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楼主: 癯鹤

研究转基因的,还不如章鱼呢!

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 楼主| 发表于 2018-5-4 21:40 | 显示全部楼层
科学就是这么近不得进步的,非基因遗传、先父遗传什么的,都开始有实验支持了:


颠覆生物学经典概念:遗传不仅仅靠基因


2018年05月04日 08:48新浪科技
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  在经典遗传学中,“基因型”(个体携带并可传递给后代的一组基因)和“表型”(生物体短暂拥有的环境和经验印记,但这些特征无法传递给后代)之间有着根本区别。
  新浪科技讯 北京时间5月4日消息,据国外媒体报道,多年来,基因能编码生物体所有可遗传特征的观点一直是遗传学和演化生物学的基本准则之一,但这一假设总是与混乱的实证研究结果不协调地共存着。近年来,随着一些重量级新发现的出现,这种不协调变得越来越明显。
  在经典遗传学中,“基因型”(个体携带并可传递给后代的一组基因)和“表型”(生物体短暂拥有的环境和经验印记,但这些特征无法传递给后代)之间有着根本区别。只有那些由基因决定的特征才被认为是可遗传给后代的——因为遗传只能够通过基因的传递实现。然而,与“基因型/表型”二分法矛盾的是,一些基因上完全一致的动物和植物显示出了可遗传的差异,并且能对自然选择做出反应。
  与经典遗传学相反的是,目前在某些复杂性状和疾病中,无法用基因来解释亲属之间的相似性,这一问题被称为“遗传性缺失”。然而,尽管个体的基因型似乎不能解释其部分特征,但有研究发现,亲本的基因在没有遗传给后代的情况下,也能影响后代的性状。此外,对植物、昆虫、啮齿动物和其他生物的研究表明,个体在一生中所处的环境和经历——饮食、温度、寄生虫、社会联系等——都能影响其后代的特征,对人类自身的研究也表明我们在这方面也非特例。这些发现中,有一些明显符合“获得性遗传”的定义——根据谷歌时代之前一个著名的比喻,这种现象就跟从北京发出的中文电报在到达伦敦时已经翻译为英文一样不可思议。然而,我们今天还可以不时在学术期刊上发现这类现象的报道,而就像互联网和即时翻译为通讯交流带来了革命性变化一样,分子生物学的发现也正在颠覆有关代际遗传的观点,比如哪些特征能遗传,哪些特征不能遗传。
  生物学家现在面临着一个巨大的挑战,即理解不断出现的新发现如何颠覆一些根深蒂固的观念。通过阅读有关这类研究的最新综述,然后再翻阅任何一本本科生物学教材的介绍性章节,每个人都可以感受到其中越来越严重的不协调。传统遗传概念中显然缺少了某些东西,它宣称遗传完全由基因介导,否认了环境和经验的某些影响传递给后代的可能性。
  如果某些非基因突变是可遗传的,那么随之而来的是,这些突变也能对自然选择做出反应,并且在没有基因变化的情况下产生跨世代的表型变化。这种变化并不符合演化上标准的遗传定义——只限于世代之间等位基因频率的变化。这一定义由演化遗传学家费奥多西·多布然斯基(Theodosius Dobzhansky)提出,抛弃了基因是可遗传突变唯一来源的假设。根据这一假设,基因是自然选择能够作用的唯一原始材料,会产生跨世代的表型变化。然而,回想一下,达尔文对基因突变和非基因突变之间的区别并不了解。他最深刻的洞见是,应用于种群内部可遗传突变的自然选择可以在不同世代中使生物体的平均特征发生改变,因为这些可遗传特征总是与大量存活的后代有关,将在每一世代中表现在更大比例的个体上。将非基因机制并入遗传性并不需要对这一基础的达尔文理论做任何改变。
  非基因效应
一些母体和父体效应似乎是作为帮助后代在最可能遇到的环境中取得优势的手段演化出来的。

  一类非基因效应(如母体效应)非常明显,几十年来已经在科学上得到了承认。根据定义,母体效应表现为母体的表型会影响后代的表型,而这一效应无法用母体等位基因的传递来解释。这类效应可以通过母体对其后代的多种影响途径来实现,包括隔代表观遗传、卵细胞结构的变化、子宫环境、母亲对产卵或产子的地点选择、后代将经历的环境改变,以及产后生理和行为的相互作用等。一些母体效应是母亲特征对后代发育产生的消极后果,包括母体中毒、疾病或衰老等产生的有害影响;另一些母体效应则代表着生殖投资策略,能增强繁殖成功率。也就是说,这些非基因效应有时能增强,有时也能减弱母亲及其后代的适应能力。
  直到最近,母体效应还被认为只不过是一种干扰,即遗传研究中的某种环境“误差”来源。但至少,遗传学家确信在大多数物种(包括重要的实验室“模型生物”,如果蝇和小鼠等)中,父亲只能将等位基因传递给它们的后代。然而,近期的研究揭示了许多父体效应的例子,包括小鼠、果蝇和许多其他物种。事实上,在有性生殖的物种中,父体效应可能与母体效应一样普遍。
  后代可能受到环境和经验、年龄,以及父母双方基因型的影响。环境因素(如某种毒素或营养物)可能会导致亲代身体发生改变,从而影响后代的发育。正如我们所看到的,身体机能随年龄增长而退化也会影响生殖功能,以及可遗传的非基因因素,从而影响后代的发育。
  亲本中某种基因的表达影响后代表型的现象被称为“间接遗传效应”。或许与直觉相反的是,这类效应可以很好地放到非基因遗传的范畴内,因为它们是由非基因因素的传递介导的。例如,在亲本中表达的特定基因可能会影响它们对后代的行为,或者改变种系中其他基因的表观遗传特征,从而影响后代的发育,即使后代并没有遗传该基因。
  对小鼠的研究提供了一个间接遗传效应的显著例子。薇姬·纳尔逊(Vicki Nelson)及其同事通过不同的近交系小鼠品系培育出了除Y染色体外在基因上十分相似的雄性小鼠,接着他们提出了一个非常奇怪的问题:雄性的Y染色体是否会影响其雌性后代的表型?任何在高中生物学课堂中保持清醒的人都知道,女儿不会继承父亲的Y染色体。因此,按照经典遗传学的逻辑,父体Y染色体上的基因不会影响其雌性后代。然而,纳尔逊和同事们发现,父体的Y染色体确实会影响雌性后代的多种生理和行为特征。事实上,父体Y染色体对雌性后代的影响程度可以和父体常染色体或X染色体的影响相当,后两者都是雌性后代能继承的。尽管我们还不知道其中的机制,但Y染色体上的基因肯定能以某种方式改变精子的细胞质、精子的表观基因组或精液的组成,使Y染色体上的基因能影响没有遗传这些基因的后代的发育。
  一些母体和父体效应似乎是作为帮助后代在最可能遇到的环境中取得优势的手段演化出来的。这种“预见性”父母效应的例子中,最典型的是当亲本受到掠食者威胁时能诱导后代的防御,水蚤就是如此。水蚤是一类微小的淡水甲壳动物,用一对较长的附肢作为桨,在水中缓慢地移动。它们很容易被掠食性昆虫、其他甲壳动物和鱼类捕食。当发现来自掠食者的化学信号时,一些水蚤物种的反应是从头部和尾部长出棘刺,使自己变得更难被捕捉或吞食。曾暴露于掠食者压力下的水蚤所产生的后代,即使在没有掠食者信号的情况下,也会长出棘刺,并且可能经历生长速率和生活史的改变,进一步降低被捕食的可能性。许多植物中也会出现这种跨世代诱导的防御措施;当受到植食动物(比如毛毛虫)的攻击时,植物所产生的种子能分泌出气味难闻的防御性化学物质(或者能对植食动物更快地启动这类防御措施),而且这种诱导防御能够持续好几个世代。
  尽管目前尚不清楚水蚤母体如何诱导后代的棘刺发育,但一些明显具有适应性的母体和父体效应例子都涉及到将特定的化合物传递给后代。举例来说,美丽灯蛾(学名:Utetheisa ornatrix )能通过食用豆科植物来获得吡咯里西啶生物碱。雌蛾会受到这种化学物质含量丰富的雄蛾吸引,而这些雄蛾能将部分毒素储存在精液中,作为“结婚礼物”注入雌蛾体内。雌蛾将这些生物碱整合到虫卵中,使其后代变得对掠食者来说不大“可口”。
  父母还能帮助后代为可能面临的社交环境和生活方式做好准备,比如沙漠蝗虫(学名:Schistocerca gregaria)。这种昆虫能够在两种截然不同的表型变种之间转换:灰绿色的“孤独”变种和黄黑色的“合群”变种。合群变种具有生殖力较低、寿命较短和脑部较大等特征,而且有聚集形成庞大迁移群体的趋势,能够吃尽大片区域的植被。在遇到密集的蝗虫群体时,蝗虫的行为方式可以从孤独迅速转变为合群,而且雌性蝗虫所经历的种群密度也会决定它们后代的变种类型。然而,有趣的是,整套表型的改变会在几个世代中积累,表明母体效应是累积性的。这种效应似乎是由传递给后代的物质(通过卵细胞质和/或包裹在卵细胞上的附属腺体产物)介导的,而生殖系谱中的表观修饰也可能发挥着某种作用。
  不过,父母的经历并不一定会使子女表现得更好。首先,父母可能会误判环境线索,而环境也可能变化太快,意味着父母有时会根据错误的情况调整后代的特征。例如,如果水蚤的母亲诱导了后代发育出棘刺,但掠食者一直没有出现,那后代就要一直背负着棘刺,无法从这一特征中获得好处。在这种情况下,预期的父母效应实际可能会伤害后代。一般而言,后代面临一个复杂的问题,即如何把父母接收到的环境线索和自己直接从环境中接收到的线索整合起来,它们最佳的发育策略将取决于那些更有用和更可靠的线索。
  虽然亲本的预期效应可能会误伤,但总体而言,这些效应还是会受到自然选择的青睐。不过也有许多亲本效应根本就不具有适应优势。压力不仅对体验到压力的个体有害,而且对它们的后代也会产生有害影响。例如,美国伊利诺伊大学的凯蒂·麦吉(Katie McGhee)、艾莉森·贝尔(Alison Bell)等人的研究结果显示,暴露于模拟捕食者攻击的雌性棘背鱼科鱼类会产下学习速度缓慢的后代,它们在面对真实捕食者时无法正确应对,因此会比没有经历过模拟攻击的雌鱼所产后代更容易被吃掉。这些效应会让人联想起人类母亲在怀孕期间吸烟的可怕后果。对人类群体的相关性研究(以及在啮齿类动物中的实验性研究)显示,母体吸烟并不能帮助发育中的胎儿对呼吸道刺激做好准备,反而会改变子宫内环境,导致幼儿容易患上肺功能衰退和哮喘,此外还会降低新生儿体重,造成生理紊乱和其他问题。类似的,从酵母到人类的许多生物体中,大龄父母往往会产生体弱或寿命较短的后代。尽管通过生殖谱系传递的基因突变可能会导致这样的“亲本年龄效应”,但起主要作用的似乎是非基因遗传。因此,虽然某些类型的亲本效应代表了可以增强适应性的演化机制,但另一些亲本效应显然也会传递病症或压力。这种“非适应性”亲本效应可以和有害的基因突变相当,尽管它们与特定条件下稳定诱导的基因突变有很大差别。
  亲本效应有时能产生危害的事实表明,后代应该演化出能减轻伤害的方法,或许可以通过屏蔽从父母那里得到的特定非基因信息来实现。即使父母及其后代的健康利益十分一致,这种情况也可能发生,因为对父母及其后代而言,错误的环境线索或亲本病症的传递都是极其不利的。不过,正如达斯汀·马绍尔(Dustin Marshall)、托拜厄斯·乌勒(Tobias Uller)等研究者所指出的,父母及其后代的健康利益很少一致,因此亲本效应有时会成为父母和后代冲突的舞台。个体会选择能最大化自身利益的资源分配方式。当某一个体预期在一生中能产生不止一个后代时,它就会面临如何在多个后代中分配资源的问题。举例来说,母亲可能会通过产生更多数量的后代来最大限度地提高繁殖成功率,即使这一做法意味着对每个后代的投入都会减少。但是,由于每一个后代都可以从母亲那里获得更多资源而受益,因此这种“自私”的母性策略对后代来说代价高昂,并且可能会筛选出反制策略,使后代能从母亲那里获取更多的资源。
  事情还会进一步复杂化,母亲和父亲的利益也可能出现分歧。举例来说,大卫·黑格(David Haig)指出,父亲往往可以通过帮助它们的后代从母亲那里获取额外资源而受益,即使这些额外投资会减少母亲的健康利益。这是因为,每当雄性有机会与多个雌性一起养育后代时,每一个雌性都有机会同其他雄性交配,因此雄性的最佳策略就是自私地榨取每一个配偶的资源,为自己的后代谋福利。在非基因遗传演化中,这种亲子关系和父母对后代投入上的冲突是一个具有潜在重要性,但又很少有人探索的维度。
  饮食对适应性的影响
  雄性指角蝇的差异非常明显:在同一根木头上的典型群体中,你可以同时找到2厘米长和5毫米长的个体。
  在构成一个动物生存环境的无数要素中,饮食对于形成达尔文式的适应性、保持健康和其他许多特征而言尤其重要。事实上,饮食也可以对不同世代产生重大影响。科学家对指角蝇(学名:Telostylinus angusticollis)受饮食的影响进行了研究。这种蝇类主要分布于澳大利亚东海岸地区,在腐烂的木头上繁殖。雄性指角蝇的差异非常明显:在同一根木头上的典型群体中,你可以同时找到2厘米长和5毫米长的个体。不过,如果在实验室中以标准的幼虫食谱进行饲养时,所有成年雄性指角蝇都会长成十分相似的体型,这表明野生状态下的体型差异大部分是环境因素造成的,而非内在的遗传因素;换句话说,足够幸运获得充足食物的蛆虫会发育成体型较大的成体,而缺乏营养的蛆虫最终只能接受微小的体型。
  然而,这种由环境因素诱导的雄性表型变化会在世代间进行传递吗?为了找出答案,研究者用两种培养基对来自同一母体的雄性指角蝇幼虫进行培养,一种是营养丰富的培养基,另一种则是稀释之后的培养基。
  研究人员将获得的大、小两组雄性指角蝇与用相同食物培养的雌性指角蝇配对,然后测量它们的后代特征。他们发现,体型较大的雄性指角蝇会产生较大的后代,而后续的工作显示,这种非基因父体效应可能是通过精液中传递的物质介导的。然而,由于雄性指角蝇转移的精液量很小,比一些昆虫物种的雄性所产生的通常含有营养物质的精液小几个数量级,因此这种效应似乎不涉及将雄性的营养物质转移到雌性或其后代体内。
  科学家近期发现,这种效应甚至可能扩大到由其他雄性所产下的后代。安杰拉·克林(Angela Crean)按前述方法获得了大、小两组不同体型的雄性指角蝇,并用雌性与这两组雄性都进行交配。首次交配发生在雌性的卵未成熟时,而第二次交配发生在两周之后,此时卵已经成熟,并被包裹在无法渗透的硬壳中。雌性指角蝇在第二次交配后很快就产下了卵,科学家采集了这些后代并对其进行基因型分析,以确定亲子关系。由于蝇类的卵只能在成熟时受精(精子通过卵壳上的特殊开口进入卵细胞),而雌性储存精子的时间很少达到两个星期之久,因此科学家毫不意外地发现,几乎所有指角蝇后代都是源自第二次交配的雄性。有趣的是,后代的体型会受到母亲第一个交配对象在幼虫阶段的饮食影响。换句话说,如果幼虫的母亲第一次交配的对象在幼虫阶段营养充足的话,它们就会长得比较大,即使这个对象并不是它们的父亲。另一项独立进行的实验排除了雌性指角蝇会根据对第一个雄性的视觉或信息素评估结果来调整对后代投入情况的可能性。由此我们可以得出结论:来自第一只雄性精液的分子会被雌性体内未成熟的卵吸收(或者以某种方式诱导雌性改变对发育中的卵的投入),从而影响另一个雄性所育胚胎的发育。在孟德尔遗传学出现之前,这种非父隔代效应(被德国演化生物学家奥古斯特·魏斯曼称为“先父遗传”)在科学文献中被广泛讨论,但早期证据并不令人信服。近期的研究提供了第一个现代证据,表明这种效应是可能的。尽管先父遗传并不在通常的“垂直”(父母—后代)遗传概念范畴内,但它突出说明了非基因遗传违反孟德尔假设的可能性。
  有充足的证据表明,对哺乳动物来说,父母的饮食也会影响后代。20世纪上半叶时,有研究者开始进行饮食——特别是对蛋白质等关键营养物质的限制——对大鼠影响的实验性研究,目的是深入了解营养不良的健康后果。20世纪60年代,研究者好奇地发现,在怀孕期间喂食低蛋白饮食的雌性大鼠所产生的后代,以及这些后代的后代,都显得病态十足和骨瘦如柴,具有相对较小的大脑,神经元数量减少,在智力和记忆测试中表现糟糕。近年来,研究工作已经转向了解营养摄入过量或不平衡的影响,以大鼠和小鼠作为实验模型来深入了解人类肥胖症的情况。现在我们可以确定,母方和父方的饮食会对后代发育和健康情况产生多种影响,其中一些效应是通过胚胎干细胞在子宫内的表观遗传重编码来实现的。例如在大鼠中,研究显示母鼠的高脂肪饮食会减少造血干细胞的增殖,而富含甲基供体的母鼠饮食会促进胚胎神经干细胞的增殖。研究还发现,大鼠中高脂肪的父鼠饮食会导致雌性后代的胰岛素分泌减少和葡萄糖耐受力降低。人类也有存在这些效应的证据。
  回顾目前对扩展遗传的研究现状,我们会想起20世纪20年代的遗传学,或20世纪50年代的分子遗传学。我们的所知所得,只能使我们明白更多未知的存在,以及未来将面临的挑战。不过,一个已经无可置疑的结论是,在将近一个世纪里塑造了实证研究和理论研究的高尔顿式假设,已经违背了现在发现的许多情况,而这意味着生物学又将迎来令人振奋的时代。实证研究者将在很多年里忙于探索非基因遗传,观察其生态效应,并确定其在演化上导致的结果。这项工作将需要开发新工具,还需要设计巧妙的实验。理论研究者也有着同样重要的工作,包括澄清观点并做出新的预测。在实践层面上,现在医学和公共健康领域同样清楚的是,我们不需要成为“我们所获得天性的被动传递者”,因为我们的人生体验在塑造我们传递给后代的遗传“本质”中发挥着非同寻常的作用。(任天)



关键词 : 后代遗传基因雄性亲本
 楼主| 发表于 2018-5-5 09:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-5-5 09:19 编辑

海洋哺乳动物的基因组序列在什么程度上如何惊人的联系?莫非基因还能溶解于水,雨露均沾?抑或微生物的共生使得分化很远的物种也能基因趋同?毕竟生物离不开水,海水比空气、比陆地的传导性要好。水去为法,普陀海会,抑或量子纠缠!这么说都有点玄幻了!原始文献怎么说?

科学家对物种基因序列重新鉴定,最后发现进化论并不完全正确
2018-05-05 06:26:58 新浪看点 作者: 科技直播现场作者: 我有话说(1人参与)



[size=+0]近期,一篇发表在科学进展期刊上的论文说到,有研究人员研究了几种庞然大物的基因组序列,其中包括猛犸象和世界上最大的动物蓝鲸,结果发现海洋哺乳动物的基因组序列在某种程度上有着惊人的联系,这意味着传统的进化论观点可能不是完全正确的。

[size=+0]研究人员运用一种网络进化分析的新型检测方法对鲸类的基因组进行排序,结果发现自然界中生物的进化比达尔文的想象要复杂得多。除此之外,他们还研究了长颈鹿的基因组序列。来自歌德大学的进化遗传学家Axel Janke在进行过基因分析后,向他的同事说明了实际上长颈鹿的种类有四种,不只有一种而已。现在实验室里的研究人员还在研究长颈鹿到底经过了怎样的进化过程。

[size=+0]达尔文的进化论就好比一颗大树,树上的分支代表着一个物种,所有生物的始祖都是一样的。达尔文认为新物种的出现是由于长期的地理隔离,使得生物为了适应不同的环境而不得不作出改变。这个理论可以用于解释为何长颈鹿有四个物种,在同一条流域生存的长颈鹿可能因为河里水位的上升,导致栖息地被分为四块分离的区域,久而久之演化出了四个物种。

[size=+0]但是同样是在海洋里,鲸鱼也有很多种类。鲸鱼都是生活在海洋里,它们也出现了物种的进化,然后形成了不同物种的鲸鱼,这个过程是在同一个地理空间中发生的,和达尔文阐述的进化论有所不同。我们必须客观看待这种现象,毕竟达尔文那个年代的研究就只能通过观察来获取证据,而现代的生物学家可以通过基因组序列检测等方法来观察到物种之间更加微妙的联系和区别。
 楼主| 发表于 2018-5-15 19:00 | 显示全部楼层
Is the octopus an 'extraterrestrial import' that arrived to Earth via comet? Paper resurrects controversial theory that life began elsewhere in the universe - and claims alien viruses raining down on our planet drove evolution


  • New paper resurrects controversial panspermia theory to explain life on Earth
  • Theory claims universe is a single biosphere, and life did not originate on Earth
  • Instead, says life was transported here by cosmic objects which drove evolution
  • The researchers say the octopus could be a living example of this phenomenon
  • Its features, which appear suddenly in family tree, may be due to imported genes
  • But, many experts have dismissed the theory, and say it can't be taken seriously
By Cheyenne Macdonald For Dailymail.com
Published: 21:56 BST, 14 May 2018 | Updated: 00:21 BST, 15 May 2018


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Roughly 540 million years ago, life on Earth changed dramatically; the planet, once dominated by simple organisms, suddenly became home to most of the major animal groups known today.
The Cambrian Explosion marked a critical turning point on the evolutionary timeline – and, some speculate it may have been driven by forces from out of this world.
A bizarre and widely dismissed theory known as panspermia argues that life on Earth was seeded by biological material transported from elsewhere in the universe.
And, according to a new study based on the theory, octopuses could be evidence of this.
Given the complexity of the octopus’s nervous system, ‘camera-like eyes,’ flexibility, and camouflage abilities – which appear seemingly out of nowhere in its family tree – the study proposes the cephalopods may have alien origins.

