前沿

“心有靈犀”創造良好溝通

為什么人類可以輕松地對話?一項最新的研究認為這與參與者之間的“意識融合”有關。交談時，說話者和聽話者的腦部會發生同步化，這種“神經耦合”正是有效溝通的關鍵。

以往科學家們認為說話和聆聽是兩個獨立的過程。發言由布羅卡皮層區(Broca’s area)等一部分腦區控制，理解語言則由韋尼克區(Wernicke’s area)等另一些腦區控制。但最近的研究表明，其實這些功能有很多重疊之處。例如，交談中的雙方會無意識地模仿對方，使用相似的語法結構、說話頻率甚至是肢體語言。

為了檢測這些假說，普林斯頓大學的心理學家烏里·哈森(Uri Hassorl)的研究小組使用了磁共振成像(MRI)技術來比較說話者和聽話者的腦部活動。他們發現了非常顯著的腦部活動同步化現象。聽話者的某些腦區，包括前額葉(frental lobe)的某些區域甚至比說話者活化得還要早，研究人員認為這是由于聽話者預感到了說話者將要說什么。為了排除實驗人為因素的影響，他們還采用彼此語言不通的說聽話雙方重復了上述實驗，這一次，完全沒有發現神經耦合的現象。該研究在線發表于《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy oi Sci-ences)。

閉鎖癥患者：用鼻子聯通世界

7個月之前。一個化名為LII的51歲的女“閉鎖癥”患者，由于中風失去了和外界世界交流的能力，她甚至不能自己眨眼睛。但是現在，拜最新的科技所賜，這名女子可以通過“嗅聞檢校法(sniffing)”給自己心愛的人寫上一封長長的。飽含情意的信。

以色列魏茨曼科學研究所(Weizmann Institute Of Science in Rehovot，Israel)的神經生物學家諾姆·索貝爾(Noam Sobel)研究了嗅聞檢校法。他和同事發明了一套裝置，看起來有點像醫院里病人用的氧氣管。這一裝置會釋放一種氣體供受試者嗅探，然后通過感受器對不同強度的鼻息起反應。這就意味著它可以應用于閉鎖癥患者?！拔覀冋J為你可以通過它控制任何東西，”索貝爾說，“甚至可以開飛機。”

為了檢測這一理論，研究人員將受試者接入這一裝置并測量其鼻息。然后研究小組撰寫了兩個計算機程序，將嗅探結果翻譯成打字或者輪椅的運動。在打字的程序中，一個虛擬的鍵盤出現在屏幕上，志愿者們可以通過鼻息高亮標記自己選中的字母。在輪椅程序中，氣息進出的方向和時間控制著輪椅運動的方向。進一步完善這一軟件后，研究人員研究了36個受試者使用嗅覺檢校技術來打字或者控制輪椅做K型轉彎的情況。他們發現，通過練習，正常人也能用這一技術打字或者操縱輪椅，只是不像用手那么快罷了。這些研究發表于《美國國家科學院院刊》(Proceed— ings of the National Academy of Sciences)。

男人也有孕期反應

發現準爸爸的行為有些古怪?這很可能是激素在作怪。沒錯，最新的研究結果表明，當男人升級為父親時。也會經歷孕期反應。

以色列巴伊蘭大學(Bar—Ilan U niversity in Ramat-Gan，Israel)的羅斯-費爾德曼(Ruth Feld—man)發現，當男人成為父親的時候，他的體內催產素(oxyto—cin)的水平會上升，并進而影響到他的行為：催產素的水平越高，他與孩子之間就越親密，陪伴孩子時間也就越長。在另一項獨立的研究中，費爾德曼還發現，與孩子一起玩耍能增加父親的催產素水平?！斑@說明親子行為觸發了父親的生理改變，”費爾德曼說。

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

黑海海底發現世界第六大河

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

據國外媒體報道，英國科學家在黑海海底發現了一條局部寬度可達800米以上的海底河流，如果按照流量來排序，這條河流將成為世界第六大河。

該研究的負責人，利茲大學地球和環境學院研究組的丹·帕森斯博士指出，這條河是迄今為止發現的唯一一條活躍的地下河。它從地中海流出，經柏斯普魯斯海峽流入黑海，因此它的鹽度要遠遠高于周圍的海水，也攜帶了更多的沉積物和營養物質。帕森斯認為，這條海底河流將維持生命所必需的營養和其他成分帶進了貧瘠的深海平原，“為深海注入生命的動脈”。

高跟鞋的美麗代價

都說高跟鞋是女人最親密的情人。櫥窗里時髦的高跟鞋令人戀戀不舍，但你是否發現你的跟腱已經在抗議了呢?

