进入九十年代,神经科学欣欣向荣,以致这个年代被称为“大脑的十年”(decade of brain)。神经科学是一门较新的学科,本世纪初,由卡加尔(Cajal)、谢林顿(Sherrington)、巴甫洛夫(Pavlov)等人奠定了基础,确立了今天神经科学把脑功能看作神经细胞所构成的神经回路作用的基本指导思想。
此后,从1940年到1960年,出现了神经科学的兴旺时期,现在神经科学的基本概念大体上都提出来了。霍金(Hodgkin)、赫胥黎(Huxley)、艾克勒斯(Eccles)等人的研究工作大致阐明了神经细胞作为演算元件的机能;赫贝尔(Hubei)、威塞尔(Wiesel)等人则揭示了大脑表现信息的基本方式。另外,神经科学在这个时期还从传统的脑科学(电生理学)——这些脑科学把神经细胞与大脑功能看作电现象——迈出了历史性的一大步。赫伯(Hebb)突破了用思辨方法研究脑功能的心理学框框,确立了“神经键学习”的概念;根据这一概念,大脑的功能基本上通过学习而获得,而这是依靠神经细胞的结合(神经键)来进行的。
对大脑的关注也扩大到了数理工程领域,产生了纽曼(Neumann)的人工智能研究、山农(Shannon)的信息论、维纳(Wiener)的控制论、麦卡洛克(McCulloch)、皮兹(Pitts)的大脑逻辑元件研究、图灵(Turing)的图灵机研究等。此外,值得大书特书的还有莱特文(Lettvin)、松浦和(Maturana)、麦卡洛克、皮兹对特征析出细胞的研究。麦卡洛克、皮兹是人工智能学者,莱特文、松浦和则分别是生理学家和解剖学家,而他们在不同领域的共同研究产生了“大脑基本的信息处理乃是析出特征”这一重要概念。另外,罗森布拉特(Rosenblatt)的大脑的读字机模型特别重要,它把赫伯提出的脑功能的学习概念化为模型,提出了大脑并列和分层信息处理的基本概念。
继神经科学20年的黄金时代之后,70~80年代,划时代的研究很少。这一时期可以说都用来消化和确立20年黄金时代所形成的概念。实际上,在本世纪头10年之后的几十年中,也有过与此相当的时期。这样,神经科学研究的年谱表明:神经科学在几十年的休止期中积蓄并迸发出了能量。在这个意义上,90年代确实称得上是一个飞跃时期,而且可以看出这方面的迹象。“人体前沿科学计划”等各种国际和边缘学科的研究有组织地进行,脑研究在理论与实验两方面都呈现出一派繁荣局面。在理论上,提出了超出读字机的模型,例如提供了并列演算的工程学新方法的误差反向传播,赋予大脑模型以动态视角的螺旋杂波干扰等;在实验方面,也发现了大脑与海马皮质神经键结合的长期增强现象,发现了被认为发挥记忆和认识功能的细胞等。这些都可以导致学习和记忆的神经机制的阐明。日本的神经科学在理论与实验两方面都处于高水平,人们期待着众多的研究人员将对今后神经科学的飞跃发展作出贡献。
[刘绩生译自《科学》,(日)1991年第4期]
一个测图金星年
麦哲伦空间飞行器刚结束对金星的第一期雷达调查,几乎覆盖了金星表面的所有重要形迹。金星上Golubkina陨石坑直径21英里,去年11月初获取的麦哲伦数据所产生的图像以清新的细节反映了该陨石坑的一部分,但今年4月份获取的数据却以空前的细节表现了整个陨石坑。
麦哲伦空间飞行器在最初的243天(一个金星年)测图绕行中,调查了84%的金星表面,以100米的分辨率揭示了许多令人惊异的现象。据项目负责专家斯蒂芬 · 桑德斯(Stephen Saunders)介绍,最惊人的是金星表面形迹没有一个看上去超过10亿年,可能的解释是:几亿年前强烈的火山活动,重造了行星的表面;或是长时间内一系列的火山爆发,也具有同样效果、另一个惊人的发现是金星上缺乏任何板块构造的证据。
目前麦哲伦空间飞行器开始了第二期的测图工作,这将持续到]992年1月15日。这次测图将填补第一期数据的空隙,特别是南极附近区域,使表面数据覆盖达到95%,并且提供已覆盖区域的细节。获取的数据将使得麦哲伦任务科学家们紧张工作相当一段时间。最终,科学家们希望从金星上了解我们地球的过去,因为科学家们认为金星与地球相似。“在地球上我们只有残留的(我们历史的)最后一章”,任务组成员、布朗大学詹姆士 · 黑德(James Head)说,“金星可以补上失去的那些章节。”科学家们也将试图发现一个正在活动的火山及一些第一期测图中未发现的现象。
[王超译自Science,1991年6月7日]
印尼的热带雨林研究
