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如果地球也有美丽的光环

新浪科技:http://video.sina.com.cn/tech/d/v/2010-01-13/09178252.shtml

或:http://you.video.sina.com.cn/b/26316717-1563935731.html


23:21, #, By xp
学习:科学新知
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生命的复杂超乎我们想象

在浦东的上海国际会议中心,一场世界生命科学界的“奥林匹克”——为期6天的“第21届国际生物化学与分子生物学联盟学术大会暨第12届亚洲大洋洲生物化学家与分子生物学家学术大会”(简称“国际生化大会”),昨天在这里拉开序幕。与体育竞技不同,这里交汇碰撞的,是人类对于生命本质探索的最新进展。
   
三年举办一次的国际生化大会今年首次在我国召开。近年来中国生命科学的迅猛发展,引起了国际学术界对中国的关注,这次会议不仅迎来了4位诺贝尔奖得主,而且干细胞“魔术师”山中伸弥、微小RNA研究权威维克托•安布罗斯等世界一流生命科学家,也纷纷登上了大会的讲坛。黄浦江畔,3000多名国内外生命科学家,正热烈探讨着大自然向我们所展现的、前所未知的生命之复杂、精妙。日前,国际生化大会秘书长、中科院上海生命科学研究院副院长吴家睿接受本报专访,就世界生命科学领域发展的潮流与趋势及本次大会的热点进行介绍与解读。
   
进入21世纪,在人类基因组测序完成后,人类对于生命的认识进入了一个崭新的阶段。表观遗传现象的发现,各种新型RNA分子的发现,越来越多的蛋白质结构被解析、干细胞研究的不断深入等等,这些可用“翻天覆地”来形容的成果,无疑在不久的将来对人类社会产生深远的影响。
   
热点1  基因  开拓RNA研究“新大陆”
   
人类对基因组的认识,正在进入一个全新的时代。以前,我们只读懂了人类基因组2%的编码序列,因为它们可以产生蛋白质。不过,进入21世纪后,科学家发现,基因组中原本被认为是“垃圾序列”的98%非编码序列,其实在生命活动中起着非常重要的作用——产生各种各样的非编码RNA。近十年来,科学家发现,RNA在生命体中是一个异常庞大而复杂的组织,它小到只有20多个碱基,大到上万个碱基。一个只有22个碱基序列的微小RNA可以控制着上百个生产蛋白质的基因的活动。目前,我们对RNA的认识,还只是非常零散的。可以说,那98%的非编码RNA,就像一片RNA的“新大陆”,或者说像一个金矿,等待我们去发掘、探索。
   
如果说,蛋白质是生命活动中的打工者,那RNA就是管理者。根据生命发育的不同阶段、生命体所处的不同状况、从环境接受到的不同刺激,体内可以产生不同的非编码RNA,然后对基因、蛋白质“发号施令”。
   
非编码RNA的研究又与一门新兴的学科——表观遗传学紧密相关,近几年的研究发现,在细胞的传代活动中,遗传并不只是DNA的专利,很多对DNA的结构修饰或者对染色质上蛋白质的修饰,同样可以遗传给后代。表观遗传活动不仅在正常的个体发育和生理行为中扮演重要角色,而且其异常活动也会引起疾病的产生。
   
表观遗传学对达尔文的进化论也提出了挑战,揭示出环境与遗传可能的复杂关系。达尔文的主要观点是“物竞天择,适者生存”,也就是说生物的变异是随机发生的,但适应环境的变异会使生物获得更多的生存机遇,并通过繁衍后代将变异保存下来。不过,在达尔文之前,还有一种“拉马克学说”,主张“用进废退”,比如长颈鹿的脖子变长,除了自然选择淘汰了“短脖子”之外,与它经常伸长脖子够高处的嫩叶,也不无关联。而表观遗传学有可能使我们对这一学说进行重新思考——在某种特定的环境中,生物努力适应环境所作出的改变,同样会遗传给后代。
   
热点2  蛋白质  机器组装与“社会活动”
   
蛋白质的结构和相互作用网络,是研究的两大热点。
   
生命活动是由不同蛋白质负责完成,蛋白质结构就是蛋白质进行工作的基础。当一条长长的氨基酸链被制造出来后,还必须经过很多步旋转、折叠、修饰,才能最终成为能够行使某种功能的蛋白质。所以,蛋白质的三维结构与其功能有密切的关系。就好比一根铜丝,笔直装进绝缘套里,可以做成电线,如果绕成线圈,则可用来做电磁铁,编成铜丝网又会有别的用途。我们要了解蛋白质的功能,了解它的基本工作机制,就必须要了解它的结构。现在,借助核磁共振、同步辐射等技术,对蛋白质结构的研究正飞速发展并深入。
   
以前,科学家研究的主要是单个的蛋白质,后来发现,蛋白质更多时候会“抱成团”一起执行一项任务,就好像是一部机器,有点像《变形金刚》里面的“大力神”,它们是如何组装起来的?进而,科学家又发现,细胞就好像一个小小的社会,蛋白质就像居住其中的居民,相互之间会有交流,工作起来会相互配合,用专业术语说就是“蛋白质相互作用网络”,基因则负责指挥蛋白质准确地工作。
   
热点3  细胞  体细胞变干细胞
   
这次大会,我们请来了日本的山中伸弥教授,他在世界上第一个利用4种基因导入皮肤细胞而重组出了诱导多能干细胞(iPS),这种iPS细胞具备的分化成各种体细胞的能力与胚胎干细胞基本一致。可以说,如今山中伸弥教授已成为夺取诺贝尔奖的热门人选。在人体中,细胞一般处于两种状态,一种是可分化状态,就是在细胞分裂数量增加的同时,会变身成数种别的细胞,比如胚胎干细胞可分化成一个新生命个体,造血干细胞可分化成各种血液细胞;另一种是已经分化的体细胞,比如神经细胞、肌肉细胞,它们通常也失去了分裂能力。而iPS就是要让已经失去“变身”能力的体细胞,恢复可分化能力。用这种方法,科学家就能方便地取材,培养出iPS细胞,为人体器官自身修复开辟道路。
   
让体细胞回复到可分化的原始状态,iPS会不会像肿瘤细胞那样,在身体中无限增殖、到处流窜?这是iPS研究领域的另一个热点。山中伸弥的实验就发现了这个问题,用iPS细胞培育出来的小鼠容易得肿瘤,健康也有缺陷。虽然最近我国科学家培育的iPS小鼠很健康,但成功率很低,只有2%。所以现在大家依然对胚胎干细胞非常感兴趣,尤其是它在控制分化过程中的信号传导和调控机制。
   
热点4  疾病  用分子诠释健康理念
   
这次大会所探讨的主要是疾病的分子基础,也就是我们身体中哪些基因、蛋白出了问题,会让我们得病。现在的生命科学,希望从最根本的分子基础,找到这些疾病的发生机制,并找出相应对策。比如,SARS病毒给我们出了新课题。以前我们认为,病毒感染用抗病毒药,就像细菌感染用抗生素。不过,SARS病毒的可怕在于它使人体自身免疫系统“反应过度”,结果在杀死病毒的同时,也严重损害了正常器官。要防治这类传染病,必须对人体自身的免疫系统要有更深入细致的了解。
   
随着对分子生物学研究的深入,现在对于疾病的认识已经开始发生革命性的变化。在过去的文明社会,传染病防治一直是人们的重头戏,那时我们总认为疾病是外来的,只要把入侵者消灭了,就能维持健康。然而,随着传染病被控制,人的寿命不断延长,肿瘤、代谢性疾病(肥胖症、糖尿病、心脏病等)、神经退行性疾病(帕金森氏症、老年痴呆症等)等慢性疾病成为影响人类健康的主要疾病。而这些疾病主要反映了人体自身机能的衰退,我们无法消灭它,只能通过维护健康来延缓它们的发生。
   
中国有句俗话“病来如山倒,病去如抽丝”。这些慢性疾病涉及到千头万绪的调控机制,往往是身体在作了各种维持正常运行的努力都失败之后,才会出现病症。因此,一旦疾病出现,往往无法彻底治愈。而理清这些疾病的来龙去脉,也非常复杂,直到现在科学家还在不断摸索中。

来源:文汇报  生命的复杂超乎我们想象  2009-08-03 作者:许琦敏;何积惠


10:02, #, By xp
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出生后卵母细胞还能不断产生

《自然·细胞生物学》今在线发表上海科学家最新成果,撼动八十多年的“常识”——出生后卵母细胞还能不断产生

女性在哪些时期能不断产生卵母细胞?全世界的医生和学者都会告诉你同一个答案——胎儿期。只有一个人例外,那就是上海交通大学生命科学技术学院教授吴际。她通过十余年潜心研究,在成年哺乳动物的卵巢中发现了雌性生殖干细胞,可以不断分化出卵母细胞。今天凌晨,国际著名学术期刊《自然·细胞生物学》在线发表了这项足以撼动生殖与发育研究领域八十多年定论的研究成果。

众所周知,成年雌性哺乳动物会排出卵子,来与精子结合,孕育出新生命。而卵子就是由藏在卵巢中的卵母细胞发育而来。早在上世纪20年代,科学家就认定,雌性哺乳动物一出生,卵母细胞就停止产生,从此只会不断减少。

可是,真相总是会被细心的人所察觉并揭示出来。从博士阶段起,吴际就专注于生殖细胞研究,在一次次的“卵母细胞”体外培养中,她隐约感到有些不对劲儿:培养出的“卵母细胞”似乎经常会比预想的要多一些。

谁产生出了那“多出来”的卵母细胞?卵母细胞自己可不会。难道是干细胞干的?这个朦胧的想法,直到吴际研究了男性生殖干细胞——精原干细胞,才变得清晰起来:造物主不会偏爱男性,女性体内一定也存在雌性生殖干细胞!

但要找到她们谈何容易。美国哈佛大学有学者也发现了卵母细胞会“多出来”,但仅推测成年干细胞可能来源于血液;日本学者也寻觅多年,同样无功而返。要改变一项定论,没有扎实的研究可不行!顶着压力,吴际带着她的研究团队,花费了数年时间,做了一次又一次的小鼠实验,终于在小鼠体内找到了雌性生殖干细胞,并分离和建立该干细胞株。

大大的细胞核、偏少的细胞浆,看上去就像闪耀着生命光辉的大眼睛——雌性生殖干细胞的发现,令杂志审稿人惊讶得简直不敢相信,“如果结论成立,将具有轰动性的影响。”因为它彻底改变了一个八十多年的“常识”,开辟出一个崭新研究领域。

为了证实“大眼睛”的身份,吴际研究团队不仅观察到了她在体外的自我更新(干细胞看家本领之一),还用她成功帮助不孕的雌性小鼠生下了幼崽。“这可用来延长生育期、解决卵巢功能早衰等生殖问题,以及濒危动物的保存和开发优良动物品种等。”吴际说,他们正马不停蹄地进行后续研究,深入研究其调控机理、不同的应用方向,“希望能早日造福于人类,乃至所有哺乳动物。”

来源:文汇报 出生后卵母细胞还能不断产生(2009-4-13 记者许琦敏)


15:05, #, By xp
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大脑新生神经元可助人们“重拾记忆”

许多人都有过这样的体会:故地重游时你也许一开始记忆模糊,许多地方似乎已经变得陌生,但游览之后,往日记忆又会重回脑海,而且更加清晰。法国国家科研中心研究人员发现,人脑中的新生神经元在这一过程中起到了关键性作用。
 
法国国家科研中心4月2日发表公报说,他们发现,当人们来到一个地方,他们的脑海就会产生所谓的“空间记忆”,记录下周边的环境,但随着时间流逝,记忆会慢慢变得模糊。此时如果人们故地重游,大脑会调动一些新生的神经元,帮助激活往日的回忆。
 
为验证这一理论,研究人员用老鼠进行测试。他们先在老鼠脑中的新生神经元上做好标记,然后将其中几只老鼠放入水池中。老鼠要想逃出这个水池,唯一的途径就是登上水下的一个平台,然后浮出水面。经过几次反复练习,实验鼠都掌握了这个逃命方法。
 
一个月后,研究人员再次将几只老鼠放入水池,结果发现,有逃生经验的老鼠新生神经元活动频繁,能够成功逃生,而没有逃生经验的老鼠则没有这么幸运,它们的新生神经元没有什么反应。这说明,新生神经元对激活回忆至关重要。
 
这项研究的负责人、国家科研中心研究员克莱尔·朗蓬对新华社记者说,哺乳动物成年后,大脑中的海马体会不断地生成新的神经元,而海马体正是负责记忆的部分,这一研究明确了新生神经元在记忆过程中发挥的作用,并为科学家们治疗早老性痴呆症等记忆缺失病症提供了新思路。

来源:科学网 大脑新生神经元可助人们“重拾记忆”


21:44, #, By xp
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科学家揭示癌细胞中的“混沌”

许多癌细胞的一个惊人特征是,它们染色体中的DNA混杂在一起。包含多个基因的DNA片段从它们的染色体中被移出并被重新插入另外的位点。这种重排可能会削弱细胞的调控系统,因为这可能会削减基因或将基因从控制它们活性的DNA区域中分离开来。
 
美国休斯顿贝勒医学院的Oliver A. Hampton和Aleksandar Milosavljevic比较了一种乳腺癌细胞和正常细胞的基因组,结果发现了157处重排。相关研究论文发表在《基因组研究》(Genome Research)上。
 
他们的研究结果反映在上述图表中。外部环显示人类的23对染色体,第三个环中的蓝线显示内部重排,即DNA在同一个染色体上变换位置。靶心的红线指明了DNA从一个染色体向另一个染色体的转变。
 
其中一个重排扰乱了基因RAD51C,该基因参与严重染色体断裂(DNA双链断裂)的修复。研究人员称,损伤对DNA双链断裂的修复可能是所有其他重排的一个主要原因。

来源:科学网 科学家揭示癌细胞中的“混沌”(梅进/编译)


14:06, #, By xp
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美科学家用电脑模型预测词汇相关大脑活动

词汇的含义如何在大脑中编码?要回答这一问题似乎需要测量大脑对字典中的每个词汇的响应过程。如今,美国科学家设计出了一个计算机模型,能够预测有关理解单个名词的大脑活动模式。
 
美国宾夕法尼亚州匹兹堡市卡内基梅隆大学的Tom M. Mitchell和同事,首先确定了来自12个语义类别——包括动物、服装、工具和交通工具——的60个具体名词的语义构成。在一个总计达10000亿个词汇的文本数据库中,他们评估了这些名词出现在25个动词邻近的频率,这些动词不是指示发动机便是指感官运动。基于这些动词与名词联合出现的频率,每个动词被赋予了针对每个名词的频率值。依据这种方式,计算机创建了“语义识别标志”,能够捕捉每个名词的含义。研究人员同时获得了来自9名志愿者的有关60个名词的神经活动模式——这些志愿者被暴露于一部功能性核磁共振(fMRI)扫描仪下,并被要求思考每一个名词。
 
研究人员随后研制了一种计算模式,能够掌握与每个名词相关的神经和语义特征。这一模型被用来接受58个名词的训练,随后又用它来根据剩下两个名词的语义信号来预测它们的神经信号。预测得到的神经活动模式与志愿者实际针对这两个名词的fMRI扫描结果的匹配准确率达到了77%。研究人员随后再次利用59个名词对这一模型进行了训练,并让其提供与剩下的1个名词有关的fMRI图像——最终,这一模型在从一个有1001个词汇组成的词汇表中找出正确的名词时,其准确率达到了72%。
 
有趣的是,当研究人员评估与模型有关的25个动词的神经活动时,他们发现,大脑中与动词“吃”有关的区域包括味觉皮层,而与动词“跑”有关的区域包括部分颞叶(与对生物学运动的理解有关)。这意味着对于能够编码一个动词含义的大脑区域而言,当一个人完成了具有动词意义的动作时,这些区域便会被激活。研究人员在最近出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。
 
这一模型使得神经科学家在没有进行上千次的大脑扫描的情况下,能够评估任何具体的名词是如何在大脑中被编码的。将名词的语义特征扩展到形容词将更进一步地改进这一模型,特别是其在相同种类的名字中区分神经特征的能力(但这一模型并不善于完成这项任务)。精炼这一模型同时使得它能够预测更多抽象概念的神经表达。无论如何,仅仅利用25个动词在语义上定义名词,这一模型描述了非常准确的神经特征,表明具体名词的神经表达至少部分基于事物的感觉和运动特征。

来源:美科学家用电脑模型预测词汇相关大脑活动


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陨石撞击海面可能是生命源头

日本茨城县筑波市的物质材料研究机构和东北大学的研究小组最新宣布,他们在实验中模拟地球诞生初期陨石飞速坠入海中时,发现了由无机物产生氨基酸等有机物分子的现象。该机构名誉研究员中泽弘基表示,“这样产生的有机分子很有可能就是生命的起源“。

学术杂志《自然—地球科学》(Nature Geoscience)的网络版12月7日登载了这一成果。

中泽等人将固体的碳及铁、水、氮气等无机物填入长3厘米的不锈钢胶囊中,使其与外部贴有不锈钢板的、与胶囊大致同样大小的塑料块以秒速1公里左右的高速发生撞击。之后分析胶囊内物质发现,合成了名为“甘氨酸”的氨基酸、羧酸和胺,共计三种有机分子。

人们认为,约46亿年前地球诞生初期只存在无机物。中泽等研究人员根据此次实验结果认为,约38亿-40亿年前,地球表面被海洋覆盖,含有固体碳和铁的陨石频繁坠落撞击海面,其间与大气中的氮元素一起发生了化学反应,从而产生了有机分子。

来源:中国新闻网  陨石撞击海面可能是生命源头


14:24, #, By xp
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考古学家解答先有“鸡”还是先有蛋的谜团

到底是先有的鸡还是先有的蛋,这一世纪谜团一直让人百思不得其解。最近,科学家通过对0.77亿年前一个小型肉食恐龙巢穴的研究后终于找到答案,实为先有蛋才有鸡。
 
先有鸡还是先有蛋?这个存在了几个世纪的难题,一直都是人们争论的焦点,从生物学到哲学,都没有得到令人信服的答案。不过,来自加拿大的科学家已经得到了答案,这个问题的解答从发现一个罕见的小型肉食恐龙的巢穴开始。这个巢穴存在于7千7百年前,当时海平面上升,恐龙妈妈不得不抛弃巢穴里面的恐龙蛋,自己逃生而去。留下的恐龙蛋成为了现在科学家研究的珍贵化石。
 
位于加拿大阿尔伯塔省的皇家泰瑞尔博物馆恐龙馆馆长弗朗索瓦说:“这个巢穴有着恐龙和鸟类的共有特征,通过对这个巢穴的深入研究,可以帮助我们解决一个古老的难题:到底是先有蛋还是先有鸡。”来自加拿大卡尔加里大学专门研究恐龙繁殖的古生物学家达拉·泽勒尼茨基(Darla Zelenitsky)表示:“直到现在先有蛋还是先有鸡的问题还没有能够得到解答。但是随着研究的深入,谜底逐渐清晰:恐龙首先建造了类似鸟窝的巢穴,产下了类似鸟蛋的蛋,然后恐龙再进化成鸟类(鸡也属于鸟类的一种),这很明确,蛋先于鸡之间就存在了。鸡是由这些产下了类似鸡蛋的肉食恐龙进化而成。”
 
基于上面的研究表明,原来的问题应该被改写成:是先有恐龙还是先有蛋。
 
据报道,这个巢穴是在上世纪90年代发现的,早期考古成果保存在加拿大阿尔伯塔省的卡尔加里化石有限公司。最开始这个巢穴被认为属于一种类似于鸭子的草食恐龙。后来的深入研究才发现,这应该是一种小型肉食恐龙的化石,2007年,该化石被阿尔伯塔省的皇家蒂勒尔古生物博物馆收购,现存于馆中。
 
泽勒尼茨基说:“在北美地区,这种小型肉食恐龙的巢穴是十分罕见的,基于洞穴的造型和里面的恐龙蛋化石我们可以推断,这种小型肉食恐龙和鸟类有着密切的亲属关系。”而关于这种恐龙的产卵行为,在最新一期的《古生物学》(Paleobiology)杂志上,详细的分析了这个珍稀的巢穴,并公布许多关于恐龙产蛋和建立巢穴的重要信息。这可以为古生物学家对于类似这种的小型肉食恐龙的研究提供帮助,同时也为恐龙进化成鸟类的研究提供重要的证据。
 
例如,通过对恐龙蛋在巢穴中的位置以及蛋的尺寸可以判断:一窝蛋至少包括12个,它们成环状逐个排列在沙土之上。每颗蛋大约有5英寸(约12厘米)长,这一点很像鸟蛋。分析还表明,恐龙一次会产下两个蛋,这一点和鸟类很相似,而和一次只产一个蛋的鳄鱼不同。这点从侧面证明了是恐龙进化成了鸟类。
 
古生物学家们不满足对于只是解答了先有蛋还是先有鸡这个问题,他们的下一个目标是寻找拥有这种恐龙幼仔化石的巢穴。这样可以通过对恐龙幼仔骨骼的进一步研究,来得出更多的结论。虽然在北美地区找到下个保存这样完整的巢穴很困难,但是考古学家还是想挑战一下。接下来的研究将由艾伯塔创新研究基金和基拉姆奖学金基金共同资助。

来源:科学网 考古学家解答先有“鸡”还是先有蛋的谜团


22:59, #, By xp
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意大利研究发现人一天中最具创造力时间