+3


As the transformative genes responsible for the octopus's complex features can't be traced back through its family tree, the researchers say they 'seem to be borrowed from a far distant "future."' They argue such genes could have been carried to Earth from somewhere else

It’s one of the many bizarre claims in a new paper published to the journal Progress in Biophysics and Molecular Biology.
The study, authored by 33 researchers from universities and institutes around the world, reviews evidence that is consistent with the Hoyle-Wickramasinghe thesis of Cometary (Cosmic) Biology – or, panspermia.
By this theory, ‘the entire ensemble of habitable planets in the galaxy constitutes a single interconnected biosphere.’
This would mean that life exists all across the universe, and arose long before the first organisms began to emerge on Earth.
The researchers argue that ‘life may have been seeded here on Earth by life-bearing comets as soon as conditions on Earth allowed it to flourish (about or just before 4.1 Billion years ago).’


‘Living organisms such as space-resistant and space-hardy bacteria, viruses, more complex eukaryotic cells, fertilised ova and seeds have been continuously delivered ever since to Earth,’ they continue, ‘so being one important driver of further terrestrial evolution which has resulted in considerable genetic diversity and which has led to the emergence of mankind.’
Viruses and retroviruses play a critical role in the argument, due to their ability to alter the genetic makeup of the organisms they infect.

+3


The researchers argue that ‘life may have been seeded here on Earth by life-bearing comets as soon as conditions on Earth allowed it to flourish (about or just before 4.1 Billion years ago)’

Alien viruses raining down onto Earth could, for example, have given rise to the ‘staggering level of complexity’ seen in the genome of the octopus, the researchers suggest.
The researchers point to the differences between the octopus and the ancestral nautilus, arguing that the sophisticated features seen in the octopus ‘appear suddenly on the evolutionary scene.’
As the transformative genes responsible for the octopus's complex features can't be easily traced back through its family tree, the researchers say they 'seem to be borrowed from a far distant "future."'
‘One plausible explanation, in our view, is that the new genes are likely new extraterrestrial imports to Earth – most plausibly as an already coherent group of functioning genes within (say) cryopreserved and matrix protected fertilized Octopus eggs,’ the authors wrote.


Alien viruses raining down onto Earth could, for example, have given rise to the ‘staggering level of complexity’ seen in the genome of the octopus, the researchers suggest, as illustrated above

WHAT WAS THE 'CAMBRIAN EXPLOSION'?
[size=1.2em]Scientists have long speculated that a large oxygen spike during the 'Cambrian Explosion' was key to the development of many animal species.
[size=1.2em]The Cambrian Explosion, around 541 million years ago, was a period when a wide variety of animals burst onto the evolutionary scene.
[size=1.2em]Before about 580 million years ago, most organisms were simple, composed of individual cells occasionally organised into colonies.
[size=1.2em]Over the following 70 or 80 million years, the rate of evolution accelerated and the diversity of life began to resemble that of today.
[size=1.2em]It ended with the Cambrian-Ordovician extinction event, approximately 488 million years ago.

+3


A recent study linked the historic rise in oxygen responsible for the formation of animal life on Earth to fossil fuels. Pictured: This black shale, formed 450 million years ago, contains fossils of trilobites and organic material that helped support these in oxygen


[url=][/url][url=][/url][url=][/url][url=][/url]

‘Thus the possibility that cryopreserved Squid and/or Octopus eggs, arrived in icy bolides several hundred million years ago should not be discounted as that would be aparsimonious cosmic explanation for the Octopus’ sudden emergence on Earth circa 270 million years ago.
‘Indeed this principle applies to the sudden appearance in the fossil record of pretty well all major life forms,’ the researchers add.
With such bold conclusions, it’s little wonder why the paper has drawn criticism from other scientists.
At the very least, some experts say it calls for additional research to put the hypothesis to the test.
There’s one thing, however, most appear to be in agreement on.
The article ‘is worth thinking about,’ says virologist Karin Moelling of the Max Planck Institute Molecular Genetics, in Berlin, and Institute of Medical Microbiology, Zürich, in commentary published in the same journal issue, according to Cosmos.
But, ‘the main statement about viruses, microbes and even animals coming to us from space, cannot be taken seriously.’



Read more: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-5728601/Is-octopus-extraterrestrial-import-Paper-revives-theory-life-Earth-began-elsewhere.html#ixzz5FZ9tzTl2
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发表于 2018-5-15 19:28 | 显示全部楼层
这则新闻俺昨天也看见了,章鱼君是来自星星的
 楼主| 发表于 2018-5-16 16:50 | 显示全部楼层
唯心还是唯物?

科学家首次移植软体动物“蛞蝓”记忆


来源: 神秘的地球
  • 时间:2018年5月16日 12:36







科学家首次移植软体动物“蛞蝓”记忆

(神秘的地球uux.cn报道)据ETtoday:「记忆移植」是科幻小说的常见主题,但它有可能真的实现。期刊《eNeuro》14日发表一项研究指出,一组团队在将带有基因讯息的核糖核酸(RNA)转移到另一只蜗牛上时,成功移植了原有的记忆;这份研究对阿滋海默症与创伤后压力症(PTSD)来说,是巨大的里程碑。

据BBC报导,原本的蜗牛接受训练,发展出防卫反应,当它的RNA转移到另一只没有受训的蜗牛时,后者则出现类似接受刺激时会有的敏感反应,这为记忆提供了新的线索。

科学家们对名为加州海兔(Aplysia californica)的海洋蜗牛尾部施加轻微电击,经过几次冲击后,蜗牛学会收缩来保护自己免于伤害。当研究人员之后敲打蜗牛时,发现曾受到电击的会持续约50秒的防御性收缩,而未曾接触电击的则只有收缩1秒,可见受惊的蜗牛对于刺激已变得敏感。

接着,科学家从被电击过的蜗牛中的神经系统提取RNA,转移到较小、没有敏感反应的海蜗牛上,结果发现,这些未受惊蜗牛的反应就像曾受到电击一样,显示约40秒的防御性收缩;当他们对培养皿中的感觉神经细胞做同样的事情时,也看到类似的效果。

加州大学洛杉矶分校的教授,也是研究作者之一的格兰兹曼(David Glanzman)表示,结果看起来就像是他们转移了记忆,此外,过程中蜗牛并没有受到伤害,「这些是海洋蜗牛,当它们惊慌时,会释放美丽的紫色墨水,来躲避侵略者。因此蜗牛感到害怕时会释出墨水,但在生理上并不会因为电击而受到损害。」

研究人员说,虽然蜗牛的中枢神经系统有大约2万个神经元,人类则被认为拥有100亿个,但海蜗牛的细胞与分子的变化过程与人类相似,这次的研究结果被视为是未来有望缓解阿兹海默症与PTSD的一个步骤。

当被问及这项研究是否有助于人类的体验也能转移时,格兰兹曼说他不确定,但他乐观看待未来有关记忆的各种探索。

相关报道:科学家们首次移植软体动物记忆

(神秘的地球uux.cn报道)加利福尼亚海兔和有毒的蛞蝓,如果从其他软体动物的脑中将神经中枢核糖核酸(RNA)分子移植到它们脑中,它们可以继承同属动物的记忆。

在发表在《eNeuro》上的文章中称,这彻底改变了科学家们对记忆本质的看法。

大卫•格拉兹兰和他来自加利福尼亚大学洛杉矶分校的同事们写道,“将一个蛞蝓的RNA分子移植到另一个时也会将它的记忆移植过去,这一发现是记忆可以以化学形式储存的很有说服力的证据。所有这一切都说明,未来,我们借助RNA,可以抑制旧的记忆,或在脑中‘写入'新的记忆。”

生物学家培育了两个加州海兔种群。其中一个群体生活在相对安全的地方;另一个群体则是定期砸到电击。两天后,科学家们从它们身上抽出了神经中枢,分出了他们的RNA分子,并将它们放到了第一组海兔的神经元中。

第一组海兔在被注射了RNA分子后,身体开始“蜷缩”,准备应对再一次的电击,尽管它们此前根本没经过这种痛苦的过程。科学家们总结道,这就保留了在未来通过类似注射治疗不良记忆和精神病的希望。
 楼主| 发表于 2018-7-30 20:50 | 显示全部楼层
基因能在不同物种之间跳转,真的很酷!
(受不了了,被控制了,黑客奸细,实为民贼)
(半个钟头没看什么,自己评论也难输入,就想把超链接加上都不行,只好拷贝个题目:基因能在不同物种之间跳转,真的很酷!)!
2018年07月30日 11:03新浪科技综合
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  来源:科学大院
  你的基因是从哪里来?
  显而易见的答案是——来自你的父母。他们的卵子和精子融合在一起,创造出独特的遗传物质组合,最终成为了你。然而,新的研究为这个众所周知的故事泼了一盆冷水:原来人类身上发现的大量基因物质,实际上是在过去某个时候,从其他物种身上“跳转”过来的,而这个过程可能是动物进化的主要驱动力,无论是鸭嘴兽还是人类。
  人类和其他动物共享大量的遗传物质,这使得遗传学家重新思考传统的遗传观念。| 图片来源:Bill Bachman / Alamy
  遗传物质除了在物种内部从亲代到子代间进行大量纵向传递(vertical transfer),还会在不同物种的水平转移(horizontal transfer),这一想法可能会改变我们对于人类和其他动物如何形成的理解。“研究表明,这种可能来自任何地方的外源DNA,最终会以某种方式进入我们体内,并开始改变周遭的事物。”在最近的《基因组生物学》上发表了一项研究的生物信息学博士后Atma Ivancevic如是说道。
  生物界细菌、古菌、真核生物之间,基因水平转移与垂直传递的生命树。图中绿色(色素体)和橙色(线粒体)的线表示了两种类型的基因水平转移。图片来源 | Wikipedia
  让我们从头开始。首先,跳跃基因(jumping gene)并非真正的基因,而是基因之间的非编码遗传物质,是可转移的基因成分。人类基因组中超过一半的物质是这种转座子(transposable element,又称转座因子,是一类DNA序列,能够在基因组中通过转录或逆转录,在内切酶的作用下,在其他基因座上出现),然而,它的许多实际功能仍然是一个谜。Ivancevic说:“其中一个功能似乎是尽可能地自我复制。”
  David Adelaide是Ivancevic的导师,也是这篇论文的共同作者。他之前发表的研究发现了一种叫做Bovine-B(BovB)的转座子,能够在各种动物之间跳转,比如犀牛、蜥蜴和鸭嘴兽。为了搞清楚到底是怎么回事,研究小组在759个不同物种的动物、植物和真菌的基因组中,寻找BovB和另一种被称为LINE-1(L1)的转座子。(这759个不同物种的完整基因组已经能够在线获取。)
  Ivancevic说:“我们想要揭示更多信息,看看能否理解转座子为什么在基因组中移动,以及它们到底能够传播多远。我们试图在距离非常遥远的物种之间寻找相似的匹配因子。”
  BovB和L1转座子是真核生物体内最丰富的两种逆转录转座子(retrotransposon),然而,两者具有非常不同的特性,含有两种转座子的生物种类也差异巨大。
  在研究的759个不同物种中,BovB转座子只出现在72个物种中,且完全局限于动物。因为知道BovB转座子可以在物种之间转移,研究人员首先跟踪了这种类型的遗传物质,并且发现了一些奇怪的关联:一些BovB在青蛙和蝙蝠之间至少转移了两次;而且起源于蛇的BovB占牛和羊基因组的比例至少达到了25%。
  人们一直以为L1转座子只是垂直传递,然而,根据Ivancevic的研究,他们在追踪L1后发现,L1占人类基因组的17%,可能比BovB古老得多。他们第一次发现L1也可以水平转移:L1一共出现在559个物种中,包括植物、动物以及几种真菌,普遍存在于除了鸭嘴兽和针鼹之外的所有哺乳类动物中,而鸭嘴兽和针鼹是仅有的两种含有BovB,然而缺失L1的物种。(鸭嘴兽和针鼹是地球上仅存的两种卵生哺乳类动物,属于原兽亚纲中的单孔目,只分布在大洋洲地区。)
  这使得研究小组得出结论:L1转座子很可能从未存在于单孔目动物,相反,它们一定是在1.6亿至1.91亿年前,兽亚纲与原兽亚纲分离时,进入其他哺乳类动物共同祖先的基因组中。
单孔目的鸭嘴兽和针鼹 | 图片来源:Wikipedia
  Ivancevic甚至想到了一个机制。
  问题的关键是,BovB也存在于臭虫和水蛭等害虫中,而L1则存在于诸如海虫和牡蛎等水生寄生物中。这使得Ivancevic和她的同事们相信,转座子可以利用这些寄生物或其他吸血生物(如蜱或蚊子)作为载体,进入不同生物的DNA中。
  蝙蝠也可以发挥作用。转座子在许多果蝠(fruit bat)物种中不活跃,这可能是因为食昆虫的习性使它们特别容易受到水平基因转移的影响。换句话说,蝙蝠似乎已经发展出一种更强的能力,可以抑制自己体内的转座子,然而同时却扮演着宿主的角色,将转座子转移到其他物种中。
  并不是所有转座子本质上都是不好的。Ivancevic指出,虽然L1可能与癌症或神经系统疾病(如精神分裂症)有关,但是其他转座子可能与胎盘形成有关,又或许能有利于免疫系统。有证据表明,转座子几乎是偶然地既做好事又做坏事。
  另外,人类的许多L1也不活跃。这就像是基因组试图利用转座子、或者抑制转座子以达到自己的效果。
  英国普利茅斯大学的生物学讲师Chiara Boschetti同样在研究水平基因转移,然而并没有参与Ivancevic的工作。她说,这类研究表明,科学家们过去认为的“垃圾”元素,对于基因功能或调控实际上有着重要作用。在某些情况下,甚至会影响DNA分裂或复制,以及染色体如何工作。
  “我认为转座子确实具有改变接受基因组的潜力,很可能会有影响。”她补充说,新的研究提出了新的问题,比如这些转座子转移的速度有多快,以及它们在基因组中有多活跃。
  科学家早就知道,基因物质可以在细菌之间水平转移——这就是细菌能够迅速对抗生素产生耐药性的原因。但发现更复杂的生物体也能做到水平基因转移的发现正变得越来越重要,并且这促使人们对基因遗传概念进行更多的研究。她说:“水平基因转移为一切都增添了随机的动态元素,这在某种程度上很酷。”
 楼主| 发表于 2018-7-30 21:12 | 显示全部楼层
唯心还是唯物?

科学家首次移植软体动物“蛞蝓”记忆


来源: 神秘的地球
时间:2018年5月16日 12:36






科学家首次移植软体 ...
癯鹤 发表于 2018-5-16 16:50

更高级动物的记忆呢:

小鼠的记忆可以被人为改变 下一个会轮到人类吗?



来源: 神秘的地球
  • 时间:2018年7月28日 17:32







每张图中的绿色部分,都代表被萤光蛋白标示出「标记」记忆的地方。 PHOTOGRAPH BY STEPHANIE GRELLA


实验进行之前,会先在小鼠身上注射一种含有萤光蛋白的病毒,并在小鼠脑中放置光纤。 PHOTOGRAPH BY STEPHANIE GRELLA


当小鼠经历了正面、负面和中性的体验时,该蛋白就会绑定特定的记忆,让研究人员可以确定这段记忆储存在脑中哪个部位。 PHOTOGRAPH BY STEPHANIE GRELLA


研究团队以光线直接照射小鼠头部,就能叫出一段回忆。 PHOTOGRAPH BY MONIKA SHPOKAYTE


在这个行为观察箱中,小鼠会经历能触发它们正面或负面记忆的状况。 PHOTOGRAPH BY JOSEPH ZAKI

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Sarah Gibbens 编译:钟慧元):小鼠的记忆可以被人为改变。下一个会轮到人类吗?目前尚在研究的实验,有朝一日或许能治疗多种精神症状,但也引起专家学者争论这种实验可能带来的希望与危险。

还记得第一次骑脚踏车的感觉吗?初吻呢?或是第一次心碎之时?那些难忘的时刻,还有这些回忆所触发的情绪,能在我们心中回荡数十载,不断累积、并强烈地塑造出我们个人的独特性。

但对经历过严重创伤的人来说,那样的记忆可能想忘也忘不掉,而这些痛苦万分的记忆,可能会让人留下足以影响一生的身心症状。

如果,创伤性记忆可以不必让人这么痛苦,那会怎样呢?随着我们对人脑的了解不断演进,各个神经科学家团队正一步步朝着操控记忆、借此治疗如创伤后压力症候群(PTSD)和阿兹海默症之类的症状。

到目前为止,这项研究主要是在其他动物身上进行,例如小鼠。但随着这些初步实验持续获得成功,科学家正在研究在人类身上测试的可能性。但对于改变了「某人之所以为某人」的身分定义究竟代表什么意义,科学家仍绞尽脑汁想解决这方面的伦理问题。

我们在不久的未来,就能改变人的记忆,这点是做得到的。不过,做得到就代表我们应该要做这件事吗?

记忆到底是什么?

神经科学家通常会把单一记忆定义为一个「记忆痕迹」(engram),也就是与特定回忆相关的脑部组织发生物理性改变。最近的脑部扫描显示,记忆痕迹并非独立存在脑部的某一个区块,相反的,记忆痕迹的样子就像散落在整个神经组织上的彩色飞溅痕迹。

「记忆在脑中看起来像是一张网,而非一个点,」国家地理探险家暨波士顿大学神经科学家史帝夫.拉米雷兹(Steve Ramirez)说。这是因为在创造一段记忆时,让这段经验难忘的种种视觉、听觉和触觉资讯会全部一并输入,而脑细胞会从这全部的区域进行编码。

现在,科学家甚至可以追踪到记忆在脑中如何移动,像是侦探追踪雪中的脚印一样。

2013年,当拉米雷兹还在麻省理工学院的时候,他和研究伙伴刘旭就已经有了突破性的进展:他们可以瞄准小鼠脑中形成记忆痕迹的细胞,然后植入虚假的记忆。在他们的研究中,小鼠对特定的刺激会产生害怕的反应,即使它们先前并未受到制约。

虽然小鼠的脑不如人类复杂,但拉米雷兹说,它们还是可以协助神经科学家了解人类的记忆如何运作。 「人脑是蓝宝坚尼跑车,而我们研究的是三轮车,但轮子转动的方式是一样的。」他说。

好回忆能盖掉坏回忆吗?

拉米雷兹和同事在目前的研究中,正深入探讨正面和负面回忆是否储存在不同的脑细胞群中,还有负面回忆能不能被正面回忆「覆写」掉。

为了替老鼠准备好进行实验,研究团队在小鼠脑部注射了含有萤光蛋白的病毒,并以手术植入光纤。之后小鼠会被给予可避免病毒发光的饮食,直到研究人员准备好标记一段正面或负面的经验。

创造正面回忆的方式,是把雄鼠放进有雌鼠的笼子,待一个小时;而负面回忆则是把小鼠放在会传导短暂脚底电击的笼子里。一旦小鼠被制约,会将特定的触发条件与每一次的经验相连结,研究人员就会帮它们动个小手术,让科学家可以刺激那些与正面或负面记忆痕迹相关的细胞。

他们发现,把小鼠放在会让它联想起恐惧的笼子里,然后再触发它的正面回忆时,小鼠比较不会那么害怕。研究人员认为,这样的「重新训练」记忆或许能协助消除某些老鼠的创伤。

「我们运用正面回忆,试图像用神奇画板一样『手动涂抹』掉一些记忆。」拉米雷兹说。然而,这些原本的恐惧回忆究竟是消失了,还是只是被压抑,目前尚不清楚。

「假如拿Word档案来比喻的话,就是不知道你是另存新档,或是直接覆写了原本的旧档。」团队成员史黛芬妮.葛瑞拉(Stephanie Grella)说。

多伦多大学的神经科学家席娜.乔瑟琳(Sheena Josselyn)则运用了另一种不同的技术,可以完全消除小鼠害怕的回忆。辨识出与某个记忆痕迹相关的特定细胞之后,她的团队让这些细胞里的蛋白容易受到白喉毒素(小鼠通常可以抵抗白喉症)的影响。一旦注射毒素之后,这些特定细胞就会死亡,然后小鼠就不再害怕了。

「这只是这些细胞的一小部分,而这些记忆基本上是被消除了。」她说。

从小鼠到人类

拉米雷兹和乔瑟琳都强调他们在小鼠身上做的实验都还很基础,但他们也都看到了未来用在人类身上的治疗潜力。

「正面的资讯有可能覆写掉创伤性记忆。」拉米雷兹说。比方说,那些受创伤后压力症候群或忧郁症所苦的人,可以让他们的记忆改写,这样他们对痛苦的回忆就不会产生强烈的情绪反应。

乔瑟琳希望,目前在小鼠身上进行的研究,有一天也能用于治疗神经性疾病的患者,像是思觉失调症和阿兹海默症。但拉米雷兹也说,别以为不久的将来就可以走进诊所,搞定你的记忆。

在小鼠身上做的实验牵涉到一些技术,像是用蓝光直接照射大脑,也就是说要切开小鼠的颅骨,让神经组织直接暴露在外面,这种技术不太可能用在人类身上。拉米雷兹说,未来治疗上可能会使用的是红外线,这种波长可穿透人类皮肤;乔瑟琳则认为注射或服用化学药物才是最可能的选项。他们俩都说这些工具可能都还要等个几十年。

但我们应该做这件事吗?

如果真有一天,我们能够更改人类的记忆,那么应该容许哪些人接受这种治疗?应该只提供给那些负担得起的人吗?儿童呢?如果关键证人和目击者记不得某桩罪行,司法系统是否会因此而居于不利地位?

这些都是纽约大学生物伦理学家亚瑟.卡普兰(Arthur Caplan)认为值得开始思考的问题,即使这些科技在临床上还不能施用在人类身上。他是最早几位对CRISPR基因编辑技术的伦理问题积极发声的人,这种基​​因编辑工具现在已经可以编辑人类胚胎,可能会改变未来许多代的人类。

「我非常相信,某些伦理问题必须在科学准备就绪之前,就及早审慎考虑。」他说。

讨论到操控记忆,卡普兰说,科学家和立法者都需要想一想,容许某个人接受这类治疗的最基本资格是什么。这不该是人人都可以接受的,他说,或许应该只限于那些受到严重的创伤后压力症候群困扰的人,还有其他治疗都无效的那些人。

比方说,如果军方可以把这种技术用在患有严重创伤后压力症候群的退伍军人身上,那我们可以容许军方修改那些将重返战场的军人的记忆吗?

