前沿

“心有靈犀”創(chuàng)造良好溝通

為什么人類(lèi)可以輕松地對(duì)話?一項(xiàng)最新的研究認(rèn)為這與參與者之間的“意識(shí)融合”有關(guān)。交談時(shí)，說(shuō)話者和聽(tīng)話者的腦部會(huì)發(fā)生同步化，這種“神經(jīng)耦合”正是有效溝通的關(guān)鍵。

以往科學(xué)家們認(rèn)為說(shuō)話和聆聽(tīng)是兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程。發(fā)言由布羅卡皮層區(qū)(Broca’s area)等一部分腦區(qū)控制，理解語(yǔ)言則由韋尼克區(qū)(Wernicke’s area)等另一些腦區(qū)控制。但最近的研究表明，其實(shí)這些功能有很多重疊之處。例如，交談中的雙方會(huì)無(wú)意識(shí)地模仿對(duì)方，使用相似的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、說(shuō)話頻率甚至是肢體語(yǔ)言。

為了檢測(cè)這些假說(shuō)，普林斯頓大學(xué)的心理學(xué)家烏里·哈森(Uri Hassorl)的研究小組使用了磁共振成像(MRI)技術(shù)來(lái)比較說(shuō)話者和聽(tīng)話者的腦部活動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)了非常顯著的腦部活動(dòng)同步化現(xiàn)象。聽(tīng)話者的某些腦區(qū)，包括前額葉(frental lobe)的某些區(qū)域甚至比說(shuō)話者活化得還要早，研究人員認(rèn)為這是由于聽(tīng)話者預(yù)感到了說(shuō)話者將要說(shuō)什么。為了排除實(shí)驗(yàn)人為因素的影響，他們還采用彼此語(yǔ)言不通的說(shuō)聽(tīng)話雙方重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，這一次，完全沒(méi)有發(fā)現(xiàn)神經(jīng)耦合的現(xiàn)象。該研究在線發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy oi Sci-ences)。

閉鎖癥患者：用鼻子聯(lián)通世界

7個(gè)月之前。一個(gè)化名為L(zhǎng)II的51歲的女“閉鎖癥”患者，由于中風(fēng)失去了和外界世界交流的能力，她甚至不能自己眨眼睛。但是現(xiàn)在，拜最新的科技所賜，這名女子可以通過(guò)“嗅聞檢校法(sniffing)”給自己心愛(ài)的人寫(xiě)上一封長(zhǎng)長(zhǎng)的。飽含情意的信。

以色列魏茨曼科學(xué)研究所(Weizmann Institute Of Science in Rehovot，Israel)的神經(jīng)生物學(xué)家諾姆·索貝爾(Noam Sobel)研究了嗅聞檢校法。他和同事發(fā)明了一套裝置，看起來(lái)有點(diǎn)像醫(yī)院里病人用的氧氣管。這一裝置會(huì)釋放一種氣體供受試者嗅探，然后通過(guò)感受器對(duì)不同強(qiáng)度的鼻息起反應(yīng)。這就意味著它可以應(yīng)用于閉鎖癥患者?！拔覀冋J(rèn)為你可以通過(guò)它控制任何東西，”索貝爾說(shuō)，“甚至可以開(kāi)飛機(jī)?！?/p>

為了檢測(cè)這一理論，研究人員將受試者接入這一裝置并測(cè)量其鼻息。然后研究小組撰寫(xiě)了兩個(gè)計(jì)算機(jī)程序，將嗅探結(jié)果翻譯成打字或者輪椅的運(yùn)動(dòng)。在打字的程序中，一個(gè)虛擬的鍵盤(pán)出現(xiàn)在屏幕上，志愿者們可以通過(guò)鼻息高亮標(biāo)記自己選中的字母。在輪椅程序中，氣息進(jìn)出的方向和時(shí)間控制著輪椅運(yùn)動(dòng)的方向。進(jìn)一步完善這一軟件后，研究人員研究了36個(gè)受試者使用嗅覺(jué)檢校技術(shù)來(lái)打字或者控制輪椅做K型轉(zhuǎn)彎的情況。他們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)練習(xí)，正常人也能用這一技術(shù)打字或者操縱輪椅，只是不像用手那么快罷了。這些研究發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceed— ings of the National Academy of Sciences)。

男人也有孕期反應(yīng)

發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)爸爸的行為有些古怪?這很可能是激素在作怪。沒(méi)錯(cuò)，最新的研究結(jié)果表明，當(dāng)男人升級(jí)為父親時(shí)。也會(huì)經(jīng)歷孕期反應(yīng)。