据英国《每日邮报》报道,一项由意大利米兰天主教圣心大学实施的研究称,“夜猫子”可能是最具创造性的“思想家”,也许是因为他们与普通人相比,更有可能打破常规。
 
根据最新的这项研究,如果你真想让自己更有创造力,最好能晚睡,至少要坚持到晚上10点04分以后再睡觉,因为这是我们在一天当中最具创造力的时刻。
 
研究人员指出,此时,我们的创造性思维最为活跃,而下午4点33分,不啻为我们一天当中“最黑暗的时刻”——此时我们的思想最无创新性,创新思维和集思广益的能力会被一种难以言表的困惑所取代。对于我们来说幸运的是,工作时间一般从上午9点持续到下午5点,否则,“思想黑暗”的时间会更长。
 
下午也许是创新思想的一片荒地,在一项涉及1426个成年人的调查中,98%的受访者表示,下午是他们“最无灵感”的时候。约四分之一受访者认为午夜时分是他们创造性思维最为活跃的时候。当“电灯泡”最终在大脑“关闭”时,58%的受访者称奇思妙想此时离他们远去,因为他们未能将它们马上记下来。
 
女性记下奇思妙想的方式优于男性,而三分之一年龄在35岁以上的受访者选择将好主意写在手背上。44%的受访者认为,让大脑运转起来的最佳方式是洗个澡。2006年的一项研究结果曾表明,夜间活跃型人群(俗称“夜猫子”)最有创造力。

来源:意大利研究发现人一天中最具创造力时间(科学网)


22:19, #, By xp
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气味对长期记忆形成具关键作用

法国意识流作家Marcel Proust将糕饼蘸入茶杯的时候,那散发出的香味猛地打开了记忆之河的大门。
 
在一系列的针对催眠小鼠的实验中,美国杜克大学医学中心的研究人员发现,对大脑的部分活动进程而言,气味在长期记忆的形成中起着关键作用。“当你走进一间屋子,闻到一些味道的时候,这样的感官体验或许会让你的思维闪现出栩栩如生的、情感性的记忆——比如那些跟你共同生活了几年甚至几十年的家庭成员。”论文主要作者Stephen Shea博士说,“而我们研究的目的,就是从细胞水平解释这种现象。”这一研究成果将发表在《神经学杂志》(Journal of Neuroscience)上。
 
研究人员通过在老鼠大脑中创建新的记忆来检测记忆形成的强度,在它们清醒镇静的时候观测它们接触记忆诱导刺激物后的反应。“我们的工作是独特的,因为我们有条件在细胞水平上检测记忆的产生,观测在记忆形成时神经元细胞如何变化,并研究记忆如何影响行为。”
 
研究人员通过刺激去甲肾上腺素的释放来创造记忆,去甲肾上腺素是人体内的一种化学物质,伴随强烈的情绪产生——如兴奋和恐惧。此前的研究已经证明去甲肾上腺素和持久记忆之间有关联,尤其是在能引起人强烈情绪的活动中,如性交和分娩等。在老鼠和人类体内,去甲肾上腺素的含量也能通过影响大脑中被称为嗅球(olfactory bulb)的区域影响嗅觉处理过程。
 
“动物依靠气味线索和去甲肾上腺素来对其他动物形成强烈记忆,记忆的形成跟这两个要素都有关系。”Shea说,“在这样条件下形成的长期记忆,往往能永久地改变动物行为。”
 
研究组尝试用电击刺激被麻醉小鼠的去甲肾上腺素的分泌,同时施予食物或另一只小鼠的尿的气味。“我们想要看看这两个要素——去甲肾上腺素和气味——是否同为记忆形成的关键因素,在实验之前,这只是一个概念而已。”Shea说,“从本质上讲,我们重建了老鼠在经历社交活动时体内发生的化学反应。”
 
在小鼠被麻醉的状态下,研究人员能够更详细地观察它们的大脑活动。如果让它们醒着,周围环境将会影响它们的记忆形成。“当这些小家伙睡着了,你可以看着大脑中的神经元接通记忆存储体。一旦它们醒来,我们就能观测它们是否在睡着的时候建立起了记忆。”
 
实验结果是在刺激去甲肾上腺素释放后,神经元激活减少近40%——标志着气味记忆已经形成。一天后,当小鼠清醒时,实验组观测到小鼠在接触特定味道的时候出现行为变化,这表明它们能够记忆起这些在睡着的时候接触的气味。
 
“这一结果可能影响我们进一步了解,对人们的社交行为意义重大的长期记忆是如何形成的。”论文合著者,神经生物学博士Richad Mooney如是说。(来源:环球科学 wallsatan)

全文:气味对长期记忆形成具关键作用(科学网)


11:45, #, By xp
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微软研究人员通过电脑计算证实“六度分隔理论”

在这个世界上,任意两个人之间建立一种联系,最多需要6个人,这就是六度分隔理论。这一理论在20世纪60年代由美国心理学家斯坦利·米尔格朗提出,而美国微软公司研究人员近期通过计算证实了这一理论。

六度分隔

微软公司研究人员通过电脑计算证实了六度分隔理论。通过准确计算,任意两个人之间建立联系需要6.6人。也就是说,普通人与歌星麦当娜或英国女王伊丽莎白二世取得联系,其实只需要几个熟人而已。

研究人员假定任何通过微软网络联系对方的两个人相识。他们选取2006年某月中所有使用微软网络的用户地址,计算得出,78%的用户可与另一用户通过6.6条信息相连。在这个月中,通过微软网络发送的即时信息共有300亿条。

“这一结果真让我震惊,”英国《每日邮报》8月4日援引微软公司研究人员埃里克·霍维茨的话说,“六度分隔理论产生于20世纪60年代,人们一直更倾向于把它当作一个民间传说而已。”

微软公司研究人员还发现,这一结果并不受人口增长或信息技术进步等原因影响。

连锁实验

20世纪60年代,美国心理学家米尔格朗设计了一个连锁信件实验。米尔格朗把信随机发送给住在美国各城市的一部分居民,信中写有一个波士顿股票经纪人的名字,并要求每名收信人把这封信寄给自己认为是比较接近这名股票经纪人的朋友。这位朋友收到信后,再把信寄给他认为更接近这名股票经纪人的朋友。最终,大部分信件都寄到了这名股票经纪人手中,每封信平均经手6.2次到达。

于是,米尔格朗提出六度分隔理论,认为世界上任意两个人之间建立联系,最多只需要6个人。

其实,早在20世纪20年代,匈牙利作家弗里杰什·考林蒂就提出过类似观点。他认为,世界上任意两个人最多通过5个人就能联系在一起。

同名电影

六度分隔理论提出后,引起世人极大关注,同时激发了人们的无限想象力。1990年,戏剧《六度分隔》上演。1993年,基于这部戏剧的同名电影上映。

影片主角的台词包括“我们之间,只需要6个人相连”,“不管是美国总统还是威尼斯的船夫,只要找到正确的6个人,我们就能联系起来”,“我们之间联系如此紧密,这让我感到十分安慰”等等。

但是,也有人认为,人与人之间的联系并不如人们想象中紧密。而且,拥有一段真挚的友谊比通过一连串人认识某个距离很远的名人要有意义得多。

还有人认为,由于受教育程度、种族背景等差异,世界并不像人们想象中那么小。

来源:科学网   微软研究人员通过电脑计算证实“六度分隔理论”


13:29, #, By xp
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地震预测和防震的美国经验

四川汶川大地震发生后,中国科学院研究生院地球科学教授史保平教授接受了《科技导报》专访。
 
科技导报:地震学家Geller于1997年发表了一篇很有影响的论文,提出“地震是不能预报的”。你怎么看待这个观点?
 
史保平:Geller博士的文章有他的道理。在美国的时候,我的导师Brune博士也认为地震临震预报难度非常大,因为地震断层活动的力学机制目前我们所知甚少。由于地球内部断层的受力状态并不是我们想象的那么简单,加上观测资料非常有限,现今的断层动力学模型、实验室里的物理模拟并不能清楚地解释地震的孕育和发生过程。在我们所用的教科书中,Brune 模型至今仍然应用于对断层运动的描述和对地表运动的预测。
 
一个地震事件发生以后,断层和断层周围的构造应力场都会发生变化,这种变化都可能是无序的,发生于该地的地震都可能诱发另外一个地方的地震。两个地震发生的位置可能相差几百或几千公里。这样的诱发过程是怎样传递的,目前仍然无法定量地预测。
 
在中国,有关地震预报的研究已有几十年的时间了,也付出了几代人的努力,但事实证明,短期临震预报还是有相当大的困难。一般说来,中长期预报可以知道特定地震活动带或地震活动区内未来几百或几千年内地震发生的潜在危险性。这种潜在的危险性包括了特定地区的最大地震震级以及相对应的地表运动强度。地震空区理论是中长期预报的基础。
 
科技导报:你是怎么看待临震预报的?国外有关于临震预报的研究吗?
 
史保平:陈运泰院士为研究生讲授的《震源物理学》,很大一部分的工作是介绍Brune博士在20世纪60年代至七八十年代所做的工作。这些工作是基于对美国加州每一次不同地震个体的现象的观测所得出的结论。
 
在美国加州Partkfield长约30 km的断层上,1966年的时候发生了震级为6.0 的地震。地震科学家根据历史地震的研究,包括古地震的研究发现,从没有地震监测仪器的时候开始,在这条断层上平均每隔22年就会发生一次震级为6.0的地震。
 
当时大家比较高兴,认为地震有可能是可以预报的。所以,美国的科学家想监测下一次的地震是否仍旧符合上述规律,以此来判断地震是否可以预报。于是,就在那个地方布置了很好的台网,在断层两边打出深井,把仪器放在井下用于探测地震来临时断层两边位移的变化。假如以往的规律成立,1966年发生地震以后,在95%概率的基础上,1988-1992年应该出现下一次的地震。
 
结果20世纪80年代一直没有地震出现,一直等到2002年1月相同震级的地震才发生。虽然这次地震产生的地震波记录跟历史上的地震记录一样,且震级也是6.0,发震断层的位置和长度也一样,这一点美国《科学》杂志上已有文章介绍,说波形等各方面指标和以前是一样的,但是地震发生的时间却比预测的晚了十几年。由此可见,对地震的预测太难了。
 
临震预测方面,美国也有人一直从事这方面的研究工作。2004年,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一位非常有名的70多岁的俄国籍科学家,通过几十年的研究建立了一个模型,并用他的模型成功验证了无数个已经发生过的地震,时间、空间和震级等参数都能一一对应。于是,在2004年4月份召开的美国地震学会年会上,他用这个模型预测,该年度10月份在南加州某个地方会有地震。很多媒体对他的预测都进行了报道。结果到时候地震并没有发生,一年半载之后别的地方有小震发生,但跟他预测的完全不同。这还是著名的地震学家做出的工作。这位科学家的模型是基于已经发生的地震的参数进行的模拟,但是对未来的地震并不能够进行准确的预测。
 
地震预报有3个要素:时间、空间、强度。目前中国科学家包括中国地震局的研究人员在内,所做的工作实际上还是很深入的,比如四川汶川、北川在1657年有过地震,龙门山1958年也发生过6.2级地震。整个这条断层是会有地震发生的。中国地震局做的工作也是足够深入的,不过因为地震预报的难度太大,所以只能判断这个地方具有潜在的地震危险,早晚会有地震发生,但是目前的技术还是无法判断地震发生的准确时间和震级。
 
科技导报:中国人常常讨论地震前兆,比如蟾蜍迁徙、狗的异常现象等等,国外有这种说法吗?
 
史保平:国外有人做动物方面的相关研究,但并不完全一样,比如研究老虎在地表震动时的情绪反应。而震前动物的表情和情绪异常往往不好监测。
 
被称为唯一一次预报准确的地震——中国海城地震,虽然震前预兆特别明显,比如动物异常、天气闷热,但这并不能说明和地震有直接联系,动物异常也许是由别的原因造成的。地质现象非常复杂,各种地质现象都可能造成动物的异常或者其他异常现象的发生,所以动物异常不能被简单地当作地震的前兆,而且也不是每次地震都有明显的前兆现象。可以肯定地说,还没有科学证据支持动物可预测地震。
 
科技导报:有人说,大地震之前有些动物可能有反应,小孩和老人在地震前也有一些反应,而中青年人则没什么感觉?
 
史保平:这个很难说。地震来的时候,有些动物对一些低频波有可能感知到,这在生物学方面是值得研究的。已经有人在做这方面的研究,有的还比较深入。
 
地震的每个个例都不一样,有的有前兆,有的什么都没有。有的是主震型,有的是双震(断层多次破裂),不同的断层的形态也不一样,地震产生的类型很多。
 
每次地震的发震过程都不尽相同,很难找到规律性的东西。同时也很难在实验室里重复地震的过程。实验室中得到的很少的岩石标本,拿到地表很难说和在地底下时是不是一样。实验室只能做一些简单化的实验,真正的地球介质和地壳内部的真实变化从根本上讲我们知道的还很少。
 
科技导报:美国应对地震的策略是什么?侧重点在什么地方?
 
史保平:美国应对地震的基本思路是“防”。比如,已经知道某个区域是一个地震活动区或者地震带,那么,通过我们对几千年里地震情况的研究和积累的知识可以知道,这里未来肯定会有地震发生。那么,美国就会投入很大的力量来对这个区域进行实时监测。此外,美国人还在研究一种预警系统,它能在地震发生的几十秒钟之内把重大的设施和设备关闭。
 
比如,到目前为止,美国加州的工业很发达,但地震很多,尤其是20世纪七八十年代以后地震频繁,断层穿过了整个大的城市。怎么办?他们从“防”的角度出发,在抗震、减震方面动了很多脑筋。比如,大型的核电厂就设计在远离断层的地方。在建筑物的防震方面,他们也有一套办法。
 
美国有个杂志已经报道,北加州在今后30年里,约有99%的概率会爆发一次大型的地震,并将会和1906年的旧金山地震以及这次汶川地震的规模差不多。1906年加州旧金山的地震破了400多km的断层,我们这次汶川地震的断层是300多km。但是,这个杂志报道的地震预测也只能预测在30年之内,具体什么时候发生仍然不能预测。
 
对于临震预报,目前美国科学家也没有更好的预测技术。断层的激光测距做得很好,但仍然是作为一种监测的手段。所以,我认为,中国地震局这几年投入力量作监测是没有错的,必须进行仔细的监测以后才能继续开展深入的研究。用其他的异常现象来进行地震预测不是没有道理,但是从科学的角度来说,地震预测毕竟要基于科学的理论。如果遇到上报哪个地方将要发生地震,专家们要会商,国务院要作决定,这都是很严肃的事情。如果进行了地震预报,疏散了几百万人口,但是没有地震发生,这必定会引起公众骚乱和社会动荡。
 
美国伊利诺大学香槟分校(UIUC)中美地震中心主任埃尔纳赛近期表示,有些人称自己掌握了预测地震的模式,但后来都证明方法失败。对真正成功的地震预测来说,必须预测到地震等级、发生的时间与地点;这些项目如果错误,则将可能产生严重后果。埃尔纳赛举例说,如预测到A城市会发生大地震,A城市的人们撤离到B城市,结果最后却是B城市发生地震;或预测上午9时会发生地震,人们准时撤离,但却发现地震未发生,在隔天回家后反而发生地震;或是预测这是一场7级大地震,学校、政府机关、商店都关门,结果只是个2级地震;因此,只要有一个项目错误,就都会让预测产生负向效果,而非正向效果。而到目前为止,还没有人能正确预测地震。但是,在小范围进行长期的观测和试验,应该予以鼓励。
 
科技导报:所以,在地震带上还是应该以防为主?
 
史保平:我认为是以防为主。严格按照建筑标准,以防为主;或者在一些大的断裂带,不适合人居住的话就不要居住了。不适合盖水电站、核电厂等各种重大设施的地方,也一定要避开这方面的建设。
 
美国有这方面的例子。20世纪70年代,美国北加州要建核电厂,地质学家突然发现那个地方有条活动断层,历史上曾经发生过地震,不过发现的时候已经投了几亿美金进去,但是当时还是立即叫停了这个工程。这是必须停的,因为如果地震发生,核电厂一旦发生核泄漏,整个生态环境将不堪设想。其他的核设施、大型的水坝、桥梁都是如此。
 
科技导报:这是一个成功的案例。有失败的例子吗?
 
史保平:这方面,印度有过失败的例子。印度某个地方有断层,曾经发生过地震,但当地政府偏要在那里建水坝。20世纪90年代的时候,Brune博士知道这件事后,立即就给当地政府提出强烈的反对意见,认为这个地方肯定会有地震发生,不能建水坝。结果当地政府没有采纳他的意见,上世纪末的时候,那里果然发生了大地震,水坝受到了严重的损坏。
 
采用以“防”为主成功的例子比较多,最有代表性的是,2001年,中国昆仑山发生大地震,断层裂开500多km。随后,2002年,美国阿拉斯加发生了规模相当的大地震。当时,英国石油公司从阿拉斯加北面修建的一条输油管道,却没有受到任何影响。因为管道必须穿过断层,当时修建时就知道这条断层今后会发生地震,于是设计的时候就把管道设计成了S型,避开了断层。地震发生之后,管道安然无恙,输油管没有受到任何破坏。
 
另外一个例子是地震预警系统。1983年,美国Idaho 州发生7.3级地震。早期地质地球物理的研究表明,该地区的断层是活动的,未来有地震的潜在危险。因此,建立在该州的原子能实验室安装了地震预警系统,地震来临时实验室的所有设备得以及时关闭,避免了灾难的发生。在测震学中,地震波由体波和面波组成;体波包括了P波和S波,对建筑物造成破坏的是S波,而P波的传播速度比S 波快。因此,当测震仪器接收到P波时,通过触发有关的控制系统,就关闭了所有的实验装置。这是比较成功的例子。
 
发达国家在防止地震灾害时,体现的是以人为本,房屋建筑一定要按照标准施工。在加州,建筑施工一定要按政府规划的设计图去做,不能偷工减料。我国也有地震危险性区划图,哪个地方地表运动量大也都标示出来了。这些地方的建筑和工程应该特别注意,必须严格按照规范施工。华北地区、北京地区都是地震高危地区,这些地方未来的建筑设计和施工都应按照地震抗震规范来做。
 
科技导报:西方对中国海城地震的预报成功有什么看法?
 
史保平:西方的地震教科书都提到了这次地震预报,但仅仅把它看作是一次经验,而不是一个理论。因为后来的渤海地震、唐山地震,还是没有预测到,之后也没有临震预报的成功记录了。所以说,海城地震的预报成功只是概率很小的一次偶然事件,临震预报还是很难的。
 
李四光先生在世的时候,邢台地震之后,他也预测到华北地区在一定时期之内会有地震,但是到底是哪一天在哪一个断层会动,还是无法具体预测。临震预测难在我们无法从物理上完全了解地球内部的运动规律。
 
地球物理就是研究地球内部的物理过程,我带的研究生就是想研究断层是怎么运动的,怎么破坏,破坏以后是怎么回事,并从数据上、物理上予以解释,然后在地震观测中检验。如果地震天天来,积累数据量足够多,也许了解得就深入一些、快一些。但这是偶发事件。8级以上的大地震,全世界平均一年也就一次。
 
科技导报:现在仪器的观测有什么新的方向吗?
 
史保平:一个是这几年发展起来的GPS应用比较广泛。GPS是空对地的大地测量,比如测量整个地球、华北地区或者云贵川地区每年的地壳形变有多大,比我们一般的大地测量精度要高很多。另外,高精度激光测距仪、多分量井下数字地震仪、强震仪、海底地震仪、无线传感网络、光纤通讯加速度仪等,都已应用于对地震和火山活动的监测。
 
科技导报:仪器观测需要在哪些方面拓宽思路?
 
史保平:把仪器放在地下去看,这样可以把地表的干扰屏蔽掉。20世纪90年代,美国加州已经将地震检测仪放置到2 km的深井中记录微震;近期的工作包括穿越圣安德烈斯断层的10 km深的深井钻探计划,将相关的监测仪器逐步放入断层内部,有望对断层的运动获得全新的认识。另外,仪器要做好的话,硬件很重要,就像计算机一样,自主研发新一代数字地震仪是必须的。我们国家在仪器方面,硬件比别人落后一些。
 
科技导报:中国的地震台网目前站点的密度如何?
 
