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研究发现饥饿感或能保护大脑避免认知功能衰退

据发表在《PLOS ONE》杂志的一篇研究报告显示,激素信号是机体空腹与大脑存在饥饿感的“中间者”,对激素的调控也许能够有效地应对与年龄相关的认知下降病症,这种方法与限制热量摄入的治疗手段比较相似。 研究人员Inga Kadish表示:“这是目前据我们所了解到的第一篇揭示饥饿能降低阿耳茨海默氏病发病机理的论文,当然这是基于对老鼠模型的研究。如果其中涉及的机制得 到证实,激素饥饿信号也许能开辟出一种新的途径来治疗阿耳茨海默氏病,即可通过单一的方式也可与热量限制结合治疗。” 热量限制属于养生疗法,即个体摄入较平均值低的卡路里,但又不致于引发营养失调。对多个物种的研究结果显示,该方法能够保护神经避免出现变性紊乱并且还能延长寿命,但这种效果在人类随机临床实验中还未得到证实。 研究人员推断,饥饿感会造成适度的紧张,反过来就会触发机体的代谢信号通路,从而对抗引发阿耳茨海默氏病的沉积斑块。这是典型的毒物兴奋效应理论,即有害的压力源处于一个适当的水平将对机体有益。          评论:人老吃得太饱,而不能保证饥饿感的存在,容易变笨看来是正常的事了,适当的饥饿疗法不但能促进人身自我的调整,而且据很多受到饥饿疗法的人声称,大脑会变得更清醒,并不是虚言。