以色列巴伊蘭大學(xué)(Bar—Ilan U niversity in Ramat-Gan，Israel)的羅斯-費(fèi)爾德曼(Ruth Feld—man)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)男人成為父親的時(shí)候，他的體內(nèi)催產(chǎn)素(oxyto—cin)的水平會(huì)上升，并進(jìn)而影響到他的行為：催產(chǎn)素的水平越高，他與孩子之間就越親密，陪伴孩子時(shí)間也就越長(zhǎng)。在另一項(xiàng)獨(dú)立的研究中，費(fèi)爾德曼還發(fā)現(xiàn)，與孩子一起玩耍能增加父親的催產(chǎn)素水平。“這說(shuō)明親子行為觸發(fā)了父親的生理改變，”費(fèi)爾德曼說(shuō)。

而且，催產(chǎn)素并不是唯一發(fā)生變化的激素，做爸爸還會(huì)降低男性的睪酮水平。研究發(fā)現(xiàn)，睪酮水平較高的男性喜歡在外面玩，不太關(guān)心小孩，睪酮水平下降則將他們拉回家里做賢夫良父。此外，還有一種激素叫做催乳素(prolactin)，在女性體內(nèi)起促進(jìn)哺乳的作用，而在女性懷孕后期，其配偶體內(nèi)的催乳素水平也會(huì)增加，催乳素水平較高的男性，在嬰兒護(hù)理方面會(huì)更加地用心負(fù)責(zé)。

黑海海底發(fā)現(xiàn)世界第六大河

海底也有河流存在嗎?這有點(diǎn)讓人難以想象。但它們的確存在!我們所說(shuō)的海底河流指的并不是由于地殼運(yùn)動(dòng)而在海底形成的溝渠，而是像陸地河流一樣，能在海底流淌，有河道、支流、急流、瀑布等，也能夠侵蝕河道底部的淤泥而形成河堤的真正的河流，唯一不同的是，它形成水流漩渦的方向與陸地河流相反。

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，英國(guó)科學(xué)家在黑海海底發(fā)現(xiàn)了一條局部寬度可達(dá)800米以上的海底河流，如果按照流量來(lái)排序，這條河流將成為世界第六大河。

該研究的負(fù)責(zé)人，利茲大學(xué)地球和環(huán)境學(xué)院研究組的丹·帕森斯博士指出，這條河是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一一條活躍的地下河。它從地中海流出，經(jīng)柏斯普魯斯海峽流入黑海，因此它的鹽度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周?chē)暮Ｋ矓y帶了更多的沉積物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。帕森斯認(rèn)為，這條海底河流將維持生命所必需的營(yíng)養(yǎng)和其他成分帶進(jìn)了貧瘠的深海平原，“為深海注入生命的動(dòng)脈”。

高跟鞋的美麗代價(jià)

都說(shuō)高跟鞋是女人最親密的情人。櫥窗里時(shí)髦的高跟鞋令人戀戀不舍，但你是否發(fā)現(xiàn)你的跟腱已經(jīng)在抗議了呢?

通過(guò)磁共振掃描成像(MPd)和超聲影像技術(shù)，研究人員對(duì)慣穿高跟鞋的女士和慣穿平跟鞋的女士的腓腸肌和跟腱進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)高跟鞋愛(ài)好者的腓腸肌纖維要比穿平跟鞋的女士短13％；她們的跟腱雖然在長(zhǎng)度上沒(méi)有差異，但常穿高跟鞋的人，跟腱靈活程度要比穿平跟鞋的低20％。雖然從某種角度上來(lái)說(shuō)，跟腱強(qiáng)度的增加彌補(bǔ)了減少的那部分肌肉的功能，但此時(shí)如果一旦換上平跟鞋。就會(huì)造成疼痛和跟腱的過(guò)度拉伸。

該研究結(jié)果發(fā)表于《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志》(Journal of Experi-mental Biology)上。

更年期的數(shù)學(xué)問(wèn)題

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)壽命的動(dòng)物中，只有人類(lèi)、短肢領(lǐng)航鯨和虎鯨會(huì)經(jīng)歷更年期。更年期到來(lái)時(shí)卵巢不再釋放卵子，這違反了自然演化通常都是傾向于產(chǎn)生更多后代的常理。于是“祖母假說(shuō)”被提出，即年老的雌性犧牲自己的生殖能力來(lái)照顧孫子女，比她生育子女更有利于基因撒播。

