研究发现半脑就能识别文字和面孔
近日，美国匹兹堡大学科学家在《美国国家科学院院刊》发表了一项关于大脑可塑性和视觉感知的研究。发现儿时接受过切除一半大脑手术的人，80%以上的时间都能准确识别出两个单词或两张脸之间的差异。考虑到切除的脑组织的体积，这一准确性突显了大脑重新连接自身并适应剧烈性手术或创伤的能力及其局限性。
这一发现是有史以来第一次尝试描述人类的神经可塑性，并了解单个大脑半球是否可执行通常由大脑两侧分开执行的功能。
神经可塑性是一个过程，它允许大脑改变其活动，并在结构或功能上重新连接自己，以应对环境的变化。尽管大脑的可塑性在发育早期达到顶峰，但大脑在成年后仍会继续发生变化。
随着年龄的增长，大脑的两个半球变得越来越专门化，两个半球承担着不同的职责。但神经可塑性是有局限性的，随着时间的推移，这种半球偏好会变得更加僵化。
当大脑在高度可塑性的情况下被迫改变和适应时，会发生什么呢？为了回答这个问题，研究人员观察了一组特殊的患者，他们在童年时期接受了手术切除一侧大脑半球以控制癫痫发作。
在分别测试参与者识别两个单词和两张人脸的能力后，结果发现，剩下的大脑半球支持这两种功能。大脑半球切除者和对照受试者的单词和人脸识别能力不同，但差异不到10%，平均准确率超过80%。无论切除哪个大脑半球，参与者在面部和单词识别上的准确率都是相当的。
“令人欣慰的是，失去一半大脑并不等同于失去一半功能。”第一作者迈克尔·格拉诺维特博士说，这增加了人们对手术后大脑神经可塑性的了解。
研究人员称，“通过对大脑半球切除患者的研究，可以了解单个大脑半球的功能容量上限。有了这项研究结果，我们现在可涉足人类神经可塑性的大门，开始检测大脑重组的能力了。”
作者：张佳欣 来源：科技日报
二
新型量子表以“全新方式”准确计时
有望快速精确测量光-物质相互作用
瑞典乌普萨拉大学科学家近日研制出一款由激光和氦原子组成的量子秒表，能以“全新方式极其准确地测量时间”，而不必像其他时钟那样计时。相关研究已发表于《物理评论研究》杂志。
最新研究负责人玛塔·博霍尔茨解释称，他们的最新研究基于“泵—探针实验”，在实验中，一束“泵”激光脉冲被发送到原子云内，将其提升到更高能级，随后，另一束功率较小的“探测”脉冲被用于测量“泵”的效果。这些实验对于材料科学领域的诸多应用，尤其是太阳能电池板的开发至关重要，但很难测量“泵”和“探针”脉冲发出之间流经多少时间。现在，他们研制出的量子表解决了上述问题。
研究人员首先向氦原子云发射激光束，使原子处于量子叠加状态，这意味着它们同时处于多个能级，这些能级相互作用并产生随时间变化的干涉图案。当只测量了持续时间为1.7万亿分之一秒的干涉模式时，可将其与干涉模拟进行比较，找到模式匹配的唯一时间段，准确地告诉他们氦原子在叠加状态持续了多长时间。鉴于干涉图案具有非重复性，因此，能毫无疑问地证明这种测量时间方法的准确性。
博霍尔茨说，这是一种全新的测量时间的方法，好处是不需要精确测量原子何时处于叠加状态，“如果使用计数器，你必须定义零，在某个时刻开始计数。而新方法不必启动时钟，只要看看干涉结构。”
最新量子表有望帮助科学家们对随时间变化的系统，如单个分子的分崩离析、光与物质之间的量子相互作用或暴露于磁场中的材料等进行精确而快速地测量。
作者：刘霞 来源：科技日报
三
新技术可制造模拟活血管的材料
由澳大利亚悉尼大学领导的国际研究联盟开发了一种技术，可制造模拟活血管结构的材料，这对外科手术的未来具有重大意义。临床前测试发现，将人造血管移植到小鼠体内后，身体接受了这种材料，新的细胞和组织能在正确的位置生长，实质上将其转化为了“活”血管。该研究已发表在近日的国际期刊《先进材料》上。
论文资深作者、查尔斯·珀金斯中心安东尼·韦斯教授说，虽然其他人之前尝试过构建血管并取得了不同程度的成功，但这是科学家们第一次看到血管发育与自然血管的复杂结构如此高度相似。
随着时间的推移，大自然会将这种管子转变为形状、行为和功能都像真正的血管。该技术重现生物组织复杂结构的能力表明，它不仅有可能制造血管以协助手术，而且还为未来制造其他合成组织（如心脏瓣膜）奠定基础。
研究人员称，“目前，当孩子出现血管异常时，外科医生别无选择，只能使用在短时间内功能良好的合成血管，但随着孩子的成长，不可避免地需要额外的手术，而这项新技术的出现令人兴奋。”
天然血管壁由一系列同心的弹性蛋白环组成（一种赋予血管弹性和伸展能力的蛋白质），就像嵌套娃娃一样。这使得环具有弹性，允许血管随着血流扩张和收缩。这项新技术意味着，这些重要的同心弹性蛋白环第一次可在植入管的壁内自然发育。与目前用于手术的合成材料的制造工艺冗长、复杂且昂贵不同，这种新的制造工艺快速且定义明确。