追溯过去的记忆或可预知未来

越来越多的研究显示,记忆能让人进行一种心理时间旅行。通过这种方式,我们不仅能再现过去的情境,还能描绘未来。该研究还表明,记忆除了能帮我们存储、回想那些已发生事件的相关信息,它的存在还具有更广泛的意义。、 在记录分析记忆如何帮我们勾勒某人性格特点、帮我们预想他/她在未来社会情境中可能的表现方 面,伦敦大学学院(University College London)与哈佛大学(Harvard University)的研究人员已取得了一定进展。上周,研究人员将他们发表在《大脑皮层》期刊上(Cerebral Cortex)的最新科研成果作了详细阐述。 科研人员揭示的这些道理可能不仅对那些失忆症患者,比如老年人,而且对年轻人以及他们的规划、社交能力也有所影响。研究人员还在继续探索现有的科研结论,他们正试着了解追忆往事的能力是否与创造力、想象力有着关联。 哈佛大学心理学教授夏克特(Daniel Schacter)称,该研究论文主体“就如何利用记忆拓展了我们的视野。” 这种对未知世界的想象力或预见力不仅对我们的规划能力、解决问题的能力至关重要,而且还有助于我们在社会情境中作出更好的决策判断。同时研究人员也希望能揭示提升人类记忆力的新途径。夏克特还称,“靠过去的经历预测将来可能发生的事”让人们无需再事事进行真实的尝试,只要认真考量与未来情况相似的事件即可。 为什么有些人可能天生具有更强的回忆往事或遥想未知的能力?对于这个问题,人们目前知之甚少。 许多声称能提高记忆力、延缓认知衰退的方法,如填字游戏、脑筋急转弯等重点关注的都是工作记忆,即我们随时留存在大脑中的信息。至于工作记忆除了能提升完成某项具体任务的能力外是否还有更多作用,目前有各种各样的证据和说法。 夏克特博士的团队着重研究的是对过往经历回忆的针对性干预,即人们所知的情景记忆。他们重点关注的还有增加细节回忆能力,而并非整体记忆力的提升。该研究的初步试验预计将在今年夏天完成。 与健忘症患者交谈首先向研究人员传递出这样一种讯息:回忆过往经历可能对心理时间旅行至关重要。健忘症患者与失忆症患者一样,这两类人群在制定计划时都显得 很费劲。夏克特博士和他研究生院的顾问托尔文 (Endel Tulving)在80年代就开始观察患者K.C.。举个例子,当K.C.被问及第二天将干什么时,他却说不出详尽的答案。夏克特博士说,K.C.可能会 说出一些类似“我觉得我要吃早餐”之类的话,但却提供不了任何相关细节,比如他可能会吃什么或者他要去哪儿吃。 2007 年,伦敦大学学院盖茨比计算神经科学组 (Gatsby Computational Neuroscience Unit)的研究人员丹米斯•哈撒比斯 (Demis Hassabis)与其同事在《美国国家科学院学报》( Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表的一项研究表明,五名健忘症患者在想象与描述未来事件时表现出来的能力都极其有限。此发现在该领域引起了轰动,也激发促成了更多 的研究。 那之后科学家们在实验室里进行了很多次研究,结果都表明在想象未来情景方面,健康年轻的成年人比记忆力减退的老年人表现得更出色。那些难以忆起往事的精神分裂症患者在描绘未来时也是困难重重。夏克特博士说,在他和同事一起进行的研究中,当那些70至75岁左右的人被问及往事或未来时,他们倾向于提供更多的评论和见解,但对于人物细节和到底发生了什么却所提甚少。举个例子,当年轻人被问及一次购物之旅时,他们会说出都有谁去了那儿以及商家店铺的情况。而老年人则会谈到他们对购买花瓶感兴趣以及为什么在家里摆放花瓶会很不错。 大脑造影研究已表明,同回忆往事一样,当人们在被要求想象未来时,他们大脑中许多相同的区域–海马体和内侧前额叶皮质–均会呈现出活跃度增强的迹象。这些也正是人在衰老时易发生变化的区域。拥有细节化模拟情境的想象力似乎用处不少。这种能力有助于人们制定计划,通过发挥想象力对不同的可能性建模,而无需将它们一一付诸实践。在头脑中快速预览一系列假设情境有望引导我们作出更好的选择。 加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)的研究人员发现,那些认真模拟想象考试复习细节的学生–即想象学习过程中所涉及的所有步骤–最终比那些光想象自己能考好的学生分数更高。 记忆在体验想象他人当下感受方面似乎也发挥着某些作用,这就是人们所知的心理理论,它能帮助人们判断如何在不熟悉的社会情境中规范自己的行为,比如在与一帮 新朋友聚会或是开始一项新工作时。而那些自闭症患者则往往情境记忆贫乏、预测他人反应或情绪的能力低下。自闭症的病征之一就是社交能力差。 在人们试着揣摩他人心思时,大脑到底是如何运行的,关于这一点,人们目前却知之甚少。哈撒比斯博士、夏克特博士与合作者在他们的新研究中探讨了这个问题。他 们对19名平均年龄在21岁的健康成年人进行了大脑扫描。在扫描过程中,博士们要求这些年轻人想象出包括虚构人物在内的四个简短场景。 首先,参与者被给予了一些照片和12份关于这四个角色的个人简介。每个人物的外向程度、友好程度都不一样。在花了一段时间熟悉了这些编造的人物简介后,参与者被要求想象各种情境中的每一个不同的角色。举个例子:如果一个陌生人将酒水泼洒到他们身上,他们各自的反应会如何? 研究人员发现,辨别不同人格特质的能力是在截然不同的大脑区域中进行编码的。这意味着,当参与者想象某个场景时,研究人员只需看一下大脑的哪个区域活跃度更高,就能弄清参与者当时想象的是四个角色中的哪一位。 对于想象未来事件而言,情景记忆体系看来并非是唯一重要的大脑过程。比利时列日大学(University of Li口ge)的研究人员阿尔诺(Arnaud D’Argembeau)认为,包括情景记忆在内的广义上的自传体信息记忆都可以被用来组织构建事件。阿尔诺的论着已表明,知晓某人的个人目标–记忆对 其是必需的–似乎是帮助想象未来事件的另一个因素。 在某人头脑中对事件进行模拟想象的能力也会带来潜在的负面效应。如果我们无法预测到所有可能发生的事情,或者我们变得过度自信而认为自己预料到将发生什么的话,这种能力都会带来麻烦。 更糟糕的情况是预料到未来的结局,特别是消极的结局,可能让老年人更难于制定计划,或使他们认为某人可能正在试着利用自己。夏克特博士说,“它为你支上一个不一样的镜头,透过它,你看见自己渐渐老去。” … 阅读全文 追溯过去的记忆或可预知未来