劍橋大學(xué)演化生物學(xué)家魯弗斯·約翰斯頓(Rufus John—stone)和?？巳卮髮W(xué)的邁克爾·坎特(Michael Cant)認(rèn)為，女人婚后離開(kāi)娘家進(jìn)入新的家庭，意味著她們照顧自己小孩得到的遺傳學(xué)受益更大，但當(dāng)她們子代數(shù)量增多，照顧孫輩的得益便會(huì)更大。但這并不能解釋為什么短肢領(lǐng)航鯨和虎鯨也有更年期。因?yàn)檫@兩個(gè)物種交配后都會(huì)帶著其他族群的鯨魚(yú)回到自己的旗群。

在最近發(fā)表于《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)，B輯》(Proceedings of the Royal Society B)的研究中。約翰斯頓和坎特使用了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)分析在某個(gè)交配模式下，一個(gè)種群內(nèi)部的親緣關(guān)系動(dòng)態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)，隨著雌性年齡的增加，族群中和其有親緣關(guān)系的個(gè)體數(shù)目也增加，這也能造成令年輕雌性生育而年老雌性撫養(yǎng)的傾向性，于是演化出了更年期。

但紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的托馬斯·科克伍德(Thomas Kirkwood)教授并不信服。他認(rèn)為，在某一物種內(nèi)預(yù)測(cè)親緣關(guān)系的數(shù)學(xué)模型無(wú)法得到更年期的演化規(guī)律?！澳Ｐ蜎](méi)有說(shuō)明更年期的有無(wú)是怎樣影響達(dá)爾文適合度(Darwinian fitness)的”，而一個(gè)個(gè)體向下一代傳播自己基因的成功程度“是所有重要演化的標(biāo)尺”。

捕魚(yú)業(yè)改變魚(yú)類(lèi)性別比例

捕魚(yú)業(yè)中不僅會(huì)減少“魚(yú)口”，還會(huì)改變魚(yú)類(lèi)種群中的性別比例!研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)度捕撈造成許多沿海魚(yú)類(lèi)雄性過(guò)剩，進(jìn)而導(dǎo)致種群崩潰，而且這種情況并不能通過(guò)限制捕撈來(lái)緩解。

許多魚(yú)種，尤其是可以改變性別的魚(yú)種，當(dāng)種群密度下降時(shí)，每條魚(yú)產(chǎn)生的后代數(shù)量也減少?！斑@很令人困惑，”澳大利亞詹姆斯庫(kù)克大學(xué)的斯特凡·沃克(Stefan WaLker)說(shuō)?！耙?yàn)楫?dāng)種群密度下降時(shí)，每個(gè)個(gè)體可以獲得更多資源，種群數(shù)量應(yīng)該上升才對(duì)?！?/p>

為了揭開(kāi)這個(gè)謎底，沃克在大堡礁一個(gè)泄湖中給232條圓翅燕魚(yú)(Parapercis cylindrica)做了標(biāo)記，然后追蹤它們的活動(dòng)和生殖行為。圓翅燕魚(yú)生來(lái)是雌性的，但其中一些稍后會(huì)變?yōu)樾坌?，并擁?—10條“妻妾”。在群數(shù)量較少的地區(qū)，沃克觀察到更多性別轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。這就導(dǎo)致了每條雄魚(yú)的妻妾數(shù)量減少，每立方米海水中的魚(yú)卵數(shù)量也減少。沃克將這些研究結(jié)果發(fā)表于《美國(guó)博物學(xué)家》雜志(The American Naturalist，DOI 10.1086／655219)上。

其他70種以上能改變性別的海洋魚(yú)類(lèi)，包括許多經(jīng)常被捕撈到的品種中很可能也存在類(lèi)似的情況，沃克說(shuō)。他建議如果要保育魚(yú)類(lèi)種群，保護(hù)整片海域是比限制捕撈更好的策略。受保護(hù)的海域保持了魚(yú)類(lèi)的種群密度，而限制捕撈由于增加了性別改變率，仍然會(huì)導(dǎo)致種群數(shù)量下降。

人造血液或可終給傳統(tǒng)獻(xiàn)血

在轟動(dòng)一時(shí)的科幻電影《阿凡達(dá)》中，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中制造出了具有生命的軀體。現(xiàn)實(shí)的科技雖然還達(dá)不到這一水平，卻也正在向這一目標(biāo)邁進(jìn)——我們已經(jīng)可以在實(shí)驗(yàn)室中，用人臍帶干細(xì)胞制造血液了。

迄今為止，在醫(yī)療中使用的紅細(xì)胞都是通過(guò)獻(xiàn)血得來(lái)。如今，Arteriocyte生物工程公司的科學(xué)家們與DARPA(Defense and Research Projects Agency，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局)簽訂協(xié)議，通過(guò)一種被稱(chēng)為“嫁接”的過(guò)程制造紅細(xì)胞，以滿足戰(zhàn)場(chǎng)外傷急救的需要。