史保平:还不够。美国GPS台站、地震台站密度非常大,特别是对几个主要地震活动区所设立的台站就更多了。EARTHSCOPE计划预计在全美增加的地震台站达8 000个左右。美国国家基金会及美国内政部下属的美国地质调查局(USGS)都在抓紧新的台站建设。美国中部和东部许多著名大学与美国宇航局(NASA)、美国地质调查局(USGS)合作实施一项新的地空观测计划,预计对未来20~50年之内的地震做出准确的预报。这也是一项雄心勃勃的计划。从以前的模拟技术到现代的数字技术,从没有强震台网到密集的强震台网,融合创新技术的各种监测仪器,加上先进的网络通讯,使得他们的监测力量很强。
 
这次第一个报出四川汶川地震的震级和震中的国家是美国,比我们大概早了十几二十分钟。而且当时他们是在深夜的凌晨,而我们是在白天。虚心学习发达国家先进的科学和技术,引入科学的管理体系,是我们迈向强国的第一步。

史保平,中国科学院研究生院地球科学教授;1982年毕业于北京大学,同年考入中国科学院地质与地球物理研究所,获理学硕士学位;1999年美国内华达大学地震实验室获地球物理博士学位;1999-2001年从事地震学方面的博士后研究,师从世界著名地震学家James N. Brune 教授;2001-2005年任职于美国肯塔基大学地质调查所,从事工程地震与地震危险性方面的研究。

来源:地震预测和防震的美国经验 科学网


18:47, #, By xp
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研究显示肥胖可能加速大脑老化

《神经病学纪事》杂志网络版日前发表的一项研究结果显示,人体内脂肪过多可能会加速大脑老化,增加人们罹患早老性痴呆症等相关疾病的风险。

 
美国退伍军人事务部旧金山医疗中心的研究人员介绍说,他们利用磁共振成像技术,对50名健康的中年女性和中年男性的大脑进行了扫描,检测他们大脑白质和灰质中多种化学物质的含量。大脑白质由神经细胞的轴突组成,灰质由神经细胞组成。
 
研究结果发现,研究对象的BMI指数(即人的体重与身高平方的比值)越高或者说越肥胖,其大脑额叶、顶叶和颞叶区域白质内的N-乙酰天门冬氨酸盐(NAA)含量越低。研究结果还显示,研究对象越肥胖,其大脑额叶区域灰质内的NAA含量越低,大脑额叶区域白质内的胆碱代谢物含量也越低。
 
NAA是一种具有多种功能、预示大脑整体健康状况的物质,胆碱代谢物是与细胞膜形成有关的关键物质。这两种物质含量越高,意味着大脑的健康和功能状况越佳。
 
研究人员在分析这一结果时认为,人的体重过重有可能会加速大脑老化。此外,儿童时期超重或肥胖也有可能会对大脑发育产生影响。但他们表示,根据现有数据,还无法确定所观察到的超重者或肥胖者大脑异常情况,是仅与体内脂肪有关,还是与营养或生活方式等其他因素有关。
 

10:04, #, By xp
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人类智商高低与“节奏感”相关
瑞典科学家的一项最新研究证实,那些在智力测验中得分较高的人,对时间节奏的把握准确程度也更高。研究人员发现,大脑对时间掌控的精确程度与解决问题和推理相关的神经过程,具有类似的生物学基础。相关论文发表在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)上。
 
领导该项研究的是瑞典Umea大学的Guy Madison和卡罗林斯卡医学院(Karolinska Institutet)的Fredrik Ullén。他们让受试者自己敲出简单的节奏,结果发现,那些智力测验得分较高的人在对规律性节奏的把握上波动最小。研究人员特别强调,受试者要完成的任务与音乐上的节奏感没有任何关联,实验只是单纯测定他们维持节奏准确度的能力。
 
Ullén表示,“受试者完成的任务中不牵扯任何形式的问题解决(problem solving),这很有趣。造成时间把握无规律性的可能是更为基础的生物学层面上的某种大脑活动噪声。神经活动在毫秒尺度上的准确性对信息的处理和学习过程十分重要。”
 
进一步的研究证实,高智商、节奏性强与大脑额叶某些区域的白质体积具有相关性,此前科学家已经知道,额叶区域与解决问题、制定计划和操控时间密切相关。
 
Ullén总结道,“最新研究表明,我们称为‘智商’的大脑因素,其生物学基础隐藏在前额叶的神经纤维数量和相关的神经活动稳定性当中。”
 
来源:人类智商高低与“节奏感”相关  科学网-任霄鹏/编译自《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience),April 16, 2008, 28(16):4238-4243,Fredrik Ullén, Guy Madison

16:06, #, By xp
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青少年的反叛程度和大脑体积有关

《国家科学院学报》报道,青少年持续激烈的反叛行为在生理上与大脑发育过快有关。

青少年的大脑在青春期发育非常快,而那些与父母比较容易发生冲突,且行为比较过激和持续的青少年往往是因为有其生理的原因:大脑速度发育过快。

澳大利亚的研究人员发现,大脑中控制语言和感情的部分如果发育过快,左右脑的体积差异过大就容易造成反叛行为严重和持久,容易发生焦虑情绪。而一般左右脑的体积差异男孩比女孩更明显,故而反叛得更强烈些。

来源:文汇报 本周医学新发现,2008-4-23第12版


13:01, #, By xp
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环境影响胎儿大脑发育

环境对大脑发育的影响,从胎儿在母体中就开始了。上海交通大学医学院附属新华医院沈晓明教授课题组、华东师范大学钱卓教授课题组和瑞金医院乐卫东教授课题组联合完成的上海市科委重大基础攻关项目:“环境对生命早期认知发育的影响”,最近通过了验收。

这一项目以学习、记忆认知为切入点,将环境与认知发育的研究从单纯理化环境扩展到心理、社会环境因素,根据“生物-心理-社会”医学模式,多方位、多层面研究和提高儿童的认知发育水平,同时结合临床试验研究,系统探讨妊娠期压力、丰富环境、精细运动三种有代表性的典型环境因素影响脑学习、记忆认知发育的神经生物学机制,为既往传统的经验医学和行为学研究寻找物质基础。

母亲的紧张情绪影响后代认知

母亲在妊娠期的情绪紧张,会影响胎儿的大脑发育。这是课题组得出的初步结论。

课题组有关专家介绍,虽然过去大家一直认为妊娠期母亲如果精神压力过大,会影响到胎儿的发育,但是一直没有得到过有力的实验证明,此次通过动物实验发现,妊娠期母体承受了精神压力或者是长期情绪紧张,会导致皮质醇和皮质酮都出现改变,在这种情况下发育成熟的妊娠胎儿出生后,会出现在应激情况下血清肾上腺酮的过度分泌。通过大鼠实验还发现,这种情况下出生的大鼠空间学习记忆能力,要比正常情况下出生的大鼠要差。并且,大鼠大脑海马区内一些基因表达和正常情况下出生的大鼠也有差别。

父母别剥夺孩子活动的机会

父母千万别为孩子包办一切,因为如果孩子的手指头缺少精细活动,极有可能影响孩子的大脑发育。这是课题组在研究中发现的情况。

动物试验发现,如果大鼠出生后,前爪不能进行精细活动,只能进行大运动,那么大鼠到幼年期后,在水迷宫测试中的成绩明显要落后于前爪可以进行精细活动的大鼠。尤其是记忆保持、恢复以及学习、记忆的发育进程中,如果前爪不能得到充分活动,则会影响大鼠的大脑发育。

课题组专家颜崇淮教授称,现在不少家庭对孩子照顾得太仔细,什么事情都由家人包办,孩子到了上幼儿园时期,还不会自己扣扣子、系鞋带,甚至连自己拿勺子吃饭都不会。事实上,孩子的手指头长期缺少这些精细活动的锻炼,其大脑的组织结构和神经元结构就会产生变化,进而影响孩子的记忆学习能力。课题组还从少儿运动员中进行了抽样调查,发现长期进行大运动的孩子和长期进行乒乓球这类精细运动的孩子,在解决问题和对问题的反应速度方面有明显的区别。

环境的丰富与否影响大脑发育

后天丰富的环境刺激对大脑发育有影响,甚至对缺血缺氧情况下出生的幼儿在认知能力的提升上有一定的补偿作用。这也是课题组的研究结果。

课题组通过动物实验发现,大鼠如果生活在一个有不同玩具和设施的环境中,其认知能力和学习记忆能力以及交往能力,都要远远胜过在笼子里只能看看远处风景的大鼠。通过大脑切片发现,这一差别也存在于大鼠的大脑结构中。

颜崇淮教授称,丰富环境的刺激,对幼儿的大脑发育也有影响,不过他建议,要通过环境适当增加对婴幼儿大脑发育的刺激,也应该根据不同的阶段进行,因为实验发现,并非所有的环境刺激都对大脑发育有效。

来源:东方网 环境影响胎儿大脑发育


18:52, #, By xp
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什么是联觉

刚才看到纪实频道播放“超能力人类”第1集,其中谈到有关“联觉”:伊丽莎白是瑞士苏黎世的高年级音乐学生,一位可以组合感觉的女性,她无意中融汇了三种感觉-听觉、视觉和味觉。很觉好奇,于是在网上搜到下面这篇有关“联觉”的资料:

    想象一下当你在看一个城市的地平线时你就会有尝到黑刺莓的感觉,或者当你听到小提琴时你的左脚就会有骚痒感,或许你深信星期三都是浅红色的,假如你有类似这样的经验,你可能有联觉。

    什么是联觉?

    联觉是指一种感觉伴随着另一种或多种感觉而生的情况,例如听觉伴随着景象而生,另一种联觉是将字、形状、数字或人名等事物和感官如味道、颜色或口味等连在一起。联觉(synesthesia)的英文来自于两个希腊字,其分别代表着「联合」及「知觉」,因此字义上联觉代表着「结合的知觉」。

    联觉可以牵涉到各种感觉,其中最常见的是有颜色的字或数字,这种现象发生在那些常会看到用特定颜色标示特定字母或数字的人身上,例如,一个联觉人(具有联觉现象的人)可能会把「飞机」这个字看成薄荷绿色,或是把「4」看成深棕色,也有些联觉人闻到味道就会听到声音,摸到东西就会闻到味道,或者是看到景色就会有某种感觉,几乎所有感觉的组合都有可能发生在联觉上,也有一些人的联觉牵涉到三种或更多感觉,但这样的人很少。

    联觉的感知对每个人来说都是特定的,具有联觉的人们在感知上几乎都不相同,换句话说,一个联觉人可能认为「q」是蓝色的,而另一个联觉人会把「q」看成是橘色的。

    诊断

    虽然诊断联觉的正式方法还没有被建立,一位引领联觉研究的医生,李察赛托维克已经发展出一些指标,并不是每个人都同意这些标准,但至少这可以当作诊断的起始点,根据赛托维克的指标,联觉感知有以下特征:

    不自主的:联觉人不会刻意去想他们的感觉,但联觉就发生了。

    实体投射的:当我们被要求想象一个颜色时,我们可能会用「心眼」去看到这个颜色,联觉人并非用心眼去想象,而是真的看到颜色本身投射在实体之外。

    持久而普通的:联觉的感知必须是每次都是一样的,例如,假如你在听到贝多芬的小提琴协奏曲时就会觉得尝到巧克力,那每当你听到贝多芬的小提琴协奏曲时就一定会有尝到巧克力的感觉,联觉的感知必须是普通的,也就是说你可能在闻到某种味道时觉得自己看到颜色、线条或形状,但你不会看到复杂的东西,像是一个房间里面有人、家俱和墙上的画。

    难忘的:通常联觉的第二衍生知觉会比第一感知来的好记,例如,一个将紫色和劳拉这个名字连再一起的联觉人总是会记得有一个女人的名字是紫色的,而不是真的记得劳拉这个名字。

    情绪的:联觉的感知或许会引起像愉悦等情绪反应。

    谁有联觉?

    估计约两百分之一到十万分之一的人有联觉,或许还有很多人有这样的情况但不知道那是什么。

    联觉人倾向于:

    女人:在美国有联觉的女人是男人的三倍,在英国则是八倍,造成男女差异的原因不明。
    左撇子:联觉人中左撇子的比例较一般人多。
    神经病理上正常:联觉人有正常或高于平均的智商,而且他们的神经病理测试都是正常。
    在同一家庭中:联觉似乎是以某种形式遗传,它可能是显性且位于X染色体上。

    名人

    有些被纪念的人可能有联觉:
     Vasily Kandinsky (painter, 1866-1944)
     Olivier Messiaen (composer, 1908-1992)
     Charles Baudelaire (poet, 1821-1867)
     Franz Liszt (composer, 1811-1886)
     Arthur Rimbaud (poet, 1854-1891)
     Richard Phillips Feynman (physicist, 1918-1988)

    也有可能这些人只是在他们的艺术中表达出联觉的想法,不过他们之中有些人的确有联觉。

    联觉的生物基础

    有些科学家相信联觉是由于脑中的「交错连结」,他们假设在联觉人的脑中,原本应该在一个感觉系统中的神经细胞和突触被交错到另一个感觉系统,为什么这样的情况会发生并不清楚,但有些研究员相信这些交错连结在每个人出生时就存在,之后这些连结才会变得精确,在一些研究中,研究人员相信婴儿对感觉刺激的反应中存在着某种形式的联觉,这些研究员相信很多小孩都有交错连结,这些连结之后会消失掉,成年的联觉人只是因为保留了这些交错连结所造成。

    脑中究竟是哪一部分牵涉在联觉上还不清楚,李察 赛托维克的研究让他相信边缘系统(limbic system)是主要产生联觉经验的地方,边缘系统包含数个主要调控我们情绪反应的脑部构造,其它研究则显示出大脑皮层在联觉产生时会有明显的活性,事实上,研究显示大脑皮质有一个特别有趣的效应:色听联觉者在听到某些字时,其一些视觉区域会产生活性,尤其是视觉皮层中和处理颜色相关的区域会在这些联觉人听到字时活化,非联觉人即使被要求想象颜色或把某些颜色和某些字连结起来也不会在这些区域产生活性。 

    联觉和知觉研究

    很多研究员对联觉有兴趣是因为它或许能解开一些人类知觉的原理,在研究知觉上最大的谜团是叫做「系统问题」,没有人知道我们如何将所有的知觉整合成一个完整的知觉,例如当你抱着花的时候,妳会看到颜色、看到形状、闻到香味、还有感觉到它的质感,你的大脑试图将这些知觉统合成一个花的概念,联觉人或许会将额外的知觉加到他们花的概念之中,研究这些知觉或许可以帮助我们了解我们如何感知我们的世界。

来源:什么是联觉


23:43, #, By xp
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伴着那只蝴蝶洛伦茨重归“混沌”

来自于混沌,于混沌中发现“混沌”,最终复归于混沌———“混沌理论”之父、“蝴蝶效应”提出者、美国知名数学家与气象学家、麻省理工学院教授爱德华·洛伦茨(Edward Lorenz)4月16日因癌症病逝于马萨诸塞州剑桥市的家中,享年九十。他提出的“混沌理论”,被誉为20世纪最伟大的三大物理学发现之一。

混沌中发现“混沌理论”

1963年洛伦茨提出了 “混沌理论”,这一理论拥有巨大的影响力,其主要精神是,在混沌系统中,初始条件的微小变化,可能造成后续长期而巨大的连锁反应。此理论最为人所知的论述之一是“蝴蝶效应”:“一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀,会使更多蝴蝶跟着一起振翅,最后将有数千只的蝴蝶都跟着那只蝴蝶一同挥动翅膀,结果可以导致一个月后在美国德州发生一场龙卷风。 ”

洛伦茨发现 “混沌理论”颇具戏剧性效果,也可以算是混混沌沌中发现的。1961年,冬季的一天,洛伦茨   在电脑上进行关于天气预报的计算。为了考察一个很长的序列,他走了一条捷径,没有令计算机从头运行,而是从中途开始。他把上次的输出直接打入作为计算的初值,然后他穿过大厅下楼,去喝咖啡。一小时后他回来时,发生了出乎意料的事。

第一次的计算机运算结果,打印只显示到小数点后三位的0.506,而非完整的小数点后六位:0.506127。这个远小于千分之一的差异,造成第二次的仿真结果和第一次完全不同。在短时间内,相似性完全消失了。进一步的计算表明,输入的细微差异可能很快成为输出的巨大差别。

洛伦茨从这个惊人的结果发现,准确预测天气只是人类的幻想,进而揭示出混沌现象具有不可预言性和对初始条件的极端敏感依赖性这两个基本特点,

洛伦茨最初使用的是“海鸥效应”来形容这种现象,不过这并不是一个完全新颖的比喻:爱伦坡曾声称人们挥着手可能会影响大气条件,但洛伦茨是第一次对此进行系统思考并形成新的理论的人。他把这一发现写成研究论文,于1963年出版,并于1972年正式提出“蝴蝶效应”这一著名的名词。

科学家们对混沌理论评价很高,认为“混沌学是物理学发生的第三次革命”,它与相对论、量子力学同被列为20世纪的最伟大发现之一。量子力学质疑微观世界的物理因果律,而混沌理论则紧接着否定了包括宏观世界拉普拉斯﹙Laplace﹚式的决定型因果律。目前,这一理论已被广泛应用于各个领域,如商业周期研究、动物种群动力学、流体运动、行星运转轨道、半导体电流、医学预测(如癫痫发作)以及军事等。

无处不在的混沌学

混沌理论(Chaos theory)是一种兼具质性思考与量化分析的方法,用以探讨动态系统中(如:人口移动、化学反应、气象变化、社会行为等)无法用单一的数据关系,而必须用整体、连续的数据关系才能加以解释及预测之行为。

在现实生活和实际工程技术问题中,混沌是无处不在的。1960年代混沌学的研究热悄然兴起,渗透到物理学、化学、生物学、生态学、力学、气象学、经济学、社会学等诸多领域,成为一门新兴学科。混沌的发现和混沌学的建立,同相对论和量子论一样,是对牛顿确定性经典理论的重大突破,为人类观察物质世界打开了一个新的窗口。

保罗·奥默罗德在《蝴蝶效应经济学》这本畅销书中认为,经济体就像一个社会有机体,实际上是一套生活在混沌世界中的复杂系统。市场是琢磨不定的蝴蝶,我们无时无刻不是生活在混沌的边缘,对经济的预测与控制很可能只是幻觉。

“蝴蝶效应”在社会学界用来说明:一个坏的微小的机制,如果不加以及时地引导、调节,会给社会带来非常大的危害,戏称为“龙卷风”或“风暴”。

来源:东方早报  伴着那只蝴蝶洛伦茨重归“混沌”


11:11, #, By xp
杂感:心领神会, 学习:科学新知
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大脑可以提前7秒决定人类行为

当你决定要阅读这个故事时,实际上你的大脑在下决定之前已知道下一步应该做什么了。发表在4月13日《自然—神经学》(Nature Neuroscience)杂志的一项研究报告显示,研究人员使用大脑扫描器能够提前7秒钟预测实验者即将要做的事情。
 
这项研究通过实验者选择按左手或右手按钮,可使科学家洞悉实验者大脑对复杂选择做出判断时意识与行动之间的微妙关系。该研究还浮现出关于自我本性与自由意志之间深远的意义:是否我们的意志是自由的?有意识的选择是否仅是一个白日梦?
 
