中国科学院研究团队重构近2万个小鼠皮层神经元的完整轴突形态，绘制出迄今最大单神经元投射图谱，揭示皮层联结、功能与基因表达的深层关联。
　　近期研究通过创新聚合物分子设计，成功实现近红外响应、超低暗电流与优异弯折耐久性的协同优化，为高性能柔性光电器件的实用化迈出关键一步。
　　基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第168期。
　　1.《Neuron》丨最大小鼠单神经元投射图谱问世
　　中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合华中科技大学，重构了近2万个覆盖小鼠全皮层的投射神经元轴突完整形态，构建了迄今为止最大的小鼠单神经元投射图谱数据集。
　　通过对全脑轴突形态进行系统聚类，研究团队定量刻画了神经元形态相似性，划分出346个皮层神经元投射亚型，并分析其空间分布与全脑投射模式。团队进一步将皮层细分为255个皮层柱，识别出7个皮层联结模块及其子模块，并在单神经元水平发现12种基本轴突末梢分布模式，绘制出高精度皮层等级图。研究还揭示，锥体束神经元向基底节的投射存在多种组合方式，如特异或共投射至丘脑底核（STN）和外侧苍白球（GPe），修正了传统投射模型。多模态整合分析显示，结构联结强的皮层区域钙信号更同步，结构与功能联结梯度空间分布一致；同时，皮层等级与特定转录组类型及基因密切相关，且高等级皮层神经元发放频率更低，提示其更侧重信息整合。
　　该成果为理解皮层功能、开展跨物种比较及推动类脑计算提供了重要基础。
　　2.《Advanced Functional Materials》丨柔性近红外传感器实现高灵敏低噪声
　　中国科学院青岛生物能源与过程研究所团队开发了一类新型聚合物给体材料PBPyT，显著提升了柔性近红外有机光电探测器（OPDs）的探测性能与机械稳定性。
　　针对当前柔性OPDs存在的探测性能低、机械耐久性差等问题，团队提出“局域化分子堆积调控”的分子设计理念：一方面引入强吸电子单元噻二唑并吡啶（PyT），增强分子间相互作用，优化结晶域，促进光敏层中电荷的快速传输；另一方面利用烷基噻吩桥的空间位阻效应诱导分子链适度扭曲，形成局部无序堆积结构，作为应力耗散位点，提高器件在弯折等形变下的稳定性。研究系统阐明了“分子结构–堆积形貌–器件性能”之间的内在关联。在此基础上，团队进一步通过烷基侧链工程开发出普适性更强的PBPyT-EH给体材料，其分子间作用力更强，形成高度有序的π-π堆积，有效降低缺陷态密度并提升电荷传输效率。基于PBPyT-EH的柔性近红外OPDs实现了1.88 nA/cm²的超低暗电流、0.542 A/W的高响应度和2.2×10¹³ Jones的卓越探测率，在保持高性能的同时展现出优异的机械鲁棒性，为柔性光电子器件的实际应用奠定基础。
　　3.《Energy》丨南海海洋能源变化呈现季节差异
　　中国科学院南海海洋研究所团队基于ERA5再分析数据和多站位浮标观测资料，系统分析了1980–2024年南海风能与波浪能资源密度的长期演变特征，首次揭示其趋势突变具有显著的季节性与空间异质性。
　　研究发现，波浪能整体呈全域增强趋势，而风能则表现为北部增强、南部减弱，且冬季增强、夏季减弱。通过Mann-Kendall突变检验，团队识别出1995年和2005年两个关键转折点：1995年前后，夏季南部风能减弱与北部增强趋势放缓，春季波浪能由增转减；2005年后，冬季风能与波浪能的增长明显加速。进一步分析表明，这些变化与ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）、PDO（太平洋年代际振荡）和AMO（大西洋多年代际振荡）等主要气候模态密切相关。气候系统通过调制东亚季风强度及强风事件频率，共同驱动了南海风、浪能资源在不同季节和区域的非单调演变。