肉食或曾促使人类大脑进化

  这块两英寸长的小孩头骨碎片显示了营养不良导致的贫血症的最古老证据          人类学家在“人类的摇篮”— 坦桑尼亚北部的奥杜瓦伊峡谷挖掘出了两英寸长的人类头盖骨碎片。参与这项发现研究的美国科罗拉多大学人类学副教授查尔斯-莫西巴说到:“食肉行为一直都被 认为是使我们成为人类的事情之一,肉食含有的蛋白质有助于我们大脑的生长发育。”我们的研究表明150万年以前人类并非机会主义肉食者,而是通过积极的打 猎来获得肉食。 被发现的头盖骨属于一名两岁大的小孩,它让我们了解了早期人类的饮食习惯。这块头盖骨碎片显示出骨质疏松的症状,这种营养不良通常主要与人类饮食中突然缺乏肉类有关。这块头盖骨表明这个这个小孩是在人类开始食用缺乏肉食食物历史时期去世的。这就表 明人类已经适应于吃肉而且需要肉食维持生存。 发表于《公共科学图书馆》上的这项研究表 明我们祖先的食肉行为比我们之前认为的要更早。莫西巴教授认为从一种食腐和以植物为主食的生活方式到一种食肉生活方式的转变或许已经为早期人类的大脑发育 提供了所需的蛋白质并且推动了他们的进化。他说到:“食肉行为与大脑发育有关。大脑是一个庞大的器官而且需要许多能量。我们开始更多的考虑大脑膨胀与高蛋 白饮食之间的关系。” 人类是少数拥有这样的大脑与身体比例而存活的物种之一。我们最近 的亲属黑猩猩食用少量肉食而且拥有远低于人类的大脑容量。这一发现为进行更多的研究铺平了道路,比如说什么导致我们古老的祖先第一次吃肉以及这种行为在早 期的人类进化中扮演着什么角色。莫巴西教授说道:“那样就使人类从我们的远亲中分离出来。问题在于是什么引发了我们的食肉行为?是环境的改变还是大脑本身 的膨胀?我们真的并不清楚。          评注:这种说法并不可信,很多寺庙或道观里的修行者,自小素食长大,鲜见有营养不良或骨质疏松,单凭一例发现做出这种推断并不严谨,肉食或许是因为自然的参量需要,光食用植物的能量并不足以让人类在远古时期进行大体力的活动。

发现衰老与端粒损耗有关

  据国外媒体报道,研究者发现新的证据,表明“生物性”的衰老和许多与年龄有关疾病的风险有关,这些疾病包括心脏病、多发性硬化症和多种癌症。 昆士兰医学研究所神经遗传学实验室的Dale Nyholt博士称,一项对超过48000人的国际研究表明,一种被称为端粒的染色体,在以不同的速度损耗,这使得通过控制端粒长度来保持健康成为可能。 端粒位于染色体的末端,而DNA链则位于细胞核内。每当细胞分裂产生新细胞时,端粒就会变短,直到端粒达到一个临界长度,这时细胞也失去活性而 死亡。所以端粒是随着细胞个体的衰老而变短。但每个细胞的端粒长度是天生的,并非一开始就相同,并且之后的缩短速度也各不相同。端粒损耗的速度是衡量“生 物衰老”的一个方法 。 研究团队测量了人们的端粒长度,并通过观察DNA,确认出有7 种基因变异与端粒长度有关。他们发现,这些变异与包括直肠癌在内的多种癌症有关,还与诸如多发性硬化症和腹腔疾病等病症有关。 该团队还发现,这7种变异与冠状动脉疾病的风险有关,而冠状动脉疾病会导致心脏病的发生。 这项研究作为欧洲ENGAGE联盟工作的一部分,由英国莱斯特大学领导,有8个国家14个科研机构参与了该研究。这项研究的成果发表在了《自然-遗传学》(Nature Genetics)杂志上。

自由意志是否存在?命运已经注定?