「他们应该知道自己曾经做过很糟糕的事情吗?这样能阻止他们再度做出糟糕的事吗?还是说你希望冒险让人做糟糕的事情,然后再把他们的记忆清得一干二净? 」他不禁纳闷。

在研究上有进展的同时,神经科学家也表示他们一并考虑到了这些伦理困境。 「操控记忆的概念可以、也应该用于治疗情境中。」拉米雷兹说,他并不把这种能力视为好或坏。就像水一样,端看你如何使用。 「这么基本的东西可以用来滋养你的身体,也可以用来当水刑。如果水能载舟亦能覆舟,那么所有东西也都一样,可行善也可作恶。」他说。

「我并不是百分之百反对,」卡普兰又加上一句:「只是进行的时候需要非常非常小心。」
 楼主| 发表于 2018-8-3 16:50 | 显示全部楼层
赞,立贴以来,我国最激动人心的科研进步:

只剩一条染色体仍然活着!中国科学家探索生命极限


2018年08月03日 08:47新浪科技综合
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单染色体酿酒酵母3D图
  来源:环球科学ScientificAmerican
  真核生物的基因组拥有着一定数量的染色体,融合染色体的生命体是否能存活,还属于未知。目前世界上染色体融合技术还不成熟,融合染色体至一条更是未有先例。日前,中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员覃重军,创造了世界首例只有一条染色体的酵母生命体,该研究结果8月1日发表在了世界顶级期刊《自然》杂志上。
  日前,中国科学家成功地将酿酒酵母的16条染色体融合为1条染色体,人工创造了一种新型的酵母菌株,这是国际首例人造单染色体真核细胞。令人意外的是,尽管融合显著改变了三维染色体结构,但是含有融合染色体的酵母细胞并没有出现重大的生长缺陷。除了删除了少数非必需基因外,新菌株所含的遗传物质与正常酿造酵母相同。研究人员在8月1日的 《自然》期刊中报告了这项成果。


  真核生物的染色体数量差距很大,人类有46条染色体,猿类拥有48条染色体,雄性杰克跳蚁只有1条染色体,还有的生物染色体数量达到几百条,那么染色体数量本身对生物来说意味着什么?数量的变化对生物会有怎样的影响?多条染色体具有什么优势?物种对染色体数量的改变有多大的容忍度?这是一直以来没有人能回答的问题。
  “这项研究可以让研究人员探索染色体数量减少后,可能会出现的结果。”在同期刊发的评论文章中,法国国家科学研究院、法国国家健康与医学研究院Gianni Liti写道。“令人惊讶的是,将16条染色体合并为1条之后,它们依然能够存活。”
  “在我看来,染色体数量在真核生物中是随机的。”中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员覃重军说,他也是本次研究论文的通讯作者。“所以,我想,如果我们能够创造一条染色体,那么我们就可以回答很多问题了。比如,有机体对染色体数量的改变有多大的容忍度?”
  染色体16合1
  研究人员在实验中用的酿酒酵母一共有16条染色体,每条染色体的两端都会有一个叫做端粒的保护性结构,同时染色体还有一个着丝粒的结构,着丝粒对细胞分裂时染色体分离具有重要作用,它能确保染色体各部分在细胞分裂过程中精确地分配到母细胞和子细胞。
  “简单地通过端-端融合减少染色体数目的错做并不可行,因为这样一来染色体就会有两个着丝粒。”Gianni Liti在文章中写道。


染色体融合方法示例
  为了解决这个问题,将两条染色体融合成一条,研究团队通过基因编辑的技术将染色体的端粒和着丝粒精准地去除,然后将已经构建好的两条染色体从缺口处进行结合。在重复了15轮染色体融合后,共去除了30个端粒和15个着丝粒,剩余2个端粒和1个着丝粒。最终将酵母的16条染色体融合成一条完整的染色体。为此,研究团队花费了4年的时间。

外圈是原本的16条染色体,内圈为融合后的单条染色体
  酵母生长周期短,这意味着这种染色体整合的菌株在实验室可以长期追踪,长达数月甚至数年。这就使得研究者可以追寻影响染色体融合菌适应性能力的基因,从而来准确调控这些菌株的稳定性。
  生存奇迹
  在完成了染色体从16条到1条的融合之后,研究小组深入鉴定了其代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构。他们发现虽然人工创建的单条线型染色体的三维结构发生了巨大变化,但酵母具有正常的细胞功能。这颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念,揭示了染色体三维结构与实现细胞生命功能的全新关系。
  与此同时,他们发现,总体而言细胞大小、形状等特性都没有太大的改变,只有极少量的基因表达有所改变。当细胞在不同的条件和压力下生长时,染色体数量减少并不会导致严重的生长缺陷。另外,染色体数量的改变并没有阻碍其繁殖,它们都可以同具有相同数量染色体的菌株进行有性繁殖。
  不过,覃重军的团队发现,将仅有单条染色体的菌株与正常酵母菌株共同培养时,单条染色体的菌株会明显处于竞争劣势。这似乎能够说明,为什么在几百万年来,酵母染色体的数量一直保持着稳定。
  开创国际先河
  在美国,美国科学院院士、纽约大学医学院教授Jef Boeke团队也在同期杂志发表了背靠背研究文章,Jef Boeke是国际酵母基因组计划的负责人。此次,这位酵母研究领域“老将”将酵母染色体从16条融合为2条,虽然他们经过很多努力,但是依然没有成功获得具有1条染色体且存活的酵母菌株。
  在接受外媒采访时,Boeke 解释说,这种差异有很多可能的解释,但比较合理的解释可能与大小有关。他指出,覃重军团队从酵母染色体中删除了更多的重复序列。
  Gianni Liti认为,两个研究组之所以出现这种差异,可能是因为他们以不同的顺序和方向进行酵母染色体的融合。如果是这个原因,那可能意味着只有特定的基因组结构才能最终实现。未来,通过各种融合途径来减少染色体数量,将揭示染色体结构对细胞存活的影响。另外一种解释是,实验中意外引入了突变,从而影响了细胞对新基因组的耐受性。
  “在这次竞争中,我们可以说完胜了美国科学家!”覃重军在接受文汇网时表示。
 楼主| 发表于 2018-10-5 23:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-10-5 23:43 编辑

由原生动物到线虫到章鱼到人,神经的组织模式到底发生了什么样的进化?


Octopuses given doses of ECSTASY reveal an evolutionary link between human beings and the marine animals because of similar brain responses to the drug
  • Experts gave the chemical MDMA to four caged male and female octopuses
  • They found the drugged creatures were more likely to spend time together
  • They also tended to hug their cage and put their mouth parts on it, experts say
  • The experiment could open a window into treatments for mental disorders
PUBLISHED: 16:00 BST, 20 September 2018 | UPDATED: 16:22 BST, 20 September 2018

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Notoriously antisocial octopuses have been made to mingle after scientists fed them small doses of ecstasy.
Researchers found that the mood altering substance favoured by ravers changed their behaviour in a similar way to human partygoers.
The experiment, which left the creatures hugging their cages, could open a window into treatments for depression and other mental disorders, experts say.
It also suggests an evolutionary link between the social behaviours of the sea creatures and humans – despite the species being estranged by more than 500 million years apart on the 'tree of life'.
The finding is remarkable since the last common ancestor shared by human beings and octopuses would have been a wormlike marine creature, experts say.
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Notoriously antisocial octopuses have been made to mingle after scientists fed them the party drug ecstasy. Researchers found that the mood altering substance favoured by ravers changed their behaviour in a similar way to partygoers  


Neuroscientists at Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, say it is fascinating to see ecstasy, the nickname for psychoactive drug MDMA works on octopuses exactly the same way it does on people.
The gelatinous invertebrates also have a well earned reputation for escaping from their tank, eating other animals' food, eluding caretakers and sneaking around.
But most are anti social and avoid interactions, including with other octopuses.
Despite this, experts suspected there may be a link between the genetics that guide social behaviour in them and humans.
Study lead Professor Gul Dolen said: 'The brains of octopuses are more similar to those of snails than humans.
'But our studies add to evidence they can exhibit some of the same behaviours we can.
'What our studies suggest is certain brain chemicals, or neurotransmitters, that send signals between neurons required for these social behaviours are evolutionarily conserved.'
The experiments analysed the genome of a type of octopus particularly unfriendly towards its peers, then tested its reactions after being given the drug.
Professor Dolen said octopuses are well known for their intelligence. They can trick prey to come into their clutches, and it is believed they also learn by observation.
Like humans, they are thought to have episodic memory which is very rare in the animal kingdom. This is the recollection of autobiographical events, past personal experiences that occurred at a particular time and place.
One place to look was in the genomics that guide neurotransmitters, the signals brain cells pass between each other to communicate.
So he teamed up with Dr Eric Edsinger at the Marine Biological Laboratory in Woods Hole, Massachusetts, who recently mapped the full DNA of the California two spot octopus, or Octopus bimaculoides.
Like most octopuses, this colour changing cephalopod likes to be alone most of the time, unless it is trying to mate.
But when given ecstasy, known for boosting emotional empathy and prosocial behaviour in human, these octopuses seemed to want to hang out with each other - even if they weren't trying to find a mate.
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The experiment, which left the creatures hugging their cages, could open a window into treatments for depression and other mental disorders, experts say.  Ecstasy (pictured), known chemically as MDMA, has been used by clubbers for decades (stock images)



Specifically, the researchers found octopuses and humans had nearly identical systems for carrying the feelgood chemical serotonin through the brain.
Serotonin is a well-known regulator of mood and closely linked to certain kinds of depression.
Ecstasy boosts mood by binding to this pathway so they decided to see how octopuses react to the drug - which makes humans, mice and other vertebrates more sociable.
Professor Dolen designed an experiment in which four male and female octopuses were put in a tank with three equal-sized chambers
In one was a plastic action figure, another a second octopus and the last was left empty.
The animals were monitored for 30 minutes and the two males focused their attentions only on the females - while shunning other males.
Then, after waiting several hours, they soaked the four male and female octopuses in an ecstasy bath for 10 minutes which they absorbed through their gills, before returning them to the partitioned tank.
This time, there was a clear difference. The octopuses were 'high', spending much more time with other octopuses, of both sexes, than before.
All four tended to spend more time in the chamber where a male octopus was caged than the other two chambers.
This is markedly unusual behaviour for the creatures, who normally stick to themselves. Social behaviour that is normally suppressed was being expressed.
Professor Dolen said: 'It's not just quantitatively more time, but qualitative. They tended to hug the cage and put their mouth parts on the cage.



'This is very similar to how humans react to MDMA - they touch each other frequently.'
Under normal conditions, without MDMA, five male and female octopuses avoided only male, caged octopuses.
Professor Dolen said the experiments suggest the brain circuits guiding social behaviour in are present in normal conditions, but may be suppressed by natural or other circumstances.
He added the results are preliminary but if replicated in further studies octopuses may be used as models for brain research.
When people take ecstasy, a rush of serotonin and other chemicals linked to mood including dopamine and oxytocin produce feelings of emotional closeness and euphoria.
This makes them more interested than they would normally be in connecting and sharing with others.
Professor Dolen said: 'Despite anatomical differences between octopus and human brain, we've shown that there are molecular similarities in the serotonin transporter gene,'
'These molecular similarities are sufficient to enable MDMA to induce prosocial behaviours in octopuses.'
The researchers are now in the process of sequencing the genomes of two other species of octopus, which are closely related but differ in their behaviours.
By comparing them, they hope to gain more insight into the evolution of social behaviour.
The research may open the door to accurately studying the impact of psychiatric drug therapies in many animals distantly related to people.
The full findings were published in the journal published in Current Biology.



In tiny worms, researchers find spiking neurons -- and clues about brain computation

Date:October 2, 2018Source:Rockefeller UniversitySummary:Studying neurons in C. elegans, researchers made a surprising discovery: these roundworms, like most animals, process information using a digital, electric code.Share:

FULL STORY


Researchers have mapped all 302 neurons that make up the C. elegans nervous system. However, until now, they had never observed action potentials in these cells.
Credit: Qiang Liu/The Rockefeller University



Contrary to popular belief, the brain is not a computer. However brains do, in their own way, compute. They integrate informational inputs to generate outputs, including behaviors, thoughts, and feelings.
To process vast amounts of data, the brain uses a kind of digital code. Its cells produce discrete bursts of electric current, known as action potentials, that function as the zeros and ones of the nervous system. This code is assumed to be a vital aspect of computation in animals -- that is, in most animals. The tiny roundworm C. elegans has long been considered a curious exception; until now, action potentials had never been observed in the organism.
But in a recent study, Rockefeller scientist Cori Bargmann and her colleagues, Qiang Liu, Phil Kidd, and May Dobosiewicz, discovered, among other things, a C. elegans olfactory neuron that produces action potentials. The finding, published in Cell, overturns decades of dogma and could help scientists understand fundamental principles of brain computation.
Trial by fire
Neurons communicate with one another by exchanging chemical messages. Each message alters the state of the receiving cell; and as a neuron collects more and more chemical input, it approaches a threshold of activation. An action potential occurs when the cell reaches this threshold, at which point the neuron is said to "fire" or "spike" as an electrical impulse ripples through its extremity. In producing this spike, the cell translates analog chemical messages into digital electric code.
Despite the apparent importance of action potentials, for years researchers believed that C. elegans and other nematodes simply didn't use this information processing strategy.
"There's this whole class of animals where the neurons didn't seem to spike," says Bargmann, the Torsten N. Wiesel Professor. "So our question was: Well, what do these neurons do?" Seeking an answer, her team set out to measure the electrical behavior of C. elegans neurons -- every single one of them, if necessary.
"The C. elegans has just 302 neurons, so it's one of the few animals where you can look at each individual neuron," says Liu, a research assistant professor in Bargmann's lab who set out to measure how all of these neurons respond to stimulation.
Almost immediately, Liu was met with a surprise. While stimulating AWA, a neuron that processes smell signals, he observed that the cell's electrical voltage rose very rapidly before dramatically plummeting. Though unexpected, this dynamic was also very familiar: it looked like an action potential.
A neuron with potential
Additional experiments confirmed that AWA neurons indeed spike. The researchers suspect that other C. elegans cells also produce action potentials; yet they note that this is not the norm for this animal's neurons. In fact, their experiments revealed that even AWA fires rather infrequently. Typically, the neuron responds to odors in a more subtle, graded manner. Liu observed action potentials only during experiments in which the stimulus grew stronger over time, suggesting that in nature, AWA fires when the animal is approaching the source of an important smell.
"Here we have a neuron that encodes information in two ways: one way that is slower and graded, and one way that's very nonlinear and sharply tuned to particular circumstances," says Bargmann. "And this lets us see what a spike might be uniquely important for."
While this study initiates C. elegans into the ranks of spike-producing animals, the action potentials observed in this organism were not identical to those seen elsewhere. To define the characteristics of worm-specific spikes, postdoctoral associate Phil Kidd created a mathematical model of AWA's electrical dynamics -- a step that, the scientists hope, will allow their research to enter into conversation with other advances in computational neuroscience.
"There's a huge field of people working on the coding and computational principles of nervous systems," says Kidd. "And our work with C. elegans is likely to uncover principles that were unfamiliar to scientists who have been working in these areas for a long time."
This line of research indeed has the potential to both expand scientific understanding of C. elegans, and of nervous systems at large.
"Computation in the brain is a deep and important problem," says Bargmann. "With this study, we've shown that C. elegans can help solve this puzzle -- and in fact, we've already exposed a whole new piece of it."


Story Source:
Materials provided by Rockefeller University. Note: Content may be edited for style and length.


Journal Reference:
  • Qiang Liu, Philip B. Kidd, May Dobosiewicz, Cornelia I. Bargmann. C. elegans AWA Olfactory Neurons Fire Calcium-Mediated All-or-None Action Potentials. Cell, 2018; 175 (1): 57 DOI: 10.1016/j.cell.2018.08.018













 楼主| 发表于 2018-10-6 22:50 | 显示全部楼层
造化呀!壮哉我大化学!


2018诺贝尔化学奖揭晓:三位科学家因进化控制获奖
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  新浪科技讯 北京时间10月3日消息,据国外媒体报道,诺贝尔化学奖刚刚揭晓! 
  2018年诺贝尔化学奖授予 Frances H.Arnold、George P.Smith、Sir Gregory P.Winter三人共同获得。2018年诺贝尔化学奖的一半奖金授予美国科学家Frances H Arnold,奖励她的工作实现了酶的定向进化;另一半奖金则有美国科学家George Smith以及英国科学家Sir Gregory P Winter分享,他们的成就是肽类和抗体的噬菌体展示技术。
  2018年诺贝尔化学奖得主之一弗朗西丝·阿诺德(Frances H.Arnold)首次实现了酶的定向进化。酶是一类能够催化化学反应的特殊蛋白质。通过定向进化制造的酶可用于生产包括生物燃料和药品在内的多种产品。
  乔治·史密斯(George P.Smith)研发了一种名叫噬菌体展示的技术,可利用噬菌体(一种能感染细菌的病毒)培育新型蛋白质。
  格雷戈里·温特爵士(Sir Gregory P.Winter)利用噬菌体展示技术发明了新药。利用该技术生产的抗体能够中和毒素、对抗自体免疫疾病、治愈转移性癌症等等。
  今年诺贝尔化学奖得主的主要贡献是进化控制,以及使用进化变化和选择的相同原理,开发设计解决人类化学问题的蛋白质。2018诺贝尔化学奖得主们发明的方法正在全球范围内得到运用,有助于打造更绿色环保的化工产业、生产新材料、制造可持续的生物燃料、以及治病救人等等。
  解读:
  他们驯化了进化的力量
  生命的多样性展示了进化的力量。2018年诺贝尔化学奖的得主们对进化进行控制,使其服务于人类的最大福祉。 通过定向进化产生的酶被应用于各种领域,从生物燃料到制药产业。通过噬菌体展示技术产生的抗体能够对抗自身免疫疾病,甚至在某些情况下可以治愈转移性肿瘤。自从大约37亿年前地球上最早的生命诞生以来,世界上的几乎每一个角落都被各类不同的有机体占据。在热泉之中,在深邃的洋底,在干燥的荒漠都可以找到生命的踪迹,而生命之所以能够做到这些,皆是因为进化的过程中解决了一系列的化学问题。
  生命的化学工具——蛋白质,被不断优化,改变和更新,孕育出无与伦比的多样性。今年的诺贝尔化学奖得主们受到进化现象的启迪,并使用与进化同样的原理——基因突变与选择,产生出特定的蛋白质,以解决人类面临的一些化学问题。今年化学奖的一半奖金授予弗朗西丝•阿诺德。在1993年,她实现了首次酶的定向进化,这是一种对化学反应具有催化作用的特殊蛋白质。自那以后,她不断完善这项技术,并在今天被广泛应用于对新型酶的开发过程之中。
  弗朗西丝•阿诺德开发的酶的应用包括发展更加环保的化学物质生产方式,如制药工业,以及更再生燃料,造福更加绿色的交通出行。
  今年诺贝尔化学奖的另一半奖金授予美国科学家乔治•史密斯以及英国科学家格雷戈里•温特爵士。在1985年,乔治·史密斯开发出一种精妙的,被称作噬菌体展示的技术,这项技术可以让一种可以感染细菌的病毒,即噬菌体来帮助产生新的蛋白质。
  格雷戈里•温特将这项技术应用于抗体的定向进化,其目的是产生新的药物。他成功了。采用这项技术制造的第一种药物是“阿达木单抗” (adalimumab),在2002年被正式批准,用于对类风湿性关节炎,牛皮癣以及炎症性肠道疾病的治疗。
  自那以后,噬菌体展示技术还帮助产生出能够中和毒性物质,对抗自身免疫疾病的抗体,甚至治愈转移性肿瘤。我们正在经历定向进化技术革命的早期阶段,序幕已经拉开,这项技术将以许多不同的方式服务于全人类的最大福祉。
  获奖人:

  弗朗西丝•阿诺德出生于1956年7月25日,她是美国一位科学家和工程师。她开创了定向进化方法,用于制作有用的生物系统,包括:酶、代谢途径、遗传调节回路和有机体。1979年,她在普林斯顿大学获得了机械和航空航天工程学士学位,并获得了加州大学伯克利分校化学工程博士学位。在1986年来到加州理工学院之前,她取得了生物物理化学博士后学位。
  阿诺德在加州理工学院的研究领域是绿色化学和替代能源,其中包括:开发高活性酶(纤维素分解和生物合成酶)和微生物,将可再生生物质转化为燃料和化学物质。2016年,她成为获得“千禧技术奖”的首位女性。

  乔治·史密斯出生于1941年,他是美国一位化学家,在密苏里大学哥伦比亚分校担任教授。
  他的主要贡献是研制一种叫做噬菌体展示的实验室技术,使用噬菌体(感染细菌和病毒)与蛋白质连接在一起,研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-肽、蛋白质-DNA交互作用,从而提供编码它们的基因信息。在这项技术中,一种编码蛋白质的基因被插入到带外壳蛋白的噬菌体中,导致噬菌体“展示”其外部的蛋白质,同时“展示”包含蛋白质内部的基因,从而证实基因型和表现型之间的联系。这些展示的噬菌体可以与其它蛋白质、多肽或者DNA序列进行筛选,从而检测展示的蛋白质和其它分子之间的相互作用。通过这种方式,大量蛋白质数据库可以在一个叫做“体外选择”的过程中进行筛选和放大,这类似于自然选择过程。

  格雷戈里·温特爵士出生于1951年4月14日,是英国一位生物化学家,他是治疗单克隆抗体的先驱者。他研制一种噬菌体展示技术,可用于抗体治疗。2012年10月2日,他被任命为英国剑桥大学三一学院院长,曾担任剑桥大学分子生物学实验室、医学研究委员会的副主任。同时,也是剑桥大学蛋白质和核酸化学领域领军人物。
  温特研制的噬菌体展示技术应用于抗体定向进化,其目的是制造新药物,实现抗体治疗。基于这项技术制造的第一种药物是“阿达木单抗”,用于治疗类风湿性关节炎,牛皮癣以及炎症性肠道疾病。
  以下是这一奖项的数据与趣闻:
  诺贝尔奖的创立者瑞典人阿尔弗雷德·诺贝尔本人就是一名化学家,曾发明硝化甘油炸药。按照他的遗嘱,诺贝尔化学奖旨在颁给化学方面有重要发现和取得重大成果的人。
  与诺贝尔设立的其他奖项一样,诺贝尔化学奖从1901年开始颁发,在没有评出化学方面重大成果的年份则空缺奖项。直至2017年,诺贝尔化学奖出现过8次空缺,共计颁发109次,其中63次获奖人数为1人,而获奖人数为2人和3人的次数都是23次。
  诺贝尔化学奖得主共计177人,其中英国科学家弗雷德里克·桑格凭借基因测序技术两次获得这项殊荣。
  从年龄上来看,诺贝尔化学奖得主获奖时的平均年龄为58岁,其中最年长者是85岁获奖的美国科学家约翰·芬恩,他因发明对生物大分子进行识别和结构分析的方法于2002年获奖;最年轻的是1935年获奖的法国科学家弗雷德里奥·约里奥,时年35岁,他与夫人伊雷娜·约里奥—居里共同获奖,而这对“科研夫妻档”就是著名的居里夫妇的女婿和女儿。
  由于诺贝尔提名人选的保密期为50年,现阶段公众只能看到1901年至1966年的奖项提名资料。在这期间,诺贝尔化学奖的总提名人数为2931人,在诺贝尔自然科学类奖项中“陪跑”人数居中。
  从历年诺贝尔化学奖得主名单中不难看出,诺贝尔化学奖“混搭”明显,与其他自然科学领域并没有明显的界线。不少人的获奖成就并非出自传统的化学研究,而是涉及生物学、物理学等多重学科,因此诺贝尔化学奖也被调侃为“理科综合奖”,还曾出现过“诺贝尔化学奖颁给物理学家、以奖励他们的成果有益于生物学家”之类的情况。




 楼主| 发表于 2018-10-7 15:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-10-7 15:36 编辑
癯鹤 发表于 2018-10-5 23:40
由原生动物到线虫到章鱼到人,神经的组织模式到底发生了什么样的进化?
光音天?神经,精神,神秘,迷之大脑!