德国马克斯·普朗克学会神经学科学家约翰·迪伦·海恩斯是该研究报告的合著作者之一,他说,“大脑的活动性强烈地预言了你的行动决定。”据悉,海恩斯对之前美国加州大学旧金山分校神经学科学家本杰明·利伯特的杰出实验进行了升级,之前利伯特实验证实一个负责启动行为意识的大脑区域(额前皮层)做出反应的时间要比实验者按下按钮早0.3秒。目前,海恩斯的最新研究支持了利伯特的理论,认为大脑下意识活动性要早于有意识的行为决定。
 
在海恩斯的研究中,实验者额前皮层的活动性要比他们有意识按钮早7秒,该研究小组使用功能核磁共振成像仪器作为大脑扫描器对实验者进行了测试分析。
 
然而,该研究对于大脑的自由意识仍有待于深入分析,比如:该实验不能映射精神活动性,或更复杂的思想决定。海恩斯说,“在现实生活中所做出的一些决定,是很难由大脑扫描器进行判断确定的,比如:我现在要买这套房子还是另一套,接受这项工作还另一项等。”
 
同时,大脑扫描器的预言也并不是完全准确,或许自由意志会进入做出决定的最后一刻,使人们克服改变令人不快的下意识决定。海恩斯说,“我们不能排除自由意识将改变人们最后的决定,但是我并不认为这似乎是有道理的。”目前,他下一步计划对自由意识现象进行研究。
 
美国国立卫生研究院神经学科学家马克·霍尔赖特称,一些感到不舒适的人们会意识到一个潜在非现实的自由意识,这是与思想与人体相分离的概念是相同的,关于自身意识的不同途径的思考和探索能够更深入地理解大脑工作方式。他猜测自由意识作为一种隔离、独立的力量存在着。

来源:大脑可以提前7秒决定人类行为 (新浪科技,魏冬)


10:08, #, By xp
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细胞疗法应对大脑衰老

美国科学家的一项最新研究发现,将人类脐带血细胞(umbilical cord blood cells,UCBC)注射入老龄大鼠后,它们大脑海马区的微环境会得到改善,同时神经干细胞(或前体细胞)也得到相应的恢复。这一研究成果开启了利用细胞疗法应对大脑衰老的可能性。相关论文在线发表于《BMC神经科学》杂志上。
 
领导该项研究的是美国南佛罗里达大学(USF)的Carmelina Gemma。他表示,伴随着衰老的神经发生减少主要是干细胞增殖衰减的结果。论文作者之一、USF衰老与大脑修复卓越研究中心的Alison Willing博士说,“随着年龄的增加,脑细胞神经发生会显著减少,这很大程度上是由大脑微环境的逐渐损耗、困乏引起的。而在注射脐带血细胞后,很可能是由于炎症的减少,我们看到了情况有所改善。”
 
论文第一作者Adam Bachstetter表示,“大脑中存在两个干细胞池,其中一个就在海马区。与体内其它干细胞池相似,大脑的干细胞也会逐渐丧失生成新细胞的能力,而炎症是一个重要的压力刺激因素。”
 
在此前的研究中,由USF另一位科学家Paula C. Bickford领导的小组发现,通过阻断前炎性细胞因子(pro-inflammatory cytokine)IL1B可以减少衰老大鼠的神经炎症,从而部分挽救由衰老引发的神经发生减少,并改善大脑的认知功能。
 
对于最新的研究,Bickford说,“我想脐带血细胞可能具有类似的潜在作用,减少炎症并恢复神经干细胞或前体细胞失去的能力——增殖以及分化成神经元。”
 
研究发现,在脐带血细胞注入大鼠后的24小时内,它们大脑中增殖细胞的数量就会提升,而这样一次处理可以令细胞增殖处于“加强”状态至少15天的时间。
 
另一位论文作者、USF衰老与大脑修复卓越研究中心主任Paul R. Sanberg总结道,“实验表明注射脐带血细胞可以减少神经炎症。这一结论无疑提升了细胞治疗作为一种有效方法,用于改善老化大脑微环境并部分恢复其已损失能力的可能性。”

来源:科学网 《BMC神经科学》:人类脐带血可“唤醒”动物衰老大脑  任霄鹏/编译


22:27, #, By xp
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美研究证实笑一笑真能“笑”掉烦恼

俗话说,“笑一笑,十年少”,“笑是最好的良药”。新研究表明,这些谚语可能比我们想象的还要“真”。美国科学家日前在第121届美国生理学会年会上报告说,欢笑能使人们更健康,即使仅仅是对开怀一笑的期待也对健康有好处。
 
在最新研究中,美国洛玛连达大学(Loma Linda University)的Lee Berk和同事对16位男性展开了研究。其中一半被告知他们将观看之前他们自己选定的喜剧片,另外一半被告知他们将待在房间里看杂志。研究人员在整个实验过程中监测了他们的应激激素皮质醇和肾上腺素的水平,以及DOPAC(多巴胺的代谢物,能帮助产生肾上腺素)的水平。抑制这些应激激素的产生被认为有助于降低血压、提升情绪及增强免疫力。
 
结果发现,观看喜剧片的的人在观看前、观看中以及观看后,其体内的这三种化学物质水平都发生了下降。观看后三十分钟,皮质醇、肾上腺素及DOPAC分别下降了67%、35%和69%。更令人震惊的是,喜剧片还没开演前,皮质醇、肾上腺素及DOPAC就已经分别下降了39%、70%和38%。Berk说:“看起来仅仅对愉悦经历的期待就能够降低压力水平。”
 
研究人员对欢笑的态度非常严肃,因为其潜在的应用是无限的。Berk说:“这不是闹着玩的,我们应该开始把幽默作为一种处方。”
 
美国匹兹堡大学医学中心的病理学家Bruce Rabin表示,应激激素不仅能调控免疫系统,还与沮丧、高血压及糖尿病等身心健康问题有关。他说:“看起来我的祖母是对的,笑是最好的良药。”
 
研究人员表示,下一步就是要弄清内分泌与免疫系统释放激素区域与大脑相关区域进行“通讯”的生化路径。Berk认为细胞因子(cytokines)是关键。他说:“我们需要弄清每种细胞因子的功能,以及它们怎样对欢笑作出反应。”

来源:科学网,美研究证实笑一笑真能“笑”掉烦恼


01:24, #, By xp
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血管重构发生机制研究的新进展

最近,由山东大学张运院士领导的课题组在血管重构发生机制和基因干预研究方面取得了新的突破性成果。4月1日,美国心脏协会(American Heart Association)主办的国际权威心血管病杂志《动脉硬化、血栓形成与血管生物学》(Arteriosclerosis,Thrombosis,and Vascular Biology)全文发表了该项研究成果,并在杂志封面刊登了该文的图片。

血管重构是近年来国际心血管病研究的前沿领域。近年研究发现,血管外膜的成纤维细胞(AF)在血管重构的发生和发展中起着重要作用,但AF增殖的分子机制尚不清楚。本研究应用先进的分子生物学技术,在国际上首次证明转换生长因子TGF-β1介导的Smad,整联蛋白和MAPK信号转导通路间的交互对话是AF增殖的主要分子机制。整联蛋白是影响AF生物活性的主要信号转导通路,而整联蛋白β1是介导此通路的主要分子亚型。

同时,新研究在国际上首次应用特异性生长抑制同源基因(Gax)在转录水平对AF功能进行干预研究,证实Gax基因能够有效整合和负性调控AF的生物学活性。该项研究成果不仅有助于阐明动脉粥样硬化和血管介入治疗后再狭窄等血管重构病变的发病机制,而且为干预血管重构提供了新的治疗靶点,从而具有重要的临床应用前景。刘平、张澄和冯进波等为该文的共同第一作者,张运院士为该文的通讯作者。编辑部在给作者的信中高度评价了这一工作,认为这是一项具有原创性的重要研究。

来源:科学网 血管重构发生机制研究的新进展(山东大学 高飞)


00:57, #, By xp
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为什么会有“灵魂出窍”的经历

很多人都表示自己曾经经历过“灵魂出窍”的经历。然而世界上真的有人经历过“灵魂出窍”吗?那些神秘的“濒临死亡”状态与“灵魂出窍”又有什么样的联系呢?
 
“濒临死亡”和 “灵魂出窍”是一种睡眠疾病
 
美国肯塔基州立大学的研究学者们认为,“濒临死亡”和“灵魂出窍”的奇怪的现象是睡眠疾病中的一种——快速眼动期入侵(sleep disorder rapid eye movement (REM) intrusion),在这个现象过程中,人的意识可以早于身体苏醒,也就是说人们可能会产生意识脱离开自己身体那样的幻觉,也就是人们常说的 “灵魂出窍”。研究者同时还相信,当心脏突然停止跳动这样的现象发生时,就会立刻引起快速的眼动期入侵,从而导致“濒临死亡”的经历产生。这也就意味着“濒临死亡”和 “灵魂出窍”是人们突然进入一个“睡梦般状态”(dream-like state)的错觉,两者是紧密联系在一起的。
 
美国亚特兰大居民帕姆·雷诺兹(Pam Reynolds)可以说是有证据可查的世界首个经历“灵魂出窍”的人。1991年雷诺兹经历了一场脑部动脉瘤手术,手术需要医生将她脑中的所有血液排除掉,而雷诺兹因此也处于了医学中所说的“脑死亡”状态长达45分钟(注:原文数字)。手术结束后,当她苏醒时却惊人的描述了她在“脑死亡”过程中的所有经历。她表示她刚才与逝去的亲属们进行了交流,甚至于她也详细的描述出了手术过程中的每一个步骤,连医生从她的头脑中取走了一块骨头她都清楚的记得。雷诺兹的经历就是所谓的“濒临死亡”与“灵魂出窍”。而据相关资料统计,大约有18%的人经历过“鬼门关”,他们都是在心脏病发作之际体会了“濒临死亡”。
 
专家普遍认为,肯塔基州立大学研究者的理论可以很好的对 “濒临死亡”和 “灵魂出窍”诸多方面特征作出合理解释,目前,人的大脑中可以引起快速眼动入侵的地带已经得到确定,它位于脑干。此外,脑干的活动事实上可以独立于高级脑(higher brain)。因此当脑中的高级区域死亡后,脑干仍然可以继续运转,从而快速眼动期入侵现象的发生也就不足为奇了。
 
“灵魂出窍”是大脑感知区域的反应
 
说来也很有趣,“灵魂出窍”的破解是科学家在一次偶然的研究过程中发现的。在几年前,瑞士神经学医生奥拉夫·布兰科(Olaf Blanke)在对一位43岁癫痫病人进行常规检查,他通过脑地形图分析系统对病人进行检测,他首先将电极植入病人脑部,观察当医生施加电刺激时,病人大脑各部分控制着什么样的功能。就在他对脑部的其中一部分进行电刺激时,病人突然感受到了“灵魂出窍”的感觉,并且表示竟然可以看到自己的身体。而当他连续对那个部位进行刺激时,病人每次都会产生那样的“经历”。布兰科立即意识到,原来当他对病人脑部位于“颞部顶骨连接部位”的叫“角回”(angular gyrus)的区域进行刺激时,会立刻导致“灵魂出窍”现象的产生。
 
布兰科认为,颞部顶骨连接部位(temporal parietal junction)也是大脑中控制身体感知以及位置感觉的区域,当它在和“角回区域”处理大脑信息发生交错时,我们就会立刻感到自己的意识从身体中释放出来,于是就会出现“灵魂出窍”的感觉。这种交错现象一般只能出现在强烈刺激和“濒临死亡”状态下,这也可以解释为什么很多人在极度悲伤或极度兴奋时,能够感受到自己的“灵魂”。
 
布兰科与肯塔基州立大学的研究学者们都在对“濒临死亡”与“灵魂出窍”进行着科学的解释,科学家相信,“濒临死亡”与“灵魂出窍”是快速眼动期入侵受到刺激的结果,“灵魂出窍”是由大脑中高级脑的神经反应;“灵魂出窍”完全是一种科学现象,并不是那么神秘,只是人在处于“濒临死亡”时才会出现。目前科学家还在继续研究当人处于”脑死亡“状态后,大脑高级神经中枢是否还会继续工作一段时间。

来源:科学网  为什么会有“灵魂出窍”的经历


22:26, #, By xp
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利用新方法揭示疾病基因网络

美国、法国、冰岛三国的科学家近日利用一种新的技术,分别在小鼠和人类身上确定出了与肥胖有关的基因网络。这比追踪单个致病基因的传统方法要全面得多,并且已经被用于确定新的药靶。相关两篇论文3月16日在线发表于《自然》(Nature)上。

领导此次研究的是美国罗赛特制药公司(Rosetta Inpharmatics)的Eric Schadt。他将传统的方法比作寻找疾病的简单基因开关——只要简单地开启或关闭这个基因就可能导致更高或更低的疾病风险。新方法则着眼于已知基因的表达变化上,找到与疾病有关的基因网络,而不是单个的基因开关。

研究小组与冰岛的deCODE公司合作,从几百个冰岛人身上收集了血液和脂肪样本。分析了每个样本中23720个已知基因的表达情况,并将结果与每个参与者的身体质量指数对应起来。

在控制与肥胖有关的常见混淆因素(如年龄、性别等)之后,研究人员发现肥胖人的血细胞中有2000种基因的表达水平改变了,而在脂肪组织中有超过17000种这种基因。研究人员还在基因表达数据中发现了一个共有的模式,这使他们能够将这些基因组织成一个共同调节的基因网络。

接下来,研究人员在基因组中寻找额外的DNA序列变异,这些变异与基因表达的某些变化有关。应用这种方法,研究人员发现了数千个DNA变异,其中大部分都位于表达水平发生改变的基因附近。

研究结果证实,超重是可遗传的——在脂肪细胞中发现的基因表达水平改变中有70%是可遗传的;同时也确定了免疫系统在肥胖等代谢紊乱中的重要作用——小鼠实验证明一组与肥胖有关的基因同时也与炎症有关。

这一研究结果也可用来为其它疾病确定新药靶。美国加州大学洛杉矶分校的生物统计学家Chiara Sabatti说:“通过‘网络’的观点,你能够增加机会,发现你所感兴趣的导致‘显型’的基因。”

Schadt说,这一“基因寻找”技术已经被公司采用,“我们并不是仅仅关注一个基因,因为它们可能无法成药。我们考虑什么是最好的节点,或者说信息控制点。我们要弄清能最大程度影响基因网络的开关是什么。”

法国里尔生物学研究所的生物学家Christian Dina表示,其它一些实验室已经加快了使用这项技术的步伐。他说:“这确实是一个非常大的进步。”他预测这将加速遗传变化导致疾病方式的确定过程。

来源:科学网 利用新方法揭示疾病基因网络(梅进/编译)


22:20, #, By xp
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中药复方治疗急性早幼粒性白血病分子机理的系统分析

这是陈竺团队在美国科学院院刊发表的一篇论文,论文对中药复方雄黄-青黛-丹参治疗急性早幼粒性白血病分子机理做了系统分析,经典地解析和阐明了一个完全依据中医理论研发出来的中药复方,在细胞和分子水平的明确的作用靶点和机制。而且,每种药物在分子水平的作用与中医对每味药物在复方中的地位和作用的认识均相呼应。下面转自科学网赵立平的博客  中药复方“君臣佐使”配伍理念的分子例证(论文摘要)。
 
中药复方由多种草药和矿物药等成份按照“君臣佐使”的原则配伍,可以达到增效减毒的目的。有记载的中药复方至少有10万多个。中国食品与药品监督管理局批准的中药绝大部分都是复方药物。但是,中药复方配伍的现代理论基础和分子作用机理尚待阐明。陈竺院士的团队用临床证明治疗急性早幼粒性白血病(APL)有特效的雄黄-青黛-丹参(RIF)复方作为研究对象,力图用现代生物医学手段阐明中药复方的合理性和作用机制。
在这个复方中,雄黄的主要成份是四硫化四砷(A),青黛的有效成份是靛玉红(I),丹参的有效成份是丹参酮 IIA(T)。在小鼠APL疾病模型中,ATI联用比任何一个成份单用都有明显增强的疗效。这种增效是协同效应而不是简单的相加效应。ATI 3个成份联用可以显著增加APL白血病细胞的分化;与单个或者2个成份组合相比,3者联用可以显著增加癌蛋白PML-RARα的降解,增强骨髓细胞再分化调节因子的活性,并促进细胞G0/G1阻滞。更有意思的是,T和I可以上调水甘油通道蛋白9的基因表达活性,从而促进砷更多的进入恶性早幼粒细胞,这样就能显著增强砷引起的PML-RARα蛋白的降解,提高疗效。这些结果与中医药的传统理论是相吻合的,为理解RIF治疗APL的机理提供了一个理论框架,也为深入理解其他古老复方的治疗机制开辟了新的途径。
 
读完这篇论文后,感到很有必要把自己的认识和理解写出来,与大家共享。因本人学术水平所限,理解难免有偏差甚至错误,欢迎各位网友批评、指正。
 
1,什么是“中药复方”?
“一个药物-一个靶点-一种疾病”是现代医学最常见的治疗模式。例如,控制血糖、血脂、血压的药物,成份单一,结构清楚,都具有各自明确的靶点和作用机理。但是,这样的单一药物只能控制或者缓解某些症状,很难彻底解决复杂疾病,例如癌症的治疗问题。
西方的联合药物疗法,比如艾滋病的“鸡尾酒疗法”,就是考虑到疾病的复杂性,试图用多种作用机理不同的药物成份同时作用于多个靶点,达到增强疗效,减少副作用的目的。这种同时使用多种药物应对复杂疾病的做法,在现代医学中还是一种新的尝试,但是,中医使用复方药物治疗疾病已经有至少2500年的历史了。
中医主要使用草药和矿物药等治疗疾病。中医在长期实践中,对每一种药物的性质和作用都形成了自己的认识和看法,同时,对如何把不同药物配合在一起提高治疗效果,减少毒副作用也具有自己一套独特的原则和理论。
“君臣佐使”就是中医进行复方配伍时遵循的一个重要原则。组成复方的药物可按其所起的作用分为君药、臣药、佐药、使药,称之为“君”、“臣”、“佐”、“使”。中医认为,“君”是复方中针对主证起主要治疗作用的药物;“臣”指辅助君药治疗主证,或主要治疗兼证的药物;“佐”指配合君臣药治疗兼证,或抑制君臣药的毒性,或起反佐作用的药物;“使”指引导诸药直达病变部位,或调和诸药的药物。“君药”是复方中不可或缺的,而“臣”、“佐”、“使”三药则可酌情配置或删除。
尽管中药复方具有自己独特的理论,积累了超过10万个方剂,而且经过数千年的实践,证明其是有效和可靠的。但是,绝大多数复方的有效成份的化学结构是不清楚的,作用靶点和分子机理更谈不上。因此,中药复方很难被主流医学和西方社会接受,在很大程度上限制了中药复方的更加广泛的应用。
如何用现代分子语言阐明中药复方的作用机理和配伍原理,向国际社会显示其科学合理的内涵,成为摆在中国科学家面前的一个非常重要而又艰巨的任务。
 
2,什么是急性早幼粒性白血病?
急性早幼粒性白血病(APL)是急性髓系白血病(AML)中的M3型,被认为是最凶险的一种白血病,病人骨髓里积累大量的不成熟的早幼粒细胞,且具有严重的出血症状。该病的病因已经研究的比较清楚,主要是两条染色体易位,通俗点说,就是两条染色体的臂断裂,然后互相交换。在结合点就出现一个新的融合基因,PML-RARα,它编码一个融合蛋白,作为核受体可以诱导一系列基因表达,最终导致细胞癌变。
一般的细胞在分裂一定的代数后就会分化成熟,变成具有各种特定结构和功能的细胞。但癌变以后的细胞失去了分化能力,会不停的“疯长”下去。如果能够使用药物使细胞停止分裂,并诱导癌细胞重新分化,则可以使癌细胞“改邪归正,重新作人”。APL癌细胞对分化诱导剂全反式维甲酸(ATRA)是敏感的。这种药物可以通过修饰和代谢癌蛋白PML-RARα 使癌细胞重新分化,改邪归正,停止“疯长”。
有意思的是,砒霜(三氧化二砷ATO)作为东西方传统医学中一种古老的药物,被证明是治疗APL的有效药物,其作用靶点就是PML-RARα融合蛋白,它可以引起这种癌蛋白的降解,随后癌细胞就会凋亡,即自杀。最近有报道,ATRA/ATO的联合使用,可以使APL病人的4年无病生存率超过90%。按照无病生存超过5年可以认为是治愈的标准,APL有望成为可以被治愈的第一种白血病。
 
3,治疗急性早幼粒性白血病的复方中药是怎么回事?
在中国、法国等国的血液学和癌症专家努力阐释砒霜治疗APL分子机理,并将其与维甲酸结合,用于临床治疗该病的同时,由著名中医黄世林领导的研究队伍,在上个世纪80年代,完全根据中医理论,设计了一个治疗APL的中药方剂,其“君药”是一种矿物药-雄黄,另有青黛、丹参和太子参作为臣、佐、使药发挥辅助作用。令人鼓舞的是,多中心临床试验表明,这个复方(简称RIF)对APL病人的完全缓解率是96.7%到98%,5年无病生存率达到86.88%,病人除一定的肠胃不适和皮疹外,没有严重的毒副反应。已经有人报道雄黄和青黛配伍具有一定的抗APL活性。大量文献也表明丹参具有抗肿瘤活性。太子参被认为具有提高免疫力的作用,在RIF复方中可能不是必不可缺的成份。在这个复方中,雄黄的主要成份是四硫化四砷(A),青黛的有效成份是靛玉红(I),丹参的有效成份则是丹参酮 IIA(T)。
因此,这个治疗APL的复方(简称ATI)是根据中医理论设计的,其主要的有效成份的结构和活性也是基本清楚的,加之APL具有很好的动物模型和体外细胞模型,用它研究复方的配伍原理和分子作用机制是个比较理想的对象。
 
3, ATI在APL白血病小鼠模型中的治疗效果如何?
APL白血病小鼠动物试验表明,ATI复方比起空白对照以及任何一个成份单用或者两两合用来,可以显著延长小鼠的中位生存率。在单味药治疗组,A表现出最好的疗效。ATI复方处理组的小鼠骨髓和脾脏里分化成熟的粒细胞占大多数,这些细胞都在表达标志着细胞在分化的粒细胞分化抗原Gr-1 and Mac-1,这表明癌细胞多数已经“从良”,但在其他组成熟的粒细胞却很少。ATI复方处理组减少了脾脏和肝脏的重量,但没有显著减少小鼠的体重。与空白对照相比,ATI复方显著减轻了疾病的扩散,防止了对组织结构的明显的破坏。这些结果表明,ATI复方比各味药单用的疗效明显好很多,而且没有严重的毒副作用。
 
4,ATI诱导细胞分化的作用是协同效应还是相加效应?
癌细胞被诱导分化为成熟细胞后,就没有危险了。研究发现,在单用时,A和T对体外培养的人APL细胞有一定的诱导分化作用,但I没有这个作用。ATI可以诱导人APL细胞在体外的分化,其诱导作用显著大于单味药的作用,而且这种效应的增强是协同效应,即,起到了1+1大于2的作用。值得注意的是,对维甲酸诱导分化有抗药性的细胞,ATI也可以诱导其分化。
 
5,ATI诱导癌蛋白PML-RARα降解的能力如何?
由于PML-RARα融和蛋白是APL发病的最关键的因素,除掉这个蛋白是让癌细胞“从良”或者“自杀”的必经步骤。ATI如何诱导其降解成为阐明该复方作用机理的最重要的突破口。
与三氧化二砷(ATO)一样,四硫化四砷(A)也可以诱发癌蛋白PML-RARα降解。有意思的是,T或者I可以促进A引起的癌蛋白PML-RARα的代谢,而ATI复方引起的癌蛋白降解是最显著的。
在细胞里,凡是过期、没用的蛋白质都需要降解清除掉。蛋白质降解的第一步是与一种叫“泛素”的物质结合,这个过程叫“泛素化”。对细胞来说,泛素化以后的蛋白就会被看作是需要清除的垃圾,会被运送到核质网上,由一种叫“溶蛋白体”的“细胞机器”将其彻底降解。因此,蛋白质泛素化的过程,就好比是给一袋子东西贴上一个“这是垃圾,请予清除”的标签,清洁工人会根据标签的指令,把它运走,清理掉。陈竺院士的课题组经过大量实验,证明A可以诱导PML-RARα融和蛋白的泛素化和向核质网的转运,以及被溶蛋白体降解。T和I单独都没有这个作用,但是,在与A一起作用时,T和I可以通过促进癌蛋白的泛素化加快其降解。也就是说,T和I能够帮助A给更多的癌蛋白贴上“这是垃圾,请予清除”的标签,从而加快细胞对癌蛋白的降解清除作用。
 