  你可能没有自由意志!一切都是你的幻觉! 的确,从历史角度讲,哲学家对于这个话题有不少话说。他们的思辨产生了各种思想流派,诸如宇宙决定论(即,万事万物按照一种可预测的方式随时间发展,这便使自由意志成为不可能存在的东西)、非决定论(也就是,宇宙以及身在其中的我们,行为都是随机的,这一观点也否认了自由意志)和宇宙自由论或相 容论(认为自由意志与决定论的宇宙观点在逻辑上是可以兼容的)。 对于自由意志是否存在这个问题,人类已经争论了数千年。但是,过去几年中,尽管哲学家继续就人类决策的形而上学基础进行辩论,越来越多的神经科学家 开始从正面去解决这个问题(没错,真的是冲着头去的)。其中一些神经科学家相信,自己的实验表明,人类对于自由的主观体验有可能仅仅只是一种错觉。 好,虽然这些研究流派无疑十分重要,但人们还是不禁会觉得,这些派系的观点是毫无帮助且论证不足的。围绕这个问题的争论需要的是某种真正的科学——某些能加以验证的理论。而这也确实正在发生。根据科学的大脑实验的初步结果,思想似乎在人真正意识到各种决策之前就已经做出了决定,有时候这个时间差还很显著。这一观 察结果令人不安,并让一些神经科学家得到这样一个结论——人对自己的选择的控制力并没有想象中那么多,至少就某些基本的动作和任务而言是这样的。但与此同时,并不是所有人都对此确信不疑。也许,得再过一些时间才能真正证明自由意志是一种错觉。 20世纪60年代中期,神经科学家第一次意识到大脑里其实有些挺稀奇的事儿。德国科学家汉斯赫尔穆特科恩休伯(Hans Helmut Kornhuber)和吕德尔德克(Lüder Deecke)发现了一种现象,并将其称为“bereitschaftspotential”(BP),翻译成英语就是“readiness potential”,即“准备电位”。他们发现,大脑在产生意识知觉前的瞬间会进入一种特殊状态,这一发现开辟了一个全新的科学分支。科恩休伯和德克要求他们的实验对象动一下手指(这个动作是自发性的),之后脑电图(EEG)扫描显示,略早于自主运动发生的时候,运动皮层的活动中会出现一个缓慢的负电位变化。他们不得不得出这样的一个结论——潜意识会引起自发行为。这个观察结果完全出乎意料而且违反直觉。    批注:运动皮层先出现一个缓慢的负电位变化,表示自主意识的运动还会产生,也就是说自主意识的产生首先是先由潜意识来决定的,每个人都认为自己是拥有自由意志的,但在这种情况下,自由意志只感觉上的自由,实际上仍然受制于潜意识。从东方的思维来看,其实这也没有什么不可接受的。 毫无疑问,这一发现让科学界的各位都很心烦,自打弗洛伊德时起,他们多半都接受了严格决定论的人类决策观点。大多数科学家没上心就无视它了。 但是,后来本杰明李贝特(Benjamin Libet)于20世纪80年代做的实验,印证了科恩休伯和德克的开拓性工作。与之前的实验类似,李贝特也让参与者动动自己的手指,不过这一次,他们要同 时盯着一只钟,钟的外面有一个圆点围着它转。(被试者可以自己决定什么时候动手指,而不是在外界信号的诱发下行动,但他们必须告诉实验人员当他们意识到自 己产生了动手指的念头时,原点与钟表的相对位置。)他的实验数据表明,准备电位始于参与者报告意识知觉之前的0.35秒左右。李贝特总结说,就自身动作的开始而言,人类是没有自由意志可言的,但我们有一种像认知“否决权”一样的权力,可以在最后时刻叫停一个活动。我们无法开始一个动作,但可以停止它。从神经学角度讲,李贝特等人认为,这一现象的产生源于大脑的运动辅助区(SMA)/前运动辅助区(pre-SMA)和前扣带运动区,这一区域能使人将注意力集中到自发行动并执行自主运动。工具先进了,可结论没怎么变 最近,神经科学家研究这一现象所用的技术更加先进,也就是功能磁共振成像(fMRI)与植入电极。但是,如果说有什么区别的话,那就是这些新实验表明,BP效应比之前所想的更为显著。2008年,约翰-迪伦海恩斯(John-Dylan Haynes)的一项研究显示出了一种与李贝特的发现相类似的效应。将参与者送进fMRI扫描仪后,海恩斯让他们在随便什么时候用左手或右手食指按下一个 按钮,但是,他们必须记住自己打算做这个动作的那一刻显示在屏幕上的字母。 实验结果令人震惊。海恩斯的数据显示,被试者出现意识知觉前整整一秒BP就会出现,而在其他时候这一时差会多达10秒。发表了这篇论文后,他告诉《自然》新闻频道:“我们的第一个想法是: ‘我们得检查一下这是不是真的。’我们做的合理性检查比我之前见过的任何研究做的都要多。”海恩斯指出,认知延迟可能是由于高级控制区域的网络运行造成的,在进入意识知觉状态前,这些区域就得把即将做出的决策预备好。从根本上说,大脑首先开始无意识运转以酝酿出一个决策,一旦全套条件成熟,意识就参与进来,然后才产生运动。         批注:认知上的延迟是一种必要的行为,人类不可能想到什么就立即做做,必然要先进行判断,然后再做出选择行为,这往往是高级智慧生物的表现,如狗觅食,你不给它吃,它就要咬人,这种是直接的,而人可能可以先估计目标的情况,决定是采用隐忍还是暴力,很多时候,适当的延迟更有益于优势的选择。