语言指挥大脑?声波处理实验验证真实性语言指挥大脑?声波处理实验验证真实性
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  来源:知社学术圈
  在不久前,知社关于图灵奖得主Pearl的报导《图灵奖得主Pearl:若求大智慧,当知真因果 | 人工智能批判》中,Pearl提到目前人工智能的困境主要在于陷入了数据的拟合,而未实现真正的因果推论。如今,神经学领域似乎也陷入了对数据的执迷。
图片来自网络

  纽约大学的David Poeppel针对自己研究的神经科学与神经心理学领域,毫不掩饰地说:“我们太执迷于数据,却欠缺对数据的理解。” 他谴责当前实验的“认识论不足”,这些实验在实验室中进行大脑布线的计件测量,但与任何有关自然界行为和心理现象的指导理论都脱节。他说,如果认为简单地将这些结果加起来就能会产生如人脑中一般,有意义的复杂思想,简直是痴心妄想。
  Poeppel表示:“从秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)来说,我们对它了解已经十分通透,科学上已经确定了它302个神经元,包括这些神经元所有的连接方式和它的全基因组。但是我们还是没有做出这种线虫令人满意的仿生模型。我们一定是遗漏了什么重要的东西。”
  这不是Poeppel对现状的无脑控诉,近期,他的实验室关于用现实世界的行为引导脑活动研究的设计取得了重大突破。
  Poeppel不是第一个提出这种批评的人。早在二十世纪七十年代,著名计算神经科学家David Marr认为,要研究大脑和其他信息处理系统在面对问题与找到处理方案(他称之为计算分析水平)背后的深度关联性,仅仅关注系统的功能(算法分析)或者他们在物理上如何运作(实施分析)是不够的。正如Marr在他的书A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information 中写的,“。。。。。。通过分析神经元来理解认知就像试图通过只认识羽毛来理解一只鸟的飞行,是不可能做到的。“
  Poeppel在去年发表于Neuron的一篇论文中,回顾了一些科学家们过度依赖所谓有说服力的工具来测控大脑,导致研究陷入困境的例子。很多类型的实验试图将具体的神经模式映射到特定的行为。比如小鼠在迷宫中选择哪条路线的时候大脑中哪些区域的神经元会被激活。但是这个时候,大脑中其它区域的运作情况很可能会被忽视,而它们的重要性也许不容忽视。而且说不定这些激活的神经元是因为小鼠面临压力,跟路线选择完全无关。而且,毕竟小鼠在实验室里走迷宫与在野外钻洞心理状态完全不同,得到的实验结果是很难具有说服力的。如果一个实验无法准确反应自然条件下发生的结果,那么实验数据可能最终毫无意义。
  对于他的想法,科学界存在很多反对的声音,毕竟科学就是一个不断试错的过程。Poeppel同意这一点,但始终认为如果研究能在开始时更多地关注系统分析行为与其潜在的目标之间的关系,神经科学领域对复杂的认知与情绪表现(而非神经元与基因细节)的了解将远比现在多,因此研究人员需要在神经元和行为产出之间注入更多精力。
  Poepple和他的博士后M。 Florencia Assaneo近期发表于Science Advances上文章正是基于这个原理。他们的实验研究的是语言处理,或者用Poepple的话说,叫“声波是如何将想法带入你的脑海的” 。
  人们听到声音的时候,耳朵会将声音转换为神经信号,然后由听觉皮层开始,由大脑的各个部分进行破译。神经学领域发现,听觉皮层中的神经活动波锁定在音频信号的“包络” - 本质上,是响度变化的频率。(正如Poeppel所说的,“就像脑波在声波上冲浪。”)以这种方式产生的音频信号,大脑可能会将语音进行模块化处理。
  更令人惊奇的是,一些研究发现,人们在聆听的时候,大脑控制语言的运动皮层也会产生信号,就好像人们在聆听的同时也在默默说话。Assaneo说这可能是助于理解的方式,但是目前任何对此的解释都尚存争议。部分原因在于运动皮层的信号不总是出现,所以目前科学家们也只能停留在猜想阶段。听觉皮层能否直接驱动运动皮层或是与大脑中其它的活动相关目前还是个谜团。
  Assaneo和Poeppel采用了一种新的方法,将语言的真实世界与观察到的神经学现象相关联,他们发现,听觉皮层产生的信号的频率通常约4.5赫兹 —— 恰好等于世界各地语言使用的平均音速。
图片来自新浪

  在Assaneo的实验中,她让人们听以2到7赫兹的速率播放的无意义的音节串,同时测量他们听觉和语言运动皮质中的活动。使用无意义的音节的作用在于可以避免大脑对语音产生语义反应,避免了对运动皮层的间接影响。她解释说:“如果我们听到语义清晰的句子,大脑皮层被激活的区域会更广,神经网络更加复杂。”如果运动皮层的信号是由听觉皮层驱动的,那么测试过程中它们就会相互牵引。如果运动皮层信号是独立的,那么它就不会产生变化。
  然而,Assaneo观察到了更有意思的现象,听觉皮层和运动皮层依然出现了相互牵引的情况,但只有频率达到约5赫兹的时候才会出现这个现象。一旦音频变化高于这个频率,运动皮层就失去了同步。后期的计算模型证明,运动皮层内确实有自己的振荡器,这些振荡器在频率4~5赫兹内工作。
  Assaneo和Poeppel用低于1赫兹的采样率检测大脑中160个通道,得到了大量的数据。如果强行在这些数据中寻找关联性,无疑只会找到虚假的结果。他们从语言学和语言行为中的信息开始,观察4~5赫兹信号范围内信号的特殊之处,依此缩小了数据的搜索范围。Assaneo说她们在此基础上,将进一步研究大脑与语言节奏之间的关系,以及在自然聆听的环境下,目前观察到的关联的限制性能否被消除,用Assaneo的话说:“比如有可能聆听者理解力和注意力会影响这个牵引的频率”。

科学:大发现!新发现的人脑细胞将人脑与其他动物的大脑区别开来
2018-10-02 11:14:20    新浪看点    作者: 水哥养生    我有话说



【科学:大发现!新发现的人脑细胞将人脑与其他动物的大脑区别开来】

关于人类大脑最令人感兴趣的问题之一也是神经科学家最难回答的问题之一:是什么让我们的大脑与其他动物的大脑区别开来?艾伦脑科学研究所研究员Ed Lein博士说:“我们真的不明白是什么让人脑变得特别。” “研究细胞和电路水平的差异是一个很好的起点,现在我们有了新的工具来做到这一点。”在“自然神经科学”杂志上的一项新研究中,莱因和他的同事揭示了这个难题的一个可能答案。该研究小组由Lein和GáborTamás博士共同领导,博士是匈牙利塞格德塞格德大学的神经科学家,他发现了一种新型的人脑细胞,这种细胞在小鼠和其他小鼠中从未见过。研究实验动物。

他说,Tamás和塞格德大学的博士生Eszter Boldog将这些新细胞称为“玫瑰果神经元” - 对于他们来说,每个脑细胞的轴突在细胞中心周围形成的密集束看起来就像是一朵玫瑰脱落后的花瓣。新发现的细胞属于一类被称为抑制神经元的神经元,它们对大脑中其他神经元的活动起了制动作用。该研究尚未证明这种特殊的脑细胞是人类独有的。但是啮齿动物中不存在特殊神经元的事实很有趣,将这些细胞添加到可能仅存在于人类或仅存在于灵长类大脑中的非常短的特化神经元列表中。

研究人员尚未了解这些细胞在人类大脑中的作用,但是它们在小鼠体内缺失表明在实验动物中模拟人类大脑疾病是多么困难,Tamás说。他的实验室团队的一个紧接步骤是在神经精神障碍患者的尸检大脑样本中寻找玫瑰果神经元,看看这些特化细胞是否可能在人类疾病中发生改变。

当不同的技术融合时

在他们的研究中,研究人员使用来自50多岁死亡并捐献尸体进行研究的两名男子死后大脑的组织样本。他们采取了皮层顶层的部分,这是大脑的最外层区域,负责人类意识以及我们认为对我们物种而言独特的许多其他功能。与我们的体型相比,它比其他动物大得多。“它是大脑中最复杂的部分,通常被认为是自然界中最复杂的结构,”莱因说。

Tamás在匈牙利的研究实验室使用经典的神经科学方法研究人类大脑,对细胞的形状和电学特性进行详细检查。在艾伦研究所,Lein带领一个团队致力于发现一系列基因,这些基因使人脑细胞彼此独特,并与小鼠的脑细胞保持独特。几年前,Tamás访问了艾伦研究所,展示了他对人类大脑细胞特化类型的最新研究,两个研究小组很快发现他们使用截然不同的技术击中了同一个细胞。“我们意识到我们从绝对不同的角度聚集在相同的细胞类型上,”Tamás说。所以他们决定合作。

Allen研究小组与J. Craig Venter研究所的研究人员合作,发现玫瑰果细胞开启了一组独特的基因,这是他们研究过的任何小鼠脑细胞类型中都未见到的遗传特征。塞格德大学的研究人员发现玫瑰果神经元与人体皮层不同部位的另一种神经元形成突触,称为锥体神经元。艾伦脑科学研究所的高级科学家,该研究的作者Rebecca Hodge博士说,这是人类皮层首次将这些不同技术结合起来研究细胞类型的研究之一。“单独来说,这些技术都很强大,但是它们会让你对细胞可能做的事情有一个不完整的描述,”霍奇说。“他们一起告诉你关于细胞的补充信息,它可以告诉你它在大脑中是如何起作用的。”

你是如何研究人性的?

玫瑰果神经元似乎是独特的,它们只附着在细胞伴侣的一个特定部位,表明它们可能以非常特殊的方式控制信息流。Tamás说,如果你想到所有的抑制性神经元,比如汽车上的制动器,那么玫瑰果神经元就会让你的车停在你驾驶的非常特殊的位置。例如,他们就像只在杂货店工作的刹车,而不是所有汽车(或动物大脑)都有它们。“这种特殊的细胞类型 - 或汽车类型 - 可以停在其他细胞类型不能停止的地方,”Tamás说。“参与啮齿动物大脑交通的汽车或细胞类型不能停留在这些地方。”

研究人员的下一步是寻找大脑其他部位的玫瑰果神经元,并探索它们在脑部疾病中的潜在作用。尽管科学家还不知道玫瑰果神经元是否真的是人类特有的,但它们似乎并不存在于啮齿动物中,这是对实验室小鼠的又一次打击,它是人类疾病的完美模型 - 特别是对于神经系统疾病,研究员说。“我们的大脑不仅仅是扩大的老鼠大脑,”艾伦脑科学研究所的高级科学家,该研究的作者,医学博士,医学博士。“人们已经对此进行了多年的评论,但这项研究从多个角度来看问题。”“我们的许多器官都可以在动物模型中合理地建模,”Tamás说。“但是,让我们与动物王国的其他部分区别开来的是我们大脑的能力和输出。这使我们成为人类。因此事实证明,人类很难在动物系统中进行模拟。”

人与动物的最大区别就是因为这么一个小小的脑细胞,自然界还真是神奇啊


经过超级计算机发现,人类竟是高维度生物,人类大脑有11个维度!
2018年09月29日 08:52 你的目光在凝聚
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经过超级计算机发现,人类竟是高维度生物,人类大脑有11个维度!

随着社会的进步与发展,我们的科技发展也是越来越快,越来越好了。那么,我们生从何来,死往何去呢?人类的意识到底又是怎么产生的,又是如何消失的呢?这一哲学性的历史谜题,虽然直到了现在都没能有一个确切的答案,但是还是吸引了不少的人为之神往啊。那么,这究竟是怎么一回事儿呢?今天小编留要好好的来和大家说道说道了。接下来,大家就快点儿一起来和小编看一看吧!

事情是这样的,想必大家都知道,我们所在的地球是一个三维的空间,那意思是不是我们人类也是一个三维的生物了呢?其实不然,有科学家发现,其实人类的大脑维度不仅仅是只有三维的,而是有可能存在着11维度的。大家都见过大脑的示意图,也都知道我们的脑部有着860亿个神经元。如此之多的神经元之间构建的联系路径,那肯定是繁杂多变的。

然而也就是这些错综复杂的神经元联系,才让我们的大脑具备了思考的能力了。也就是我们所说的意识了,但是意识真的就是这么来的吗?我们都不敢过于武断的下定论,而为了验证人类的意识到底是从哪里来的,科学家们便利用了计算机,构建出了最详细的大脑皮层模型!

科学家们通过对虚拟数据的刺激,好对小白鼠大脑进行刺激。然而根据相关的反应我们可以发现,其实在大脑中存在着许多不同种类的高维度结构,这些结构由神经元连接团和相关的空白区域共同构成,然后为了测定这些空白区域具体的作用,科学家们又进行了新的一轮刺激措施。

然而结果所表现出来的结果,却是让我们的科学家们非常的欣喜。因为这些地方受到了刺激的时候,神经元就会大量的堆积,形成一个高维度的空气结构。这也就证明了,当人类的思维在高度集中的时候,神经元对接的数量将会越来越多,从而就形成了高维度的结构了。

人们最高可以达到11维度,既然我们拥有高维度的思维空间,那么为什么在平时的时候没有显现呢?科学家们猜测,这种表现应该是与人类的生活模式是息息相关的,。当人类还没有学会用另一种角度看待世界的时候,那么是不可能成为那种“天才”的。小编觉得确实是这样,我们所见到的天才,很多的行为都是和普通的人们不太一样的。大家以为呢?网友们,你们都是怎么看待这件事情的呢?

















































 楼主| 发表于 2018-10-7 15:48 | 显示全部楼层
癯鹤 发表于 2018-10-7 15:30
光音天?神经,精神,神秘,迷之大脑!




美国最新脑科学研究,婴儿的天才语言能力,当父母都应该看看!
2018-09-29 21:01:42    新浪看点    作者: 魔都家长荟    我有话说




我想让大家看看这个婴儿,吸引大家关注的是她的眼睛,以及让人忍不住摸摸的皮肤。但今天我要讲些你看不到的东西,在她的小脑袋瓜里的东西。


当代神经科学的研究工具展示出我们对婴儿脑袋里的东西知之甚少。我们要知道的是让浪漫作家和诗人产生灵感,并称之为孩子心智的“非凡的通慧”。

大家这儿看到的是印度的一位母亲,她讲克罗语,这是一种新发现的语言,她对她的孩子说这种语言。这位母亲是世界上说克罗语的800人之一,明白要保留这种语言,他们必须对婴儿说这种语言。


在这里有个关键的问题,为什么要是对你和我,成年人说一种新语言,却不能保留它?这是和你的大脑有关。


这儿我们看到,有个学习语言的关键期。读懂这幅图的方法是看你的横轴上的年龄,你再对应看纵轴上,你悉得第二外语的能力。婴儿和孩子是语言天才,直到7岁,然后语言系统会呈下降趋势。青春期后,如图我们语言能力衰退。


科学家们确信这曲线图的情况,但是全世界的实验室都试图查明这到底是怎么回事。在我实验室的工作主要是研究第一关键期,这个时期是关于婴儿试着掌握他们语言中的声音。我们认为通过研究这些被婴儿学会的声音,我们会给学习其他语言一个模式,或许关键期也出现在孩童期,也为了研究社会,情感和认知发展。


我们一直研究婴儿,使用的技巧,也是全世界使用的语言技巧和所有语言的声音技巧。婴儿坐在父母的膝上,我们训练他们,当听到一个声音从“ah”到“ee”他们就转头。如果他们一听到就转头,黑盒子就会亮,会出现一只敲鼓的熊猫。六个月大的婴儿喜欢这个测试。

我们从中了解到什么呢?全世界的婴儿,就如我所述的是世界公民;他们能区分所有语言的所有声音,不管测试在哪一国,用哪种语言。令人惊讶的是你我却做不到这点。我们是受制于文化局限的听众。我们只能区分我们自己的语言的声音,但分不清外语的那些声音。


所以问题随之产生,这些小小世界公民在什么时候,变成受制于文化局限的听众?答案是:一岁之前。


这里看到的是扭转头测试效果,用来测试日本东京和美国西雅图的婴儿,让他们听“ra”和“la”的发音,这两个发音在英文里很重要,在日语里却没有。对于6到8个月的婴儿,他们的测试结果完全相似,2个月之后便产生明显的变化。在美国的婴儿掌握这些发音比较好,在日本的婴儿却差很多,但是这两组的婴儿均蓄势待发地要学习语言。

问题在于,在这个2个月的关键期发生了什么?在声音开发的这关键期,到底发生什么了?


主要是两件事。第一,婴儿不断地专心听我们说话,并且做统计,他们统计这些声音。听听2位母亲说的亲情用语,这是我们对孩子说的通用语言妈妈语,首先是英语,然后是日语。


说英语的妈妈:啊,我多爱你大的蓝眼睛,这么漂亮,这么好看。

说日语的妈妈:(听不懂~囧)

在语言生成的期间,当婴儿聆听时,他们同时也在统计他们听到的语言。区分这些声音的能力在变强。我们了解到的,是婴儿对统计很敏感,日语和英语的声音统计是非常,非常不同的。英语有很多R和L音,如分布图所示,日语的分布图则是完全不同的。我们在这儿看到一组中间音,它们是日语的R音。婴儿吸收语言的统计数据,这改变了他们的大脑;这就是把他们从世界公民变成像我们一样受文化局限的听众。

但我们成年人不再吸收这些统计,我们受我们早期形成的记忆性语言的影响。所以我们在这儿看到的,关键期是如何改变我们的语言模式。我们从数学角度争论,当我们语言分布的能力趋于稳定时,学习语言材料的能力会放慢下来。

这也引出很多关于双语者的问题。双语者在脑中同时必须记住2组统计,并能任意切换,决定于他们与谁交流。那么我们自问,婴儿能不能统计一种全新的语言?我们测试了这个,通过给美国婴儿听他们从没听过的第二种语言。

这是在关键期时他们第一次听到普通话。我们得知,当我们让台北和西雅图的单语者,接触普通话声音,他们显示同样的模式。在6到8个月大时他们辨音能力几乎相同,2个月之后,一些不可思议的声音发生了。但这次台湾婴儿表现好,而不是美国的婴儿。

我们所做的是在这关键期让美国的婴儿多接触普通话,这就好象说普通话的亲戚来拜访了一个月,住在你家,和婴儿上了12节普通话课。

在实验室他看起来就像这样。

普通话说者:发生了什么事情喁,小小熊希希在这里,绿色的圈圈,转一下,转一圈,再来一次喁,转,1、2、3。


所以,我们对他们的小脑袋瓜都做了什么?我们还得有一个对照组,确保来到实验室,并不能提高普通话的水平。所以这组婴儿来这儿只听英语。



我们从这图表看出,在英语条件下的婴儿没有提高他们的汉语。但看看上过12次普通话课的婴儿的身上都发生了什么,他们和那些曾听普通话有10个半月大的台湾婴儿一样棒。这说明了婴儿对一种新语言也能做统计。不管你在他们面前说了什么,他们就会统计这语言。


我们也好奇,在这一学习过程中,人起了什么样的作用。所以,我们设置了另一组婴儿,让他们如法炮制地上12节课,但是在电视机前上课,和另一组婴儿只是通过音频上课,看电视屏幕上的玩具熊。

我们这儿看到的是音频结果,没有任何学习效果。


视频结果,也是没有任何学习效果。只有人才能帮助婴儿统计他们的声音数据。当婴儿在统计时,社会大脑在控制着。我们想了解大脑内部,观察各种变化,探究电视前的婴儿,和与人在一起的婴儿有何不同。


多亏我们有了这台新机器,脑磁图显示机,它可以让我们做到这个。它看上去就像来自火星上的吹风机。但它是完全安全的,完全对人无害,而且是静音的。我们的要求是,在空间上精确到毫米,时间上精确到毫秒,使用306 SQUIDS,即是超导,量子干涉磁量仪用来检测我们大脑变化的磁场。


我们是世界上第一个记录婴儿在脑磁图显示机下的学习脑图。



所以,这是小爱玛,她有6个月大,她正通过耳机聆听多种语言,大家可以看到,她可以移动。我们用她帽子上的小球来记录她的脑图,所以她完全不受束缚地自由移动。这是一个技术上的杰作。



我看到什么了?我们看到婴儿的大脑。当婴儿听到语言中的一个词,大脑中听觉区域亮起来。


然后在它周围的其它区域也亮起来,我们认为这是有关联性的,让大脑和其他不同脑区域相协调,一前一后,一片脑区域激活另一片脑区域。

我们开启了一个开发儿童大脑知识的宏伟的黄金年代。当儿童体验到感情,学着说和读,解决一个数学问题,或当他们有个想法的时候,我们能够观察他们的大脑。我们也能为学习有障碍的孩童,发明基于脑的治疗方法。正如诗人和作家所描述的,我想我们能够看到,一种奇妙的融通开放,一个孩子心智的完全开放。

在对儿童大脑的研究中,我们会深刻揭示,这对人类来说意味着什么的事实,在这一过程中,我们或许能帮助我们自身开放心智,在我们一生中不断地学习。谢谢!(完)

美国华盛顿大学大脑与学习研究所所长帕特里夏·库尔关于婴儿学习不同语言的研究显示,6个月的婴儿已经会使用复杂的推理来对他们需要了解的语言做“统计”,让婴儿从6个月开始接触语言可改变其大脑,

1岁前是婴儿语言发育的关键期,在此期间进行双语教育和阅读准备对小孩日后语言的发展有极大的影响。

同时只有人才能帮助婴儿统计声音数据;1岁前是婴儿语言发育的关键期,婴儿是小小的世界公民,他们能区分所有国家语言的声音。


昆虫睡眠状态十分特殊,或将揭晓人类睡眠谜团昆虫睡眠状态十分特殊,或将揭晓人类睡眠谜团
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  研究昆虫睡眠可能最终有助于解决关于人类睡眠的一些重大谜团。因为昆虫的大脑比哺乳动物的大脑更简单,因此研究昆虫睡眠将为分析神经基础和功能作用提供重要线索。