早在2008年，高級(jí)細(xì)胞技術(shù)中心(Advanced Cell Technoto—gy)、伊利諾伊大學(xué)(University of illinois at Chicago)以及梅奧醫(yī)院(Mayo Clinic)的研究人員就已經(jīng)成功地在實(shí)驗(yàn)室中制造出了少量血液?，F(xiàn)在，利用Arterio—cyte公司的專(zhuān)利技術(shù)，已經(jīng)可以用一根臍帶制造出19品脫的紅細(xì)胞，考慮到人體的總血量只有10品脫，這一點(diǎn)非常驚人。

在傳統(tǒng)的獻(xiàn)血過(guò)程中，血液離開(kāi)人體之后還要經(jīng)過(guò)清潔、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存直到使用，但很可能在那之前，血液就已經(jīng)過(guò)期了，這就意味著需要持續(xù)不斷地獲得血源。通過(guò)血液嫁接制造紅細(xì)胞， “從理論上說(shuō)和天然血沒(méi)有什么分別，”DAPRA的國(guó)防科學(xué)辦公室副主任約翰·摩格福德說(shuō)，“我們努力地模仿了人體內(nèi)的造血過(guò)程，并將其在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)。”

但不得不說(shuō)的是，在實(shí)驗(yàn)室人工制造血液十分昂貴，這直接導(dǎo)致了該血液目前還沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。但即便如此，至少我們已經(jīng)距離目標(biāo)更近了一步。

最詳盡的大腦圖譜

日前IBM的研究人員制作了目前最復(fù)雜的神經(jīng)學(xué)圖譜，以空前的精確度描繪了獼猴腦部復(fù)雜的長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該圖譜可在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逆向工程(reverse—en—gineering)及創(chuàng)造具有人工智能的認(rèn)知計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中大有作為。

這一圖譜展示了大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)如高速公路般連通了腦部的分散區(qū)域。短程的，局域化的神經(jīng)通路則通常在某一局部?jī)?nèi)傳遞信號(hào)。

最重要的是?！懊芗珊诵摹钡谋话l(fā)現(xiàn)，這很可能是高等智能生物認(rèn)知功能的關(guān)鍵，正是這個(gè)核心給了我們意識(shí)。而且，它并不局限于一兩個(gè)腦區(qū)，而是延伸到運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮質(zhì)、前額葉皮質(zhì)、顛葉、丘腦、視覺(jué)皮質(zhì)等其他區(qū)域。另一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是：前額葉皮質(zhì)盡管在大腦前部，但很可能實(shí)際上是整個(gè)腦部信息的集散中心。

可能是先有雞才有蛋

雞生蛋還是蛋生雞?英國(guó)科學(xué)家宣稱(chēng)他們解決了這個(gè)困擾了無(wú)數(shù)科學(xué)家和哲學(xué)家的千古謎題。來(lái)自華威大學(xué)(University of Warwick)和謝菲爾德大學(xué)(Uni—verslty of Sheffield)的材料科學(xué)家們，通過(guò)原動(dòng)力學(xué)模擬(Metady—namics simulations)的方法，發(fā)現(xiàn)了卵殼蛋白o(hù)vocleidin—17(OC一17)是形成卵殼的關(guān)鍵。OC—17存在于雞的卵殼之內(nèi)，可以啟動(dòng)無(wú)定型化的納米碳顆粒結(jié)晶形成方解石晶體。換言之，他們認(rèn)為。先有雞，才有OC-17，才能形成健康的卵殼來(lái)保護(hù)卵黃和卵白，才有健康的雞蛋。

但進(jìn)化生物學(xué)家們認(rèn)為任何物種的進(jìn)化都是循序漸進(jìn)的，勢(shì)必會(huì)有一個(gè)從“不太像雞的雞”和“不太像蛋的蛋”向現(xiàn)在的雞和雞蛋演化的漫長(zhǎng)過(guò)程?？磥?lái)，這場(chǎng)關(guān)于雞和雞蛋的爭(zhēng)論還是會(huì)繼續(xù)下去。

會(huì)合作的虛擬細(xì)胞

螞蟻和黏菌等生物具有高度的社會(huì)性，他們通過(guò)交流結(jié)成團(tuán)體，完成單個(gè)個(gè)體無(wú)法完成的任務(wù)。受此啟發(fā)，匹茨堡大學(xué)的科學(xué)家用計(jì)算機(jī)虛擬出黏菌細(xì)胞，用以研究生物如何交流和合作。