通過磁共振掃描成像(MPd)和超聲影像技術，研究人員對慣穿高跟鞋的女士和慣穿平跟鞋的女士的腓腸肌和跟腱進行了比較，發現高跟鞋愛好者的腓腸肌纖維要比穿平跟鞋的女士短13％；她們的跟腱雖然在長度上沒有差異，但常穿高跟鞋的人，跟腱靈活程度要比穿平跟鞋的低20％。雖然從某種角度上來說，跟腱強度的增加彌補了減少的那部分肌肉的功能，但此時如果一旦換上平跟鞋。就會造成疼痛和跟腱的過度拉伸。

該研究結果發表于《實驗生物學雜志》(Journal of Experi-mental Biology)上。

更年期的數學問題

科學家發現，在長壽命的動物中，只有人類、短肢領航鯨和虎鯨會經歷更年期。更年期到來時卵巢不再釋放卵子，這違反了自然演化通常都是傾向于產生更多后代的常理。于是“祖母假說”被提出，即年老的雌性犧牲自己的生殖能力來照顧孫子女，比她生育子女更有利于基因撒播。

劍橋大學演化生物學家魯弗斯·約翰斯頓(Rufus John—stone)和埃克塞特大學的邁克爾·坎特(Michael Cant)認為，女人婚后離開娘家進入新的家庭，意味著她們照顧自己小孩得到的遺傳學受益更大，但當她們子代數量增多，照顧孫輩的得益便會更大。但這并不能解釋為什么短肢領航鯨和虎鯨也有更年期。因為這兩個物種交配后都會帶著其他族群的鯨魚回到自己的旗群。

在最近發表于《英國皇家學會會報，B輯》(Proceedings of the Royal Society B)的研究中。約翰斯頓和坎特使用了一個數學模型來分析在某個交配模式下，一個種群內部的親緣關系動態。他們發現，隨著雌性年齡的增加，族群中和其有親緣關系的個體數目也增加，這也能造成令年輕雌性生育而年老雌性撫養的傾向性，于是演化出了更年期。

但紐卡斯爾大學的托馬斯·科克伍德(Thomas Kirkwood)教授并不信服。他認為，在某一物種內預測親緣關系的數學模型無法得到更年期的演化規律?！澳Ｐ蜎]有說明更年期的有無是怎樣影響達爾文適合度(Darwinian fitness)的”，而一個個體向下一代傳播自己基因的成功程度“是所有重要演化的標尺”。

捕魚業改變魚類性別比例

捕魚業中不僅會減少“魚口”，還會改變魚類種群中的性別比例!研究發現，過度捕撈造成許多沿海魚類雄性過剩，進而導致種群崩潰，而且這種情況并不能通過限制捕撈來緩解。

許多魚種，尤其是可以改變性別的魚種，當種群密度下降時，每條魚產生的后代數量也減少。“這很令人困惑，”澳大利亞詹姆斯庫克大學的斯特凡·沃克(Stefan WaLker)說?！耙驗楫敺N群密度下降時，每個個體可以獲得更多資源，種群數量應該上升才對。”

為了揭開這個謎底，沃克在大堡礁一個泄湖中給232條圓翅燕魚(Parapercis cylindrica)做了標記，然后追蹤它們的活動和生殖行為。圓翅燕魚生來是雌性的，但其中一些稍后會變為雄性，并擁有2—10條“妻妾”。在群數量較少的地區，沃克觀察到更多性別轉換的現象。這就導致了每條雄魚的妻妾數量減少，每立方米海水中的魚卵數量也減少。沃克將這些研究結果發表于《美國博物學家》雜志(The American Naturalist，DOI 10.1086／655219)上。

其他70種以上能改變性別的海洋魚類，包括許多經常被捕撈到的品種中很可能也存在類似的情況，沃克說。他建議如果要保育魚類種群，保護整片海域是比限制捕撈更好的策略。受保護的海域保持了魚類的種群密度，而限制捕撈由于增加了性別改變率，仍然會導致種群數量下降。

人造血液或可終給傳統獻血

在轟動一時的科幻電影《阿凡達》中，科學家們在實驗室中制造出了具有生命的軀體?，F實的科技雖然還達不到這一水平，卻也正在向這一目標邁進——我們已經可以在實驗室中，用人臍帶干細胞制造血液了。

迄今為止，在醫療中使用的紅細胞都是通過獻血得來。如今，Arteriocyte生物工程公司的科學家們與DARPA(Defense and Research Projects Agency，美國國防高級研究計劃局)簽訂協議，通過一種被稱為“嫁接”的過程制造紅細胞，以滿足戰場外傷急救的需要。

早在2008年，高級細胞技術中心(Advanced Cell Technoto—gy)、伊利諾伊大學(University of illinois at Chicago)以及梅奧醫院(Mayo Clinic)的研究人員就已經成功地在實驗室中制造出了少量血液?，F在，利用Arterio—cyte公司的專利技術，已經可以用一根臍帶制造出19品脫的紅細胞，考慮到人體的總血量只有10品脫，這一點非常驚人。

在傳統的獻血過程中，血液離開人體之后還要經過清潔、轉運、儲存直到使用，但很可能在那之前，血液就已經過期了，這就意味著需要持續不斷地獲得血源。通過血液嫁接制造紅細胞， “從理論上說和天然血沒有什么分別，”DAPRA的國防科學辦公室副主任約翰·摩格福德說，“我們努力地模仿了人體內的造血過程，并將其在實驗室中重現。”