  新浪科技讯 北京时间10月5日消息,据国外媒体报道,如果你观察一个疲惫困倦的婴儿,你会看到重力牵引他的眼睑下垂,同样的,昆虫也有它们独特的睡眠特征,处于睡眠状态的蜜蜂会将触角下垂。
  这种可爱昆虫睡觉的迹象可能看起来很平常,德国维尔茨堡大学科学家夏洛特·赫尔弗里赫·福斯特(Charlotte Helfrich-Forster)在2017年出版的《昆虫学年度评论》期刊上指出,研究昆虫睡眠可能最终有助于解决关于人类睡眠的一些重大谜团。因为昆虫的大脑比哺乳动物的大脑更简单,因此研究昆虫睡眠将为分析神经基础和功能作用提供重要线索。对果蝇进行实验(这是实验室里最容易操作的实验对象),对解开大脑中负责控制睡眠的精确大脑区域特别有用。
  当昆虫学家巴雷特·克莱因(Barrett Klein)向人们讲述他对蜜蜂睡眠的研究时,他们的谈话遵循了一个可预见的情节:“人们几乎总是从一个令人震惊的情形开始,昆虫会睡眠吗?接着会出现一连串的后续问题——睡眠意味着什么?我们如何识别昆虫的睡眠状态?它与人类的睡眠有关吗?”
  来自美国威斯康星大学拉克罗斯分校的克莱因说:“为了保持高效工作,昆虫需要睡觉,这主要取决于你对睡眠的概念定义,老实讲,我们对睡眠究竟是什么仍然没有一个确切的概念。”
  对于昆虫而言,睡眠的定义很难进行界定。关于昆虫是否睡觉的线索也是非常微妙的,蜜蜂的触角下垂、蟑螂身体蜷缩以及果蝇长时间静止不动,都可能意味着它们处于睡眠状态。但是这些外在迹象并不是万无一失的,例如:静止不动的果蝇可能处于睡眠,也可能只是在休息。
  测量大脑电活动的方法可以识别睡眠,但是这些技术也不是万无一失非常准确的(更不用说它们在小昆虫身体上难以实现),克莱因表示,其他的睡眠指标,例如:昆虫对外界信号的反应有多困难,或者熬夜之后是否需要补觉,都有可能是证明昆虫存在睡眠的有效线索。
  除了昆虫睡眠定义之外,对休眠昆虫大脑的详细研究将有助于揭晓人类睡眠的相似之处。研究果蝇大脑可以揭示构成生物钟基础的蛋白质产生的规律,许多相同的蛋白质也在人和其他哺乳动物身体上发生作用,对果蝇的其他研究显示,一些化学信使(神经传递素),包括:多巴胺、乙酰胆碱、氨基丁酸等,都与睡眠密切相关。福斯特称,调节这些神经传递素可以改变果蝇的活动和休息周期。
  和人类一样,打断昆虫睡眠会损害它们的大脑表现,并改变果蝇的行为。蜜蜂有时会跳复杂的舞蹈,该行为是告诉每个同伴在哪里可以发现花朵。克莱恩和同事发表在2010年出版的《美国国家科学院院刊》杂志上的一项研究报告指出,在一个叫做“失眠者(insominator)”的邪恶实验室装置使蜜蜂保持清醒之后,蜜蜂的舞蹈“表演”得十分草率。
  关于睡眠(昆虫和人类)的未解之谜不胜枚举,克莱因说:“我们花了很多时间来做这件事情,不仅仅是闭上眼睛或者关灯,而是真正地关闭或者屏蔽环境所有光源。然而迄今为止没有人知道这是为什么,也许被描述为‘不可思议的多样化、精致、行为引人注目’的昆虫特征,有一天会帮助人们揭示答案。”(叶倾城)




人类是被病毒控制的灵长类动物?4亿年前的病毒还在人脑中起作用
2018-09-29 15:47:05    新浪看点    作者: 科学大爆炸66    我有话说



神经元

关于我们的记忆如何运作的细节已经困扰了神经科学家数十年。诸多研究表明,这是一种包含多部分大脑系统的精密过程。那么在分子层面上呢?在大脑中,蛋白质的停留时间不超过几分钟。然而,我们的记忆会持续一生。

最近,生物学家发现,一种名为Arc的蛋白质存在奇特的性质。此前的研究表明,这种蛋白质对长期记忆的形成至关重要,它可以调节各种形式的突触可塑性,并与神经发育障碍有关。至于这种蛋白质的其他功能以及进化起源,生物学家知之甚少。而新的研究发现,Arc蛋白质与病毒感染宿主的方式有着非常相似的特性。

病毒

研究人员认为,在数亿年前的一次偶然相遇,才使得Arc蛋白质在我们记亿功能中占据中心地位。电子显微镜所拍摄到的图像显示,Arc蛋白质的组装方式看起来很像艾滋病病毒逆转录病毒的运作方式。这种蛋白质的行为就像病毒一样,并且还能充当神经元之间的沟通平台。在目前已知的非病毒蛋白质中,没有一种蛋白质会表现出这样的行为。Arc蛋白质的作用是打开一扇窗户,让记忆变得牢固。没有这种蛋白质,窗户就不能打开。

先前的研究表明,长期记忆的形成离不开Arc蛋白质。在一项研究中,缺乏Arc蛋白质的老鼠的大脑几乎没什么可塑性,它们想不起来24小时之前发生过的事情。

DNA

新的研究发现,在大约4亿年前,逆转录病毒的祖先——逆转录转座子,把它的遗传物质注入到一种陆生四肢动物的体内。这导致了Arc蛋白质的发展,至今这种蛋白质还在我们的神经化学中起着作用。而根据麻省大学不久前的一项研究,果蝇在大约1.5亿年前也出现了这样的过程。

这项新研究改变了我们对进化过程的看法。进化过程并不是随机的突变,生物体可以相互借鉴以便进一步演化。为了检验这个理论,研究人员设计了一些实验,想看看Arc蛋白质到底会不会像病毒一样运作。结果正如理论所认为的那样,Arc蛋白质的行为很像病毒,它们在衣壳中复制了几份自己,然后把mRNA从一个神经元传递到另一个神经元中。

这个新发现已经发表在《细胞》(Cell)杂志上。





 楼主| 发表于 2018-10-7 15:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-10-7 16:00 编辑
癯鹤 发表于 2018-10-5 23:40
由原生动物到线虫到章鱼到人,神经的组织模式到底发生了什么样的进化?

很可惜,我们没有彭德怀甜菜浆!资本主义跟社会主义的差别,唉!

祝贺!华人女科学家曹颖教授获2018麦克阿瑟天才奖
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  来源:药明康德
  近日,麦克阿瑟奖(MacArthur Fellows)公布了2018年的获奖者名单,我们很高兴地看到华人女科学家曹颖(Doris Tsao)教授入选榜单。这名神经科学家的突破性工作,让我们更好地了解灵长类动物大脑如何感知这个视觉世界。
▲2018年麦克阿瑟天才奖得主之一曹颖教授(图片来源:参考资料[1]; Credit: John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation)


  麦克阿瑟奖又被称为“麦克阿瑟天才奖”,获奖者需具有卓越的创造力,并能通过一系列重要成就影响未来。今年一共有25位来自艺术和科学等领域的杰出人才获此殊荣。麦克阿瑟奖委员会指出,他们的卓越创造力让所有人都充满希望。
  曹颖教授任职于加州理工学院,同时也是HHMI研究员。她利用大脑成像技术、电生理技术、以及数学模型,来研究神经科学上的问题。她最为人所知的成就之一,就是揭示“大脑识别面部”背后的神经科学机理。
▲曹颖教授指导学生工作(图片来源:参考资料[1]; Credit: John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation)


  先前,神经科学家们也曾尝试过解答这一问题。他们发现猴子的下颞叶皮质会在识别面部时有所反应,但这些信息太过粗糙,还不足以揭示细胞层面上的运作。在职业生涯的早期,曹颖教授利用fMRI技术,确认了在识别面部的过程中,会被选择性激活的视觉皮层区域。在这个基础上,她的团队又找到了具体参与其中的神经元,以及其相互之间的关联。
▲从这个角度看,两张照片差别不大;但倒过来看,就会发现巨大的差异。大脑为什么会做出这种判断?(图片来源:参考资料[2]; Photo courtesy of Doris Tsao)


  2017年,她的团队发现,对于猴子的大脑来说,想要识别面部,只需要205个神经元。研究中,这支团队表明不同的神经元能对不同的面部特征做出特殊的反应。比如有的神经元能识别两眼之间的距离,有的神经元则可以识别发际线的高度。
  基于这些发现,研究人员们心生了一个大胆的想法。如果我们精准地追踪这些神经元的活性,能不能仅仅依靠大脑的电信号,反推出动物看到的人脸长啥样?在去年的一篇《细胞》论文中,他们成功了!
▲左边是实际照片,右边是通过大脑电信号还原出的人脸,你能看出区别吗?(图片来源:参考资料[3])


  正如许多人所说的那样,曹颖教授的发现,让我们在揭示大脑识别面部的神经科学机制上,又迈进了一大步。这对于理解大脑的其他功能,也有着重要的指导意义。
  在文章最后,我们也再次祝贺曹颖教授获得“麦克阿瑟天才奖”。考虑到这支团队做出的突破性发现及其意义,这份荣誉实至名归!
  参考资料:
  [1] Doris Tsao - Neuroscientist | Class of 2018, Retrieved October 5, 2018, from https://www.macfound.org/fellows/1026/
  [2] How does the brain see? MacArthur fellow Doris Tsao says the answer will reveal how the brain works, Retrieved October 5, 2018, from http://www.latimes.com/science/s ... 20181004-story.html
  [3] L Chang et al。, (2017), The Code for Facial Identity in the Primate Brain, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2017.05.011。

科学家发现“神经时钟”,可对经历和记忆做时间标记科学家发现“神经时钟”,可对经历和记忆做时间标记
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  图中展示了4小时滑雪之旅经历的人脑记忆,从一个陡峭山峰,经历长达4小时的滑雪之旅,图中包括了滑雪者对时间的感知变化。该观点是有经历的时间依赖于事件过程,并且可能被认为比时钟时间更快或更慢。最新发现有经历的神经记录位于大脑内嗅皮层外侧(LEC)。在LEC旁边是大脑内嗅皮层内侧(MEC),大脑的空间位置(图没有描绘)。在大脑内嗅皮层内侧旁边是海马体,这个结构中来自时间和空间网络的信息聚集在一起形成了情景记忆

  博士生乔根•休格说:“实验中的时间信号的独特性表明,在实验持续的两个小时之内,老鼠对时间和时间序列的记录非常好,我们能够使用时间编码的网络信号精确跟踪实验中发生各种事件的确切时间。”

  新浪科技讯 北京时间10月7日消息,据国外媒体报道,目前,研究人员发现我们的大脑是如何跟踪记录时间的,他们指出,大脑细胞的一种特殊网络表达了经历和记忆中的时间感。
  它本质上是为事件提供时间标记,并对时间顺序进行跟踪,就像一个归档系统一样。挪威科技大学凯维利系统神经科学研究所工作人员表示,经历时间的大脑区域被发现位于大脑空间编码区域旁边。
  诺贝尔奖得主、挪威科技大学(NTNU)负责人爱德华·莫泽(Edvard Moser)教授说:“这个大脑网络提供了时间标记,并在经历体验中记录事件顺序。”
  莫泽教授称,这项研究表明通过改变你从事的活动,你的经历内容,你实际上可以改变“大脑内嗅皮层外侧(LEC)”的时间-信号过程,从而改变你感知时间的方式。
  挪威科技大学凯维利系统神经科学研究所艾伯特·曹(Albert Tsao)和同事们认为,他们已精确发现在体验过程中记录时间的“神经时钟”。
  通过记录一组脑细胞,研究人员发现在大脑深处有一个较强的时间编码信号。艾伯特说:“我们的研究揭示了大脑在经历事件时是如何感知时间的。”
  艾伯特指出,我们测量的是来自持续体验的一个主观时间。通过将我们的体验流组织成一个有序事件,从而操作运行这个“神经时钟”,这种活动会产生大脑主观时间时钟。
  莫泽教授说:“现今我们对大脑空间进程有一个非常好的理解认知,而之前我们对大脑时间记录的认知并不连贯有序。大脑空间是相对比较容易研究的。”
  该区域是由从事特定功能的特殊细胞类型构成,它们构成了该系统的具体细节。2007年,艾伯特开始破解神秘的“大脑内嗅皮层外侧(LEC)”,这是一个大脑区域,紧邻着大脑内嗅皮层内侧,在这里发现了网格细胞。
  艾伯特说:“我希望找到一个类似的关键操作细胞单元,可以揭晓这些神经网络的功能特征。这些细胞的活动似乎没有什么规律可遵循,但是信号始终在变化着。”
  直到最近几年,研究人员才开始怀疑信号确定在随着时间发生变化。此时,重新编码数据变得更有意义。莫泽教授说:“时间是一个非平衡进程,是独一无二、不断变化的。如果这个网络确定是编码时间,那么这个信号就必须随着时间的变化而改变,才能将经历记录为独特的记忆。”
  莫泽教授指出,这些神经网络的活动是非常分散的,其机制本身可能就存在于网络内部的连接结构之中。事实上,它可以被塑造成各种独特模型,暗指较高等级的可塑性。
  我相信分布式网络和活动结构的结合,可能未来会获得更多的关注。基于这项研究工作,我们发现与事件或者经历的时间密切相关的一个大脑活动区域,它可能会开启一个全新的研究领域。
  2016年,博士生乔根·休格(Jorgen Sugar)加入了凯维利系统神经科学研究所的研究项目,执行一系列科学实验,用于测试大脑内嗅皮层外侧网络如何对情景时间进行编码。
  在一项老鼠实验中,实验老鼠被引入广泛的行动体验和选择。它能够自由奔跑,在一系列开放空间环境里自由跑动、寻找巧克力块。休格说:“实验中的时间信号的独特性表明,在实验持续的两个小时之内,老鼠对时间和时间序列的记录非常好,我们能够使用时间编码的网络信号精确跟踪实验中发生各种事件的确切时间。”
  在第二项实验中,任务将执行更狭窄的体验,其行动选择范围更小。这只实验老鼠被训练在一个8字形迷宫中向左转或者右转寻找少量巧克力。
  艾伯特教授说:“通过这种活动,我们看到时间编码信号从独特的时间序列转变为重复、部分重叠的模式,另一方面,时间信号在重复性任务中变得更加精确和可预测。”
  数据表明,在每一轮实验中,老鼠对时间的理解都很精确,但对从一轮实验至另一轮实验、从开始到结束的整个实验过程中,时间的理解性都很差。(叶倾城)








 楼主| 发表于 2018-10-7 17:20 | 显示全部楼层
癯鹤 发表于 2018-10-7 15:30
光音天?神经,精神,神秘,迷之大脑!




河北走出的中国学霸!
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他在中国度过童年时光,高中时便荣获 Intel 大奖。刚过而立之年的他,以光遗传学博士论文、TALEN技术编辑基因组博后研究,以及 独立后的CRISPR/Cas9 三项里程碑式的工作载入史册。他是张锋、华人生物学界最耀眼的新星,风投竞相追逐的对象,诺贝尔奖的大热门。今天,他会收到来自斯德哥尔摩的电话吗?

1

先看看他简单的履历吧:

1983年出生中国石家庄

2004年毕业于哈佛大学化学物理专业

2009年取得斯坦福大学化学与生物工程博士

2011年加入麻省理工学院

2013年发现CRISPR/Cas系统可用来编辑DNA,使基因疗法成为可能。获得美国瓦利基金青年研究家奖(Vallee Foundation YoungInvestigator Award)。

2014年被《Nature》杂志评为2013年年度十大科学人物之一;获得National Science Foundation(NSF)最高荣誉Alan T. Waterman Award,Jacob Heskel Gabbay Award in Biotechnology and Medicine,和Society for Neuroscience Young Investigator Award;获得美国首个CRISPR专利;设立Editas Medicine公司,该旨在利用 CRISPR 基因编辑技术开发出直接更改致病基因的疗法,获得4300万美元风投。

2015年获Tsuneko Reiji Okazaki Award。

2016年7月1日,被MIT理学院(School of Science)晋升为为终身教授,打破钱学森的记录,成为MIT史上最年轻华人终身教授。

2016年9月21日,入选汤森路透旗下的2016年引文桂冠奖(Citation Laureates)名单。

2017年8月15日,张锋获阿尔伯尼生物医学奖,成为历史上第二名获得此奖项的华人学者。

2018年4月,获选美国科学院院士。

2

再看看他的研究生涯:

中学时代的缘起

张锋1983年出生于中国河北石家庄,93年随父母移民美国爱荷华州Des Moines。1994年,他12岁的时候,在一堂礼拜六的分子生物学课上观看了电影《侏罗纪公园》。老师观察到他对恐龙及生物工程表现出超乎寻常的兴奋和兴趣。不久以后,这位老师帮张锋在当地的the Human Gene Therapy Research Institute实验室找到了一份志愿者的工作。从此以后,张锋每天放学以后都会到实验室来参与一些分子生物学的工作。

张锋16岁时获得Intel Science Talent Search 奖第三名照片

中学时代他赢得了很多科学活动的大奖,特别是在2000年的 Intel Science Talent Search,张锋获得第三名。要知道这项享有盛誉的科学大赛起源于1942年,已经有8名获奖者后来荣获诺贝尔奖,其中就包括钱学森的堂侄,加州大学圣地亚哥分校的钱永健教授(见图),在1968年15岁时获得Intel Science Talent Search奖。

钱永健教授获得Intel Science Talent Search奖以及后来获得诺贝尔奖的照片

博士期间牛刀小试

高中以后张锋顺利考取了哈佛化学及物理专业。在哈佛大学的本科学习期间,他受到庄晓薇的赏识,进入了她的实验室。

2004 年,张锋来到斯坦福大学申请就读研究生。他原本想要拜访诺奖得主朱棣文(StevenChu),却阴差阳错地碰到了刚刚拥有自己实验室的 Karl Deisseroth。他们的合作促成了一个全新的领域,也就是大名鼎鼎的光遗传技术(optogenetics),利用光学刺激和来自水藻的光敏感蛋白精密控制大脑神经元活动。这使得他们在脑科学(brain science)的发展史上深深地刻下了自己的名字,并因此荣获了2012Perl-UNC Neuroscience Prize 和 2014 Alan T. Waterman Award 。

独立的巅峰之作

博士毕业后,张锋离开了Deisseroth 的实验室,回到了麻省,作为研究员入职麻省理工学院(MIT)。此后,他先后进入了McGovern Institute for Brain Research 和Broad Institute of MIT and Harvard 这两所顶级研究机构,并建立了自己的实验室。在履新大约一个月的时间后,张锋偶然听到一位传染病生物学家谈论细菌中天然免疫系统的组件-CRISPR/Cas。张锋在短时间内吸收了前人的研究成果,改进了CRISPR/Cas,证实它能够在人类细胞中起到基因剪裁的作用。自从张锋捅破这层窗户纸以后,迎来了基因组编辑领域许多的进展和应用。

由于在CRISPR/Cas用于基因编辑方面的突破性成就,张锋在2013年以后赢得了巨大的声誉与关注。而CRISPR/Cas作为最可能广泛实用的基因编辑工具,有着数百亿美元的商业前景,几个CRISPR/Cas研究的开拓者都着手商业化准备。而张锋在2014年4月抢先获得CRISPR相关的首个专利。

CRISPR-Cas9技术的专利申请表

潜力、争议及期待

CRISPR/Cas是一种在大多数细菌和古细菌中存在的天然免疫系统,利用了插入到基因组中的病毒DNA(CRISPR)作为引导序列,通过CRISPR相关酶(Cas)来切割入侵病毒基因组物质。2012年,Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier领导的研究小组在Science发表了一篇关键文章。文章中揭示了天然免疫系统是如何变成编辑工具的。至少,它可以在试管中切断任何的DNA链。

然而这种充满魔法的工具是否能运用到人类细胞的基因组上,最终达到剪裁编辑人类基因的效果呢。张锋在2013年1月抢先发现了这种可能和所需的方法。Jennifer Doudna在几周后,也发表了她自己的独立结果。

2014年4月15日,美国专利局将CRISPR-Cas9技术的专利颁发给张锋所在的Broad研究所,而张锋博士就是该专利的发明者。

2014年11月在美国硅谷,Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier获得了奖金为300万美元的The Breakthrough Prizes of Life Sciences,她们在CRISPR-Cas9开拓性的工作获得了极大的认可。而张锋作为另一位在这个领域开拓性的人物却并没有被列为共同发明人共享这一奖项。

路透社引文桂冠奖对Charpentier和Doudna以及她们工作成就的介绍

那么,到底谁才最应该拥有CRISPR基因编辑发明人和荣誉和利益呢?

学界普遍认为是Charpentier和Doudna推动了CRISPR编辑的发展,张锋则是通过证实它能够在真核细胞中起作用揭示了它的巨大潜力,来自哈佛医学院的George Church则独立证实了张锋的这一研究发现。

为了证明自己是第一个发明者,即第一个在人体细胞中使用CRISPR-Cas的人,张锋提供了他的实验室笔记本的快照,以此证明他在2012年年初就创建并运行了CRISPR-Cas系统。这早于Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier提交她们自己的专利申请的时间,甚至也早于她们在Science上发布自己的研究成果的时间。而且根据张锋表示,Jennifer Doudna在她早期专利申请中的预测CRISPR将会对人类细胞有用只是一种泛泛的猜想,相反地,他是第一个证明CRISPR惊人作用的人。

2016年1月,加州大学相关组织要求对博德研究所的最早专利以及另外多项专利进行专利干涉,这个请求很快得到了相关部门的受理。不过经过一系列的专利争夺战之后,美国专利局在2017年2月15日判定:CRISPR关键专利仍然归张锋团队所有。


PS:挺宽慰我的诺贝尔奖之梦的。我的是中国梦,人家的是美国梦!一个是实实在在的梦,一个是梦的实实在在!







 楼主| 发表于 2018-10-7 17:25 | 显示全部楼层
天地人,三才感应!基因好,环境不佳,撒币也没用!这大概就是,自然、社会和思维发展的一般规律!