在采取这些之前,个人的性格又是由命理所决定的,所以最终背后有无形的大手在掌控着。 在另一项研究中,神经科学家伊查克弗莱德(Itzhak Fried)没有用fMRI扫描仪,而是直接钻入了大脑:他往实验参与者的大脑中植入了电极,用来记录单个神经元的状态。这种操作使他能够极为精确地了解做出决策时大脑中发生了什么。他的实验表明,被试者做出按下按钮的决策前多达1.5秒时,神经元就会产生活跃。距离做出决策还有700毫秒时,弗莱德和他的团队就能够以接近80%的准确率预测做出决策的时机。在某些情况下,他的预测准确率甚至高达90%。 弗莱德推测,神经元集群内部产生的冲动发放率的变化超过阈值后,意志才会出现,内侧额叶皮层能够在人意识到这些决定之前将它们以信号的形式发出。“在某些时候,已经决定的事情能够被意识接受。”他告诉《自然》杂志,暗示意识后来也可能参与到决策过程中。在另一项研究中,研究者斯特凡波特(Stefan Bode)进行了精细的fMRI实验。实验表明,自由决策进入意识知觉前几秒,将自由决策的结果实际解码出来是可能的。波特发现,从时间顺序上讲,前额极皮层(BA 10,即布罗德曼分区系统10区)的活动模式是最先携带决策相关信息的区域,因此,它就成了无意识生成自由决策的第一候选脑区。他的研究将人们对此前其他实验的疑虑打消了大半。       批注:这个原理已经在很多现实中了,包括心理学上的一些实践,比如先给人出示一个东西后,然后再进行其它活动时,人类往往会被前一个意识所影响。在广告中,往往会美图先冲击人的视觉,虽然大部分都知道那些图是假的,但更多人还是喜欢去选择看起来漂亮的图就是这个原因,放在大众来看,大众必然是要符合这些普遍性的规律的。 反对的声音 并非所有人都赞同这些发现的结论。对此持怀疑态度的人认为,自由意志的真相还远未被揭开。 2010年时,德克萨斯农工大学的W.R.克莱姆(W. R. Klemm)发表了一篇分析论文,指出自由意志实验解读数据的方式并不合理,而且实验过程过于草率。其他人则批评了时机的判断,他们认为行动与运动二者时间间隔太短,并且对时机的关注可能会导致数据失真。 被研究的脑区,也就是大脑的pre-SMA/SMA和前扣带运动区,可能仅仅在运动规划的晚期阶段才参与其中;可以想见运用意志的脑区更可能是 其他更高级的大脑系统。同样,由于实验开展的方式,实验对象可能受了其他“选择预测”信号的影响,因此测得的大脑活动可能并不与实验本身直接相关。 看上去,自由意志这个问题的争论还没有决断。尽管神经科学家的确揭示了一些关于人类思考和决策的真知灼见,但是要想让这些见解更具说服力,还需要做更多工作。 如果神经科学家能够在实验对象自己意识到之前就预测出更复杂决策的实际结果,那么问题就解决。那样,就能从真正意义上证明,自由意志就是一种错觉。 而且,神经科学家也需要对不同类型的决策加以区分。并非所有的决策都是一样的,动动手指或按个按钮与思考人生意义或为重要演讲斟酌字句,它们之间是有天壤之别的。考虑到迄今为止各种实验的局限性(它们都专注于自主肢体运动),人类决策显然是个非常值得一探究竟的领域。 科学、哲学与道德不再界限分明 更重要的问题是,我们应该如何使这些发现与日常生活相协调。假设我们没有自由意志,那对人类境况来说意味着什么?为自己的行为负责又当何论呢? 最近,丹尼尔丹尼特(Daniel Dennett)试图将自由意志从历史的垃圾堆里解救出来,他说人类能动性还是有一定施展空间的,这些问题仍旧需要科学来解答。丹尼特承认,经典意义上的 自由意志基本不可能存在,但他试图重新定义这个话题,即依然能够证明自由意志是存在的,虽然得在特定的条件下。他写道:关于自由意志,科学家有很多天真的想法。这个话题我一直都说得很多,我尽力消除很多科学家提出的一些不好的想法。我在这方面已小有所成,但仍需 努力。我认为,科学家觉得这样一种想法很有吸引力:面前放着自由意志这样一个有数千年历史的哲学观念,而他们可以漂亮地把它踢出哲学思考范围。我想如果这 能成真的话还是很不错的。 只是这并不是真的。我想他们的动机是好的。他们在努力弄清事实,但是他们实际上错过了许多关键点。我和那些人一样,盼望一种关于人类、自由意志 和道德责任的自然主义理论,但是我认为你得比他们对这个问题进行更彻底全面的思考,这也恰好证明了,有些实实在在的工作还等着哲学家去做呢。作为山姆哈里斯(Sam Harris)的主要支持者,丹尼特遭到了那些认为他是从知识论而非科学角度讨论该问题的人的批评。实际上,山姆哈里斯提出了一个引人注目的观点:我们没有自由意志,但这也不是什么问题。而且,他认为对自由意志的持续信奉是时候终结了: 一个人在每一刻的意识思想、意图和努力的出现,都是由他没有意识到的原因所引起的。更重要的是,它们的出现都有深层原因——基因、童年经历等, 任何人,即便他穷凶恶极,也无法对此承担责任。我们对这两方面事实的无知会产生道德错觉。但是,很多人担心,相信自由意志是必要的,尤其是在养育孩子的过 程中。 … 阅读全文 自由意志是否存在?命运已经注定?

