更大，这跟补偿机制的差异性有关。研究人员对BMI进行了分层研究，发现胖的人比瘦的人补偿效应更大。此外，还在不同BMI人群中，把脂肪量作为连续变量进行了交互分析，发现脂肪量确实与补偿效应有交互作用，即脂肪量影响了补偿效应的程度。该成果表明，对个体人群和补偿机制理解的不断加深可以进一步帮助在针对减肥的公共卫生策略进行修订，并对不同人群之间能量补偿机制的实质性差异进行更多研究。该研究为未来针对减肥的个性化运动计划的制定提供了重要参考。
来源：
http://www.cas.cn/syky/202108/t20210830_4803839.shtml
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电磁超构表面临床磁共振成像取得新进展
磁共振成像（Magnetic resonance imaging，MRI）为广泛应用的高端影像医疗技术，追求高信噪比的优良图像是其首要目标。不同于使用表面线圈、延长成像时间和设备更新等传统方法，利用电磁超构表面理论上不但可有效提升信噪比，且具有极高的效价比。但是，由于不能克服磁场增强不均、干扰射频发射场等关键问题，电磁超构表面尚不能应用于临床磁共振成像中。
清华大学机械工程系赵乾副教授、孟永钢教授团队与清华大学临床医学院郑卓肇教授团队、材料学院周济院士团队密切合作，在电磁超构表面临床磁共振成像中获得突破性进展。合作团队设计了全新的圆柱形电磁超构表面，提出了部分调谐谐振模态控制思想，获得了智能、无线、无源的MRI超构表面线圈。而且该线圈无需与主机有线连接，因此该线圈适用于不同厂商生产的磁共振仪。该项技术不但可以大幅度提升1.5T MRI的成像性能，同时也提供了一种全新的MRI图像信噪比增强方法，并可推广应用至其余场强的MRI设备中，对提高我国高端医学影像技术的国际竞争力具有积极意义。
来源：
https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/86395.htm
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大脑神经元动力学建模与分析最新研究成果
大脑中神经元具有复杂的空间树突结构，并通过整合来自树突各处的时空输入信号实现信息处理。理解神经元树突信号整合是理解神经信息处理的基础。由于经典的神经元电缆模型不能解析处理具有复杂空间结构、包含非线性离子通道以及状态依赖的突触电流输入的真实生物学场景，因此如何定量刻画具有空间结构的神经元树突计算法则及其动力学性质是神经科学中的一个重要难题。
上海交通大学自然科学研究院和数学科学学院的李松挺和周栋焯课题组通过建立具有空间树突结构的神经元膜电位动力学的偏微分方程组模型，并利用扰动理论推导得到了方程的解析解，借此可以准确描述神经元接收状态依赖的突触电流输入时膜电位的变化。并进一步推导得到了具有树突分枝结构的神经元整合时空突触输入信号所满足的双线性整合法则，该法则在符合真实生物学场景的神经元仿真模型中得到了验证。在此基础上，通过降维分析将原高维偏微分方程组动力学模型降维至仅描述细胞体处膜电位变化的一维常微分方程约化动力学模型。该约化模型可以有效刻画原偏微分方程组描述的神经元模型在胞体处的信息整合以及树突计算功能，从而为设计包含树突计算功能的神经元网络模拟快速算法和人工神经网络模型奠定了基础。
来源：
https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20210830/157445.html
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声学降噪领域取得最新研究进展
隔音降噪在很多领域中具有重要意义，包括建筑设计、城市规划、交通运输等。但是传统的隔音降噪方法或多或少存在限制。在日常生活中，通风透气的需求也同样重要，无论对于散热、或保持室内的空气流动都有着不可替代的意义。然而，不同于可用于电磁波屏蔽的金属法拉第笼，一般来说，硬质笼子结构无法抵挡声波的穿透。这是因为低频声波具有衍射效应，可以“挤”进缝隙和孔洞，可以说是无孔不入。有趣的是，近年来基于声学超构材料让隔音降噪和通风透气同时实现成为了一个热点研究方向。
南京大学物理学院赖耘教授合作团队将各向异性的概念引入到三维折叠空间的系统中，提出了一种打开低频、宽频声子带隙的方法，并设计了既能隔音降噪，又能通风透气的三维声学超构笼子。该机制将为低频降噪领域提供了新的思路。
来源：
https://www.nju.edu.cn/36/f0/c3674a538352/page.htm
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高聚物及其纳米复合材料取得重要进展
高聚物材料中约2/3为结晶性高聚物，其可形成丰富多彩的结晶形态，如球晶、横晶、串晶等；这些结晶形态强烈地影响着高聚物制品的力学性能、光学性能等；因而，高聚物结晶形态的解析及其形成机理的认知是高分子物理的重要研究内容之一，同时对高聚物制品的工业生产也有重要的指导意义。但是，目前几乎所有的高聚物结晶形态都只能从二维的视角去解析，其在真实三维空间的结构信息一直缺乏直观的实验证据。
为了揭示三维空间中高聚物结晶形态的演变规律，西安交通大学功能软材料创新团队的Goran Ungar教授基于双光子显微成像技术开发了针对高聚物及其纳米复合材料体系的三维成像技术，成功获得了高聚物球晶的三维图像，并且揭示了纳米粒子在结晶性高聚物中的分散状态。该发现不仅丰富了高聚物结晶理论，对于高聚物产品的成型加工也有重要意义。
来源：
http://news.xjtu.edu.cn/info/1004/170373.htm