环境因素在基因层面上影响我们的智力表现
2018-10-06 23:44:36    新浪看点    作者: 煎蛋网    我有话说([color=#b6cc !important]1人参与)



环境能够改变大脑中关键基因的表达,对智力的影响远远超过我们之前的想象,因此人类个体智力的发展过程中,先天遗传因素与后天环境因素纠缠在一起成了一团乱麻。

如果你听说过有许多基因可以影响到我们的智商,那么这样的发现可能并未令你觉得意外:外界压力可以终止和激活脑中的基因活动。然而,这种联系的确凿证据无疑会使关于“聪明”到底意味着什么的争论趋于白热化。

柏林Charité - Universitätsmedizin的研究人员分析了一组健康青少年的基因样本,并将结果与智力评分和各种神经学指标进行了比较。

理想情况下,该团队会使用大量人群作为样本,并分析人体全部的基因组。

但是,出于实际的限制,只有不到1500名受试者,他们也不得不把注意力集中在一小部分特定基因上,它们负责调控我们大脑决策时的预期回报,即纹状体部分。

研究人员发现对某处特定基因的表观遗传修饰和通常的智商表现之间存在着紧密的联系,这表明我们的经历不仅影响到我们的大脑回路,而且也在更底层上干预了基因的运作。

表观遗传学近年来已成为遗传学的研究热点,因为它使我们能够探索遗传功能与环境变化之间的迷人联系。

例如,在高压力的外部环境中,如持续的暴力威胁或营养不良,生物个体的生理出现相应的变化,产生化学分子对基因的表达做出调整。

其他方式,例如给予婴儿频繁的拥抱,可能会以同样的方式改变他们的基因表达。

反过来,这些精妙的变化有可能启动一系列剧烈的连锁效应,从提升免疫系统到再次适应环境的全套流程。

研究团队发现,如果一个名为DRD2的基因通过表观遗传被锁住,那人们的IQ成绩就会下降。

该基因通常负责构建部分神经递质多巴胺受体。如果基因不全或变异,通常带来坏消息,会导致各种神经和肌肉疾病。

但是,如果只在大脑的孤立点(如纹状体)处改变该基因的表达,可能的影响相对较小,只是扰乱了思维能力和动机间的关联。

虽然我们能够发现其中的关联性,但是还不足以明确它们之间的因果关系。已知儿童时期的遭遇会影响以后的认知发育,但是哪些以及多少应该归因于神经系统的变化,哪些归咎于表观遗传学?

可以说,DNA上分子结构稍微变化就可能会产生深远的影响。

与其他环境因子不同,表观遗传变化理论上能够传递给后代。

“环境诱导的基因活动现在被列为影响智商表现的因素,如贫困和遗传构成,”该研究的第一作者Jakob Kaminski说,“在这项研究中,我们能够观察到智商测试结果体现的个体差异如何与表观遗传变化和受环境影响的大脑活动造成的差异相关联。”

智力测试本身就存在着极大的争议,而且通常是有正当理由的反对意见。可疑的工具,不恰当的解释以及它在种族政策中臭名昭著的作用,提醒我们,在面对遗传、后天成长或个人努力和勤奋这些字眼时要加倍小心。

这显然是一个复杂的话题,但随着证据积累,我们将越来越清晰地了解我们大脑自我学习和解决问题的机制。

这项研究发表在Translational Psychiatry。

本文译自sciencealert,由译者majer基于创作共用协议(BY-NC)发布。


科学家发现记忆确实可以遗传给后代,与DNA无关

我们都知道,父母的生活经验可以传递给他们的孩子以及孩子的孩子。而现在有科学家报告,他们已经发现,这种继承可以打开或关闭。

表观遗传学是研究基因表达的遗传变化——是遗传得到的改变,而非DNA所固有的。例如,在人类DNA中没有直接编码的生活经验实际上可以传递给孩子。研究表明,创伤事件的幸存者可能会对后代产生影响。

当然,问题是这些遗传的“记忆”如何传递呢?这就是特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究团队所想解答的问题。

根据科学家的研究,他们发现了一种机制,使得有可能将环境影响的遗传打开或关闭。这项研究发表于《细胞》(Cell)杂志上,研究团队由神经科学家Oded Rechavi博士领导。

科学家先前的研究表明,蠕虫会遗传其经过挨饿和病毒感染后的父母的小RNA,这些小RNA有助于父母把他们的困难经历遗传给后代。

而在该研究中,科学家还确定了一种跨代扩增的可遗传小RNA的机制,使“记忆”不被稀释。研究发现,一种被称为RdRP的酶是重建新的小RNA以保持“记忆”遗传给后代的关键。

据此,科学家能够确定一些特定的基因,他们称为修饰跨代表观遗传动力学(MOTEK)基因,其中涉及到打开和关闭表观遗传。这个开关是基于RNA之间的反馈交互,并且修饰跨代表观遗传动力学的基因是通过每代产生和传递RNA所必需的。

目前的研究是对蠕虫进行的,但是了解表观遗传过程背后的原理,最终将有助于科学家建立起一个更全面的遗传理论,特别是对于人类而言。

DNA

此前,埃默里大学(Emory University)的遗传学家Brian Dias博士通过研究发现,在孩子出生前的父母经验会显著地影响着后代神经系统中的结构和功能。这种现象可能会导致诸如恐惧、焦虑和创伤后应激障碍等神经精神障碍的代际传递风险。

这表明,经历在某种程度上从大脑转移到基因组,使它们遗传给下一代。那么,我们的DNA也有可能携带着从我们祖先的基因遗传下来的精神和记忆。





 楼主| 发表于 2018-10-7 17:50 | 显示全部楼层
癯鹤 发表于 2018-10-7 15:30
光音天?神经,精神,神秘,迷之大脑!

色即是空,空即是色,色不异空,空不异色;凡所有相,皆是虚妄,若见诸相非相,即见如来:

这类细胞的“异常表现”让眼睛在黑暗中感受到光线

2018-09-26 10:20:34    新浪看点    作者: 中国科学报    我有话说

在没有月光的夜晚,到达地球的光线。甚至低于晴天的万亿分之一。然而,大多数哺乳动物仍然能够看清楚周围并进行活动,即便没有猫眼和其他夜行动物眼睛中增加光线的膜也是如此。通过小鼠开展的一项新研究揭示了这种自然夜视能力如何发挥作用:在黑暗的环境中,视网膜中的动态感知神经细胞会暂时改变相互之间的联系方式。研究人员表示,这一发现未来或对视觉受损的人有所裨益。

科学家对兔子、老鼠、人类和其他哺乳动物的夜视能力已有一定了解。美国马里兰州帕克分校神经学家Joshua Singer说,哺乳动物的视网膜能够对极小量光子做出回应。仅一个光子就能激活视网膜中被称为视杆细胞的光敏细胞,它会通过神经节细胞把短暂的电信号传递给大脑。

有一种神经节细胞可专门感应动作,当一只老鼠被猫头鹰追捕或是一个人躲避迎面而来的车辆时,这一功能便非常重要。但有些方向选择性神经节细胞(DSGC)只有在物体向上移动时才会被激活,还有一些DSGC仅会在物体向下、向左或向右移动时被激活。这些细胞共同决定一个物体朝哪个方向移动,并把信息传递给大脑,然后决定如何行动。

Singer说,DSGC是大脑中为数不多的且被神经学家认为用途已知的若干区域之一。但当光消失后,这些细胞却表现出出乎意料的行为。

为了了解DSGC如何适应黑暗,神经学家Greg Field和北卡罗来纳州杜克大学的同事把小鼠视网膜切片放在镶有电极阵列的微小玻璃托盘上并对其进行了分析。Field说,每个阵列包含约500个电极,但它们非常微小,仅有半毫米。当被浸泡在含氧溶液中时,小鼠视网膜仍能发挥作用,“看得见”动作,电极阵列记录了数百个神经元的电活动。

研究小组通过一个简单的视频展示了被切割开的视网膜,然后把灯光调低到原来的10万分之一,即从典型的办公室级灯光调到月光场景下。Field说,当光线消失后,4个DSGC中有3个对动作的回应保持不变。研究人员在近日发表于《神经元》杂志的报告中称,另外一种通常对上升动作做出回应的DSGC则表现出对更宽泛的动作做出回应,包括下行以及向旁边移动的动作。

Field和同事随后分析了这种对“上行”动作敏感的细胞为什么会表现异常。他们利用4种方向细胞活性的计算机模型总结发现,当“上行”细胞丧失它们倾向于分辨的方向时,它们会提升整体细胞的表现,从而增强DSGC在微弱光线下捕捉动作的能力。

为了了解“上行细胞”如何打通这一功能,研究人员对小鼠进行了基因编辑,使它们感知上升动作的神经元缺乏一种叫作间隙连接的细胞内连接。类似的蛋白质通道可以让化学信号从一个神经元传递到另一个神经元,而且它此前被认为与夜视存在关联。

Field的团队发现,在缺失间隙连接的小鼠视网膜组织中,上行感知细胞不能适应黑暗。作者表示,这意味着至少一些上行感知细胞在微光背景下提高动作分辨能力依赖于间隙连接。

这一发现是否适用于人体尚不清楚,但啮齿类动物的相关发现仍可应用于人工视觉。尽管DSGC约占人类神经节细胞的4%,而在小鼠中则占到20%,但很多新视网膜移植或视觉受损的人仍在很大程度上依赖于电刺激神经节细胞。类似研究或将有助于改善相关技术。“如果你要刺激神经节细胞,那么就需要让它们向大脑发出正确的信号。”Field说。

相关论文信息:

DOI:10.1126/science.aav4172

《中国科学报》 (2018-09-26 第3版 国际,黑夜如何给你黑色的眼睛 研究揭示人类和其他哺乳动物夜视原因)

单色、彩色, 变!变!变!



五彩缤纷的大自然是那么美丽,尤其是七色彩虹高悬碧蓝如洗的天空时,相信每个人都会由衷赞叹“好美”!这时,也许爱思考的脑袋就会想到:如此美丽的色彩是如何形成的?我们又是如何看到色彩的?通过物理学和生物学,我们或许已经知道,不同色彩是不同波长的可见光刺激我们眼睛视网膜上的视锥细胞,从而产生了色彩的视觉。但有很多现象让人感觉很奇怪也很困惑,不免令人思考:到底色彩是光波决定的还是视觉决定的?

旋转让彩色变白色

历史上,牛顿首先发现,一束阳光穿过棱镜后,会分散成七彩光,而把七彩光通过相反的过程又可以汇聚成白色光。但有这样一个实验,在一张圆形硬白纸上,从圆心画7条半径,把圆分成均匀的7个扇形区,分别涂上红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色彩,让一支铅笔穿过圆心,然后转动铅笔。神奇的是,彩色圆一旦转动起来之后,就逐渐变成了白色的,失去了原本的彩色。

也许你觉得这个现象没有什么,很容易解释,肯定是视觉的滞留效应:快速旋转的各种颜色在眼睛里的影像在很短的时间里不会消失,于是各种色彩的影像叠加就形成了白色的视觉影像了。

其实按理说,彩色圆纸板转得再快,各种色彩的光也不可能完全重合汇聚成白光的,但眼睛却能够把它们组合成白光。

我们知道视网膜中有感受红、绿、蓝三种颜色的视锥细胞,如果是这三种颜色之外的光,它就会对其中的两种颜色的视锥细胞起不同程度的刺激作用,从而使这两种视锥细胞所产生的颜色信号在大脑中组合成此二原色之间的中间颜色。如果是白光,它就会刺激三种视锥细胞都产生颜色信号,汇总到大脑里就是白光。而这个刺激和汇总过程是需要时间的,当七色板快速旋转时,各种色彩的光对视锥细胞的刺激来不及消失,汇总到大脑里从而就成了白色。

旋转让黑白变彩色

这也是一个有趣、神奇的实验。将一个电动转盘涂成一半黑色,一半白色,白色区域再涂上黑色条纹,然后让转盘由低速到高速旋转起来。开始,转盘只是闪烁,随着转速的加快,闪烁现象减弱,彩色条纹出现了,从里到外,分别是暗红、绿、蓝;棕色、深绿、深蓝;褐色、浅绿、深绿、浅蓝。再继续加快转速,闪烁现象逐渐消失,色彩逐渐偏淡。继续加快转速,色彩完全消失,条纹中黑线条的颜色变成了灰色。

更有趣的是,不仅转盘的转速会影响条纹的颜色,转盘的旋转方向相反时,也会导致条纹的颜色分布发生很大的变化。不过,这种现象的出现以及条纹的色彩不受光线强弱的影响,阳光下、日光灯下都可以,只要不是暗得分辨不出颜色就行。

这个现象告诉我们:旋转可以让黑白生出彩色来?如果真的产生了彩色光,那么通过照相机就可以拍摄出来,可奇怪的是,研究者无论如何调节照相机的曝光速度,都无法拍到彩色条纹,拍到的只是转盘上深浅不同的灰色图案。这说明我们看到的彩色条纹并不是真实存在的,那么是怎么回事?

如果说是视觉滞留效应,那么黑白的叠加应该形成灰度不同的灰色条纹,怎么会出现彩色呢?

转盘上的黑色图案有什么奥秘吗?通过实验,如果转盘上只有黑白两个半圆的话,无论怎么旋转,转盘只是从闪烁到闪烁消失,不会出现彩色。如果转盘上没有黑色半圆,只有黑色条纹的话,无论怎么转,也不会生出彩色条纹来。

通过这些现象推测,可能是视网膜上的视锥细胞在看到黑色(没有光刺激)之后,再遇到光线的刺激,就会对光的刺激比较灵敏,而遇到白黑交替的快速刺激后,有的视锥细胞感光信号来不及消失,就会把那个条纹看成有颜色的,不同长短的条纹和黑白交替的次序不同会导致不同的视锥细胞留下信号,于是条纹的颜色看上去也就不同了,形成了彩色条纹。

但是大脑分辨彩色信号也是需要时间的,如果彩色信号存在时间太短,不到0.018秒的话,大脑就无法分辨,从而把彩色信号又混到一起,形成不同程度的灰色。这就是为什么转盘转得太快,反而看不到彩色条纹的缘故。

单色变出彩色

牛顿还做过这样的实验:用三棱镜把白光分解成七彩光后,再用一个具有两个狭缝的板挡住七彩光,通过移动狭缝的位置,可以使从狭缝透出的光位于某个颜色范围,例如上面的狭缝透出的是590纳米的黄光,下面的狭缝透出的是560纳米的黄光,那么两个狭缝的光汇聚起来,照到银幕上还是黄色光。

研究者把牛顿的实验稍做了修改,实验现象和结果却出人意料和令人不解。先准备两张景物相同、感光程度不同的黑白底片,就是说,这两张底片上所拍摄的静物是同样的,静物是彩色的,只是通过调节灯光照射的角度,使拍出的两张底片感光程度不同,得到的两张黑白底片上的相应物体浓淡程度有些不同。然后把这两张底片分别放在两个狭缝后面,让透过狭缝的黄光分别穿过这两张黑白底片,结果,落到银幕上的不再是黄光,也不是黑白光,竟然是彩色的静物!虽然色彩不太饱和,但能够分辨出来哪是红的,哪是蓝的、绿的……甚至还有白色的,而且所显示的颜色就是静物本身的那种颜色。本来,黑白底片只是透光程度不同,透过黑白底片的黄光,落到银幕上还应该是黄光才对,但银幕上的影像却是全彩的!单颜色的黄色光怎么产生了彩色光?

研究者又做了下面的实验。先用较长波长的光,例如红光照射静物,拍出黑白底片A来,然后又用较短波长的光,例如绿光照射静物,拍出黑白底片B来,然后把这两张底片各放入一个投影仪中,两个投影仪用不同波长的光投影。当光透过底片照射出来,都投影到同一个银幕上,投影出的影像重合时,彩色图像出来了!底片是黑白的,照射的光,或者只有红光和黄光,或者只有黄光和绿光,或者……,或者用红光和白光放映,投影出的影像却可以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色都有。

而且这种彩色很稳定,只要两个投影仪采用不同色彩的光投影,至于投影的光强弱、什么色彩,都不影响静物影像色彩的分布。

我们知道,如果没有这两张底片,红光和黄光重合的结果是橙色光,如果只有一张底片或两张同样的底片,得到的就是橙色的静物影像。可只要是放进两张曝光程度不同的底片,银幕上就会显示出鲜明的全彩。

单一的颜色如何生出了全部的彩色?不是说两种颜色合并得到的是第三种中间颜色吗?牛顿他们错了吗?研究者认为,对于一个光点来说,牛顿没有错。但是对于处于光强度分布杂乱的环境中的一个光点来说,它显示什么颜色就不一定了,它的颜色会受到周围光点的影响。

在这里,假设一个投影仪采用红光,另一个投影仪采用黄光,那么从A底片透出的红光,强弱分布会因A底片透光率不同而不同,而从B底片透出的黄光,其强弱分布又是另一种情况,与红光的强弱分布完全不一样。这样,两束光叠加,就会产生异常复杂的情况:有的地方偏红色,有的地方偏黄色……从红色到橙色到黄色,各种颜色的变化都有,几乎每个光点的颜色都不同。眼睛为了分辨这种每个光点颜色都不同的细腻分布,会让三种视锥细胞都感光,感光强弱的不同就会赋予不同的部位不同的色彩。

看来,色彩的产生不仅与光的波长有关,而且受我们视觉系统的影响也太大了,特殊情况下,单调的光也可以让我们看到彩色。还有,不同的动物感知到的光波和色彩都有差别,五彩缤纷的可见光对于许多动物(例如牛、马)来说是灰色的,蜜蜂等动物还可以看见我们看不见的紫外光,而猫头鹰等动物则可以看见我们看不到的红外光。也许对于一些动物来说,我们看到的红色对于它们来说是绿色的,我们看不到的红外和紫外光,对于它们来说却是五彩缤纷的。

大自然真是太不可捉摸了,仅仅是色彩的产生就如此复杂,而且至今我们还不敢说,我们已经彻底把色彩问题研究清楚了。






如果所有的感觉都是大脑产生,超自然现象只不过是神经的作用而已
2018-10-07 09:40:58    新浪看点    作者: 科学新世界    我有话说



如果所有的感觉都是大脑产生,超自然现象也只不过是神经的作用而已。

五个世纪前,”魔鬼“盘踞着我们的世界,

男魔女妖以淫欲折磨熟睡的不幸之人。两个世纪前,”鬼魂“在我们的世界徘徊,人们被幽灵和食尸鬼惊扰,整夜充满恐惧。

20世纪,灰灰绿绿的”外星人“到访我们的世界,绑架人类以从事各种实验。

今天,许多人声称有“灵魂出窍”的感觉,说自己曾飘浮在床的上空。这是怎么回事?那些难以捉摸的鬼怪与神秘现象,到底是存在于我们的世界,还是在我们心里?新证据支持后者,说明这其实是我们脑部的产物。例如,加拿大安大略省索德柏立市劳瑞逊大学的神经科学家波辛格,能在自己实验室里,借由让颞叶接受某种磁场而制造前述种种感觉。

另一个相似的例子发表于《自然》杂志上,瑞士日内瓦大学医院的神经科学家布兰克等人用电流引发“灵魂出窍”的方法对一位严重癫痫发作的43岁妇人做实验,用电流刺激她有脑颞叶的角回;开始时只轻微刺激,她觉得自己陷进床里或从高处落下;加强刺激后,她说她可以从上空看见自己躺在床上,不过只能看到双腿与下半身。

另一相关研究引自《甩不掉的神》。美国宾州大学医学中心的纽伯格与已故的达逵利发现,当僧侣打坐或修女祈祷时,脑部扫描显示他们顶叶后上方的活动量低得吓人。他们为该区域取名定位关系区(OAA),OAA提供身体在空间中正确方位的知觉,这个部分损坏的人,连在家里行走都极端困难。当OAA顺利运作时,自我与非我之间的区别就很清晰;OAA不工作时(就像打坐或祈祷时),这种区分就会被打破,使得身体与外界的界线变得模糊。也许这就解释了为何僧侣感受到整个宇宙原为一体、修女感觉神的存在,或自认被外星人绑架的人相信自己从床上浮起并飞到太空母舰上。

有时,身体上的伤害也会引发此种感觉。《刺络针》发表了一份德国研究,344名经历临床死亡后苏醒的心脏病患者中,12%有濒死感觉:有的人有灵魂出窍的感觉,有的人看到在隧道尽头有光,

有的甚至说自己与死去的亲人谈话。由于日常事件都是从外界而来的刺激,当脑子某部分反常地制造出这些幻象时,脑子别的部分就会将它们诠释为外界事件。于是,反常就被以为是超常。

对于心智(灵魂)与脑(身体)分离的信念,上述研究只不过是几项最新的反证。事实上,所有的感觉都是由脑所产生的。脑的较大区域(如皮质)协调从较小部分(如颞叶)送来的讯息,后者又对更小单元(如角回)而来的神经事件加以核对。当然,我们并不会察觉自己电化学系统的运作。我们所感觉到的是一种主观状态,是哲学家所谓的感质,或者说是从一系列相互关联的神经运作所产生的想法与感觉。

超常与超自然终究会被纳入正常与自然。事实上,根本就没有超常或超自然的存在,有的只是正常与自然,以及有待解开的谜。解谜是科学的工作而不是伪科学的工作,最终的解答也将是自然的解释,而不是超自然的解释。



 楼主| 发表于 2018-10-7 17:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-10-7 17:53 编辑
癯鹤 发表于 2018-10-7 17:50
色即是空,空即是色,色不异空,空不异色;凡所有相,皆是虚妄,若见诸相非相,即见如来:

...

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

2018-10-05 07:52:56    新浪看点    作者: 科学新世界    我有话说
梦境探秘

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

每个人都会做梦,而且梦总是与“奇异”和“不可思议”联系在一起的,有的梦让我们心旷神怡,有的梦却让我们担惊受怕。那么,我们为什么会做梦?在我们做梦时,大脑里究竟发生了什么?为什么我们常常记不住梦中情节?梦对我们意味着什么?梦能帮助我们学习吗?我们能做自己想做的梦吗……梦现象令普通人和梦研究者都为之入迷。为了解开梦的奥秘,科学家提出了许多理论。下面就让我们来看看科学家是如何解释奇异的梦现象的。

我们为什么会做梦?

几个世纪以来,人类一直试图弄清楚:为什么我们的大脑每天晚上都会进入稀奇古怪的梦世界?