　　该成果突破了以往将能源变化视为单一趋势的认知，为南海岛礁及近海可再生能源开发、能源设施布局、预警决策与运维优化提供了重要的科学依据和技术支撑。
　　4.《Drug Resistance Updates》丨代谢重编程破解细菌持留难题
　　中国科学院烟台海岸带研究所科研人员系统梳理了近年来利用外源代谢物逆转细菌持留状态的研究进展。
　　持留菌是一类天然存在的“休眠”细菌，因代谢活性极低而逃避抗生素杀伤。研究证实，通过补充特定代谢物可精准激活其核心代谢通路，打破休眠，恢复对抗生素的敏感性。例如，葡萄糖、丙酮酸等碳源能激活糖酵解与三羧酸循环，提升质子动力势，促进氨基糖苷类抗生素入胞；丙氨酸通过增加活性氧（ROS）增强氟喹诺酮类对DNA的损伤；L-精氨酸则强化膜电位并破坏生物膜，暴露深藏的持留菌。此外，脂质代谢物（如顺式-2-癸烯酸）可抑制生物膜形成，核苷酸类（如腺苷、尿嘧啶）则通过拯救通路恢复ATP与蛋白合成，使持留菌重回抗生素作用靶点。相比传统长期大剂量用药，“代谢重编程+抗生素”联合策略具有安全性高、耐药风险低、广谱适用（已在金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌中验证）等优势。研究也指出，该策略在临床转化中仍面临递送效率、毒性评估与规模化生产等挑战，亟需药物化学、药剂学与药理学等多学科协同推进。
　　5.《Molecular Biology and Evolution》丨石生真菌如何适应极端岩石环境？
　　石生真菌是一类栖息于岩石表面或内部的暗色真菌，作为多极端环境嗜性/耐受性生物的典型代表，其独特的形态结构、生理生化特性与岩石生境高度适应。中国科学院微生物研究所研究团队等，系统揭示了座囊菌纲和散囊菌纲中不同谱系的石生真菌发生适应性趋同演化的遗传机制，发现了特异性扩张的甘露糖基转移酶（Mnn9-like）或是驱动演化过程的关键因子，为学界理解特殊生境中微生物的环境适应性规律提供了理论依据。
　　团队通过对座囊菌纲和散囊菌纲中典型石生真菌物种及其近缘非石生真菌物种，开展比较基因组学分析发现，石生真菌普遍具有基因组较小、重复序列少、基因密度高等特征；与腐生生活相关的基因数量减少，而与抗逆性相关基因明显扩张；染色质重塑和蛋白折叠相关基因受到正选择作用影响。同时，参与细胞壁生物合成的甘露糖基转移酶表现出分子趋同信号。团队通过RNA干扰实验证实，石生真菌中特异性扩张的Mnn9-like基因，不仅参与细胞壁糖蛋白合成，还调控石生真菌典型的分生组织生长方式，从而增强其对逆境的适应能力。
　　6.《Nature Communications》丨单电流调控触发太赫兹激光混沌
　　中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究团队在太赫兹（THz）量子级联激光器（QCL）混沌研究中取得重要进展。
　　团队首次在无需外部光学反馈或光注入等复杂扰动条件下，仅通过单一电流调控，成功在自由运行的THz QCL中实现并验证了混沌态的产生。实验中，随着电流调谐，激光器模间拍频信号从单一窄线宽逐步演化为多边带，最终呈现超宽线宽特征；时域信号与相图分析结合李亚普若夫指数和关联维度计算，确证了混沌行为的存在。为揭示其物理机制，团队构建了基于Maxwell-Bloch方程的完整模型和基于复Ginzburg-Landau方程的简化模型。研究发现，线宽增强因子（α因子）增大可驱动系统从稳定态过渡至混沌态，群速度色散（GVD）则影响混沌频谱特性。关键突破在于揭示了“缺陷介导湍流”是混沌产生的内在机制：当THz QCL以光频梳模式工作时，进入混沌态后时域幅值与相位呈现强随机性，并出现幅值为零的“缺陷点”；这些缺陷在非线性传播中不断诱发新缺陷，导致系统高度无序。
　　该成果为发展结构紧凑、高可调性的实用化THz混沌光源，以及深入理解多模THz QCL的非线性动力学奠定了重要基础。

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