6,ATI复方为什么能促进细胞的分化成熟?
“转录因子”是可以促进基因表达的一类蛋白质,每一个转录因子好比是一个“班长”或者“排长”,可以控制多个相关基因的表达。细胞要正常的分化成熟,就需要很多转录因子启动各种相关基因的表达才行。癌蛋白PML-RARα可以抑制多种与分化有关的转录因子的表达合成,因此,白血病细胞只能一直停留在“幼年”状态,不停地分裂,但不能分化成熟。本研究通过大量精细的分子生物学试验证明,ATI复方可以使受到癌蛋白抑制的细胞分化所需的转录因子重新开始表达并发挥作用,而且,复方的作用显著大于单味药,也是一种协同效应。因此,重新启动细胞分化所需的多种转录因子的功能是ATI复方能够促进细胞分化成熟的分子基础。
 
7,ATI如何抑制癌细胞的不断分裂和“疯长”?
癌细胞是不停的在分裂的“疯长”的细胞。让癌细胞停止分裂是治疗癌症的关键。
一般的细胞分裂要经历一个所谓的细胞周期,是指细胞完成一次分裂到下一次分裂之间的时间。细胞周期分成G1-S-G2-M四个阶段。M是细胞实际进行分裂的阶段,G1-S-G2是两次分裂之间的间隔期,是细胞为下一次分裂做准备的时间。在这个间隔期细胞要做很多事情,其中最重要的是要为新一代细胞复制好一整套的遗传信息,也就是要进行DNA的合成。DNA的合成是在S期进行的,细胞能否进行下一次分裂,在很大程度上要看DNA合成能否启动,也就是细胞能否从G1期进入S期。
细胞从G1期进入S期需要一种叫做CDK的蛋白质的催化作用。本研究发现,I是一个非常有效的CDK的抑制剂。凡是含有I的配方,都能显著抑制CDK蛋白,从而让细胞停留在G1期。而ATI复方的这种让细胞停留在间隔期的作用是最强的。P27是细胞自己产生的可以抑制CDK的一种蛋白质。本研究也发现,ATI复方可以显著增加这种蛋白质的数量,更进一步的把癌细胞“挽留”在间隔期,使其不再继续分裂。
 
8,T和I的“使药”的作用是如何发挥的?
在ATI复方中,A是以癌蛋白为作用靶点的“君药”。A的作用部位在细胞核里。要与癌蛋白结合,并清除癌蛋白,A就必须从细胞外跨过细胞膜,进入细胞核内。因此,A药经过细胞膜被运送到细胞核是其发挥作用的一个必须经过的步骤。
本研究发现,A药是通过一种叫做“水甘油通道蛋白9”的蛋白质被转运到细胞内的。这种通道蛋白是细胞从外部环境吸收水分以及甘油这样的小分子物质所需要的“运载车”。它也可以运输A药。本研究的科学家用一种叫做RNA干扰的技术把水甘油通道蛋白9的基因表达抑制,使细胞膜上的这种通道蛋白的数量减少以后,细胞内的A药的浓度就显著减少,由ATI复方引起的细胞分化也显著减弱。这说明,水甘油通道蛋白9的确是运送A药的通道,这个通道的数目的减少,会减少到达作用靶点的A药的量,从而严重影响疗效。
本研究的科学家用一种叫做原子吸收光谱的技术测定了细胞内的A药的浓度,结果很有趣。用AT和AI处理过的细胞其A药的浓度比单用A药的细胞高。用ATI处理过的细胞里,A药的浓度则是最高的。进一步的研究发现,T和I主要是与A药一起显著提高了水甘油通道蛋白9的基因表达活性,增加了细胞膜上这种通道蛋白的数量,从而提高了细胞内A药的浓度的。
 
综上所述,本研究从分子生物学和生物化学的角度,详细的剖析了ATI复方的组方原理和分子作用的机理。结果显示,A药是本方的“君药”。它直接作用于癌蛋白,通过诱导其降解,从根本上逆转癌细胞的“疯长”,使其分化成熟。T和I对癌蛋白没有或者只有微弱的破坏作用。它们作为本方的辅助药物主要是通过促进癌蛋白的泛素化,加快其降解,以及抑制癌细胞的进一步分裂来发挥作用,动物试验的结果还表明,使用了I药以后,复方的毒副作用大幅度降低,这些都是典型的“臣药”和“佐药”的功效。尤为令人感到神奇的是,中医认为“使药”可以帮助“君药”更好的到达病变部位,提高“君药”的作用效果。在本方中,T和I共同扮演了“使药”的角色。它们通过提高运送A药的通道蛋白的数量,显著增加进入细胞核的A药的浓度,从而提高A药的疗效。

这个从分子生物学和生物化学的角度看来几乎近于无懈可击的堪称“完美”的研究工作,非常经典的解析和阐明了一个完全依据中医理论研发出来的中药复方在细胞和分子水平的明确的作用靶点和分子机制。而且,每种药物在分子水平的作用与中医对每味药物在复方中的地位和作用的认识竟然是如此一致!这个工作应该引起我们的深思。中医在几千年的实践中,积累了超过10万个方剂。每个方剂几乎都经过了数以万计的人(如果不是百万计的话)的使用。从中医的角度看,只要辨证准确,找到对证的方剂,其疗效是可靠的。我们可以想象,在这超过10万个的方剂中,该蕴藏着多少可以象ATI这样能够让某种疾病被彻底治愈的“宝藏”啊!

不是中医没有用,只是我们使用的那些现代生物医学的技术和方法太过“笨拙”,无法把中医药中蕴藏的“宝物”系统的发掘出来。陈竺院士的团队对ATI的研究可以说用一个经典的例子,又一次撩开了蒙在中医药上的那层厚厚的灰蒙蒙的一角面纱,让大家进一步窥探到其潜在的巨大的价值。
因此,中药复方的可靠和有效是勿庸置疑的。接下来的问题就是如何建立一些新的技术和方法,系统的、高效的去挖掘、整理中药复方中的合理成份,把中药从“成份不确定、机理不清楚的混合物”的传统形态转变成“成份确定、机理清楚的混合物”的现代形态,与现代化的“辨证”手段一道,让每一个病人都能找到最适合他的药物,为人类的健康造福!

来源:科学网 赵立平的博客  中药复方“君臣佐使”配伍理念的分子例证


22:52, #, By xp
思考:中医教育, 学习:科学新知
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“解码”大脑视觉皮层活性

很多人的内心深处都安全地隐藏着不为人知的秘密,即使动用今日最先进的脑成像技术也无法阅读他们的心思。不过这些人要小心了,科学家正在朝着这个方向努力。美国科学家近日利用创建的电脑模型和功能核磁共振成像(fMRI)扫描仪,通过“解码”神经系统活性,成功地确定出一个人刚刚所看到的图片。相关论文3月5日在线发表于《自然》(Nature)杂志上。

之前也有过类似的研究,不过都比较简单,包含的图像要么太简单,要么就是已经按类排好。在最新的研究中,美国加州大学伯克利分校的神经学家Jack Gallant和同事尝试了难度更大的实验——利用大脑视觉皮层活性来确定受试人员所观看图片中的某一张,即使他之前从未见过这张图片。

在实验的第一阶段,两个受试人员(Kendrick Kay和Thomas Naselaris)每人观看包括多种物体和风景的1750张图片,同时利用fMRI扫描仪监测他们视觉皮层的反应。基于这些数据,研究人员将视觉皮层划分为很多小的立方块,并创建了一个数学模型来表现每个立方对不同视觉特征作出的反应。通过结合数以百计的立方模型,研究人员希望能够预测视觉皮层怎样对任意给定图像作出反应。

第二阶段,Kay和Naselaris观看了120张他们之前从未见过的图片,同时用fMRI扫描仪记录下他们视觉皮层的活性。研究人员将记录的活性与模型预测的活性进行了比较,结果发现,Naselaris的120张图片模型预测对了110张,Kay的120张对了86张。当Naselaris再次观测1000张新图片,模型仍旧能够正确预测其中的82%。

美国斯坦福大学的神经学家Brian Wandell认为,这一模型吸收了之前对视觉系统来之不易的发现,是一个很大的改进。他说:“它应用了我们对大脑的相关认识,在某种程度上比其它一些实验要深刻得多。”

不过Gallant表示,这并不意味着能“读心”的大脑扫描仪就要出现了。此次的模型仅仅只能确定已知的图片,迄今为止,还没有电脑模型能够利用fMRI数据重建人们的真实所见,将来也许能够重建梦境和记忆的视觉内容,但这也是非常遥远的事情。Gallant据此开玩笑道,换句话说,某些心藏诡秘的人要想洗心革面重新做人,还有的是时间。

来源:科学网 《自然》:新研究“说”出你的秘密(梅进编译)


23:52, #, By xp
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美国精神医学协会DSM-IV诊断标准

美国精神病学会(APA)从1952年起制订《诊断与统计手册:精神障碍》(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders);后来称之为DSM-Ⅰ。1968年制订了第二版,DSM-Ⅱ。从1974年着手制订而在1980年正式出版的DSM—Ⅲ特别受到重视,因为它有一整套临床工作用的诊断标准,对于美国的、甚至世界各国的精神病学家说来,不论于临床工作、还是科学研究,都有很大帮助。 1987年APA又修订出版了DSM-Ⅲ-R.但是,精神医学发展迅速,这也已不能适应需要,所以从1987年起就开始着手DSM-Ⅳ的制订。

在历届主席的支持下,APA组织了一个工作班子DSM-IV制订工作组,主席为Allen Frances,副主席为 H.A. Pincus,共有Nancy C. Andreasen与 R.L.Spitzcr等 27名成员。下设13个起草小组,每组5~12人,各负责起草一个部分。 组长分别是:

    焦虑性障碍,M.R.Liebowitz;
    谵妄、痴呆、及遗忘,G.J.Tucker;  
    首次诊断于童年期的精神障碍,D.Shaffer与M.Campbell;  
    进食障碍,B.T.Walsh;  
    心境障碍,A.J.Rush;  
    多轴诊断,J.B.W.Williams;  
    人格障碍,J.Gunderson;  
    月经前精神障碍,J.H.Gold;  
    适应性障碍等,R.E.Hales;  
    精神分裂症, N. C. Andrcasen;  
    性障碍, C.W. Schmidt;  
    睡眠障碍, D.J.Kupfer;  
    物质所致精神障碍,M.A.Schuckit.     

每个小组在起草前先广泛复习文献,重新分析已有的资料数据。起草后,将草稿交50 ~100位顾问专家征求意见(包括我国杨德森教授)。同时又征询了60多个有关学会(如美国心理学会、美国护理学会等)的看法;也与 WHO的 ICD—10制订小组交流意见、APA又在 Hospital and Community Psychiatry杂志上辟专栏进行讨论.然后进行了 12次现场测试,共计 70余单位参加,涉及6000余病例。之前,APA出版了一本“DSM-Ⅳ意见选择书”,广泛征求世界各国专家的看法。1993年最后定稿,1994年5月正式出版。

在原书序言中,关于什么叫精神障碍,有一段相当详尽精辟的定义:“精神障碍是发生于某人的临床上明显的行为或心理症状群或症状类型,伴有当前的痛苦烦恼Distress)(例如,令人痛苦的症状)或功能不良(disability)(即,在某一个或一个以上重要方面的功能缺损),或者伴有明显较多的发生死亡、痛苦、功能不良.或丧失自由的风险。而且,这种症状群或症状类型不是对于某一事件的一种可期望的、文化背景所认可的(心理)反应,例如对所爱者死亡的(心理)反应.不论其原因如何,当前所表现的必然是一个人的行为、心理、或生物学的功能不良。但是,无论是行为偏离正常(例如,政治的、宗教的、或性的),还是个人与社会之间的矛盾冲突,都不能称为精神障碍,除非这种偏离或冲突是正如前述那样的个人功能不良的一种症状。”

在译成中文时,有些细节要说明一下:“a general medical condition”实际上是指除精神障碍以外的疾病,在我国没有这种统称,所以译成“躯体情况”;“separation”是指儿童与父母亲人分开,所以译为“离别”,以示与“分离(dissciation)”有别;至于“disability”,以前一向译为“残疾”,实际上在本书中不是这种意思,只是指能力不佳,所以译为“功能不良”;还有“bereavement”,实际是指对所爱者的生离或者死刑,不一定是亲友死亡,故“离丧”。 ……

来源:美国精神医学协会DSM-IV诊断标准


23:33, #, By xp
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互联网学术资源搜索

20世纪90年代以来,Internet(互联网络)迅速兴起并且得到普及。它从根本上改变了人类信息的生产、流通、分配和利用模式,为人类创造了最先进快捷的信息传播和交流方式。网络信息资源是指放置在互联网上能满足人们信息需求的信息集合,它具有数据量大,更新快速,无序性和关联度强等特点,这些都为网络环境下的信息检索技术提出了新的要求。

 网络信息检索有三个组成要素,即站点资源、浏览器和具有收集、检索功能的搜索引擎。搜索引擎是以一定的策略在互联网中搜集、发现信息,对信息进行理解、提取、组织和处理,并为用户提供检索服务,从而起到信息导航目的的网络检索工具。

一、搜索引擎的工作原理

搜索引擎的工作原理可以看作三步:从互联网上抓取网页、建立索引数据库、在索引数据库中搜索排序。

1.从互联网上抓取网页
利用能够从互联网上自动收集网页的Spider(蜘蛛)程序,自动访问互联网,并沿着任何网页中的所有URL爬到其他网页,重复这一过程,并把爬过的所有网页收集回来。搜索引擎的Spider程序一般要定期重新访问所有网页,更新网页索引数据库,以反映出网页文字的更新情况,增加新的网页信息,去除死链接,并根据网页文字和链接关系的变化重新排序。这样,网页的具体文字变化情况就会反映到用户查询的结果中。

2.建立索引数据库
由分析索引系统程序对收集的网页进行分析,提取相关网页信息,根据一定的相关度算法进行大量复杂计算,得到每一个网页针对页面文字中及超链中的每一个关键词的相关度(或重要性),然后用这些相关信息建立网页索引数据库。

3.在索引数据库中搜索排序
当用户输入关键词搜索后,由搜索系统程序从网页索引数据库中找到符合该关键词的所有相关网页。并按相关网页针对该关键词和相关度数值排序,相关度越高,排名越靠前。
用页面生成系统将搜索结果的链接地址和页面内容摘要等内容组织起来返回给用户,搜索过程宣告结束。

二、搜索引擎的类型

随着搜索引擎技术和市场的不断发展,网络上出现了多种不同类型的搜索,但从搜索引擎的工作原理和组织形式划分,基本上可划分为目录式搜索引擎、全文式搜索引擎和元搜索引擎三类。

1.目录式搜索引擎
目录式搜索引擎主要通过人工发现信息,并依靠标引人员对信息进行分析和分类,由专业人员手工建立关键词索引,建立目录分类体系。这种“搜索引擎”并不采集网站描述等资料,经过人工审核编辑后,如果符合网站登录的条件,则输入数据库以供查询。该类搜索引擎因为加入了人工智能,所以信息准确、导航质量高,缺点是需要人工介入、维护量大、信息量少、信息更新不及时。这类搜索引擎中最具代表性的是Yahoo!。分类目录的好处是,用户可以根据目录有针对性地逐级查询自己需要的信息,而不是像技术性搜索引擎一样同时反馈大量的信息,而这些信息之间的关联性并不一定符合用户的期望。

2.全文式搜索引擎
全文式搜索引擎是由检索程序(如Spider)以某种策略自动地在互联网中搜集和发现信息,由索引器为搜集到的信息建立索引数据库,由检索器根据用户的查询输入检索索引库,如果找到与用户要求内容相符的网站,便采用特殊的算法计算出各网页的信息关联程度,然后根据关联程度高低,按顺序将这些网页链接制成索引返回给用户。这类搜索引擎的优点是信息量大、更新及时、毋需人工干预,缺点是返回信息过多,有很多无关信息,用户必须从结果中进行筛选。这类搜索引擎的代表是Google。

3.元搜索引擎
元搜索引擎是一种调用其他独立搜索引擎的引擎,亦称“搜索引擎之母(the Mother of Search Engines)”。这类搜索引擎没有自己的数据,而是将用户的查询请求同时向多个搜索引擎递交,将返回的结果进行重复排除、重新排序等处理后,作为自己的结果返回给用户。元搜索引擎虽没有网页搜寻机制,亦无独立的索引数据库,但在检索请求提交、检索接口代理和检索结果显示等方面,均有自己研发的特色元搜索技术支持。目前元搜索引擎技术主要有并行处理式和串行处理式两大类。并行式元搜索引擎运行时是将查询请求同时发向各个独立搜索引擎,然后将结果按特定的顺序呈现给用户;串行式元搜索引擎运行时是将查询请求先发向某个独立搜索引擎,待其返回结果后再将请求发往另一个独立搜索引擎。这类搜索引擎的代表是InfoSpace。

三、搜索技术基础

互联网上的信息多而杂,如何准确快速地找到自己所需要的信息,掌握一些基本的网上搜索策略和搜索技巧是必要的。

1.搜索策略
搜索策略是为实现搜索目标而制定的全盘计划或方案,是对整个搜索过程的谋划与指导。有效的搜索策略由以下几个过程组成。

(1)明确搜索目标
在正式搜索之前,要确切了解搜索的背景和目的,明确所需要的信息类型(全文、摘要;中文、外文;DOC、PDF、TXT)、检索范围、检索方式、时间跨度等。

(2)选择合适的搜索工具
各种搜索引擎在查询范围、检索功能等方面各有千秋,不同目的的检索应选择不同的搜索引擎。选择合适的搜索工具主要从工具的类型、收录范围、检索问题的类型、检索具体要求等方面综合考虑。花一点时间选择合适的搜索工具是有必要的,可以借助于各搜索引擎的主页与联机帮助进行了解和评判。通常,优秀的搜索工具有以下几条判断标准:
 ①快速;
 ②准确;
 ③易用;
 ④强劲。

(3)抽取适当的关键词
应尽量选专指词、特定概念或专业术语作为关键词,避免选普通词和泛指词。

(4)正确构造检索式
检索式是搜索过程中用来表达搜索提问的一种逻辑运算式,又称检索表达式或检索提问式。它由关键词和搜索引擎允许使用的各种运算符组合而成,是搜索策略的具体体现。可以认为检索式就是输入搜索引擎搜索框中的文字和符号。许多搜索引擎都提供简单查询和高级查询,建议使用后者,如组合使用布尔逻辑运算符、双引号、括号、大小写,可使检索结果控制在一定范围之内。

(5)根据结果及时调整检索策略
搜索通常不是一蹴而就的,而是一个多步骤的过程,需要逐步接近目标。要观察每次返回的搜索结果,及时调整检索策略。

当检索结果为零或过少时,需要扩大检索范围。
 ①使用同义词、近义词或相关词,用布尔逻辑运算符or连接关键词;或逐渐减少最不重要的概念词,或使用较普遍的词,或改用上位词。
②使用截词技术可检索出以某几个字母开头的所有单词,某词的单数及复数形式及其同根词。
③利用某些搜索引擎的自动扩检功能进行相关检索。如某些搜索引擎在检索结果页面上有“More Like This”键,或“更多结果”或“相关结果”键,在此可获得与检索式相关的一些推荐性网址,而这些站点可能是上述检索策略不能直接检索出来的结果,借此扩大与丰富检索范围。
④使用多个搜索引擎。因为没有哪两个搜索引擎是完全相同的,每一个搜索引擎都有自己的检索特色,都有自己的索引,都以不同的方式在网上搜寻网址,出现不同的检索结果不足为奇。从不同的搜索引擎的检索结果中,可以综合出最符合要求的答案。
⑤使用元搜索引擎。当用户已知检索词,但对独立搜索引擎不熟悉或想节省在多个搜索引擎之间的转换时间,可选用元搜索引擎作试探性的起始检索,了解网上是否有相关信息以及在哪里可找到这些信息,再利用独立搜索引擎进行更全面、深入的搜索。

如果得到的检索结果太多,或检索结果不相关,则需要缩小检索范围,具体方法如下:
①使用逻辑“与”。用布尔逻辑运算符and(+)连接几个关键词,或增加概念词。
②使用逻辑“非”。用布尔逻辑运算符not把不需要查找的关键词排除在检索结果之外。
③使用位置算符。使用邻近操作符把检索范围缩小到网页的某个部分。
④固定词组检索(短语检索)。
⑤使用缩写的全称。只用词组的缩写进行检索,会把那些和主题不相关的文献检索出来,从而产生误检,使用全称则不会出现这一情况。
⑥利用某些搜索引擎的进阶检索功能(Refine,Revise,Search again,二次检索),限制查询范围。搜索引擎提供的范围限制类型一般包括:类目的分类范围、地域范围、时间范围及其他特殊类型范围,如域名后缀(.com,.gov,.org)、文件类型。这些范围限制实现的方法不同,有些是通过在关键词前加特殊的符号实现的,有些是通过下拉菜单实现的。

2.搜索技巧
各个搜索引擎都提供一些方法来帮用户精确地查询信息,使之符合用户的要求。不同的搜索引擎,提供的查找技巧和实现的方法各有不同,但一些常见的技巧是可以通用的。

