2025年度精选：突破科学边界
随着十二月临近尾声，熟悉的反思与期待交织而来——在这一年缓缓落幕之际，科研人员也停下脚步，盘点2025年丰硕的科学成果。这一年虽充满曲折与挑战，却在神经科学、组织工程和心血管技术等领域迸发出蓬勃的创新活力，为我们理解身体如何感知、构建并维持自身提供了全新视角。从在第一口食物入口前就已启动食欲调控的神经回路，到通过声学组装而成、能如天然肌肉般收缩与放电的工程化组织，再到可植入体内、对心脏活动进行持续精密监测的传感器——2025年的科学发现既富巧思，又具深远影响。延续我们年终盘点的传统，本期年度最后一期文献综述聚焦于那些令学界为之振奋的杰出研究，它们正不断拓展感官生物学、再生医学和个体化心脏监测的前沿边界。
封面图片（由Shaiith摄于Getty Images，经Canva.com使用，并整合了©Bulk等（2025）的图表，依据CC BY 4.0许可协议）展示了正在嗅闻的小鼠及其实验装置。A) 嗅觉刺激腔示意图：通过嗅觉计（olfactometer）输送受控的气味化气流，并利用Aurora Scientific公司的200C型miniPID快速响应嗅觉传感器测量挥发性物质浓度；B) 小鼠暴露于食物气味1分钟期间（NCD组，橙色；HFD组，红色）及随后5分钟对照气味（空瓶，黑色）中的挥发性物质浓度变化（时间曲线：n = 3次重复实验；曲线下面积AUC采用重复测量单因素方差分析；n = 3次重复实验；P = 0.0002，P = 0.001；a.u. 表示任意单位）。
一种对食物敏感的嗅觉回路驱动预期性饱腹感
已知食物的感觉线索，特别是嗅觉信号，能够触发预期（头部阶段）反应，使身体为营养摄入做好准备，并能快速调节与进食相关的关键神经元的活动。然而，尽管有证据表明食物线索会影响代谢和下丘脑回路，但嗅觉输入对进食调控的具体行为相关性及其背后的神经通路，尤其是在肥胖背景下，仍不甚明了。Bulk et al (2025)试图通过识别并功能性地描述一个之前未被认识到的从嗅球到内侧隔区的回路来填补这一空白，该回路整合了食物气味以在进食前激发预期性饱腹感。通过结合全脑映射、体内神经元记录以及瘦鼠和肥胖鼠中特定回路的操作，他们展示了由嗅觉驱动的神经活动如何塑造食物摄取，以及这种机制在饮食诱导的肥胖中是如何被破坏的。
为了研究食物气味如何激活嗅觉-隔区回路，研究人员使用了遗传小鼠模型、病毒追踪、化学遗传学、光遗传学以及体内的钙成像技术，同时在对照和高脂饮食条件下进行了行为和代谢测试。利用光纤光度测定法记录了食物感知、受控气味暴露及激素操作过程中的神经元活动，而回路功能则通过靶向刺激与进食和行为测量相结合的方法进行测试。为了精确控制和量化嗅觉刺激，定制的嗅觉刺激腔与Aurora Scientific公司的200C: miniPID快速响应嗅觉传感器相连，在气味传递过程中提供了挥发性浓度的实时测量。
通过无偏见的全脑映射方法发现，食物气味暴露不仅激活了经典的嗅觉区域和与进食相关的下丘脑核团，还独特且选择性地激活了内侧隔区（MS），其中谷氨酸能MSVGLUT2神经元对食物线索表现出强烈且特异性的反应。这些神经元显示了一个双相活动模式（在食物气味感知时迅速激活，随后在摄入后持续抑制），并且直接接受来自嗅球的僧帽细胞和毛细胞的单突触输入，形成一个在瘦鼠进食前急性刺激时限制食物摄取的回路。挥发性浓度的快速、可重复增加紧密匹配了神经元激活和嗅探行为，证实了MSVGLUT2反应是由食物气味而非一般的嗅觉或觉醒线索驱动的。综上所述，这些发现确定了一个先前未被认识的嗅觉-隔区回路，它编码了食物气味感知以促进预期性饱腹感，而在饮食诱导的肥胖中，这种机制受到干扰，这凸显了感觉处理如何直接塑造进食行为。
声流体生物组装诱导形态发生用于治疗性组织制造
