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  • 發布時間:2011-11-23 08:24 原文鏈接: 11月18日《科學》雜志精選

    人類是如何學習行走的

      一項新的研究報告說,大鼠的幼獸與人類的嬰兒都是通過同一個運動神經元鏈的指令來學習行走的。這些發現表明,人類和其他動物的運動都進化自某個共同的祖先神經網絡。科學家們傾向于將神經的相互作用想象為電子電路。這些模型凸顯了個體神經元如何應用電信號來相互聯絡,具有不同功能、相互連接的神經元組是如何相互發送信息的。

      研究人員對幼兒、學齡前兒童和成年人在走路時20種不同骨骼肌產生的電活動與一個新生兒的“反射性行走”進行比較(一個嬰兒被維持在直立狀態并沿著某個表面移動時會嘗試邁出步子)后發現,在新生兒中,脊髓神經元會在兩個時期被激活:控制腿的彎曲與伸展的時期及控制腿交替向前移動的時期。幼童的更為成熟的神經回路需要4個時期。除了彎曲和伸展之外,另外兩個時期控制著諸如足尖在腿開始彎曲之前抬離地面等行走時的細微的方面。隨著幼童年齡的增長,這一模式變得日益增強。

      研究人員在大鼠、貓、猴子和珍珠雞中都觀察到了驚人相似的神經回路。結果表明,在幼童的獨立運動階段之后,人類的發育似乎偏離了其他動物的發育模式,這也許是為了適應諸如伸手夠取和握緊物體等復雜的手臂動作。盡管直立、雙足行走將人類與動物區分開來,并成為人類進化中的一個關鍵性事件,但這一研究表明,自然不會因為偏愛一種全新的設計布局而拋棄舊的裝備,而是會保留運動功能的某些方面。一則相關的《觀點欄目》對這些發現以及它們對理解人類運動進化根源的意義進行了解釋。

    瘧原蟲病新藥研制出現線索

      研究人員已經發現了一系列的化合物。這些化合物有望在瘧原蟲進入血流之前、還在肝臟中孵化的時候將其殺滅。人們急需這樣的藥物殺死間日瘧原蟲 ,這是在非洲以外地區的主要的瘧原蟲種類。

      間日瘧原蟲與致命的惡性瘧原蟲不同,因為它會在肝臟中進入一種“休眠期”,這時該瘧原蟲被稱作是一種休眠子。休眠子可在感染的蚊子叮咬了其宿主之后數月甚或數年時重新出現在血液之中。間日瘧原蟲感染的慢性和長時間持續的性質對感染者的健康和經濟福祉都會產生重大的影響。

      研究者應用一種自動化顯微鏡檢測方法來篩檢成千上萬種已知可殺滅血液期瘧原蟲的化合物,希望能夠找到那些也能殺滅肝臟期瘧原蟲的化合物。他們發現了一系列的叫做咪唑嗪的可以口服并能阻止小鼠模型中的瘧原蟲在肝細胞內發育的化合物。

    一種既堅固又可塑的新塑膠將面世

      法國研究人員研發出一種極其穩定和耐久的多聚物,但是這種物質與其他具有這些性質的塑膠不同,它可被加熱和重塑。

      合成多聚物大致可分為兩類:熱塑性塑膠,它可被反復融化和塑造。熱固性塑膠,它是在液態時加工并接著通過化學或光學作用發生交聯。這些材料包括知名的酚醛塑料必須在所希望的物體形狀的模具內聚合,因為一旦反應完成,該多聚物就不能被重塑。熱固性塑膠具有優越的穩定性,尤其是在高溫的時候;它們在諸如航空業中有著許多重要用途。

      這種新的多聚物顯示出熱固塑膠樣的穩定性,但卻可在高溫狀態反復地加工,它甚至可被磨碎及回收加工成新的形狀但同時又保留原先材料的機械性能。與在加熱時變得非常軟的多聚物凝膠不同,他們的多聚物在加熱的時候保持固體狀。然而,在加溫的時候,其某些鍵會斷裂,因此該多聚物可被塑造及成形,并會在材料冷卻時重新鍵合。這種新材料可能會在飛機和汽車工業、建筑業、電子元件甚至在體育器材的生產中得到應用。

    一種超輕質低密度材料將出現

      研究人員努力追尋數條途徑來獲取具有非凡性質的可用于隔熱、聲學、消振或消震,電池電極和催化劑系統的超輕質、低密度材料。在這一每立方厘米低于10毫克的超輕質體系內,有幾種這樣的產品已經出現了,如氣凝膠和金屬泡沫。但是,所有這些低密度材料都是以隨機蜂窩狀作為其結構的,這些結構常常不允許它們與其大型相應物具有相同的物理性質。

      現在,研究者設計了一種方法來制備可保持與大塊物質有著相同剛度、強度、能量吸收和導電率的基于一種柵格結構的非常輕質、低密度的金屬材料。研究人員以一種液態的感光多聚物(即一種在接觸光時會改變其性質的分子)開始,并透過一種有圖案的防護罩用紫外光對其做轟炸式的光照。這種方式產生了一種三維的柵格物質。他們給其涂上一個鎳磷薄膜。并將該多聚物模板蝕刻掉,僅留下空心的鎳磷支持性支架柵格。

      據研究人員披露,這種金屬性的微柵格在被超過50%的應力壓縮和可與彈性體相比的能量吸收時會展現完全的復原性。他們認為,這些非凡的性質與該材料在納米、微米和毫米尺度的結構組織有關。

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