(1)注意词的不同形式。
在利用关键词进行检索时,为了对需求主题进行全面系统的检索,必须要考虑词的变化。通常主题词有4种变化:等同词(同义词)、上位词、下位词和相关词(同类词)。表达同一个明确的概念、互相等同的词称为等同词;概念上外延更广的词为上位词;概念上内涵更窄的词为下位词。要想结果查找得更全面、系统,就要考虑把词的几种形式都用上,但网络信息太多、太泛,因而对检索结果的精确度要求较高,能使用下位词时就不要使用上位词。

(2)布尔逻辑语的使用。
逻辑“与”,其常用的表示方法为“and”或“+”。其含义是只有含“与”的关键词全部出现时,所搜索到的结果才算符合条件。
逻辑“或”,其常用的表示方法为“or”。其含义是只要“或”的关键词中有任何一个出现,所搜索到的结果就算符合条件。
逻辑“非”,其常用的表示方法为“not”或“-”。其含义是搜索的结果中不应含有“非”后面的关键词。
在输入汉字作关键词的时候,不要随意加空格,因为许多搜索引擎把空格认作特殊操作符,其作用有的与“and”一样,有的与“or”一样;有的搜索引擎查询时以“&”代表and,以“|”或“,”代表or,以“!”代表not,具体是哪一种用法,要根据具体的搜索引擎来定。

(3)精确检索的应用。
精确检索符引号(“”)通常表示用户希望把输入的结果不管字符有多长都作为一个完整的词进行检索,如“中文搜索引擎的检索技巧”,检索的结果中必须有把引号内的内容作为一个完整检索项的表达。检索结果的量相对较少,但比较准确,但若没有引号,则只要结果中出现了包含“中文”、“搜索引擎”、“检索”、“技巧”这几个词的信息内容都会被检索出来,检索到的信息量大,但检准率较低。

(4)通配符“*”或“?”号的使用。
在大多数搜索引擎中,可以把“*”号作为通配符使用,可用它代替任意几个字符。例如:在搜索引擎的关键词输入框中输入“电脑*”,它可以代表关键词“电脑硬件”、“电脑软件”等。在有些搜索引擎中,其关键词输入框边已设有“与”、“或”按钮,只要选中相应的按钮,在输入的各类关键词间插入空格,按下“搜索”按钮后搜索引擎会自动在各关键词间加“与”、“或”符号。

(5)字段检索。
网络信息实际上不分字段,但有的搜索引擎设计了类似于字段检索的功能,运用字段设置,可以把检索词限制在一定位置范围内。
 “检索词site:网站地址”表示把结果限制在某个网站或者是网站频道,或者是某个域名之内;“intitle:检索词”表示检索词应该在网页标题中出现;“inurl:检索词”表示检索词应该在网址中出现;“link:网站地址”表示检索某网页被谁链接。

(6)位置检索。
部分搜索引擎运用了位置算符,位置检索是表示词与词位置和距离关系的符号,通常运用“nW”、“nN”两种,前者表示所连接的两个词之间的距离相隔不超过n个单词的距离且顺序不变,而后者表示所连接的两个词之间的距离相隔不超过n个单词的距离但顺序可以变换。

(7)找不同类型的信息。
有些搜索引擎还用“filetype:”这个语法来对搜索对象作限制,冒号后是文档格式,如PDF、DOC、XLS等,如“科技报告filetype:pdf”表示要找PDF格式的科技报告文档。

四、常用学术搜索引擎

(1)Google Scholar(http://scholar.google.com/
Google推出的免费学术搜索工具,可以帮助用户快速查找学术资料,包括来自学术著作出版商、专业性社团、预印本、各大学及其他学术组织的经同行评论的文章、论文、图书、摘要和技术报告。
2006年,Google Scholar扩展至中文学术文献领域。作为此次扩展的一部分,Google Scholar在索引中涵盖了来自多方面的信息,信息来源包括万方数据资源系统、维普资讯、主要大学发表的学术期刊、公开的学术期刊、中国大学的论文、中国国家数字图书馆的馆藏图书以及网上可以搜索到的各类文章。Google Scholar同时提供了中文版界面,供中国用户更方便的搜索全球的学术科研信息。
Google Scholar具有以下特点:
①每一条搜索结果会提供文章标题、作者、引用者、相关文章以及出版、收藏情况等编目信息,有些还会提供链接。
②搜索结果的排序会考虑到每篇文章的全文内容、作者影响度、发表文章刊物的权威性以及该文章被其他学术著作引用的次数等要素。
③搜索不仅仅针对文字信息,还包括评论等其他方面。

(2)SCIRUS(http://www.scirus.com/
SCIRUS是由爱思唯尔科学公司(Elsevier Science)于2001年4月推出的迄今为止国际互联网上最全面的科技信息专用搜索引擎。它以自身拥有的资源为主体,对网上具有科学价值的资源进行整合,集聚了带有科学内容的网站及与科学相关的网页上的科学论文、科技报告、会议论文、专业文献、预印本等。其目的是力求在科学领域内做到对信息全面深入的收集,以统一的检索模式面向用户提供检索服务。
SCIRUS覆盖超过2亿个与科技相关的网页,包括5900万个.edu站点,1800万个.org站点,680万个.ac.uk站点,1860万个.com站点及500万个.gov站点。这些信息源包括:Science Direct,IDEAL,MEDLINE on BioMedNet,Beilstein on ChemWeb,BioMed Central,US Patent Office,E-Print ArXiv,Chemistry Preprint Server,Mathematics Preprint Server,CogPrints和NASA等。
覆盖的学科范围包括:农业与生物学,天文学,生物科学,化学与化工,计算机科学,地球与行星科学,经济、金融与管理科学,工程、能源与技术,环境科学,语言学,法学,生命科学,材料科学,数学,医学,神经系统科学,药理学,物理学,心理学,社会与行为科学,社会学等。
SCIRUS的检索界面友好,简洁方便,可分为基本检索(Basic Search)和高级检索(Advanced Search)两种方式。默认方式为基本检索。
SCIRUS基本检索非常简单,用户仅需输入检索词,按回车键,或单击“Search”按钮即可得到相关资料。在基本检索的操作中,用户可以选择检索结果的来源,如来自于期刊或来自于网络。用户还可以选择检索结果与输入词组是否精确匹配。
SCIRUS高级检索支持逻辑检索。“AND”表示检索结果中必须包括所有的检索词、“OR”表示检索结果中至少包含一个检索词、“ANDNOT”表示前面的检索词将一定包含于检索结果中,而后面的检索词则一定不出现在检索结果中。在高级检索的操作中,用户还可以选择检索字段、年限、信息来源等来限定检索结果。
SCIRUS用户可以进行个性化检索设置,如每屏显示的检索结果数等。用户可以保存检索设置,以便在今后的检索中继续沿用此设置。

(3)ResearchIndex(http://citeseer.ist.psu.edu/
ResearchIndex又名CiteSeer,是NEC研究院在自动引文索引(Autonomous Citation Indexing,ACI)机制基础上建设的一个学术论文数字图书馆,它提供了一种通过引文链接检索文献的方式,目标是从多个方面促进学术文献的传播与反馈。
ResearchIndex检索互联网上Postscript和PDF文件格式的学术论文。目前在其数据库中可检索到超过500000篇论文。主要涉及计算机科学领域,涉及的主题包括互联网分析与检索、数字图书馆与引文索引、机器学习、神经网络、语音识别、人脸识别、元搜索引擎、音频/音乐等。ResearchIndex在网上提供完全免费的服务(包括下载PS或PDF格式的全文),系统已实现全天24小时实时更新。
ResearchIndex的常用功能包括:
①检索相关文献,浏览并下载PS或PDF格式的全文,ResearchIndex支持布尔检索。
②查看某一具体文献的“引用”与“被引”情况。ResearchIndex可以列出该文献的主要参考文献,包括每条参考文献的被引频次、参考文献在来源文献中的上下文及参考文献的全文;同时还可以获得该文献被其他后继文献引用的信息,包括的内容同上。
③查看某一文献的相关文献。ResearchIndex应用特殊算法计算文献相关度。默认的检索结果排序方式为命中文献的被引频次。
④图表显示某一主题文献(或某一作者、机构所发表文献)的时间分布。可依此推测学科热点和发展趋势。
进入ResearchIndex的主页,在检索框内输入检索式,单击“Search Documents”就可以开始查询。也可以点击“Search Citations”查询引文信息,点击每条引文左侧的“Context”会得到进一步的引文与全文信息。两种查询都使用全文检索技术。
在查询结果页中,单击其中一篇,就可以看到这篇文章的记录。右上角可以浏览并下载该论文的多种格式的全文;在Abstract下面是论文的被引情况,通过这些引文链接可以了解有哪些后继文献引用了该论文。“Context of citations to this paper”中可以直接看到引文的上下文。所有引文都可以进一步查看其引用与被引情况,绝大部分可得到全文;“Active bibliography”列出了按照相关系数排序的该论文的相关文献。
文章记录页面下方“Citations(may not include all citations)”列出了该论文主要的参考文献,每条参考文献前方的数字代表该参考文献的被引次数。绝大多数可得到全文。参考文献下方的图表直观地显示该篇学术论文参考文献的时间分布,但是只有当著录的参考文献中给出论文发表年时,才会在图表中显示出来。
在运用ResearchIndex进行查询的时候,有几点需要注意:
①ResearchIndex在进行引文统计时,通常单独考虑作者自引的情况。
②当两个或多个相连的词作为检索词输入时,如果没有“and”、“or”等布尔算符出现,系统将其近似当成一个词处理,即检索词出现的顺序必须严格匹配。
③若以作者为检索词,尽量只使用作者的last name。或列出在引文中所有可能出现的该作者的著录形式,中间用“or”连接。

(4)INFOMINE(http://infomine.ucr.edu/
INFOMINE是为大学教师、学生和研究人员建立的网络学术资源虚拟图书馆。它建于1994年,由加利福尼亚大学、威克福斯特大学、加利福尼亚州立大学、底特律-麦西大学等多家大学或学院的图书馆联合建立。它拥有电子期刊、电子图书、公告栏、邮件列表、图书馆在线目录、研究人员人名录,以及其他类型的信息资源40000多个。INFOMINE对所有用户免费开放,但是它提供的资源站点并不都是免费的,能否免费使用,取决于用户所在图书馆是否拥有该资源的使用权。
INFOMINE共包括12个数据库:生物、农业和医学数据库,商业和经济数据库,多样性文化及种族资源数据库,电子期刊,政府信息数据库,教育资源数据库(K-12),教育资源数据库(大学),Internet利用工具,地图和地理信息系统(GIS)数据库,物理、工程、计算机和数学数据库,社会学和人类学数据库,视觉艺术和表演艺术数据库。INFOMINE报道款目的著录内容包括资源名称、简介、URL、相关资源链接、人工选择或专家选择、收费情况,并为用户提供了对资源发表评论的平台。
INFOMINE的检索界面友好,检索方法简单易用。检索功能包括基本检索、高级检索和浏览三种方式。
基本检索:在INFOMINE首页的检索框中直接输入检索词(主题词、作者、关键词等),单击“Search”或回车键就可以检索出相关资料。
高级检索:输入检索词,可使用逻辑检索(AND、OR、AND NOT)或特定符号(*、||、()、“”等)来扩大、缩小检索范围。在高级检索中,通过点选菜单和下拉菜单的组合使用,可以限定检索范围(如关键词、主题词、资源描述、作者、标题等),限定检索的数据库范围,限定资源的类型和路径,以及检索结果的显示方式,每页显示的检索结果数和检索结果的排序方式。
浏览:对普通用户而言,浏览是一种有效和常用的检索方式。INFOMINE在基本检索、高级检索和每个数据库的页面下,都提供了浏览功能,可以从目次表、美国国会主题词表、标题、关键词和作者等途径进行浏览,查找所需的资料。

(5)Intute(http://www.intute.ac.uk/
Intute是一个免费、便捷、强劲的搜索工具,由英国高等教育资助理事会下的信息系统联合委员会(JISC)和艺术与人文研究委员会(AHRC)开发建立,专注于教学、研究方面的网络资源。所收录的信息资源都是经过行业专家选择和评审的,从而保证了其质量。目前数据库信息已达120060条。
Intute共设四大领域:科学与技术、艺术与人文、社会科学、健康与生命科学。各个领域下又包含诸多学科,以科学与技术类为例,覆盖了天文、化学、物理、工程、计算、地理、数学、地球科学、环境以及交叉学科,信息达33806条。
Intute的检索功能包括基本检索、高级检索和分学科浏览三种方式。Intute支持布尔逻辑语,可以用“and”,“or”,“not”限定检索条件,检索词可以是题名、关键词或领域描述。

(6)OAIster(http://www.oaister.org/
OAIster是密歇根大学开发维护的一个优秀的开放存取搜索引擎,收集了来自536 家学术机构的590万篇文档,包括开放使用期刊的文章、工作论文、讨论文章、会议论文和学位论文。可按关键词、题名、创作者、主题或资源类型进行检索。检索结果含资源描述和该资源链接。

(7)SciSeek Science Directory(http://www.sciseek.com/
SciSeek是一个专注于科学与自然领域的搜索工具,采取人工收集处理的方式,提供农林、工程、化学、物理和环境方面的科技期刊及其他信息。

(8)Information Bridge(http://www.osti.gov/bridge/
Information Bridge是由美国能源部(DOE)下属的科学与技术信息办公室(OSTI)开发维护的搜索工具,提供美国能源部1994年以来研究成果的全文文献和目录索引,涉及的学科领域包括物理、化学、材料、生物、环境科学、能源技术、工程、计算机与情报科学和可再生能源等。检索功能有基本检索和高级检索两种。

(9)Find Articles(http://findarticles.com/
Information Find Articles提供多种顶极刊物的上千万篇论文,涵盖艺术与娱乐、汽车、商业与经融、计算机与技术、健康与健身、新闻与社会、科学教育、体育等各个方面的内容,大部分为免费全文资料,检索操作简单。

(10)百度文档搜索(http://file.baidu.com/
Information 百度文档搜索可以查找以Word、PowerPoint、PDF等格式存在的研究报告、论文、课件等各类文件。它支持对Office文档(包括Word、Excel、Powerpoint)、Adobe PDF文档、RTF文档进行了全文搜索。搜索时,在检索词后面加一个“filetype:”来限定文档类型。“filetype:”后面可以跟以下文件格式:DOC、XLS、PPT、PDF、RTF、ALL。其中,ALL表示搜索所有这些文件类型。在搜索结果页面,点击结果标题,可以直接下载该文档,也可以点击标题后的“HTML版”快速查看该文档的网页格式内容。

(11)万方数据ilib(http://scholar.ilib.cn/
Information 万方数据ilib是万方数据股份有限公司旗下的专业学术搜索平台,隶属于万方数据资源系统。它是Google Scholar和Yahoo!奇摩学术搜索重要的内容提供者,平均每周新增文献5万余篇。
Information ilib提供一般检索、关键词检索和按学科分类浏览三种检索形式,检索结果显示标题、作者、出处、年期、关键词、摘要及参考文献等详细信息,但是获取全文需要付费。

参考书目:
1. 吴贤奇主编.《现代文献信息检索》.南京:东南大学出版社,2007
2. 王园春,李瑞斌主编;韩颖主审.《科技信息检索与利用》.北京:石油工业出版社,2006
3. 李瞳主编.《信息检索与利用》.南京:南京大学出版社,2006

来源:互联网学术资源搜索(发布者:中国科技论文在线)


23:12, #, By xp
信息:医药教育, 学习:科学新知
久坐使人“老”上10年

英国科学家近日研究发现,从生物学意义上来说,经常久坐的人要比常常运动的人“老”上10年。相关论文发表在1月28日的《内科学文献》(Archives of Internal Medicine)上。

领导此次研究的是伦敦圣·托马斯医院双胞胎研究小组的Tim Spector。研究人员查访了2401个双胞胎的运动水平,并评估了他们端粒的长度。端粒长度随人寿命的增高而缩短,可作为老化的标记。研究人员发现,平均来说,最活跃组(一周锻炼超过3小时20分钟)的端粒要比最不活跃组(一周锻炼少于16分钟)的端粒长出200个核苷。研究人员认为,“这种差别意味着从生物学来说,不活跃的人要比活跃的人老上10年。”

研究小组目前对于活动水平能否直接影响端粒长度并不确定。不过,研究人员认为这是最可能的一种解释,同时他们还考虑了吸烟、肥胖、社会地位及其它可能的混淆因素的影响,修正了统计结果。

研究人员同时也考虑了不活跃影响端粒长度的几种方式。比如,已知细胞更新越快,端粒缩短速度越快,所以不活跃的人可能具有较高的细胞更新速度;另一种可能的解释来自氧化应激(oxidative stress),它会产生更多的氧原子和氧分子来压迫细胞。Spector说,“很可能我们需要锻炼以降低氧化应激。”

在同一期的《内科医学档案》中,美国国立衰老研究所流行病学和人口统计学部主任Jack Guralnick就此次研究发表的社论认为,还需要更多的工作以确定运动和端粒长度之间是否存在因果联系。

他说:“这是一个引人关注的发现,统计学显示的结果相当清楚。但是其它一些疾病因素并没有考虑进修正结果,它们有可能导致了这种联系。而在这类研究中要证明因果联系几乎是不可能的。”

Spector承认,他的这项研究将会在衰老研究领域激起更多的争论。不过有科学家表示,不论此次的结果将来能否得到证明,都会在该领域引发更多的研究。

来源:科学网 《内科学文献》:久坐使人“老”上10年  梅进/编译


23:00, #, By xp
学习:科学新知
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为什么写日记能调整心情

一个星期三的早上,工程师马库斯被老板叫到了办公室。经理对马库斯30年来的贡献表达了谢意,然后递给他一份解聘通知书。一名保安主管陪同马库斯回到他的办公室,清理好他的办公桌,然后护送他离开办公楼。那天,同样的事情也发生在其他100名工程师身上——达拉斯计算机公司没给任何通知就辞退了他们。
 
这些员工被解雇数月之后,心理学家詹姆士·W·佩内贝克(James W. Pennebaker)在美国南卫理工会大学(Southern Methodist University)设法召集了超过半数的被迫离职员工,来参加他的一个简单实验。“我从来没跟这样一些满怀怨恨的研究对象一起工作过,”佩内贝克回忆说,他目前在美国得克萨斯大学奥斯汀分校工作。当时,他让每个研究对象每天花20分钟写日记,连续五天。佩内贝克要求,一部分人记录他们每天如何打发时光,另一部分人把他们对失业的内心感受写下来,对余下的志愿者没有作任何写作要求。
 
与其他组的研究对象相比,第二组自愿者,也就是那些把内心的愤怒和失望统统写下来的人,在未来寻求工作时有更显著的优势——四分之一以上的人在三个月后找到了新工作。尽管所有的参与者在找工作时都做出了相同的努力,参加面试的次数也一样,其他组的自愿者只有很少的人找到了新工作。实验结果的差异如此显著,佩内贝克和他的同事们立即提前结束了实验,并建议每个人即刻写下内心的感受。
 
上述实验发生在1994年。从那时起,很多研究表明“表达性写作”可以治愈身体和精神上的创伤。在进行类似的“佩内贝克研究”几个月后,不管是学生、罪犯还是病人,大多数人的身心状态明显好转。根据对试验对象的健康所做的13项不同研究的综合统计,表达性写作的效果丝毫不逊色于心理治疗的效果。最近的研究表明,表达性写作对于人体的免疫系统和血压有良好的长期疗效。
 
正确的写作方式
 
尽管所有这些研究似乎都说明,只要拾起笔,一切烦恼皆可消除,但事实上却不这么简单。选择正确的主题很重要。研究者们认为,人们只有在应对不利的形势,特别是面对那些一直困扰他们,而他们又不愿和别人谈及的境况时,才能从写作中取得良好效果。佩内贝克还提醒人们,写作过程本身是极为痛苦的,“我经常看见我的实验对象痛哭流涕。”把这些淤塞的感情释放出来,这个过程被弗洛伊德称为精神宣泄——从长远角度看,是能达到治疗功效的。
 
与仅仅思考问题相比,描述问题或者复述经历会改变人们的思想观念。2006年,在美国加利福尼亚大学河滨分校,索尼娅·柳博米尔斯基(Sonja Lyubomirsky)召集了她的96名学生来测试上述方法。他们发现,只有描述问题和复述经历具备功效。不管是以写作还是以大声说出来的方式来讲述故事,都能使人们一步一步地把事情分析清楚,让这件事情有始有终。仅仅思考问题只会让事情变得一团糟,事件、画面、感情变得纠缠错乱,人们重新体验那些经历时,又有可能再次陷入那些苦恼的情景中。
 
佩内贝克说,那些得益于写作的人们,并没有避开难题,或试图去缩小它们。有时人们还会发现创伤性经历的意义,但这仅仅是额外收益,并不是治疗的主旨。写作者并不需要强迫自己去发现痛苦中隐含的意义,那样只会有害无益。
 
为了让写作发挥出最大的功效,佩内贝克建议人们在写作时关注三个问题:发生了什么?给我带来什么感觉?我为什么会有那样的感觉?第一条戒律就是,在写作的时候要一直随心所欲,不要担心语法、拼写、句子是否完整或者语言是否重复等问题,“关键是花上至少15分钟全身心投入写作,挖掘内心的感受。”
 