功能性体外组织的构建长期致力于重现体内形态发生过程中出现的有序空间细胞排列，因这种结构对组织成熟与功能至关重要。尽管生物打印和支架技术取得进展，但同时控制细胞排列、高密度聚集及多尺度组织结构而不损害细胞存活率或分辨率仍具挑战性。为此，Kang et al (2025)提出声流体生物组装诱导形态发生策略，利用声学力在细胞分化前实现精准排列。通过将这种可控生物组装与后续体外及体内成熟过程相结合，该研究构建出可扩展平台，能够生成结构与功能俱佳的治疗性组织。
压电声流体装置（利用电声波的系统）被设计用于在水凝胶固化过程中组织细胞，从而精确调控组织结构。小鼠成纤维细胞经重编程转化为诱导肌源性祖细胞（iMPCs），并与运动神经元结合，随后利用纤维蛋白或GelMA基水凝胶组装成排列整齐的神经肌肉组织。在移植至体积性肌肉萎缩小鼠模型前，通过成像、钙信号、基因表达及电生理测量评估组织成熟度。采用Aurora Scientific公司的1300A：整体动物肌肉测试系统与615A：动态肌肉控制分析软件，对活体肌肉功能进行定量评估。
声流体生物组装技术（AB）实现了高度有序细胞结构的神经肌肉组织快速构建，促进了诱导多能干细胞来源的肌成纤维细胞（iMPCs）与原代运动神经元（pMNs）的直接交互。相较于随机分布的对照组，通过AB技术生成的组织展现出增强的成熟度，表现为肌纤维直径增大、融合指数提升、肌纹理化增强、神经肌肉接头（NMJ）形成及钙信号同步化。功能评估表明，移植的iMPC+MN AB组织恢复了肌肉收缩力、收缩与舒张速率及抗疲劳能力，其表现已接近正常肌肉水平。这些成果凸显了AB技术作为多功能平台的价值，可用于构建结构与功能俱佳的神经肌肉组织，在体积性肌肉缺损领域展现出强大的再生潜力。
VITALS：用于心力衰竭患者术后心脏监测的植入式传感器网络
心力衰竭给心血管护理带来严峻挑战，尽管外科干预技术不断进步，高危患者术后仍面临显著的发病率和死亡率。传统随访评估具有间歇性，常无法检测到早期心脏功能恶化，导致急性期后监测存在重大缺口。虽然心肌应变已成为心脏功能障碍的敏感早期指标，但现有临床方法在提供连续远程测量方面存在局限。为突破这些局限，Kight et al (2025) 研究了可植入心外膜传感网络能否实现实时多轴应变监测，从而为实施主动性、个性化干预提供可能。
为评估VITALS（精确实时应变心室植入技术）传感器的性能，研究人员在柔性印刷电路板（PCB）上制造了基于微机电系统（MEMS）的气压传感器，并采用硅胶封装以确保其耐久性和柔韧性。这些传感器通过Aurora Scientific公司的300C双模式杠杆装置在3D打印夹具上进行校准，通过动态拉伸每个元件至5毫米完成校准。双模式杠杆装置动态拉伸至5毫米。通过心形硅胶模型台架实验及麻醉猪体内实验，评估了传感器在生理与病理条件下的性能表现。同时采用超声心动图与压力-容积（PV）环导管进行平行验证，通过精密同步传感器数据与成像数据，验证了应变与容积测量结果的准确性。
尽管存在若干显著挑战，VITALS传感器仍能准确捕捉台式实验与体内条件下的心脏力学特性。其关键在于低刚度凝胶封装降低了对剪切力的敏感度，使传感器即使在模拟组织粘连条件下仍能保持信号保真度；校准验证证实了气压计读数与机械应变之间精确的映射关系。在体内实验中，该传感器网络对双心室应变、左心室容积及主动脉压力的监测结果与临床金标准指标高度吻合，即便在缺血及药物诱导的收缩力变化状态下亦然。综合而言，这些发现证明了VITALS系统的稳健性与临床适用性，为复杂生理及病理状态下的实时心脏监测奠定了基础。
结论
Bulk et al (2025)、Kang et al (2025)以及Kight et al (2025) 的研究揭示了人体感知、构建与维持自身机能的机制：从激发食欲的嗅觉回路，到模拟天然肌肉功能的声学编程组织，再到提供实时心脏监测的植入式传感器。这些研究共同彰显了整合感知、结构与监测系统的强大潜力，让我们在新岁伊始便得以窥见那些正在重塑生理学、再生医学及个性化医疗未来的创新路径。