这些合成血管仅由两种人体耐受性良好的天然材料制成，原弹性蛋白（弹性蛋白的天然组成部分）被包装在一个弹性护套中，该护套逐渐消散并促进高度组织化、功能性血管的自然模拟物的形成。制造的血管也可安全地储存在无菌塑料袋中，直到能用于移植。
作者：张梦然 来源：科技日报
四
电子烟有何危害？
最新研究发现会影响小鼠正常心脏功能
电子烟危害小吗？有什么危害？施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》近日发表一篇生理学研究论文称，电子烟气溶胶会在小鼠中短暂扰乱正常心脏功能。
该论文介绍，电子烟不通过燃烧烟草来递送尼古丁。因此，电子烟气溶胶比之烟草烟雾含有较少的一氧化碳、焦油和致癌化合物，这使一些人断言电子烟危害更小。此前，电子烟气溶胶对心脏功能的影响，以及其中一些成分的作用，并未受到充分的检验。
在这项研究中，美国路易斯维尔大学亚历克斯·卡尔团队，使用小鼠研究电子烟气溶胶对心脏电特性的实时影响。
在一系列实验中，小鼠暴露于5种不同的电子烟气溶胶、来自两种不同参考香烟的主要烟雾，以及丙烯醛(电子烟和香烟产生的一种气体)，每个实验包括6-8只小鼠。从基线开始，在吸入性暴露期间、暴露后前期(每次暴露4-9分钟后)、暴露后后期(每次暴露9-28分钟后)对小鼠进行监测。他们发现，吸入电子烟气溶胶会引发小鼠心率失调、损害心脏再极化以及改变小鼠心率，这些都是通过在暴露期间对自主神经系统的调节造成的。
论文作者还发现其中一些效应，包括心率上升，会持续到暴露后的后期，而其他则与暴露后前期水平相当。他们也提到，在最后一次暴露后的28分钟后，这些效应未得到监测。
这些反应的性质和程度可能取决于电子烟液中的化合物，如尼古丁、溶剂和香味剂。例如，薄荷味电子烟被发现影响心房传导(电脉冲通过心脏心房的传导过程)。此外，电子烟溶剂被发现在雄性小鼠中比在雌性小鼠中能更明显地扰乱心脏节律，意味着生物性别有所影响。不过，这些分析中仅使用了4只雌性小鼠，因此应谨慎解读这些发现。
论文作者强调，在啮齿类中观察到的这些反应可能会与人类中不同。他们还提醒，重复暴露于电子烟可能会使人类耐受，从而降低心脏反应，特别是在过去有吸烟史的成人中。
作者：孙自法 来源：中国新闻网
五
新材料如塑料般制造但像金属那样导电
近日，美国芝加哥大学的科学家们发现了一种方法，可以制造出一种像塑料一样制造，但导电性更像金属的材料。这项研究发表在《自然》杂志上，展示了如何制造一种分子碎片杂乱无章，但仍能极好导电的材料。这一突破表明了电子技术全新的一种设计原则，可能为新型材料的发明开辟道路。
这项研究与传导性的规则相悖，对科学家来说，就像是看到一辆汽车在水面上，但仍能以每小时约100公里的速度行驶一样。研究资深作者、芝加哥大学化学副教授约翰·安德森说，“原则上，这开启了一种全新材料的设计，这种材料具有导电性，易于成型，在日常条件下非常坚固。”
制造任何类型的电子设备，无论是智能手机、太阳能电池板还是电视，导电材料都是绝对必要的。到目前为止，最古老和最大的一组导体是金属：铜、金、铝。大约50年前，科学家们能够使用一种被称为“掺杂”的化学处理方法，制造出由有机材料制成的导体。“掺杂”是指在材料中撒入不同的原子或电子，这些材料比传统金属更灵活，更容易加工，但问题是它们不太稳定，如果暴露在湿气中或温度太高，它们可能会失去导电性。
科学家们认为，一种材料必须有内部分子笔直、有序的排列，才能有效地导电。于是，研究人员将镍原子像珍珠一样穿成一串由碳和硫制成的分子珠进行测试。
令科学家惊讶的是，这种材料很容易导电，且导电性很强。更重要的是，它非常稳定。这种新材料可以在室温下制造，还不受炎热、寒冷、潮湿以及酸碱环境的影响。
更特别的是，这种材料的分子结构是无序的。“从基本面来看，这不应该是一种金属。”安德森说，“没有一个可靠的理论来解释这一点。”
科学家们试图了解这种材料是如何导电的。经过测试、模拟和理论工作，他们认为这种材料可以形成层，就像千层面中的薄片。即使薄片横向旋转，不再形成整齐的千层面堆叠，但只要这些薄片相互接触，电子仍然可以水平或垂直移动。
安德森说：“这几乎就像是导电的橡皮泥，把它涂在适当的位置，它就会导电”。
作者：张佳欣 来源：科技日报
转自：“建强伟业科研服务”微信公众号
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