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

对梦的较为严谨的科学研究始于17世纪。奥地利神经学家、精神分析的创始人弗洛伊德在《梦的解析》一书中,从心理学角度对梦进行了系统研究。他认为,梦是我们被压抑的渴望,我们不能够在社交场合公开表达的愿望,我们不能为人们接受的思想和欲望的潜意识活动。

早年曾与弗洛伊德合作的瑞士心理学家卡尔·荣格提出了不同的理论。他虽然认同梦有着心理学上的根源,但同时还认为,做梦让我们对清醒时的自己进行反思,我们在梦中思考和解决我们所遇到的一些问题。

20世纪60年代以后,对梦的研究进入生物学实验领域。1953年,美国芝加哥大学生物学研究生尤金·阿赛斯基发现,当人从浅睡转向深睡时,眼球会快速转动;而从深睡转向浅睡时,眼球会停止转动。眼球快速转动的深睡阶段被称为“快速眼动睡眠”(REM),眼球静止不动的浅睡阶段被称为“非快速眼动睡眠”(NREM)。如果将人们从快速眼动睡眠过程中唤醒,约80%的人会报告说他们正在做梦。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

阿赛斯基的这一里程碑式的发现,迫使科学家们重新探究在睡眠过程中究竟发生了什么,20世纪60年代成为梦境研究的黄金时期。美国芝加哥大学研究人员威廉·德蒙特通过观察脑电图,发现健康成年人的睡眠会经历五个阶段,他还更加精确地定义了快速眼动睡眠阶段及其他睡眠阶段的特征。

1973年,美国哈佛医学院精神病医师艾伦·霍布森和他的同事罗伯特·麦卡莱通过在大脑脑干中植入微电极来识别产生电脉冲的个别神经细胞,提出了一种新理论,认为梦仅仅是大脑在睡眠中从记忆存储中随机抽取一些记忆片断产生的大脑电脉冲活动。对梦境的这一神经生理学研究成果令世界为之沸腾。

最近十几年中,随着X线断层摄影、功能性核磁共振成像等各种先进检测技术的应用,梦境研究得到了快速发展,科学家不仅能够看到大脑表面的情况,而且还能深入了解大脑深处的活动情况。科学家现在已经知道,当我们睡眠时大脑并没有完全休息。当一个人进入快速眼动睡眠时,其大脑的边缘区域会被激活(这一区域专门负责人的各种本能活动,包括睡眠与觉醒的调节,人的感官活动如视觉和嗅觉,以及人的各种情绪的形成等),而脑的额叶前部皮层——大脑的执行中心——则是关闭着的(这一部分负责更高级的大脑活动,包括对信息的推理、解释以及做出决策等)。由此,科学家破解了梦的更多秘密。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

我们做梦时,大脑里到底发生了什么?

现在,科学家认为我们之所以会做梦与快速眼动睡眠有关(最新研究表明,梦也可以发生在非快速眼动睡眠中,但比较少见,而且没有快速眼动睡眠中那么强烈和清晰)。威廉·德蒙特将睡眠分为五个阶段。

当我们入睡后,即进入第一阶段的睡眠,此阶段的睡眠很浅,很容易被唤醒;第二阶段进入略深的睡眠;第三和第四阶段进入最深层次的睡眠。这四个阶段的睡眠属于非快速眼动睡眠(NREM)。随着大脑活动逐渐放缓,我们进入深度睡眠状态,此时除了δ波活动之外,我们的大脑什么感觉也没有。δ波是最慢的脑电波。

在我们进入睡眠大约90分钟后,也就是在第四睡眠阶段之后,我们进入第五阶段,即快速眼动睡眠(REM)阶段,其主要特征是眼睛的运动。在此阶段,我们的心跳和呼吸频率加快,血压升高,无法调节体温,我们的大脑活跃起来,甚至比清醒时更活跃,但我们身体的其他部位基本上都处于麻痹状态,直到我们退出REM状态。由于REM睡眠是梦最多的睡眠阶段,这种身体的暂时性瘫痪状态可以让我们以最自然的方式来确保我们不会将梦中行为付诸行动,要不然的话,如果睡在你边上的人梦见踢足球,那你就很可能会被他当作足球踢来踢去。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

我们一晚上要经历多次这五个阶段的睡眠,但越往后,REM睡眠(第五阶段)越多,深度睡眠(第三和第四阶段)越少,到快天亮时,我们几乎只有第一、第二和第五阶段的睡眠。

那么,如果没有REM睡眠,会发生什么情况?早期研究认为,没有REM睡眠意味着没有梦,梦就像是大脑中的一个安全阀,帮助人们宣泄白天无法释放的情绪。有科学家在1960年做了一项研究:如果在受试者每次进入REM睡眠时都将其唤醒,会导致受试者出现轻微的心理障碍,如焦虑、易怒和注意力难以集中等。

进一步的研究试图将REM睡眠不足与记忆困难联系起来,但更多的研究反驳了这样的说法。一个无可辩驳的例子是:有个人因脑损伤导致没有REM睡眠,但他的记忆完全没有问题,他顺利完成了法学院的学业,日常生活也没有受到任何影响。

现在,研究人员正试图确定REM睡眠不足对于某些学习能力的影响。

为什么我们常常记不住梦中情节?

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

有研究说,在一个梦结束后5分钟回忆这个梦,我们会忘记50%的内容;10分钟后,我们已经忘记了90%的内容。为什么我们会很快忘记梦的内容,却不会如此快地忘记我们白天的日常行动?

弗洛伊德认为,我们之所以很容易就忘记了我们的梦,是因为梦包含了我们被压抑的想法和愿望,所以我们在潜意识里不希望记住它们。其他研究则认为,我们记不住梦的内容,原因很简单——其他的事情妨碍了我们记住梦。

与弗洛伊德同时代的一位梦研究者指出,有一些原因让我们不能清晰地记起我们的梦。例如,当我们刚睡醒时,会很快忘记许多东西,如身体的知觉,而许多梦境本身就是虚幻飘忽的,所以很容易被忘记。又如,我们之所以不记得梦,是因为我们没有刻意地去注意它们并进行记忆。通常,我们需要通过联想和重复才能完成记忆,但梦境通常是独一无二的,而且我们很少记得梦是怎样开始的,因而想要记住它们是困难的。就好比有人对你说了一个你以前不知道的词,你在短期内没有再使用它,于是很快就忘记它了。既然我们不能回到曾经的梦中去再次体验它,梦中细节自然就会从我们的记忆中很快消失。

科学家现在认为,人们之所以在醒来后往往记不住自己所做的梦,是因为在睡眠时,大脑中负责短期记忆的区域大部分都是不活动的,除非人在梦中突然醒来,一般来说,梦很快就会被遗忘。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

梦能帮助我们学习吗?

一些科学家致力于探索梦与学习和记忆之间的重要联系。

以色列科学家艾琳·瓦姆莱斯通过研究发现,进入非快速眼动睡眠并梦见几小时前玩过的视频迷宫游戏的人,与进入非快速眼动睡眠但没有做梦的人相比,前者玩电脑游戏的水平在睡眠后大有提高。而一个人如果是在清醒的状态下回忆视频情景,他玩游戏的水平并不能提高多少。瓦姆斯莱指出,虽然她的研究主要集中于非REM睡眠阶段,但这种学习能力也发生在睡眠的各个阶段。

美国科学家马修·威尔逊认为,做梦是人的大脑在回顾白天的意识经验。他和他的同事通过使用精细电极,“窃听”实验鼠单个海马神经元(海马是与空间记忆相关的大脑区域)的活动。大脑海马区的单个神经元对某个具体空间位置会产生反应,每当老鼠通过迷宫中某个特定点的时候,老鼠大脑相应的单个神经元就会活跃起来。威尔逊等人由此成功地进入了实验鼠的梦境。他们发现,白天走过迷宫的实验鼠,在夜晚也会梦见迷宫。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

相信梦能帮助我们学习的科学家指出,白天人们所经历过的一些事情存储于大脑的海马区,当入夜进入快速眼动睡眠阶段时,海马区神经组织异常活跃,大脑将这些记忆片断进行重演,然后再转存入大脑的永久记忆区域——大脑皮层。当海马区重放白天活动的片断时,大脑对其进行筛选,强化大脑细胞之间的联系,如此形成记忆,而新学得的东西也就得到了强化和巩固。

在未来,科学家也许能将睡眠和梦作为一种学习工具,就像我们白天意识清楚时的学习和教学一样。

我们能做自己想做的梦吗?

在2010年上映的科幻电影《盗梦空间》中,主角柯布成为一名能够潜入他人梦境中窃取秘密的盗贼,他甚至还能在别人的梦境中“种”下原本不存在的想法。科学家说,我们也许永远也无法达到《盗梦空间》里的水平,但我们可以让一个人的梦变得更快乐。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

如何让一个人的梦变得更快乐?那就是做清醒梦。什么是清醒梦?就是在做梦时你知道自己在做梦,因而能够控制梦境向哪个方向发展。事实上,很多人都会做清醒梦。一项调查结果显示,当被问到“你是否做过知道自己是在做梦的梦”时,65%的人回答“是”。

心理学研究认为,清醒梦不仅可以让我们尽情享受梦的奇妙,而且有助于我们的身心健康,例如它可以增强我们的自信心、克服梦魇、改善精神状态,并有助于创造性地解决问题。对残疾人和其他弱势群体而言,清醒梦可以让他们的梦想变得触手可及,瘫痪病人可以在梦中再次行走,甚至还可以纵情舞蹈和飞翔。这种心理感知上的练习甚至还有助于中风患者的康复。

清醒梦还可以成为一种“世界模拟器”。就像飞行模拟器可以让人们在安全的环境下学习飞行一样,清醒梦可以让人们在任何可以想象的世界中生活,在各种可能性中体验,以更好地选择自己的未来。

那么,我们可以让自己做清醒梦吗?或者说,我们可以做自己想做的梦吗?

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

1989年,德国梦研究专家保罗·索利发表了一篇关于如何诱导人做清醒梦的论文。他在文中提出了诱导清醒梦的一种方法——“反射技巧”。这种诱导方法就是在你昏昏欲睡之时,经常训练自己问这样的一个问题:“我是在做梦吗?”

美国科学家斯蒂芬·拉伯奇等人提出了一个类似的控梦方法——“记忆诱导”。这种诱导方法具体来说就是:在晚上上床休息时,告诉自己要记住自己做的梦;然后,在做梦时集中思想予以识别,并记住那是一个梦;再后,集中思想重新进入之前的梦境,并在其中寻找能够表明确实在做梦的相关线索。你还可以想象,你想要那个梦如何继续下去,例如你想要飞,那你就想象自己在梦中自由飞翔。你可以重复最后的两个步骤(意识到自己在做梦,并重新进入梦境中),直到入睡。据说拉伯奇使用这样的方法,能按自己的意愿做各种快乐的清醒梦。

控梦方法又被称为“梦境孵化”,即在梦境诱导过程中埋下未来梦境的种子。那些相信通过做梦能解决问题的人,可以通过“梦境孵化”,运用梦诱导技巧,将自己的梦引导到一些具体问题上。例如,在睡觉前你可以反复提醒自己,你会梦见即将要进行的一次演讲,或梦见刚刚度过的一个愉快的假期。

为什么我们睡觉的时候大脑有时候会进入稀奇古怪的梦世界?

拥有控梦能力是一件非常美妙的事情。当然,这很难做到,你需要经过特殊的心理训练,才能掌握和运用这样的技能。

梦能给我们以预兆吗?

斯蒂芬·拉伯奇在其所著《清醒梦》一书中记述了下面这样一件事:一天,一个人带着小儿子到一座山谷中露营。他和儿子来到露营地附近的湖边,准备下水洗澡,却发现忘带肥皂了,于是他就让儿子站在湖边等他。他看到儿子捡起鹅卵石向水里扔着玩,便放心地走了。等他拿了肥皂回来时,发现儿子脸朝下地趴在水中,已经死了。这时,他猛然惊醒,知道自己刚才不过是做了一个可怕的梦。不久后,有朋友邀他和小儿子一起去露营。一天,他带儿子到湖边去洗澡,发现忘带肥皂了,他就让儿子坐在湖边等他,准备自己离开一会,去拿肥皂。可就在这时,他看到儿子伸手拿起石子向水里扔,曾经的梦境突然浮上心头。他一把拽起儿子,将他带离了湖边。

1998年曾有报道说,一个名叫斯托韦尔的人在一篇医学论文中提到,她曾采访了一些声称做过预知梦的人。在51例预知梦中,有37例最终都“梦想成真”。其中一例是,一个名叫伊丽莎白的女子梦见自己驾车行驶在一条公路上,至一座天桥下面时,远远看到一架飞机坠毁。而几周后,一架飞机真的就在她梦见的那条公路上坠毁了。

梦真的能预兆未来?抑或仅仅只是巧合?对梦的各种研究还在进行之中。



 楼主| 发表于 2018-10-7 18:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-10-7 19:27 编辑



龙虾等无脊椎或者甲壳类动物会感到疼痛吗?
2018-10-07 09:36:06    新浪看点    作者: 科学天空下    我有话说



龙虾会感到疼痛吗?

一位科学家和一位海鲜大厨同时走进一间酒吧。科学家对厨师说:“我们有一个共同的兴趣爱好,那就是:我用甲壳类动物来搞研究,你拿它们做菜。”而厨师却只想从科学家那里知道一件事情:像龙虾这样的甲壳类动物,它们会感觉到疼痛吗?

每年,全球食品业会杀死数以十亿计的无脊椎动物,包括龙虾

、鱿鱼、等。与猪、鸡、鱼等脊椎动物不同,无脊椎动物是不受法律保护的。换句话说,法律上提及的“动物”是不包括无脊椎动物的。这种做法源自于人们长期以来的一个认识:无脊椎动物的神经系统非常原始,大脑也没有充分进化,因此它们不会感觉到疼痛。例如,龙虾在开水锅里挣扎不过只是一种应激反应,并非它们真的感觉到了痛苦。所谓应激反应,是指机体在突然受到强烈有害刺激(如创伤、饥饿等)时,血液中的促肾上腺皮质激素和糖皮质激素分泌增多,引起一系列抵抗有害刺激的反射反应。大多数生物都可根据不同的刺激水平产生应激反应。

不过,对于我们所熟悉的某些动物,我们还是心存怜悯。所有脊椎动物,从哺乳动物到鸟类,甚至包括鱼类,拥有与我们相似的组织结构和中枢神经系统。基于解剖学上的相似性,我们自然而然地认为,既然我们能感知疼痛,这些动物也应该能感知疼痛。例如,我们不小心踩到了一只猫的尾巴,它大叫一声,我们一定会歉意地想到:“我把它给踩痛了。”可是,一当涉及龙虾、螃蟹、鱿鱼等,这种想法多半就不存在了。

那么,仅仅因为“有无脊椎”这个条件,我们就可以差别对待无脊椎动物吗?随着越来越多的相关研究证据的出现,科学家开始重新思考这个问题。

疼痛并不是应激反应

大多数生物可根据不同的刺激产生相应的应激反应。在动物王国里,从人类到果蝇,一种称之为“伤害性感受器”的特殊感受器被科学家发现,这类感受器能感应过高温度、有害化学物质,以及机械性伤害(如破碎或撕裂)等。但是,当动物对某种我们认为是疼痛的事件作出应激反应时,并不意味着动物就处于疼痛当中。例如,研究发现,当寄生黄蜂

将产卵器插入果蝇幼虫时,果蝇幼虫就会将身体蜷缩起来,这个动作会促使黄蜂将产卵器从果蝇幼虫体内抽离出来。但是,果蝇幼虫的反应只是简单的反射,反射信号并没有被传递到大脑,或者说反射信号绕过了与疼痛感知相连的神经系统。就像我们的手被烫到时,我们会立刻将手缩回,但这只是一种应激反应,而疼痛则要等到信号传递到大脑之后才开始发作。

那么,我们怎样才能知道动物是否正在承受疼痛呢?疼痛是很难测试的。我们能感觉到疼痛的存在,但当我们处于疼痛之中时,其他人也只能从我们的口中得知。然而动物不可能亲口告诉我们:“我觉得痛。”为此,美国科学家埃尔伍德做了大量实验,希望搞清楚虾、蟹等无脊椎动物能否感知痛苦。

埃尔伍德在明虾的触角上涂上乙酸,

结果发现明虾开始用前足以一种复杂且长时间的运动来梳洗被处理过的触角。但在他对明虾的触角预先施行局部麻醉的情况下,这种梳洗活动就不再出现了。

他对一只寄居蟹身体的某个部位进行瞬间电击,

结果发现它用大大的蟹钳在那个点上长时间地反复刮擦。然后,他切除了寄居蟹的一只蟹钳,结果发现它用另一只蟹钳做出了擦拭伤口的动作。他还发现,寄居蟹为了够到难以接近的伤口,会竭力地扭曲自己的四肢。

他把河蟹放进有强光照射的水槽中,

并在水槽中放置了两个“庇护所”。河蟹在白天喜欢躲起来,所以它们在强光照射下会选择待在“庇护所”中。然后,他对那些躲进“1号庇护所”的螃蟹施以电击,迫使它们从那里逃了出来。经过两次这样的试验后,被电击过的河蟹不再进入“1号庇护所”,转而选择“2号庇护所”。

埃尔伍德认为,以上这些复杂行为都不是单纯的应激反应。

最后,埃尔伍德还想弄清楚一个问题:对人类来说,我们会竭尽全力地避免疼痛,但如果疼痛能为我们带来足够大的回报,我们也会本能地选择去忍受它。例如,为了不受牙痛的长期折磨,我们会强忍牙医的电钻。

那么,对甲壳类动物而言,它们能忍受疼痛吗?为了回答这个问题,埃尔伍德对居住有寄居蟹的贝壳施以电击,结果寄居蟹都弃壳而出。不过,拥有良好贝壳的寄居蟹往往会在受到更大的电击后才逃离贝壳。这表明,为了保有自己良好的住所,寄居蟹是能忍受疼痛的。

头足类动物也会感到疼痛

头足类动物(如鱿鱼和章鱼)也会感觉到疼痛吗?美国科学家家萝宾·科鲁兹提出了这样的问题。

科鲁兹发现,头足类动物也拥有伤害性感受器。她对章鱼的研究发现,章鱼表现出了大多数我们在脊椎动物中所能观察到的与疼痛相关的一些行为,例如梳洗和保护身体受伤的部位。每当她碰触到章鱼受伤的部位时,与碰触身体其他部位相比,它们会喷射墨汁并快速游开。

科鲁兹的研究还发现,乌贼感受到的疼痛可能与章鱼有所不同。当乌贼的鳍被压碎后,受伤部位的伤害性感受器会被激活,然后迅速蔓延至身体其他很多部位,最远能延伸至反方向的鳍。这表明,一只乌贼受伤后,它并不能准确地定位受伤的部位,它会觉得浑身上下都痛。

虽然科鲁兹还不能确定乌贼为什么会这样,但她认为这对乌贼来说是有意义的。乌贼不像章鱼,它们的触手够不到身体的许多部位,所以就算知道伤口在哪里,也无法自己照料伤口。但是,与章鱼相比,受伤的乌贼对触觉和视觉刺激更加敏感。科鲁兹认为,乌贼的代谢速度很快,这迫使它们需要不断地移动并捕食,而全身高度的敏感性或许能让它们变得更机敏、更谨慎。

昆虫也许没有进化出疼痛感觉

甲壳类动物的神经元数量以几十万计,如果它们能感到疼痛,那果蝇呢?要知道,果蝇的神经系统与甲壳类动物相似。

果蝇是我们已知的具有伤害性感受器的动物。其他昆虫很可能也是。例如,蜜蜂在被施予麻醉或不施予麻醉时,对电击的反应是不同的。昆虫似乎也拥有规避有害刺激的能力,那它们也能感受痛苦吗?

长期研究寄生黄蜂的大脑和学习行为的荷兰科学家汉斯·斯密德认为,昆虫是不会感到疼痛的。和埃尔伍德一样,斯密德对于疼痛的兴趣始于一个简单的问题。几年前,一位来访的记者在看到他随意压扁从笼子里逃出来的黄蜂时十分惊讶:他为什么那么热衷于伤害动物?

斯密德坚信昆虫没有与疼痛相关的行为,它们的行为属于比较简单的串联反射和先天反应。例如,一只昆虫的腿受伤了,它不会试图去梳洗或保护其余的肢体。即使在极端情况下,昆虫也没有表现出痛苦的迹象:一只螳螂正在吃一只蝗虫,而当研究者打开蟑螂的腹部时,发现蝗虫仍然在摄食,即使它正在被吃掉。

疼痛的进化意义

上述研究得出了一个惊人的结论:地球上许许多多的无脊椎动物(地球上大约98%的动物都属于无脊椎动物)正在经历着多样的痛觉体验。但是,这个话题仍然存在争议。一个重要的担忧是,如果说“有无脊椎”不再是区分脊椎动物和无脊椎动物的界线,那么,这条界线应该重新划分在哪里呢?

考虑到大脑的相对大小,果蝇和寄生黄蜂算得上昆虫界的天才。但是,由于神经元会消耗掉大量的能量,进化压力会促使大脑尽可能地保持紧凑。斯密德认为,除非昆虫有充分的理由,否则它们不会为感知疼痛而发展出足够大的大脑。他说:“我没有看到有任何进化优势可以让昆虫去维持一段复杂的情感系统,而痛觉就是情感系统中的一个组成部分。”

埃尔伍德也同意这是一种有用的界定方法。他说:“从进化的角度看,唯一让疼痛有意义的,是它能提供长期的保护。”疼痛为动物提供了一种额外的、难忘的、关注受伤来源的方法,这可以帮助它们在未来规避这些伤害。如果动物的寿命不足以长到从中受益——与大多数昆虫一样——那么疼痛就没有任何意义。

最终,我们面对的是意识问题。就像所有主观经验一样,疼痛是每个个体的“私有物品”,我们所能做的只是进行有根据的猜想。不过,在埃尔伍德和科鲁兹的实验室里,人们对待无脊椎动物的方式已经改变:用尽可能少的动物,并且让潜在的痛苦程度降到最低。现在,他们正推动别人也这样做。成果已经开始显现:在世界上的一些地方,至少已有人提议立法来保护甲壳类动物。


是不是看得善心大发,绝对吃海鲜于心不忍,改吃素吧!可是,植物也有疼痛感呢,作为动物,天生就有原罪呀:
研究发现植物受到攻击时会跟人体一样释放出痛觉讯息



来源: 神秘的地球  
  • 时间:2018年9月18日 12:19







研究发现植物受到攻击时会跟人体一样释放出痛觉讯息


植物“受伤”时,会释放出一种含钙的物质,以致出现萤光(箭嘴示)。

(神秘的地球uux.cn报道)不少人也试过采摘植物,但可曾想过,植物“受伤”时也能感受到痛楚?美国威斯康辛大学(University of Wisconsin)的研究发现,植物受到攻击时,会跟人体一样释放出痛觉讯息。当有人采摘叶子时,痛觉讯息会从“受伤”的叶子,传遍整棵植物,提醒其他部分要做好防卫措施。

研究人员最初为一棵芥菜展开基因改造,希望研究植物对重力的反应。然而,他们发现当该棵芥菜的叶子被破坏,或被人触摸时,都会发出萤光;即使是一条小毛虫爬过,植物也会产生类似反应。

研究团队深入探讨后,发现当植物受到刺激时,会释放出一种含钙的物质,以致出现萤光。这种物质的作用跟人体的痛觉讯息类似,当它们从受伤的叶子细胞传遍整棵植物时,植物细胞就会释放自卫荷尔蒙。部分植物的自卫荷尔蒙带有恶臭,借此驱赶想吃掉植物的昆虫;有的自卫荷尔蒙则可以引来依附在植物上的寄生虫,让它们会把入侵植物的昆虫吃掉。

相关报道:美研究发现植物跟人一样有「痛觉」

(神秘的地球uux.cn报道)据ETtoday:美国威斯康辛大学(University of Wisconsin)最新研究发现,植物和人类一样在遭受攻击时,都会感受到疼痛。例如:当有人摘下一片叶子时,痛觉的讯息会从伤口传到整棵植物,提醒其他部位要做好万全的自我防护。

综合外媒报导,威斯康辛大学的科学家原本是要研究植物对重力影响的反应,他们先把一株芥菜类植物基因改造,让它在矿物质含量上升时产生萤光,但后来却意外发现,植物在受伤或被轻轻触摸时都会发光,这是因为植物受到剌激时,都会分泌一种含钙物质,进而发出绿色萤光,反应与动物感受到痛觉相似。

研究也显示,如果有人摘下叶子,伤口会分泌一种具防卫性的荷尔蒙,并输出讯号提醒植物的其他部份保护自己,这种「防卫性荷尔蒙」的功能,跟人类的痛觉相类似。而且植物的敏感度比我们想像的要来得更高,即使只是一条毛毛虫爬过,植物也会产生类似的反应。

参与这项研究的植物学家尔罗伊(Simon Gilroy)博士表示,这项研究结果并不代表植物本身就是一种绿色的动物,只是也和动物一样拥有类似的运作系统。

另外,植物学家丰田(Masatsugu Toyota)也补充道,虽然植物会在遭受攻击,发出防御信号产生电荷,但对于为何会产生电荷和系统背后有着什么样的神秘面纱,仍是未知数。

他也相信,此种防护机制是为了帮助植物避开害虫,而有些植物的自卫荷尔蒙会发出恶心的气味来驱赶昆虫;也有些植物会发出荷尔蒙来吸引黄蜂,猎食侵袭它们的昆虫,这些都显示着惰性植物具有抵抗外界威胁和自我防御的能力,不再傻傻被侵略。这项研究刊登在《科学》(Science)期刊。





 楼主| 发表于 2018-10-7 20:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 癯鹤 于 2018-10-7 20:22 编辑

章鱼的亲戚,蜗牛的大脑似乎是二进制的样板(我说怎么觉得蜗牛壳的旋转跟阴阳鱼那么相似呢,壳一周一周地螺旋向外,两个突出如三星堆神人的黑色目珠伸缩自如,还有触角探测味道,舌尖上的美味,要用几万科牙齿研磨。自己有蜗居,不怕风吹雨打,腹足安步当车,不怕崴脚步。可是,大概也怕强征强拆渍油皿煮,被更大的猎食者当成舌尖上的美味儿,成为厨师外卖的大菜):

蜗牛仅用两个脑细胞简简单单度过一生


2018-02-18 22:23:32    新浪看点    作者: 蚂蚁科学    我有话说



出品人:蚂蚁科学

周杰伦唱到:“小小的天有大大的梦想,重重的壳裹着轻轻的仰望,我要一步一步往上爬。”

但谁能想到,复杂行为的一生,蜗牛仅用了两个脑细胞....

