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科學人雜誌, 四月

科學人雜誌, 四月


出版社 / 遠流出版事業股份有限公司

商品語言 / 中文/繁體

裝訂 / 平裝

定價 / NT$280

售價 / 9折, NT$ 252

※ 有庫存可銷售


科學人雜誌, 四月 其它優惠/消息



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內容簡介

關於封面
小鼠或大鼠等實驗動物的大腦,沒有如人類大腦表面的複雜皺摺,這或許能解釋,齧齒動物實驗的結果為何無法有效類推到人類的嚴重神經疾病。科學家最近在培養皿中培育出「類人腦」,可直接評估新藥對人腦的影響,現已應用於茲卡病毒研究。

神經科學
28 培養皿上長大腦
 文╱諾布里奇(Juergen A. Knoblich)
 科學家嘗試複製大自然中最複雜的器官「人腦」,具體而微模擬人腦發育的模式,以探索動物實驗無法了解的大腦及人類疾病的奧秘。

宇宙學
34 戳破宇宙暴脹
 文╱伊雅斯(Anna Ijjas)、斯坦哈特(Paul J. Steinhardt)、羅布(Abraham Loeb)
 根據最新的天文觀測數據與理論中值得商榷的問題,一向被視為圭臬的宇宙暴脹理論,再次引發質疑,很可能需要以新概念取代才能描述宇宙起源。

醫學
42 打通側枝血管 救心臟 
 文╱魯巴尼(Gabor Rubanyi)
 利用器官的自癒特性發展療法,有助於防止心臟病發作並減輕冠狀動脈窄化所引發的疼痛。

鑑識科學
48 為毛孩申冤
 文╱拜爾德(Jason Byrd)、惠特林(Natasha Whitling)
 獸醫鑑識科學專家借助日益精進的鑑識科技,加上獸醫學的專業知識,近年大力協助檢警調單位,把虐待動物者繩之以法。

物理學
56 時空,是纏結的資訊嗎?
 文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)
 時空從何而來?國際合作計畫「來自量子位元」(It from Qubit)正在研究,資訊是否可以透過量子纏結產生時空。

材料科學
62 高熵合金 材料科學新紀元 
 文╱葉均蔚
 傳統合金配方以一種金屬元素為主,再添加少量其他元素來改變材料特性。現在, 研究人員發現,多種元素以等原子比混合會產生高亂度效應,反而得到延性更佳的新合金。

演化
68 多元文化 虎鯨分家 
 文╱里希(Rudiger Riesch)
 遍佈全球各個海域的虎鯨發展出不同掠食習慣和溝通方式,這樣的「文化」差異正驅使牠們走上不同的演化道路。

人物專訪
76 肯亞保育鬥士─理查.李基
 採訪整理/許夫曼(Richard Schiffman)
 古人類學家理查.李基投身政治,帶領肯亞守護野生動物、打擊盜獵,也思考經濟發展與氣候變遷帶來的保育挑戰。

遺傳學
80 寶寶該做基因組定序嗎?
 文╱羅克曼(Bonnie Rochman)
 現今的遺傳科技可為新生兒檢測所有已知遺傳疾病的罹病風險,但是檢測結果提供的巨量資料是否有助於醫師與家長照護新生兒?

【培養皿上長大腦】     
       
我們之所以為人的重要關鍵,都存在於那1.4公斤的大腦中;那裡是我們思想發展的地方、是我們感受愛恨的器官,也是人類最具創意與最邪惡想法的起源之處。這個胡桃形狀的結構乃是大自然所產生的最複雜的器官,它在出生時就擁有大約860億顆神經元,這些神經元必須在正確的時間生成、在正確的時間移動到正確的位置,並且以正確的方式相連,如此才能順利運作。精確了解人腦如何發育與運作,是現代生物學的最大挑戰。自神經科學誕生以來,我們對於人腦的知識很多來自小鼠或大鼠等動物實驗。科學家認為動物實驗很合理,因為小鼠腦與人腦擁有共同結構:都具有許多相同型態的神經元,也仰賴幾乎相同的腦區進行心智運算。但是,人類和齧齒類動物有一個關鍵差異:小鼠大腦表面平滑,而人腦表面卻有複雜皺摺。

對一般大眾而言,這種差異似乎沒什麼。但神經生物學家相信,皺摺對於人腦的影響極大,皺摺可讓頭殼內容納更多神經元,而且腦部皺摺也是所有高等智能動物(例如猴子、貓、狗和鯨)擁有的特徵。演化生物學家發現,皺摺其實是由人類與小鼠間的另一個差異點演變而來:大腦中的許多神經元都是由一組特定的前驅細胞轉變而來,而這些前驅細胞在小鼠腦中數量極少。這種差異或許可解釋,為什麼造成人類嚴重神經疾病的常見遺傳變異,轉殖到小鼠時並不會產生太大影響。如果那些只出現於人腦中的結構或細胞型態是這些遺傳變異的影響目標,那麼上述的研究註定失敗。事實上,人腦的獨有特質,可能正是齧齒類動物研究無法找到思覺失調症、癲癇以及自閉症等疾病的有效療法的原因。

在認知到齧齒類動物與人類的差異後,科學家開始尋找更多不同的實驗方法以提供有意義的資訊。我的實驗室最近發展出一種令人興奮的方法:在培養皿中具體而微培養出發育中的大腦;這種統稱為「類器官」(organoid)的人腦結構模型使神經科學家能獲得無法從小鼠實驗中獲得的資訊,例如研究人員可以觀察培養皿中的類人腦(或稱迷你腦)在接觸到茲卡病毒的反應(這種病毒感染孕婦後會干擾胎兒的大腦發育),或者也可透過基因改造的方式來研究大腦受到神經疾病影響的結果。

【編者的話】
培養皿上長大腦

世界上最神秘、難以理解之事,大尺度的非宇宙起源莫屬,小尺度又切身的,就是我們的大腦了!

人類大腦只有1.4公斤,卻含有860億個神經元,其交互連結形成的神經網絡,複雜度不亞於宇宙。大腦是我們意識、思想與創意的發生之處,科學界已把解開大腦奧秘列為21世紀最重要的議題,傾注研究資源。然而,我們對於發育中的大腦神經元如何移動並連結等細節所知甚少。一般動物實驗常用小鼠,但牠們卻缺乏人類大腦的重要特徵——表面皺摺;可供觀察的人類胚胎則十分稀少,也無法進行太多實驗操作。要解決上述問題,最直接的方式還是在實驗室裡培養一顆大腦。

生物科技如此突飛猛進,〈培養皿上長大腦〉不是難題。利用誘導多能性幹細胞(iPS cell)的再程式化技術、配以適當的基質膠與營養液,科學家已經培養出具有皮質、脈絡膜的立體球狀組織「類人腦」,那是10週大胚胎的前腦結構!
由於宇宙微波背景(CWB)輻射的觀測,我們相信宇宙起源於大霹靂,然後急遽膨脹。普朗克衛星新近釋出的天文觀測數據以及關於重力波的研究,卻令不少宇宙學家起身企圖〈戳破宇宙暴脹〉這個理論。他們質疑,一個需要修修補補的模型,將導致實驗難以檢驗理論,還不如趁早放棄!

更多精采報導,請見《科學人》雜誌2017年4月號!









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誠品26碼 /2680098205044
EAN /471902500607704

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