科学家发现可预测死亡时间的基因

基因“开关”决定了我们身体的很多特征,包括头发颜色、血型等等,而且对于某些疾病非常敏感。现在研究人员认为他们已经发现了一种能够决定更加怪异事情的 基因:一个人可能离世的时间。在发表于2012年11月《神经学年鉴》杂志的一项研究中,研究人体生物钟(也称作生理节律)的科学家们声称发现了基因变 体,不仅能够确定你能否成为一个早起的人,而且也能够以令人不安的精确度预测出你可能去世的时间。 根据哈佛医学院公布的一份声明,这种基因可能存在三种核苷酸组合(四种核苷酸构建了DNA模 块):腺嘌呤与腺嘌呤组合(A-A)、腺嘌呤与鸟嘌呤组合(A-G)、鸟嘌呤与鸟嘌呤组合(G-G)。Clifford Saper博士在声明中写道:“这种特别的基因类型几乎影响每个人的睡觉和觉醒模式。而且它拥有一种相当深远的效果,拥有A-A基因类型的人们比那些拥有 G-G基因类型的人们要早起大约1个小时,而A-G类型的人醒来的时间几乎正好就在中间。” 此 外,研究人员已经发现1200名参与实验的老年人中有一些人的去世时间与这些核苷酸序列所准确预测的时间相差只有几个小时。具有A-A和A-G基因类型的 病人在上午11点之前去世,而拥有G-G组合的人趋向于下午6点左右去世。Saper说道:“因此真的有一种基因预测你去世的时间。不是日期,而是一天中 的时刻。”据《大西洋月刊》报告,研究人员相信他们的结果或许是当死亡接近的时候人体会还原到一种更加自然的生理节律感应阶段,而不是生活习惯所产生的循 环。

复旦学者探索“大脑神经网络形成之谜”

经3年多潜心研究,复旦大学神经生物学研究所禹永春副教授领衔的课题组与美国纽约斯隆凯特琳癌症研究中心时松海课题组合作,在“脑神经环路发育研究”方面取得重要进展,该成果首次发现,脑神经元间由“电突触”介导的信息交流在大脑皮层神经环路发育中有重要作用。这项研究不仅为科学家深入研究大脑皮层神经网络形成之谜提供了重要启示,也为脑神经环路发育异常相关疾病(如小儿癫痫、自闭症、智力发育迟滞等)的诊断和治疗提供了新思路和新靶点。日前,该成果已在线发表在世界顶级科技学术期刊《自然》(《Nature》)杂志上。 大脑皮层是由上百亿个神经元构成的复杂网络,大脑中一个神经元与另一个神经元相接触的部位叫做“突触”,它是神经元之间在功能上发生联系的部位,也是信息传递的关键部位。科学家把大脑中突触前细胞通过释放特殊化学物质将信息转送到突触后细胞,称之为化学突触;把借助于电信号传递信息,称为“电突触”。“电突触”被普遍认为在神经元相互信息交流中具有重要作用。 多年来,神经科学家都在考虑和研究一个重大问题,大脑皮层中的神经突触环路是怎样形成的?这些神经环路的形成有没有什么基本规律可循?研究表明,在哺乳动物大脑皮层发育早期兴奋性神经元之间存在着大量的“电突触”,然而,随着大脑皮层不断发育,神经元间“电突触”联系逐渐消失,取而代之的是化学性突触。 为了探索大脑“电突触”之奥秘,禹永春等研究人员通过改变兴奋性神经元间“电突触传递”的方法,首次探明了“电突触”在脑皮层神经环路发育中的重要作用。研究中,他们发现了一个有趣的现象:在发育早期神经环路记录中,高亲缘性姐妹神经元间较非姐妹神经元有着更紧密的“电突触”联系,并随着发育姐妹神经元间“电突触”联系逐渐减少,进而“化学性突触”逐步取代了“电突触”。那么,姐妹神经元早期表达的“电突触”有什么作用呢? 禹永春等进一步研究发现,“电突触联系”在姐妹神经元间同步化放电中有关键的作用。为了更进一步研究“电突触”对化学性突触发育的影响,禹永春等巧妙地利用分子生物学的方法选择性地关闭姐妹神经元“电突触”通道,令人吃惊奇的一幕发生了:通道关闭后,姐妹神经元之间的化学突触联系显著下降,但是非姐妹神经元之间的化学突触联系没有受到影响。 上述研究结果表明,大脑皮层神经环路发育是有一定规律的,即神经元亲缘性越高越容易形成神经突触联系,更为重要的是,神经元亲缘性是由“电突触”联系在一起的。该成果首次揭示了“电突触”和“化学突触”之间的因果联系。该成果破解了脑皮层环路发育过程中神经元间相互交流的“秘密语言”,为人类深入探索大脑的奥秘向前迈出重要一步,对人类由神经环路发育异常引起的相关疾病的诊断和治疗有重大意义。