科學(xué)家們用微膠囊結(jié)構(gòu)來(lái)制造虛擬的黏菌細(xì)胞，它們可以分泌納米級(jí)的顆粒。這些虛擬的納米顆粒既可以改變運(yùn)動(dòng)軌道的粘滯度，控制細(xì)胞本身的運(yùn)動(dòng)，還可以達(dá)成虛擬細(xì)胞間的彼此合作。依賴于這些分子，虛擬細(xì)胞可以構(gòu)成3種不同的群體形態(tài)：螞蟻?zhàn)粉櫺汀埿秃蜕咝巍?/p>

螞蟻?zhàn)粉櫺鸵蛩７铝宋浵伭粝峦饧に匾龑?dǎo)其他螞蟻?zhàn)粉櫠鴣?lái)而得名。一個(gè)細(xì)胞走來(lái)走去時(shí)身后留下了一條分子軌跡，這些分子刺激靶細(xì)胞追隨領(lǐng)頭的細(xì)胞。當(dāng)兩個(gè)細(xì)胞合作帶領(lǐng)一長(zhǎng)串其他細(xì)胞時(shí)便形成龍型。當(dāng)兩個(gè)領(lǐng)頭的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)完全相反各帶領(lǐng)一隊(duì)細(xì)胞則形成蛇形。如果應(yīng)用于人體，這些動(dòng)物化的細(xì)胞便可以將藥物運(yùn)輸?shù)襟w內(nèi)特定部位。 這一研究成果發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》(Proceedings of，the National Academy ofSci—ences)。作者之一安娜·巴來(lái)茲指出，下一步的研究是按照這一虛擬的系統(tǒng)建造實(shí)物?！斑@應(yīng)該不會(huì)太難，”另一位合作者史蒂芬·列維坦說(shuō)，“因?yàn)樗璧奈⒛z囊和納米顆粒早已存在了?！?/p>

無(wú)論如何，“這一研究相當(dāng)發(fā)人深省，”利哈伊大學(xué)(Le—High University)的科學(xué)家馬努基·考德韓利(Manoj Chaud—hury)評(píng)論道。他期望這項(xiàng)新研究可以激發(fā)微電子機(jī)械設(shè)備(Mi—croelectromechanical)、藥物轉(zhuǎn)運(yùn)和微流體(microfluidics)等不同領(lǐng)域科學(xué)家的研究靈感。

血清累害你變成愛(ài)哭鬼

動(dòng)不動(dòng)就多愁善感哭得好像林妹妹上身?也許是你的血清素(5-羥色胺)水平在作怪。有研究表明，神經(jīng)體質(zhì)的差異可以解釋為什么有些人比別人更愛(ài)哭。

這項(xiàng)研究是由荷蘭鹿特丹市伊拉斯姆斯醫(yī)學(xué)中心(Erasmus Medical Centre in Rotterdam the Netherlands)的弗雷德里克·范德文(Frederick van der Veen)和他的研究小組完成的。

他們對(duì)2s名女性志愿者注射了帕羅西汀(一種5-羥色胺選擇性重?cái)z取抑制劑，selective sero—tonin reuptake inhibitor，SSRI，可以提高5-羥色胺水平)或安慰劑。4小時(shí)后，又分別請(qǐng)她們觀看兩部悲情電影，然后在另一天的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)中，交換使用的藥物和觀看的電影，以此來(lái)推測(cè)某一特定場(chǎng)景有怎樣的催淚能力。

“我們觀測(cè)到看哪部電影并不重要，而帕羅西汀有著強(qiáng)烈和持久的作用。5-羥色胺水平越高，人就越不容易哭?！?范德文在阿姆斯特丹舉行的歐洲神經(jīng)科學(xué)論壇(Forum of European Neu—roscience)上發(fā)布了這一成果。

盡管SSRI類(lèi)藥物被用來(lái)治療抑郁癥，但其調(diào)理情緒的作用通常要到6周后才能見(jiàn)效?！拔覀兛吹降氖且粍┡亮_西汀的直接作用”，范德文補(bǔ)充道。這或許可以解釋為什么一些人在服用SSRI類(lèi)藥物后感情變得較為冷漠。他下一步的研究計(jì)劃是探討在合成5-羥色胺過(guò)程中的遺傳學(xué)差異是否對(duì)人哭泣的傾向性造成影響。

“對(duì)哭泣的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)理我們所知有限，”博爾德大學(xué)(Universicy of Boulder in Colora—do)的克里斯托弗·勞瑞說(shuō)，但他相信“將哭泣與5-羥色胺信號(hào)通路聯(lián)系起來(lái)是有些道理的。”