不过,不要这样去处理那些快乐的经历。将美好的回忆记录下来会适得其反。在柳博米尔斯基的研究中,他要求学生们写下快乐记忆,但这实际上破坏了这些记忆。也许把这些快乐的记忆写下来,就让人们对自己的记忆产生了距离感,因此在接下来的几个星期,学生们因为这些快乐记忆所产生的满足感会逐渐消退。有趣的是,简短的写作并不会对快乐的记忆有什么伤害,罗伯特·埃蒙斯(Robert Emmons)在2003年的实验中让他的65名学生写下他们每个星期中最感激的五件事情。学生们在整个实验过程中表现非常乐观,体验到了更多的快乐心情,并积极地与其他参与者相互交流。
 
在佩内贝克使用表达性写作帮助受挫的电脑工程师找到工作的十几年后,更多研究得出了一个广受欢迎的结论:你并不需要花几个小时写日记来改善情绪。如果方法得当,十五分钟就足够了。

来源:科学网  为什么写日记能调整心情(作者:卡贾·加施勒,环球科学)


22:31, #, By xp
杂感:心领神会, 学习:科学新知
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人工智能的主要学派

人工智能的主要学派有:

(1)符号主义(symbolicism),又称为逻辑主义(logicism)、心理学派(psychologism)或计算机学派(computerism),其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。

(2)连接主义(connectionism),又称为仿生学派(bionicsism)或生理学派(physiologism),其主要原理为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法。

(3)行为主义(actionism),又称为进化主义(evolutionism)或控制论学派(cyberneticsism),其原理为控制论及感知-动作型控制系统。

他们对人工智能发展历史具有不同的看法。

1、符号主义

认为人工智能源于数理逻辑。数理逻辑从19世纪末起得以迅速发展,到20世纪30年代开始用于描述智能行为。计算机出现后,又再计算机上实现了逻辑演绎系统。其有代表性的成果为启发式程序LT逻辑理论家,证明了38条数学定理,表了可以应用计算机研究人的思维多成,模拟人类智能活动。正是这些符号主义者,早在1956年首先采用“人工智能”这个术语。后来又发展了启发式算法->专家系统->知识工程理论与技术,并在20世纪80年代取得很大发展。符号主义曾长期一枝独秀,为人工智能的发展作出重要贡献,尤其是专家系统的成功开发与应用,为人工智能走向工程应用和实现理论联系实际具有特别重要的意义。在人工智能的其他学派出现之后,符号主义仍然是人工智能的主流派别。这个学派的代表任务有纽厄尔(Newell)、西蒙(Simon)和尼尔逊(Nilsson)等。

2、连接主义

认为人工智能源于仿生学,特别是对人脑模型的研究。它的代表性成果是1943年由生理学家麦卡洛克(McCulloch)和数理逻辑学家皮茨(Pitts)创立的脑模型,即MP模型,开创了用电子装置模仿人脑结构和功能的新途径。它从神经元开始进而研究神经网络模型和脑模型,开辟了人工智能的又一发展道路。20世纪60~70年代,连接主义,尤其是对以感知机(perceptron)为代表的脑模型的研究出现过热潮,由于受到当时的理论模型、生物原型和技术条件的限制,脑模型研究在20世纪70年代后期至80年代初期落入低潮。直到Hopfield教授在1982年和1984年发表两篇重要论文,提出用硬件模拟神经网络以后,连接主义才又重新抬头。1986年,鲁梅尔哈特(Rumelhart)等人提出多层网络中的反向传播算法(BP)算法。此后,连接主义势头大振,从模型到算法,从理论分析到工程实现,伟神经网络计算机走向市场打下基础。现在,对人工神经网络(ANN)的研究热情仍然较高,但研究成果没有像预想的那样好。

3、行为主义

认为人工智能源于控制论。控制论思想早在20世纪40~50年代就成为时代思潮的重要部分,影响了早期的人工智能工作者。维纳(Wiener)和麦克洛克(McCulloch)等人提出的控制论和自组织系统以及钱学森等人提出的工程控制论和生物控制论,影响了许多领域。控制论把神经系统的工作原理与信息理论、控制理论、逻辑以及计算机联系起来。早期的研究工作重点是模拟人在控制过程中的智能行为和作用,如对自寻优、自适应、自镇定、自组织和自学习等控制论系统的研究,并进行“控制论动物”的研制。到20世纪60~70年代,上述这些控制论系统的研究取得一定进展,播下智能控制和智能机器人的种子,并在20世纪80年代诞生了智能控制和智能机器人系统。行为主义是20世纪末才以人工智能新学派的面孔出现的,引起许多人的兴趣。这一学派的代表作者首推布鲁克斯(Brooks)的六足行走机器人,它被看作是新一代的“控制论动物”,是一个基于感知-动作模式模拟昆虫行为的控制系统。

来源:引自这里《人工智能及其应用(第3版)》  


13:34, #, By xp
学习:科学新知
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近年来胚胎干细胞研究及相关领域重要事件

近些年来,胚胎干细胞研究取得了不少重要成果,同时专家在研制与这种干细胞类似的“多能细胞”方面也获得了进展。
 
2002年3月,美国怀特黑德生物医学研究所借助克隆技术成功对实验鼠进行了胚胎干细胞治疗,首次在动物身上证实“治疗性克隆”技术是可行的。
 
2002年10月,中国中山大学第二附属医院用人工受精卵发育成的囊胚内细胞团建立了首个中国人胚胎干细胞系,使中国在该领域跻身世界前列。
 
2003年4月,日本物理化学研究所宣布,在世界上首次用猴胚胎干细胞生成两种末梢神经,这一成果拓宽了再生医疗的前景。
 
2004年5月,世界上首个国家胚胎干细胞库在英国伦敦建立,它可为糖尿病、癌症、帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等疾病的研究和治疗储存、提供干细胞。
 
2004年9月,美国马萨诸塞州高级细胞技术公司宣布,首次用人类胚胎干细胞成功培育出了视网膜细胞,该技术有望用于治疗视网膜退化造成的失明。
 
2005年1月,日本京都大学专家首次报告说,他们将猴胚胎干细胞分化成神经干细胞,再植入6只患有帕金森氏症的猴子的脑部,结果它们病情明显好转。
 
2006年8月,日本京都大学宣布,该大学研究人员利用实验鼠皮肤细胞制成可分化为各种组织和器官的“多能细胞”,这一成果为利用人类皮肤细胞“仿制”胚胎干细胞打下了技术基础。
 
2007年11月,美国俄勒冈州健康和科学大学报告说,他们用取自不同猕猴的皮肤细胞和卵子培育出胚胎。这是科学家首次成功克隆灵长类动物胚胎。
 
2007年11月,美国威斯康星大学和日本京都大学专家报告说,他们将人体皮肤细胞改造成了几乎能和胚胎干细胞相媲美的干细胞,这一成果有望使胚胎干细胞研究避开一直以来面临的伦理争议,从而大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究。

来源:科学网 近年来胚胎干细胞研究及相关领域重要事件


20:50, #, By xp
学习:科学新知
iPS:独辟蹊径的干细胞研究

11月20日,《细胞》和《科学》杂志分别发表了日本和美国研究人员各自独立完成的一项研究,研究人员首次利用人体皮肤细胞诱导分化出类胚胎干细胞。诱导性多功能干细胞(iPS)首次在公众面前亮相,它不仅被国际生命科学界誉为具有里程碑意义的创新之举,而且多数人认为这一发现极有可能在若干年后问鼎诺贝尔奖。美国加州奥克兰市遗传学与社会学中心的政策分析家Jesse Reynolds说:“这一重大突破将在干细胞研究的科学和政策领域引发一场大地震。”
 
从老鼠到人实现突破
 
“这一研究实现了人类成熟体细胞的重编程和转化为类胚胎干细胞,这是一个新的突破。美国研究小组所用的4个基因中有2个与日本小组的不同,说明成熟体细胞的重编程存在多个信号途径。”国家“863”计划组织器官工程重大专项总体专家组组长、首席科学家、军事医学科学院野战输血研究所所长裴雪涛研究员在接受记者采访时说。
 
干细胞是人体及各种组织细胞的最初来源,具有高度自我复制能力、高度增殖和多向分化潜能、可植入性和重建能力等特征,即这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小,同时又可以进一步分化成各种不同的组织细胞,从而构成机体各种复杂的组织器官。
 
随着干细胞研究和克隆技术的发展,人们逐步发现,干细胞本身所具有的特性使人类有可能在体外培养某些干细胞,并将它们定向诱导分化为所需的各种组织细胞,以供临床所需。以此为目的的干细胞研究几乎涉及人体所有的重要组织和器官,也涉及人类面临的大多数医学难题,如心血管疾病、糖尿病等的治疗。
 
近年来,干细胞研究的一个热点是,人们试图找到一种方法,将人体正常的体细胞直接转化为诱导多能性干细胞(iPS),它们具有类似胚胎干细胞(ES)的功能。2006年3月,日本京都大学的Shinya Yamanaka发表的一项研究成果,首次对这一技术路线给出了肯定的答案。Yamanaka发现,通过基因重新编排技术,即向皮肤细胞中植入一组4个基因,能够将小鼠尾部的细胞转化为类胚胎干细胞;今年6月,Yamanaka和其他科学家报告说,这些新培育出的类胚胎干细胞确实具有多能性,具有发育成任何组织或器官的潜力。
 
“这一技术通俗地讲,就是独辟蹊径,将分化成熟的正常体细胞,通过导入4种基因载体,使其具有了类胚胎干细胞的所有特性,又重新成为一个多功能的干细胞。”美国哈佛医学院教授贺熹向记者解释了iPS的具体含义。
 
裴雪涛说,日本和美国科学家首次利用人体的成熟细胞转化为类胚胎干细胞,虽然在技术原理上与小鼠的研究相同,但许多研究从小动物的结果到人类实验的重复是非常不容易的,也不是完全等同的。美国细胞高级技术研究所科学家罗伯特·兰扎则将这一成果比喻为生物学领域的“莱特兄弟的第一架飞机”。
 
成功避开伦理之争
 
一直对胚胎干细胞研究怀有抵触情绪的美国人这次一反常态,消息发布当天,美国白宫发表声明对美日科学家的这一新成果表示欢迎,认为这才是干细胞研究的“正道”。而美国密歇根州立大学干细胞研究人员Jose Cibelli则更直白地建议:“那些关注伦理道德的人可能需要找点别的事儿来干了。”
 
干细胞与克隆技术的研究及应用几乎涉及了所有的生命科学和生物医药学领域,在此之前,胚胎干细胞的获取主要还是来自早期发育的囊胚,而胚胎的这一阶段涉及许多对生命或“人”的界定问题,不同国家、不同信仰、不同民俗、不同文化背景导致了世界各国对“人”或生命的界定并不完全一致。如何看待胚胎干细胞研究成为最为激烈而敏感的伦理之争之一。
 
胚胎是不是生命、是不是“人”已经成为长期以来各方争论的焦点。
 
在反对者看来,不管哪一种来源的胚胎干细胞,提取胚胎干细胞时必定会损毁胚胎,这样无异于毁灭生命。胚胎干细胞研究不仅难度极大,而且面临着太多伦理、法律等方面的争议。美国总统布什已两度否决了放宽联邦政府资助胚胎干细胞研究的法案。
 
裴雪涛说,这一新的突破在理论上首次证实了人类已分化成熟的体细胞同样可以被重编程转化为类胚胎干细胞,在应用上成功地避开了长期以来争论不休的伦理问题,突破了核移植技术缺乏卵母细胞的窘境,并为获得患者自身遗传背景的胚胎干细胞增加了一个新途径。
 
并非尽善尽美
 
“利用iPS,使得不用胚胎或卵母细胞制备用于疾病研究或治疗的胚胎干细胞成为可能,从而为干细胞和再生医学的研究与应用开辟了一个全新的领域,并将极大地推动该领域和相关科学领域的发展。”裴雪涛说。
 
但裴雪涛同时指出,这项技术用于疾病的干细胞治疗还有相当长的路要走,还有一系列的科学和技术问题有待深入系统地研究,如成熟体细胞转化为类胚胎干细胞的效率还很低,重编程的分子机制还不清楚,所用的转染病毒随机整合到细胞的基因组中具有诱发细胞恶性转变的风险等。
 
美国Stowers医学研究院教授解亭在接受记者采访时也表示,目前iPS的安全性问题还没有完全解决。解亭解释说,植入细胞内染色体位点上的4个新的基因,有可能阻断某些正常基因的功能;并且这4个基因有可能都是癌基因,存在诱发机体产生肿瘤的可能。这些都需要进行更加深入的研究,相信最终能找到这一新技术安全、有效、可控地造福人类的办法。解亭认为,虽然iPS目前还“并非尽善尽美”,但它的应用前景已经被多数研究人员看好,同时科学界也不应该因此而放弃克隆研究。
 
裴雪涛说,iPS所提供的新思路、新技术和新方法具有重大理论意义和实用价值,并将成为今后获得患者自身遗传背景的胚胎干细胞的重要途径之一。它将为干细胞和再生医学的应用提供治疗用的种子细胞;同时,也是研究发育生物学、疾病发生发展机制、基因与蛋白质功能分析等的十分重要的实用模型,这在眼前就极具实用价值。
 
链接:
 
11月20日《细胞》杂志在线报道:
 
日本京都大学的Shinya Yamanaka小组利用4种基因副本——Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4实现了在人体细胞内的基因重组,实现基因重组的细胞分别来自一位36岁妇女的表皮和一位69岁男性的结缔组织。研究人员表示,利用该技术,大约每5000个细胞就能制造1个iPS细胞系,这一高效率保证他们在每项实验中都能得到数个细胞系。
 
11月20日《科学》杂志在线报道:
 
美国威斯康辛大学James Thomson领导的小组,从自己独自确定的14种新的候选重组基因中,最终选择出4个基因,实现了在人体细胞内的基因重组,其中前两个基因与Yamanaka小组是相同的。Thomson和同事利用的是胎儿皮肤细胞以及一个新生儿的包皮细胞。与Yamanaka小组相比,这项研究需要1万个细胞才能分离出1个iPS细胞系。

来源:科学网,iPS:独辟蹊径的干细胞研究


20:46, #, By xp
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大脑不同区域轮流参与脊髓损伤愈合等

大脑不同区域轮流参与脊髓损伤愈合
 
科学家报告说,在灵长类动物愈合脊髓损伤时,不同的恢复阶段有不同的大脑区域参与愈合。确定参与愈合的区域可能改善人类脊髓损伤的修复,而且可能提供更好的脊髓损伤后恢复时间的诊断。研究人员观察了5只猕猴的恢复过程,这些猴子的主要下行传导束从运动皮层到脊髓受到不同程度的损伤。Yukio Nishimura 与日本和瑞典的共同作者用正电子发射体层扫描(PET scan)和可逆药物失活,观察了这些人类近亲受到损害的握指技能的恢复过程。他们看到,在手术后的愈合阶段,不同的大脑皮层区域与神经网相互作用。所有的猕猴在1到3个月中恢复了功能。研究人员提出,在早期恢复阶段,大脑用现有的系统,然后不断地用其他皮层系统来补充以形成更好的控制和稳定性,他们认为即使某个具体神经传导束受到破坏,其功能也可以被间接的路径取代。
 
基因随机删除父母一方的贡献

 
虽然我们的基因来自父母双方贡献的染色体,但是生物学家发现,在他们研究的基因中,5%以上的基因通过一个叫随机单等位表达事件,将来自一方的基因随机地关闭(或失活)。在个体内,有些细胞关闭来自父亲的贡献,另一些细胞关闭来自母亲的贡献。这也许能解释为什么在一个家庭中,有些成员比其他成员对疾病包括遗传疾病易感,或者能解释为什么他们对药物治疗的响应不同,这个问题对研究人员一直是个谜。生物学家Alexander Gimelbrant和共同作者预料他们会找到少量这种随机关闭的基因,但是当他们用基因组范围方法研究包括组织细胞中的4000个人类基因时,出乎意料地发现了至少300个单等位表达基因。在他们的研究之前,人们已经知道3类单等位基因的存在,包括编码免疫球蛋白、T细胞受体、气味受体以及白细胞介素的基因。由于随机失活的存在,即使是同卵孪生子也不完全相同。Rolf Ohlsson在一篇相关的研究评述中讨论了这些发现。

来源:11月16日《科学》杂志精选(科学网)


08:48, #, By xp
学习:科学新知
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科学新知

研究人员找到小鼠大脑中的药物渴求区域

研究人员发现,大脑中一个叫岛叶的区域在对苯丙胺上瘾的小鼠的药物渴求中起作用。如果这些发现也适用于人类,这也许能导致针对药物上瘾和药物副作用的治疗方法。岛叶位于大脑的深处,是监控身体对其生理状态和需求的感觉系统的一部分。Marco Contreras和一个智利研究小组发现,暂时沉默该区域中所有的神经元活动停止了小鼠对苯丙胺的渴求。在另一个试验中,研究人员给小鼠注射稳定情绪的锂药物,该药和其他一些药能引起肠胃不适和心神不安等副作用。研究人员发现,当到岛叶的信号被阻断后,小鼠的行为正常。这个小组未来的计划包括较长时间地停止药物渴求和减轻其他苦恼(摘自《科学》杂志,2007年10月26日)。

乐观倾向的神经基础

抑郁(经常以悲观倾向为特征)的神经基础已经受到了广泛研究。然而,关于乐观的神经科学研究却是新事物。人类是非常乐观的物种,即使在没有根据的情况下也总是期待会产生积极的结果。例如,我们期待自己比一般人寿命更长、更健康,我们会低估自己遭遇车祸和离婚的可能性。一项将对健康的志愿者进行的脑成像研究和行为研究结合起来的工作,为这一现象的神经机制提供了证据。有趣的是,我们知道在抑郁症患者身上功能异常的大脑区域的活动也能预测乐观倾向(摘自《自然》杂志,2007年11月1日)。

来源:科学网《科学》杂志精选   《自然》杂志精选


22:59, #, By xp
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MSN的“英汉通”

XLX的BLOG上看到这则消息,我将它添加成好友了。

MSN的“英汉通”
红移 @ 2007-09-06 09:23

MSN最近发布了“英汉通”。他是一个MSN机器人。只要把en-cn@hotmail.com 加为好友后和它交谈,你输入英文它将帮你翻译成中文,输入中文就会给你英文说明。目前是1.5版。


22:05, #, By xp
学习:科学新知
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记忆的学习与取回激活相同神经元

研究人员报告说,成功的记忆取回激活在学习时放电的同一个神经元。这个Leon G. Reijmers和同事的发现回答了一个长期没有答案的问题:学习与取回记忆是否激发相同的神经元?这个小组产生了带有基因突变的小鼠,给学习过程中激活的神经元贴一种标记,而给取回过程的神经元贴另一种标记。这使他们能数在基底外侧杏仁体中涉及记忆的两个方面的神经元的数量,基底外侧杏仁体是大脑中记忆和情感反应的中心。这些小鼠接受关联条件化恐惧训练,有些受到了电击。受过被电击而产生恐惧训练的小鼠,在与最初受到电击相同的位置被测试记忆取回时,有最多的涉及记忆形成的神经元被激活。而在相同的笼子里测试的或没有受过电击的小鼠的神经元数的重复最小。

来源:科学网 8月31日《科学》杂志精选


12:17, #, By xp
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科学家首次找到免疫系统“失效”原因

众所周知,HIV蛋白因其使人体免疫系统中生成抗体的部分的功能失效,致使病毒得以在人体内滋生繁衍。意大利科学家率先发现人体免疫系统被艾滋病病毒征服的过程,该结果有助于找到对抗艾滋病病毒的新药以及预防艾滋病感染的疫苗。该研究将刊登于今年8月份出版的《美国实验生物学会会刊》上。

研究人员首次说明了HIV-1Nef(Nef是HIV-1的5种病毒基因中调控病毒复制功能的基因)病毒蛋白如何重拳攻击人体免疫系统。这些免疫系统是人类身体“最初的警报系统”,由树状突细胞(DCs)和自然杀伤细胞(NK)组成。首先,Nef“绑架”树状突细胞,以干扰人体细胞自然杀伤的功能,由此身体免疫系统的第一道防线被攻破;接着Nef使用DCs和NK开辟出一个小天地,使得HIV在里面复制繁衍。

DCs本是很好的身体“保安”,它能辨别人体的外来入侵者,随之配合一个免疫响应来驱除入侵者。DCs唤起一些细胞隔绝和遏制感染,以使身体产生更强的能力根除病毒或细菌,NK是其中之一。而当DCs不再完全“控制”免疫响应,且当NK不再遏制传染的时候,病人没有医药干预而存活的可能性将很低。

意大利国家卫生所的乔维纳是该论文的第一作者,他说:“论文中描述的发现对于艾滋病的治疗很有意义。它使我们能理解Nef的功能、作用机制,帮助我们找到合适的药物来阻止‘聪明’的Nef的活动。一个令人兴奋的可能性是制造出包含一个突变Nef蛋白的疫苗,使得该病毒的‘阴谋’不能得逞。”

这些发现也说明Nef蛋白可能提高或抑制DCs和NK的活动。由于DCs和NK在预防艾滋病感染中起重要作用,对于那些身患免疫响应过度活跃或过度迟钝疾病的人来说,上述方法也是福音。

《美国实验生物学会会刊》的总编杰拉德·韦斯曼说:“由于艾滋病病毒更新速度快,使它能对抗人体的各部分,既然现在我们知道病毒蛋白怎样使我们的免疫系统‘缴械’,我们就能够制造诱饵蛋白或找到新疫苗。”

来源:中国基础科学研究网  科学家首次找到免疫系统“失效”原因


21:58, #, By xp
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磁场可促进神经细胞生长

据伦敦媒体报道,科学家发现,磁场可以刺激大脑,促进新神经细胞的生长。这为治疗早老性痴呆症等与神经细胞死亡相关的疾病增加了希望,而且有朝一日也许能用于增强人类记忆力。
 
专家将经颅磁刺激技术应用在老鼠身上,这项技术已经成为研究大脑的普遍方法。在避免开颅手术的同时,经颅磁刺激技术通过迅速改变磁场,在大脑神经细胞内引起微弱的电信号。这项技术已经成为治疗抑郁症、帕金森病、精神分裂症等紊乱病症的实验方法,也可以帮助科学家在实验中临时关闭大脑的某些区域,增强其他区域,从而发现大脑的工作原理。
 
福尔图纳托·巴塔利亚与纽约市立大学的研究小组连续5天对老鼠实施每天5次的短暂刺激,然后观察它们的大脑。日前刊登在《新科学家》(New Scientis)杂志上的研究报告称,他们发现“海马体”某些部位的干细胞大量增加。人们知道,海马体这一大脑区域负责生成记忆和控制情绪。科学家还发现,大脑负责控制运动的区域出现了变化。
 
这是经颅磁刺激技术首次用于刺激新神经细胞的生长。巴塔利亚说:“这项技术具有很大的潜力。对干细胞的效果是最令人兴奋的发现……这开创了一种治疗神经退化性疾病的方法,尤其是早老性痴呆症,还有助于中风病人的康复。”
 
早老性痴呆症与海马体神经细胞的缺失有关,所以刺激细胞生长能够修复损伤。即使经颅磁刺激技术无法刺激人体内神经细胞的生长,其加强现有神经通路的能力也会对早老性痴呆症患者有所帮助。
 
下一步研究将展现这一技术对老鼠记忆力的促进作用,找到取得最佳实验效果的方法。

来源:科学时报  磁场可促进神经细胞生长


22:14, #, By xp
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聆听南怀谨生命科学与《黄帝内经》讲座

周日晚去斯米克广场聆听了南怀瑾先生的“生命科学与黄帝内经”讲座的第二讲(上周第一讲那天我恰好有课没能前往,详情可参ZC的BLOG)。

主会场在太湖边的太湖大学堂,这里是同声传播的分会场,传递的视频音响效果非常好。第一次见到南老,他面容清癯、精神矍烁,他的身后是一道烘形的门形,在黄色灯光的照耀下,南老显得很神圣,似乎那些光就是从他那睿智的身体里散发出来。

南老讲到生命的现象,讲到天癸,讲到人的第一生命、第二生命和第三生命,讲到他对《素问·上古天真论》“上古之人,其知道者,法于阴阳,和于术数,食饮有节,起居有常,不妄作劳,故能形与神俱,而尽终其天年,度百岁乃去”的理解,在他那里,生命与宇宙、天地是一体的,生命的节律与宇宙天地也是一体的。能够顺应天体的运行、日月的变化,生命就是永恒的。

九十岁高龄的他,思路还是很清晰的。听着南老的话,心想,也许生命真是存在着另一种状态?