根据苏塞克斯大学的George Kemenes教授,也是本次研究的首席研究员称:“我们生活中其实并不知道神经元之间如何工作,本次研究能帮助我们了解两个神经元之间如何联系,仅仅两颗神经元。”

一个脑细胞让蜗牛感知饥饿,另一个脑细胞让蜗牛寻找事物。就这样简简单单的机制,蜗牛度过了一生....

其实读者并不了解蜗牛,蜗牛实际上还是牙齿最多的动物,但它们的牙齿并不是“立体牙”。尽管拥有数万颗牙齿,但它们无法咀嚼食物。这是因为它们用齿舌——一个带状结构,上面布满牙齿——碾碎食物,以便消化。

对于吃货们来讲,蜗牛也是非常有价值的。蜗牛属于高蛋白的食物,药用价值也很高。蜗牛中蛋白质含量分别比甲鱼、猪肉、牛肉和鸡蛋高1个、11个、3个和7个百分点,而脂肪的含量仅为甲鱼、猪肉、牛肉和鸡蛋的1/18.1/272.1/92和1/70。所以对于喜爱美食的读者而言,蜗牛成了一大潜力股。

在美容上,科学家认为多吃蜗牛能对皮肤和毛发产生营养美容作用。

想不到如此精灵,仅用两个脑细胞思考呢....




王玄策,平戎策?脑子不够,做南柯一国中梦?难呀!蚂蚁洞朗蜂窝开,看看昆虫行不行?

昆虫睡眠状态十分特殊,或将揭晓人类睡眠谜团昆虫睡眠状态十分特殊,或将揭晓人类睡眠谜团
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  研究昆虫睡眠可能最终有助于解决关于人类睡眠的一些重大谜团。因为昆虫的大脑比哺乳动物的大脑更简单,因此研究昆虫睡眠将为分析神经基础和功能作用提供重要线索。

  新浪科技讯 北京时间10月5日消息,据国外媒体报道,如果你观察一个疲惫困倦的婴儿,你会看到重力牵引他的眼睑下垂,同样的,昆虫也有它们独特的睡眠特征,处于睡眠状态的蜜蜂会将触角下垂。
  这种可爱昆虫睡觉的迹象可能看起来很平常,德国维尔茨堡大学科学家夏洛特·赫尔弗里赫·福斯特(Charlotte Helfrich-Forster)在2017年出版的《昆虫学年度评论》期刊上指出,研究昆虫睡眠可能最终有助于解决关于人类睡眠的一些重大谜团。因为昆虫的大脑比哺乳动物的大脑更简单,因此研究昆虫睡眠将为分析神经基础和功能作用提供重要线索。对果蝇进行实验(这是实验室里最容易操作的实验对象),对解开大脑中负责控制睡眠的精确大脑区域特别有用。
  当昆虫学家巴雷特·克莱因(Barrett Klein)向人们讲述他对蜜蜂睡眠的研究时,他们的谈话遵循了一个可预见的情节:“人们几乎总是从一个令人震惊的情形开始,昆虫会睡眠吗?接着会出现一连串的后续问题——睡眠意味着什么?我们如何识别昆虫的睡眠状态?它与人类的睡眠有关吗?”
  来自美国威斯康星大学拉克罗斯分校的克莱因说:“为了保持高效工作,昆虫需要睡觉,这主要取决于你对睡眠的概念定义,老实讲,我们对睡眠究竟是什么仍然没有一个确切的概念。”
  对于昆虫而言,睡眠的定义很难进行界定。关于昆虫是否睡觉的线索也是非常微妙的,蜜蜂的触角下垂、蟑螂身体蜷缩以及果蝇长时间静止不动,都可能意味着它们处于睡眠状态。但是这些外在迹象并不是万无一失的,例如:静止不动的果蝇可能处于睡眠,也可能只是在休息。
  测量大脑电活动的方法可以识别睡眠,但是这些技术也不是万无一失非常准确的(更不用说它们在小昆虫身体上难以实现),克莱因表示,其他的睡眠指标,例如:昆虫对外界信号的反应有多困难,或者熬夜之后是否需要补觉,都有可能是证明昆虫存在睡眠的有效线索。
  除了昆虫睡眠定义之外,对休眠昆虫大脑的详细研究将有助于揭晓人类睡眠的相似之处。研究果蝇大脑可以揭示构成生物钟基础的蛋白质产生的规律,许多相同的蛋白质也在人和其他哺乳动物身体上发生作用,对果蝇的其他研究显示,一些化学信使(神经传递素),包括:多巴胺、乙酰胆碱、氨基丁酸等,都与睡眠密切相关。福斯特称,调节这些神经传递素可以改变果蝇的活动和休息周期。
  和人类一样,打断昆虫睡眠会损害它们的大脑表现,并改变果蝇的行为。蜜蜂有时会跳复杂的舞蹈,该行为是告诉每个同伴在哪里可以发现花朵。克莱恩和同事发表在2010年出版的《美国国家科学院院刊》杂志上的一项研究报告指出,在一个叫做“失眠者(insominator)”的邪恶实验室装置使蜜蜂保持清醒之后,蜜蜂的舞蹈“表演”得十分草率。
  关于睡眠(昆虫和人类)的未解之谜不胜枚举,克莱因说:“我们花了很多时间来做这件事情,不仅仅是闭上眼睛或者关灯,而是真正地关闭或者屏蔽环境所有光源。然而迄今为止没有人知道这是为什么,也许被描述为‘不可思议的多样化、精致、行为引人注目’的昆虫特征,有一天会帮助人们揭示答案。”(叶倾城)
为什么蚂蚁之类的生物不需要睡眠呢?
2018-09-28 13:34:09    新浪看点    作者: 搞笑大新闻    我有话说



蚂蚁是低等生命体,因为它的神经还没有复杂到用睡觉来恢复神经活性. 动物智力越低脑容量就越小,需要休息的时间越少.所以你感觉它一直很活跃.

睡觉作为一种高级的神经系统功能,在低等动物中是不存在的,例如水母等。它们需要休息,但并不是我们说的“睡觉”。

蚂蚁是昆虫,属于节肢动物,他们是低等生命体,因为它的神经还没有复杂到用睡觉来恢复神经活性. 动物智力越低脑容量就越小,需要休息的时间越少.例如狗的警惕性很高,其实它也"睡觉"的每天休息2-3小时就足够了 它还是分开时间去睡觉,所以你感觉它一直很活跃. 鱼的脑更简单每天睡30分钟左右就足够了. 昆虫那就需要的时间更短.蚂蚁(ant)是一种昆虫。属节肢动物门,昆虫纲,膜翅目,蚁科。蚂蚁的种类繁多,世界上已知有9000多种,有21亚科283属,中国内已确定的蚂蚁种类有600多种。最近还发现了无性繁殖的蚂蚁新物种。蚂蚁的寿命很长,工蚁可生存几星期至3-7年,蚁后则可存活十几年或几十年。一蚁巢在1个地方可生长年,甚至50多年。

低等生命体它们需要休息,但并不是我们说的“睡觉”。 真实情况是20%的“懒蚂蚁”指导80%的勤劳蚂蚁,生物学家在这些“懒蚂蚁”身上做了标记,并且断绝了蚂蚁的食物来源,那些平时工作很勤快的蚂蚁一筹莫展,而“懒蚂蚁”则“挺身而出”,带领众伙伴向它早已侦察到的新的食物源转移。生物学家又把“懒蚂蚁”全部抓走放在一起,结果其中80%的“懒蚂蚁”变成了勤劳蚂蚁,仍然有20%的蚂蚁“懒惰”依旧,它们原来所在蚁群中的所有蚂蚁都停止了工作,乱作一团,直到把那些“懒蚂蚁”放回去后,整个蚁群才恢复繁忙有序的工作。你说有趣吧!蚂蚁的寿命比较长,个别蚂蚁的寿命长得惊人,有的工蚁可活7天,蚁后寿命可长达20年。但一只离群的蚂蚁只能活几天。这是由于蚁群内部明确分工和各负其责、相互依存的群体结构所致。这是其繁殖的基本因素。此外蚂蚁在15℃~40℃之内都可正常生长,但最佳温度为25℃~35℃之间。冬季低于10℃就进入冬眠(休息)。

睡觉主要就是大脑神经疲倦,需要休整的过程。最让大脑神经出现疲倦的是时刻注意周围变化的器官。这些器官主要分布在大脑周围。比如眼睛,耳朵,鼻子,触角。这些器官对大脑神经的营养吞噬最快,大脑神经的营养出现供不应求时,就必须停止这些器官继续运动,需要休整的过程,就叫睡眠。

所以,蚂蚁寻食和防身靠的是触角,有时看到蚂蚁用两只触角相互磨擦,和我们人类疲倦时用手揉搓眼睛一样。表示神经开始疲倦,需要休整了。只是它们的休整快而简单,不被我们肉眼观察到而已。










蛤蛤蛤,咯咯咯,蛤蚧,介么闷声再生的能力也是棒棒哒!
不仅是尾巴,壁虎的大脑也可再生!未来将研究仿生学造福人类

2018-09-20 01:22:56    新浪看点    作者: 维权骑士品牌馆|科学    我有话说


再生是生物体的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失, 在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构, 这一修复过程称为再生。

我们都知道壁虎的尾巴可以再生,那么,壁虎大脑是否也存在这样有趣的再生现象呢?最近,加拿大圭尔夫大学研究人员真的证实了这一猜想,壁虎可以再生其部分大脑。这一发现很有可能标志着一项新研究领域的诞生,从此治疗人类大脑损伤和退化将更加容易!

当壁虎受到外力牵引或者遇到威胁时,尾部肌肉会剧烈收缩并使尾部断落。同时壁虎身体里有一种激素,当尾巴断了的时候,就会分泌出这种激素使尾巴再生,当尾巴长好后就会停止分泌。

研究人员给豹纹壁虎(实验对象)注射了一种化学标记的试剂,然后可以在任何新形成的细胞DNA中检测到标记物。研究人员识别出一种干细胞,这种干细胞经常转化为动物内侧皮层中的脑细胞,即大脑的一部分,与人海马体具有相同的功能。这是科学家首次证实干细胞参与了豹纹壁虎大脑中新神经元的形成。这项研究结果发表于《Scientific Reports》。

首席研究员Rebecca McDonald表示,目前大多数再生研究的主题以两栖动物或鱼为研究对象。但事实上,蜥蜴与人类的关系更为密切。因此,壁虎可以再生部分大脑的发现可能会改变我们研究人类大脑的方式,也许比以前的再生研究更为影响深刻。

壁虎可以不断更新其脑细胞,而人类却对很多自己的脑部疾病无能为力。研究人员表示,“研究的下一步是确定为什么有些物种如壁虎可以再生脑细胞,而其他物种如人类则不能。当然,即使我们弄清楚为什么人类不能像壁虎一样再生脑细胞,也并不意味着我们将知道如何改造人体以便更好地模仿壁虎的生物学特征。

大脑是人体最为复杂的器官,没有之一,神经元(Neuron)是人脑基本的信号处理单位,他的主要功能是接受信息并将其传输给其它细胞。成年人大脑中约包含850-860亿个神经元。

尽管如此,鉴于人类大脑的复杂程度之高,任何对其内部运作的新发现和新理解都是朝着更好的治疗创伤、疾病和退化的方向迈出的一大步。

作者/朱张航宇

参考文献:Evidence for neurogenesis in the medial cortex of the leopard gecko, Eublepharis macularius,Scientific Reports,2018,volume 8,Article number:9648.






 楼主| 发表于 2018-10-7 23:30 | 显示全部楼层
癯鹤 发表于 2018-10-7 15:30
光音天?神经,精神,神秘,迷之大脑!

今年诺贝尔物理学奖也跟光有关。

利用光之力操控细胞,光镊"爆冷"夺下诺贝尔物理学奖利用光之力操控细胞,光镊"爆冷"夺下诺贝尔物理学奖新浪财经APP[url=]缩小字体[/url][url=]放大字体[/url][url=]收藏[/url]微博[url=]微信[/url][url=]分享[/url][url=]27[/url]



来源:中国科普博览

  2018年诺贝尔物理学奖于北京时间10月2日17点50分正式揭晓,发明光镊技术的美国物理学家,阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin),以及开创了啁啾脉冲放大技术的唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)、 热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)共同分享了该奖项。值得一提的是,唐娜·斯特里克兰是诺贝尔物理学奖历史上第三位女性获奖者。
来源:诺奖官网△斩获诺奖的三位科学家肖像

  本次物理诺奖结果揭晓之后,各路观察家都表示没有想到,绝对堪称“黑马”“大冷门”,很多科研界人士甚至压根没听说过这几种技术。不过,在各自的专业领域,它们都已经是科学家们非常仰赖的工具了。
  这两项成果虽然都归属于激光研究领域,但彼此仍然有着较大的区别。其中的光镊虽然内涵深奥,但其实稍加简介就能让普通人建立概念。今天,我们就先试着让大家了解一下这个能够以光的力量来操纵细胞的诺奖成就。
  光镊诞生的发想——光之力
  伴随着上世纪60年代以来激光束流相关的产生、控制技术的进展,利用光来操作微小物体的“光镊”随之登上了历史舞台。阿瑟·阿什金教授曾在贝尔实验室和朗讯科技公司任职,他很早就开始进行光操控微粒的研究工作,并最终于1986年公开了他的第一代光镊。
  光镊利用了“光的力”(Photon force/ radiation pressure,可以译为光压、辐射压等等),这是普通民众并不熟悉的领域。我们已经知道光可以协助动物产生视觉,可以为植物提供能量来源,可以加热物体。如今,在光的力学领域也诞生了令世界瞩目的成果。
  中学物理中,我们已经了解了光同时具有波和粒子的双重性质,所谓波粒二象性。与人体被飞来的棒球击中后产生冲击一样,光的粒子即光子在接触物体后,同样会对该物体施加力的作用。
  当然,我们没有被强烈的日光或者探照灯击倒在地是有原因的,光的压力大概仅仅在10亿分之一到100亿分之一牛这个数量级,所以说能用肉身感受到光压的人显然是不存在的。
  然而,越是微小的物体,就越容易被微小的力所撼动。例如,红血球、细菌一类人体细胞或者微生物等等都对光压非常敏感。来自光的微小压力可以让微小的物体在不受到积压破坏的前提下进行移动。
  光镊是如何让光操控微粒成为可能的
  具体来说,光镊系统一般由照明光路和控制光路构成,照明光路负责采集成像所需的信号,而控制光路用来控制和限制微小物体的运动。控制光路的核心是汇聚性能特别好的激光束发射系统。
来源:公有领域 △光镊系统示意图,红色代表控制光路,蓝色代表照明光路,操纵室位于中间,最右侧代表位置测量装置

  我们知道激光的特性之一就是可以被汇聚到一个十分微小的光斑上,这是普通光源所无法实现的。对于所要操控的微小物体来说,这种激光束汇聚形成的强聚焦光斑会形成一个类似“陷阱”的机构(称为三维光学势阱),微粒将会被束缚在其中。
  一旦微粒偏离这个“陷阱”中的能量最低点(即位置的稳定点),就会受到指向稳定点的恢复力作用,好像掉进了一个无法摆脱的“陷阱”一般。如果移动聚焦光斑,微粒也会随之移动,因此便能实现对微粒的捕获和操控。
来源:公有领域 △激光汇聚在束流最细处(称为“光腰”),微粒将在此处被俘获于三维光学势阱

  光镊技术早已大显神通
  光镊技术在生物学研究领域已经有了相当广泛的应用,例如将不同细胞挤压在一起,或者向细胞中注入微量物质或者微小物体一类场合,都是光镊大显身手的时机。又如在环境科学领域,经常会有区分水中数种微小物体的需求,利用光镊可以将各种物质在无损条件下容易地分离,给之后的精密分析创造良好的条件。
  此外,在操控的同时,鉴于激光波长良好的稳定性和高精度,光镊还可以同时获得大量空间测量数据。有研究人员利用光镊测量了驱动蛋白在微管上行走的距离数据,从而推算出驱动蛋白每走一步的能量正好相当于一个ATP水解所释放的能量,堪称光镊操控性和测量性结合的绝好案例。
来源:百度百科“驱动蛋白”条目 △驱动蛋白在细胞支架上搬运囊泡的示意图

  直到笔者打出“光镊”两个字的时候,搜狗输入法还没有录入这个词组……相信对于绝大多数人来说,光镊都是一个相当陌生的概念。光镊技术所代表的一系列微操控技术,的的确确为人类在诸多领域带来了极为便利的工具。此番斩获诺奖,虽然出乎大多预测所料,确也名副其实。相信随着诺贝尔奖的颁发,光镊技术必然会在世界范围内掀起一股科普风潮。
  参考文献:
  1。 https://www.nobelprize.org
  4。 https://www.thorlabs.co.jp/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=6913
  5。 https://yumenavi.info/lecture.aspx?GNKCD=g007097
  6。 https://www.zhihu.com/question/42635037
  (本文中标明来源的图片均已获得授权)
还有科技专家打算只用光来开动新型引擎:
Can scientists crack the secret of Nasa's 'impossible' fuel-free thruster? US government awards British researcher £1m to develop a rocket that converts sunlight into thrust
Physicist Dr Mike McCulloch, from Plymouth University, has been awarded £990,000 ($1.3 million) by the US government to develop a fuel-free rocket engine.





其实光音都是波,万象皆波惹般若波罗蜜!
Brain scans could reveal who is more skilled at their job (and predict who may excel in the future)
Non-invasive brain scans could one day be used to assess workers’ competence on the job. Researchers pinpointed key differences in the brain activity of skilled surgeons compared to novices.



Gaia sky survey reveals 13 mysterious 'hypervelocity' alien stars flying INTO the Milky Way from other galaxies
Dutch astronomers who were looking for signs of distant stars being booted out of the Milky Way have revealed a shocking discovery - stars instead heading inwards.



Forget the double rainbow, here's a QUINTUPLE: 'Exceptionally rare' image captures five 'supernumeraries' in a row above New Jersey
A 'supernumerary rainbow' has been captured over New Jersey. The phenomena only form when falling water droplets are all nearly exactly the same size. The result is a series of two or more rainbows hanging in the sky that can sometimes stretch to five in 'exceptional' circumstances, according to one researcher.




有的章鱼君也会驾驭光——而且,肯定比人类创造性使用光的历史要悠久很多。
盘点拥有奇特功能的动物, 好几种见都没见过
2018-10-05 10:31:21    新浪看点    作者: 爱萌宠秀    我有话说



木蛙,它是常见的青蛙,在北美到处可见,是生活在北极地区的惟一一种两栖动物。科学家发现,当气温降到摄氏零度以下后的10分钟内,木蛙的皮肤下面就开始结冰;心脏和大脑会相继停止运作。这时木蛙看上去就像一块有颜色的冰坨。当气温回升,木蛙就可逐渐解冻。只需要几个小时,它就可恢复心脏和大脑的功能,身体其他部分的功能也毫发无损。

海参,当水温达20℃时,刺参就会转移到深海的岩礁缝隙中或潜藏于石底,不吃不动,整个身体收缩变硬如刺球。一般动物不会吃掉它。它一睡就是一个夏季,等到秋后才苏醒过来恢复活动。

夏威夷短尾乌贼,它们能够与发光细菌形成共生关系,它在一个特殊的光器官内寄宿着这些细菌,可以控制照明强度和方向。这个光线器官事实上是一对原始眼,装配着自己的“虹膜”和“透镜”。看上去就像这种乌贼装配着活生生的一对“可视手电筒”。

母鸡,在掠食者想要攻击并掠食小鸡时,会把小鸡护在翅膀底下。这是一种先天性行为,不需要后天学习,生来就有的一种行为能力,这种能力在适当条件下,由神经调节或激素调节就能表现出来。简单来说就是没有经过后天学习,保护小鸡是属于母鸡先天行为。

最后一个,猫,意想不到吧。俗话说猫有九条命,那猫真的有九条命吗?其实呢,猫被赋予有9条命的名声,是归结于它们跳跃和着陆的能力。猫是善于攀爬跳跃的动物,它的体内各种器官的平衡功能比其它动物要完善,当它从高处跳下来时,身体失去平衡,神经系统会迅速的指挥骨骼肌以最快的速度运动,将失去平衡的身体调整到正常的位置。







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