科学家发现基因可能普遍存在“生理周期”

评:譬如以神经网络以为结构,人之生时间以时序,基因之构造以为事件,时投于事,事遇于时,依时间序列以作函数分析,则生之,死之,何来不可知之理? 人体活动有着24小时的节律周期。以前认为,只有少数基因和蛋白质是周期性地打开、关闭,但据物理学家组织网近日报道,美国科学家发现,身体各个器官的数千个基因,每天的起伏变化也都是可预测的,它们的活动周期则受多种复杂方式的控制。相关论文已发表在《科学》杂志网站上。 了解基因在一天中如何周期性地开关,是掌握许多生理功能的关键,包括睡眠和新陈代谢。霍华德·休斯医学院研究人员、得克萨斯大学西北医学中心的约瑟夫·塔卡哈斯在上世纪90年代发现了节律基因及其蛋白质产物,他和其他研究人员确定了该基因为CLOCK,并发现其他两种蛋白BMAL1和NPAS2,能在白天与基因结合激活它们,另外4个节律调控因子是PER1、PER2、CRY1和CRY2,能在夜晚抑制基因。 新研究旨在全面理解激活因子和抑制因子是怎样协调配合,共同维持身体24小时生理节奏的。新研究的核心发现是,RNA聚合酶(有了这种酶基因才能转录合成蛋白质)的功能随着生理节律而变化。塔卡哈斯说:“RNA聚合酶Ⅱ的发动是整个基因组周期节律的开始。随着整体RNA聚合酶Ⅱ和转录的调控,全体染色质的状态都受节律生物钟的调控。组蛋白也随着整个基因组的节律被广泛修改,而组蛋白是维持DNA完整性的关键。这表明每个基因都可能按照生理节律的周期被修改。” 此外,他们还做出了许多重要发现。首先是节律调控因子能在许多基因组位点和标靶基因结合。他们研究了小鼠肝脏细胞的基因组,发现超过2万个位点能与1个或多个调控因子结合;其中超过1千个位点能与所有7种调控因子结合,还有许多位点只能与激活或抑制因子二者之一结合。塔卡哈斯说:“我们以前还以为,它们都只与同一位点结合。” 其次,他们研究了肝细胞所有基因每天的表达方式,发现在转录过程中,基因表达并非都控制在转录层次。他们还发现,在一天中RNA聚合酶Ⅱ与基因的结合比基因转录更早发生。周期开始时,转录激活因子CLOCK和BMAL1招来了RNA聚合酶Ⅱ,但被随后出现的抑制因子CRY1给抑制了。结果RNA聚合酶不得不“暂停”几个小时,暂停解除后才开始转录。所以,生理节奏不仅与RNA聚合酶有关,还和“暂停”状态的解除有关。 “这些节律基因的标靶,最高类别的就是新陈代谢路径,所以说生物钟秘密地控制着每天的新陈代谢。这些发现为研究短期转录动力学、生理周期、聚合酶和一般转录提供了新途径。”塔卡哈斯说,下一步是研究RNA聚合酶在一天的节律中是怎样受控的,是什么原因让聚合酶对某些基因在一天里的特定时间暂停,以及其他RNA分子在转录之后是如何被调控的。