但不得不說的是，在實驗室人工制造血液十分昂貴，這直接導致了該血液目前還沒有實用價值。但即便如此，至少我們已經距離目標更近了一步。

最詳盡的大腦圖譜

日前IBM的研究人員制作了目前最復雜的神經學圖譜，以空前的精確度描繪了獼猴腦部復雜的長距離網絡結構。該圖譜可在神經網絡的逆向工程(reverse—en—gineering)及創造具有人工智能的認知計算機領域中大有作為。

這一圖譜展示了大腦的神經網絡。長距離網絡如高速公路般連通了腦部的分散區域。短程的，局域化的神經通路則通常在某一局部內傳遞信號。

最重要的是?！懊芗珊诵摹钡谋话l現，這很可能是高等智能生物認知功能的關鍵，正是這個核心給了我們意識。而且，它并不局限于一兩個腦區，而是延伸到運動前區皮質、前額葉皮質、顛葉、丘腦、視覺皮質等其他區域。另一個令人驚訝的發現是：前額葉皮質盡管在大腦前部，但很可能實際上是整個腦部信息的集散中心。

可能是先有雞才有蛋

雞生蛋還是蛋生雞?英國科學家宣稱他們解決了這個困擾了無數科學家和哲學家的千古謎題。來自華威大學(University of Warwick)和謝菲爾德大學(Uni—verslty of Sheffield)的材料科學家們，通過原動力學模擬(Metady—namics simulations)的方法，發現了卵殼蛋白ovocleidin—17(OC一17)是形成卵殼的關鍵。OC—17存在于雞的卵殼之內，可以啟動無定型化的納米碳顆粒結晶形成方解石晶體。換言之，他們認為。先有雞，才有OC-17，才能形成健康的卵殼來保護卵黃和卵白，才有健康的雞蛋。

但進化生物學家們認為任何物種的進化都是循序漸進的，勢必會有一個從“不太像雞的雞”和“不太像蛋的蛋”向現在的雞和雞蛋演化的漫長過程?？磥?，這場關于雞和雞蛋的爭論還是會繼續下去。

會合作的虛擬細胞

螞蟻和黏菌等生物具有高度的社會性，他們通過交流結成團體，完成單個個體無法完成的任務。受此啟發，匹茨堡大學的科學家用計算機虛擬出黏菌細胞，用以研究生物如何交流和合作。

科學家們用微膠囊結構來制造虛擬的黏菌細胞，它們可以分泌納米級的顆粒。這些虛擬的納米顆粒既可以改變運動軌道的粘滯度，控制細胞本身的運動，還可以達成虛擬細胞間的彼此合作。依賴于這些分子，虛擬細胞可以構成3種不同的群體形態：螞蟻追蹤型、龍型和蛇形。

螞蟻追蹤型因它模仿了螞蟻留下外激素引導其他螞蟻追蹤而來而得名。一個細胞走來走去時身后留下了一條分子軌跡，這些分子刺激靶細胞追隨領頭的細胞。當兩個細胞合作帶領一長串其他細胞時便形成龍型。當兩個領頭的細胞運動完全相反各帶領一隊細胞則形成蛇形。如果應用于人體，這些動物化的細胞便可以將藥物運輸到體內特定部位。 這一研究成果發表于《美國科學院院刊》(Proceedings of，the National Academy ofSci—ences)。作者之一安娜·巴來茲指出，下一步的研究是按照這一虛擬的系統建造實物?！斑@應該不會太難，”另一位合作者史蒂芬·列維坦說，“因為所需的微膠囊和納米顆粒早已存在了。”

無論如何，“這一研究相當發人深省，”利哈伊大學(Le—High University)的科學家馬努基·考德韓利(Manoj Chaud—hury)評論道。他期望這項新研究可以激發微電子機械設備(Mi—croelectromechanical)、藥物轉運和微流體(microfluidics)等不同領域科學家的研究靈感。

血清累害你變成愛哭鬼

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

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

他們對2s名女性志愿者注射了帕羅西汀(一種5-羥色胺選擇性重攝取抑制劑，selective sero—tonin reuptake inhibitor，SSRI，可以提高5-羥色胺水平)或安慰劑。4小時后，又分別請她們觀看兩部悲情電影，然后在另一天的類似實驗中，交換使用的藥物和觀看的電影，以此來推測某一特定場景有怎樣的催淚能力。

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

盡管SSRI類藥物被用來治療抑郁癥，但其調理情緒的作用通常要到6周后才能見效。“我們看到的是一劑帕羅西汀的直接作用”，范德文補充道。這或許可以解釋為什么一些人在服用SSRI類藥物后感情變得較為冷漠。他下一步的研究計劃是探討在合成5-羥色胺過程中的遺傳學差異是否對人哭泣的傾向性造成影響。

“對哭泣的神經生物學機理我們所知有限，”博爾德大學(Universicy of Boulder in Colora—do)的克里斯托弗·勞瑞說，但他相信“將哭泣與5-羥色胺信號通路聯系起來是有些道理的。”