10:19, #, By xp
杂感:心领神会, 学习:科学新知
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睡眠中大脑的对话

美国布朗大学的科学家 在最新一期出刊的PNAS 期刊中,发表最新的一份研究报告指出,透过一项记录技术(recording technique) 的发展,科学家成功的录到大脑不同区域的对话,因而有可能揭开记忆储存的秘密。

长久以来科学家就对于大脑的记忆模式,感到高度的兴趣,就过去相关研究的推论,大脑中不同区域的功能不同。就大脑的记忆工作来说,有的区域具有短期记忆的功能,有的区域则被认为是储存记忆的地方,这次布朗大学 Mayank Mehta教授所主导的研究计划,首先是发现了睡眠中的脑部电流活动,并非随机无规则的放电,研究人员利用小鼠的睡眠实验,确定俗称海马回 (hippocampus)的脑部区域,会缓慢而规律的向新皮质 (neocortex)脑区放出微弱的电流讯号,而新皮质脑区也会因应这些刺激,发出一定的响应反应,来自德国 Max Planck Institute 共同参与这个研究计划的Bert Sakmann 博士,利用新发展出来的记录系统,以一个深入新皮质脑区的电极,和3 个分布于海马回脑区的电极,进一步分析这些往返的神经电位讯号,结果发现新皮质脑区所发出的响应反应和原始的刺激并不相同。

参与的科学家怀疑这些讯号传讯的过程,就像是大脑不同区域的对话一般,而这个在睡眠时间发生的讯号,虽然仍无法了解,是否跟记忆的储存有关,但肯定这是进一步了解大脑功能的新方向。

来源:睡眠中大脑的对话


12:08, #, By xp
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雌激素提高对短期记忆和口读能力
耶鲁大学医学院的研究人员在《更年期》杂志上报道,每日服用雌激素的更年期后中年妇女,口头阅读和记忆能力有所提高。

“这是首个专门内检查雌激素对阅读能力的影响的研究。”研究的主要作者、耶鲁大学儿童研究中心的小儿科教授Sally Shaywitz医学博士说。“大多数检查服用雌激素与认知功能改善之间的联系的研究注意力都集中在全面的、非特异性的精神状态或记忆能力。”

“这项研究还证明,雌激素还有益于更年轻的更年期后妇女进行日常活动,如阅读等。”Shaywitz补充说。“这个发现会促使医生询问并认真考虑病人的阅读和记忆困难。

这项研究是一次随机性双盲实验,测验60名年龄介于32.8 到 64.9岁更年期后妇女的口头阅读和短期记忆。研究人员评估了受试者口头阅读、短期记忆以及其它认知能力。分两个21天周期对受试者进行治疗:第一周期服用雌激素,14天后开始另一周期的安慰剂治疗。

“与早先检查雌激素和人之能力关系的研究结果不同,这项研究反映了神经生物学、行为学和大脑成像的信息。”Shaywitz说。“这些神经生物学数据表明,雌激素对基本的神经过程产生有益影响;行为数据表明雌激素对音位认知过程有积极影响,这是阅读的核心;大脑成像数据表明雌激素激发大脑下顶叶活动,这个区域对声音命令极为敏感,影响阅读能力。”

Shaywitz和她的同事发现,雌激素对更年期后中年妇女的口头阅读和短期记忆能力有积极作用,这说明雌激素不仅影响大脑组成文字识别神经系统的区域,还影响阅读能力本身。

“这个发现将会激发一系列寻求更好了解雌激素对阅读和记忆的影响的研究。”Shaywitz 说。“这些信息对于区分大脑的认知区域如词汇和空间能力的区域是否对雌激素敏感也很重要;这些研究说明雌激素不是简单的众多认知问题的万能药,而是对特定的认知过程有着特异性作用。”

来源:雌激素提高对短期记忆和口读能力


12:01, #, By xp
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基因药物:有效治吸毒"心瘾"

一种可以有效改善吸毒者心身依赖的基因药物在四川大学华西医学中心研制成功。目前这项名为“戒毒反义核酸”的研究成果已经获国家专利。

由四川大学华西医学中心王正荣教授指导的课题组历时两年完成的这项戒毒新策略研究,是国家自然科学基金的资助项目。它可有效改善吸毒者的身心依赖,解决吸毒者心理成瘾这一全球性的戒毒研究的难题,具有使吸毒者彻底脱毒的效果。

王正荣的课题组采用阻断生物钟基因表达的基因疗法,对小鼠进行戒毒实验,发现可以阻断生物钟基因参与调控的药物成瘾途径,使药物的心理成瘾被克服。

这种方法与国内外各种戒毒方法相比,其最大的优点是副作用小,不影响其他功能,仅是干扰了生物节律,而吸毒者本身的生物节律就是紊乱的。

有关专家透露,该成果现正申报基因治疗新药,这预示着用基因疗法使吸毒者彻底脱毒的目标已不再遥远。

据知,中国官方在册登记的吸毒人员超过八十万人,估计实际人数不低于一百万。而流行病学调查结果显示,毒品、精神成瘾药等精神药物的滥用,不仅已经成为许多国家仅次于心脑血管疾病和恶性肿瘤的第三位死因,也是艾滋病、性病等严重危害人类健康疾病的传播途径。

来源:中新社 基因药物:有效治吸毒"心瘾"


22:44, #, By xp
信息:医药教育, 学习:科学新知
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药物成瘾与某些基因表达的关系

参与药物成瘾机制的多种蛋白(核内调节蛋白、G蛋白等) 可以调节多巴胺基因的表达,其表达的变化对药物成瘾起重要作用。目前认为受中脑多巴胺系统调节的行为与药物喜好和运动活动性有密切的关系,同时中脑是相关基因表达的部位。中脑边缘系统多巴胺系统内受药物调节的蛋白多发生在信使RNA 的水平( 如G 蛋白和cAMP 通路) 。最近的研究显示慢性可卡因治疗可调节腹侧被盖区———伏隔核(VTA2Nac) 通路中多巴胺转运物的基因表达。药物成瘾的多种特性,即使停药后还可以持续相当长的时间甚至终身,提示成瘾药物可以调节基因的表达。

多数研究都集中在观察细胞核内的调节蛋白即转录因子,它们可以结合到定位在某种基因启动子部位的DNA 序列,增加或降低这些基因的转录效率。脑内最有名的转录因子,包括cAMP 反应因子结合蛋白(CREB) 、即早基因(c-fos) 及其相关蛋白。C-fos 是一种原癌基因,在很多刺激条件下,通过不同的第二信使,引起神经元c-fos 表达增强,形成c-fosRNA。在药物中吗啡也可引起c-fos 表达,已知阿片肽受体兴奋引起的是细胞的超极化。可见c-fos 表达的增强仅说明在特定条件下,有关神经元的活动发生了变化,但其活动的性质及结果是多种多样的。药物诱导的细胞内信使通路的改变,可以导致转录因子功能的改变。这种转录因子的调节将改变特异性靶蛋白的表达,从而导致与成瘾有关的脑功能的适应性改变。

最近几个实验室报道,急性给予阿片类药物可以诱导c-fos 和其它几种相关即早基因产物在伏隔核(Nac) 和尾、壳核的表达。这些蛋白的诱导与AP-1DNA 结合活性增高有密切联系(AP - 1DNA 是c-fos和相关蛋白结合的序列) 。慢性给药对这种转录因子家族表现不同的作用,可降低该药引起的c-fos 和其它即早基因产物表达的能力,同时导致与急性诱导不同的c-fos 样蛋白表达。急性可卡因处理,导致由c-fos 和相关即早基因表达产物组成的AP-1 复合体瞬间诱导。这种瞬间诱导的复合体介导了可卡因对基因表达短期影响的某些方面。而慢性可卡因暴露则诱导由c-fos 样蛋白组成的长效AP-1 复合体,这种由不同半衰期和成分组成的AP-1 复合体对基因的表达有不同的影响。以上均提示慢性给药除了对脑表现向上或向下的调节(如敏感或耐受) 量的特性外,还导致脑功能质的变化。这是慢性成瘾药物处理与急性处理重要的差别。

慢性c-fos 样蛋白的纯化和克隆,将有助于研究中脑边缘多巴胺系统中慢性c-fos 样蛋白靶基因表达变化的影响。慢性c-fos 样蛋白引人注目的特性和基因表达的长期变化,可以认为是生物化学适应的长期特征,这些变化与成瘾有密切的关系。对细胞内信使系统通路和蓝斑(LC) 神经元的研究,为深入了解药物成瘾引起的生化和分子机制的变化所导致的脑功能的变化以及阿片成瘾所涉及的特殊生化机制提供丰富的资料。

来源:药物成瘾与某些基因表达的关系


10:39, #, By xp
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每个脑细胞都有自我更新能力

佛罗里达大学McKnight大脑研究中心研究人员在8月16日电子版《Development》一篇文章中谈到:人类普通大脑细胞拥有与干细胞一样的自我更新能力。此项研究首次证明了人类普通脑细胞具有分化为不同类型细胞的能力。

在小鼠体内,研究人员能够使来自癫痫症患者的脑部成熟细胞分化出新的脑组织。并且,能够在培养基中诱发人类脑细胞产生大量的新脑细胞。推测:一个细胞开始分化周期以后,理论上能够不停地复制,直到细胞总数达到10+16。

McKnight大脑研究中心常务董事Dennis Steindler 说:“理论上,我们可以由单个人类脑细胞获得足够的脑细胞,以替换患者脑部的所有细胞。这个单细胞将是一个全新的人类脑细胞资源库,有望治疗帕金森氏症、阿尔茨海莫氏症、中风等脑部疾病,也许在几个月之后我们就会得到用于人脑移植的足够材料。”

早在去年,研究人员即发表文章对体外培养的嗫齿类动物的干细胞样脑细胞复制神经发生(产生新的脑细胞)的过程进行了详细描述。最近研究结果进一步证实,人类普通脑细胞在细胞培养基中也可以产生不同类型的细胞。将取材于受过外科手术治疗的癫痫症患者脑部灰质(gray matter)区的细胞注入小鼠体内,这些人类脑细胞会在各部分脑区会有效结合在一起。

当这些供体细胞遇到培养皿中的生长媒介(growth agents)后,会产生功能与神经祖细胞(neural progenitor)类似的细胞(神经祖细胞发育过程比干细胞的略长,但是有干细胞的自我复制和分化能力,能分化为不同类型脑细胞的)。甚至当这些注入小鼠的癫痫病人脑细胞绕过任何生长刺激物时,它们也能从周围组织中获得信号以产生新神经元。

佛罗里达大学神经科学部研究生 Noah Walton说:“我们能够在培养皿中将这些普通的脑细胞转化为美丽的神经细胞,但是真正要解决的问题是怎样在大脑中将这些普通的脑细胞转化神经元,这将是一个长期艰苦的过程。我们发现在嗫齿类大脑中的一些成分能够将这些细胞转化为神经元。”

研究人员推测,小量现有的祖细胞可能起源于脑部灰质,也可能是由于新环境内供体细胞 “衰老生物钟”(aging clock)倒转从而获得祖细胞或干细胞功能。

斯坦福大学医学院神经生物学教授Ben Barres评论说:“研究证实小鼠大脑的相应组织可以引起细胞快速分化,并且这条理论对人类细胞也成立。这些细胞可以在动物模型中整合到组织中并且存活。现在需要解决的问题是,这些细胞在人类大脑中的任务是什么?它们能否长期存活并且修复回路?佛罗里达大学的研究工作向这些终极目的迈出了第一步。”

研究人员说,这些细胞除了能够修复或者替代受损脑组织外,大量复制有助于检测新药的安全性和有效性。对这些细胞的遗传修饰可以使其产生神经营养因子(neurotrophins )物质帮助大脑存活。

来源:生物通 首次证明每个脑细胞都有自我更新能力


15:38, #, By xp
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遗传变异

长久以来,人们一直认为个体之间基因组没有什么差异,99.9%都是相同的。最近霍华德休斯医学院(by Howard Hughes Medical Institute ,HHMI)国际研究学者Stephen W. Scherer带领的 
研究小组发现,至少10%的人类基因能够改变它们的DNA序列拷贝数,彻底改变了这个常识。

基因经常以双拷贝形式出现,一半来自于父母。Scherer等发现大约2900个基因(>人类基因组总基因数的10%)的特异DNA片段拷贝数不同。不同拷贝数影响基因的活性,最终影响有机体的功能。

为了更清楚这些变异(variation)对人类进化和疾病的影响程度,Scherer研究小组比对了人类基因组遗传整合图谱(HapMap )中收集的270名亚洲、非洲、欧洲血统的人类DNA样本(这些样本曾经用于寻找基因组中变化的单核苷酸),搜索复制和丢失的基因数量,研究人员将此称拷贝数多态性 (copy number variation,CNV)。研究结果刊登于11月23日Nature。

Scherer是多伦多大学、多伦多儿童医院的一名遗传学家,他率领的研究小组利用以微列阵为基础的基因组扫描技术寻找CNV,这种技术能够寻找至少1000个碱基或者核苷酸中的变异。结果发现每个样本中平均有70个250,000核苷酸左右长度的CNV。总共鉴别出1447个不同的CNV ,跨越了12%的基因组,每个染色体的6-19%都由CNV组成,这比以前所能想象的要广泛的多。

这种变异不仅频繁而且程度惊人。“我们找到了缺失的DNA片段,一些长达百万核苷酸,另一些只有几个核苷酸长,” Scherer说,“过去我们认为如果出现如此大的变异,一定是患病了。但是现在我们发现每个人都有这种(拷贝数)变异。”

研究小组发现至少16%的已知疾病相关的基因,如DiGeorge、Angelman、Williams-Beuren、Prader-Willi syndromes等稀少疾病的相关基因和精神分裂症、白内障、脊肌萎缩症、动脉硬化症等疾病的相关基因都出现在这些CNV中。

在11月23日发表的Nature文章中,Scherer等还将两份基因组图谱——Celera Genomics私人公司提供的图谱和人类基因组计划提供的图谱作了比对,发现上千种差异。

“其他人已经比对了这两份人类基因组图谱”Scherer说,“但是他们将这些不同大部分归咎于测序错误。他们不相信所见到的这些变化与测序所用的DNA样本有关”许多差异确实是真实的。

Scherer指出个体基因组序列——对于个体诊断、治疗和预防疾病来说并不遥远。“(对比人类基因组序列以后)就更想知道(个体测序)会得到什么,”他解释说,“文章告诉我们这是很复杂的。”

为了挖掘人类基因组图谱更深层次的价值,研究人员首先应该清楚图谱中丢失了什么,存在多少变异。Scherer说,“我们的运算法则很精微,但如果不重新比对的话很难发现新的东西。”

整个人类基因组据说有30亿个核苷酸。,Scherer在对比Celera和人类基因组测序结果时,发现3千万个核苷酸并不具有代表性,或者拷贝数不同或者方向不同。

发现丰富的DNA变异为研究遗传疾病开辟了新的视野。许多研究人员一直关注小的变异,比如单核苷酸多肽性(single nucleotide polymorphisms ,SNPs)。Scherer说可能如此,但一些疾病更有可能是一段基因的拷贝出现变异引起的。实际上,最近已经有研究将一些变异与肾病、帕金森氏症、阿尔茨海莫氏症、AIDS的易感性联系起来。

这项发现也为进化提供了新的线索。“直到现在,我们研究进化或者是根据小的SNP变化或者是根据在显微镜下可见的大的染色体畸变(chromosomal alterations),因为这些都是可检测的,” Scherer说,“但是现在具有了一组全新的数百万核苷酸的中等程度变异。”

研究人员对人类遗传学的认识发生改变是可喜的,但是仍需要知道这些中等程度的变异意味着什么。假如你比朋友少了一百万个核苷酸,打球的时候会不会稍逊一筹呢?

来源:生物通  遗传变异:我们之间的差异可能比想象的还要大


15:20, #, By xp
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基因表达及其调控

某些基因不断地进行转录和翻译,产生出各种蛋白质,通常称之为基因表达。每个细胞都有一套完整的基因调控系统,使各种蛋白质只有在需要时才被合成,这样就能使生物适应多变的环境,防止生命活动中的浪费现象和有害后果的发生,保持体内代谢过程的正常状态。但是,原核细胞和真核细胞的基因调控有着明显的区别。

原核细胞表达的基因调控,比真核细胞要相对简单,这里以大肠杆菌乳糖操纵子为例来说明。大肠杆菌能以乳糖为唯一碳源生长,这是由于它能产生一套利用乳糖的酶。这些酶受乳糖操纵子的控制。大肠杆菌乳糖操纵子是大肠杆菌DNA的一个特定区段,由调节基因I,启动基因P,操纵基因O和结构基因Z、Y、A组成。P区是转录起始时RNA聚合酶的结合部位。O区是阻遏蛋白的结合部位,其功能是控制结构基因的转录。平时I基因经常进行转录和翻译,产生有活性的阻遏蛋白。当大肠杆菌在含有葡萄糖而不含乳糖的培养基中培养时,阻遏蛋白与操纵基因结合,从而阻挡了RNA聚合酶的前移,使结构基因不能转录,也就不产生利用乳糖的三种酶。当大肠杆菌在只含乳糖而不含葡萄糖的培养基中培养时,乳糖便与结合在操纵基因上的阻遏蛋白以及游离的阻遏蛋白相结合,并改变阻遏蛋白的构型,使其失活,从而使阻遏蛋白不能与操纵基因结合,这时RNA聚合酶可以通过O区而到达结构基因,使结构基因开始转录和翻译,产生出利用乳糖的三种酶。如果培养基中同时含有葡萄糖和乳糖,细菌只利用葡萄糖而不利用乳糖,原因是在这种情况下RNA不能与启动基因结合,因此也就不能使结构基因进行转录和翻译。

真核细胞表达的调控,比原核细胞要复杂得多,至今还没有较为系统而又为实验所证实的理论。普遍认为,真核基因的表达调控主要有三种形式:①结构基因的内部或其附近存在对基因表达起调控作用的DNA序列;②基因中某段富含CG的序列的甲基化对基因表达起调控作用;③通过染色体结构的变化控制基因的表达。一般认为,在真核基因的结构基因的上游有一个启动基因区(由增强子、启动子、TATA框组成)。下游结构基因由一些外显子和内含子组成。

来源:基因表达及其调控


14:36, #, By xp
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