科学家用量子力学解释灵魂的存在

科学家用量子力学解释灵魂的存在 2012年11月01日07:51腾讯科学我要评论(796) 字号:T|T [导读]英国著名的物理学家罗杰-彭罗斯和美国意识研究中心主任哈梅罗夫提出,大脑中的量子物质形成了“灵魂”,当人死亡之后大脑微管的量子信息离开身体进入到宇宙。 腾讯科学讯(悠悠/编译) 据英国每日邮报报道,目前,科学家提出一项不同寻常的理论,人类濒死体验发生于量子物质(quantum substances)形成的灵魂离开神经系统并开始进入宇宙的时候。 美国科学家解释称人体濒死体验是一种大脑微管量子引力效应 死而复生:最新研究揭晓了濒死体验之谜,人类死亡之后,他们的量子灵魂从身体中释放,重返至宇宙之中。依据这一理论,人类濒死体验相当于大脑中量子计算机的一个程序,即使死亡之后仍存在于宇宙之中,这将解释那些濒死体验者的神秘记忆。 美国亚历桑那州大学意识研究中心主任、心理学和麻醉学系名誉教授斯图尔特-哈梅罗夫博士提出了这项准宗教理论,基于意识量子理论,他和英国著名的物理学家罗杰-彭罗斯(他和霍金一起证明了“奇性定理”)提出,我们的灵魂包含在大脑细胞中的微管结构。 他们指出,人体濒死体验是微管量子引力效应,这一效应也被称为“微管量子目标还原调谐(Orch-OR)”,因此我们的灵魂并不只是大脑神经细胞的交互。事实上它们形成于宇宙之中。 这一理论非常类似于佛教和印度教理论——人类意识是宇宙的主要部分,这也类似于西方哲学唯心主义。基于这些信仰,哈梅罗夫博士称,濒死体验中微管失去了它们的量子状态,但是其中的量子信息并未被破坏,它们仅是离开了身体返回至宇宙。 哈梅罗夫在科学频道记录片《穿越虫洞》中指出,比方说心脏停止跳动,血液停止流动,微管将失去它们的量子状态。微管中的量子信息并未被破坏,它是无法被摧毁的,只是被干扰,驱散分布在整个宇宙。如果一位患者死而复生苏醒过来,量子信息将返回至大脑微管,此时他会惊讶地说:“我经历了一次濒死体验。” 他强调称,如果这位患者没有死而复生,最终死亡之后量子信息将离开身体,从而可能被模糊地鉴别为灵魂。 “微管量子目标还原调谐”理论遭到了一些经验主义思想家的严厉批判,在科学界仍存在着很大的争议。 然而,哈梅罗夫认为量子物理学研究开始验证“微管量子目标还原调谐”理论,基于近期研究显示的量子效应能够验证许多重要的生物学进程,例如:气味、鸟类导航和光合作用。

不死的水母-谁言天下无长生?

评:谁言天下无长生? [导读]如果科学家们的猜测是正确的话,那么水母很可能拥有长生不老的秘诀。解开这一秘诀或将帮助人们实现长生不老的愿望。 腾讯科学讯(过客/编译)如果科学家们是正确的话,那么水母就可能拥有长生不老的秘诀。那是《纽约时报杂志》中的一篇文章预先提出的,该文章调查了一种被称为“不死水母”的水母物种。它的学名是灯塔海月水母(有时也称灯塔水母),这种微小的生物具有把它自身的细胞恢复到年轻状态的能力。据《国家地理》报道,这种水母会转化成”一个水滴状的胞囊”,这种胞囊再生长成一个水螅群,也是就生命的原始阶段。 之后,水母会继续一个传统的生命循环,变得成熟并且进行交配。然而,这种不死水母并不会死亡,而是周而复始的恢复到水螅阶段。纽约布鲁克戴尔大学医院和医疗中心的一位研究员马洪宝说道:“使水母避开死亡的这种能力使它在生物学上是不死的。”根据发表在《自然与科学》上的一篇论文,水母是通过“分化转移”完成了这种独一无二的壮举。从本质上来说,这种生物吸纳它的细胞,然后将它们转化成其他任何类型的细胞。《每日电讯报》指出,拥有如此先进的生命技巧,水母遍布全球并且被称为“全世界的无声入侵者”是意料之中的。 人类能从这些水母那学到一些东西吗?这取决于你问的是谁。Shin Kubota称答案很明显,他是为数不多的在实验室里成功繁殖该物种的科学家之一。他告诉《纽约时报》:“不死的水母是整个动物界中最不可思议的物种,我相信这将有益于人类解开长生不老的秘密,并赋予人类不朽的生命。”其他人则不太确定,他们认为不死的水母可能拥有一种很精妙的方法,但是人类复制那一过程的可能性是极其渺茫的。宾夕法尼亚大学的一位研究员玛丽娅-皮亚-米列塔在2009年的时候告诉《国家地理》道:“我认为你不会在这些生物身上发现任何秘密。” 意大利萨兰托大学的一名生物学家斯特凡特-皮莱诺预言,更有可能的是两种极端想法的折中。他对《纽约时报》解释说道:“很难预见在对抗疾病中水母能有多大或者多快的帮助。此外,延长人的寿命没有任何意义,而且从生态学讲是很荒谬的。我们所能期望和研究的就是提高我们生命最后阶段的生活质量。”