今天,热带雨林的保护是全球性的一个紧迫课题,人类的乱砍滥伐和碑林造田以及无法无天的开发而造成的热带雨林的损失,已经酿成无可推回的恶果:土壤侵蚀,生态破坏,环境污染和资源损耗。
印度尼西亚是一个由大小几千座岛屿组成的热带地区国家,拥有极其富饶的雨林资源,目前,印尼政府已要求与日本进一步合作,帮助印尼培训森林专家。
制订的第一个5年计划,是从1985年1月到198&年12月。专家们已在热带雨林研究中心就土壤的划地段使用和规整、自然造林、人工造林、森林划片以及农业森林的课题,受到专门训练。印尼的东婆罗洲的萨马林达岛全部划归这一中心用来支持热带雨林的研究。经过5年计划的培训,期间曾有50名专家被派往这一中心。这些高薪聘请的专家们,在婆罗洲农业学院、哥德加马达大学和马拉瓦门大学负责培训印尼的森林专家。日本也曾派出14名专家参与这项培训计划。1988年3月,落成了一座学员大楼,直接促进了培训计划的进行。
在执行自1990年~1994年的第二个5年计划时,改进和充实了课程内容。第二阶段的目标是使印尼低洼地特别是东婆罗洲的热带雨林复苏。这一阶段的培训主要要达到从量的角度评估环境改善、森林经济分析、森林经济改观以及软课题研究的经济价值(种植一片实验林区)。
第二阶段的培训工作正在按课程进度循序渐进,迄今为止,已有68名专家抵达印度尼西亚(包括第一阶段的专家),其中有5名常驻研究中心。还有16名学员正在日本接受培训。
由于二氧化碳含量的急剧增多,环境问题已向人类亮出了黄牌。肆无忌惮地大规模毁林,已使良田沙漠化的进程大大加快等等。今天的世界面临的灾难,迫切需要全人类的合作。在环境保护方面,这一点更显得前所未有的重要。
[徐新明编译自《研修员》月刊,(日)1991年11月]
聚合物分离气体
对混合气体进行分离,使之恢复原状,并循环使用,在许多工业生产中和实验研究上都非常重要。美国加利福尼亚大学化学与生物化学系的研究人员安德森发明了一种具有高度选择性的聚合膜系统,通过它可以有效地分离许多难以处理的气体对,如氢气与氮气氧气与氮气、二氧化碳和甲烷等。这种聚合膜以传导性的聚苯胺聚合物(一种用于电子工业的材料)作为基质材料,用卤素的平衡离子诱导聚合物永久性结构的变化。即在聚苯胺聚合物中掺入杂质(杂质加入的过程是一种改变它们传导性的过程),接着又将已掺入聚合物中的杂质分离出来(但是结构变化仍保持不变)。根据气体扩散原理,气体在这些聚合物上渗透性大小依赖于该气体的动力学直径。用各种卤素平衡离子通过换入杂质、去除杂质的过程,可精细调制聚合物上孔隙的大小,从而提高和减少各种气体在聚合物上的渗透性,达到对气体分离的效果。
[范晓晖译自Science,1991年6月7日]
木乃伊的保护系统
在古埃及,那些给尸体涂防腐剂的人有着不容置疑的高超技艺,经他们处理的木乃伊保存了几个世纪,甚至几千年。但是,现在有不少学者却经常去触摸这些古墓及其“居住者”,这样,游览的人流便带来了污染的空气、尘土和细菌……。
南斯拉夫的建筑工程师米兰 · 科瓦奇(Mилан Koвoч)为保护木乃伊设计了一个系统,其结构是一套钢化玻璃制作的透明组件,这些组件构成一条地道,参观者可以通过地道进入古墓,每个人都能仔细观看,但观看时决不会接触到墓内的东西和内部装饰。
地道里装有通风和空调装置,使内部的温度保持恒定。地道的入口处有一个不大的厅堂,厅堂里有闸室,使尘土不能进入古墓深处。参观者的脚下有转动的脚垫,把鞋底擦拭干净。总之,一切都是为了使古墓很早以前就形成的环境不受破坏。
瑞典的埃马博德玻璃公司已经造出了这样的系统,并将它安装在古埃及尼罗河西岸卢克索皇帝建在苏联多利纳地区的一个陵墓里试用。
[张天放、林维诚译自苏联《环球》1991年6月号]
净化后的风
空气的污染是很难控制的,即使有些事物能够摆脱空气,但你也不能回避它。然而,大气层之间的融合是相当缓慢的,许多烟雾和废气始终徘徊在地平面上,困扰着我们整个生活。如果一些净化的方法能够接触地平面上的空气,这就能大大地改善我们的环境。
这个理想的方法集中在绿化和风车上。每架风车的叶片必须保持一定的风力,充分地发挥它们的作用。如果给叶片涂上一种催化剂,就可以使接触到的烟雾或污染物得到氧化,这样就能在流动中净化了空气。
开始,设想催化剂用于干净化汽车中的废气。无奈,这些工作点附近过于炽热——这也是风车中令人困惑的复杂问题。以二氧化碳为基础的光化催化剂,看来是一个较好的选择。在常温的日光和湿度下,这一材料能够将氢氧化离子转化为氢氧化基——从根本结构上迅速地和彻底地加以氧化。风车上涂上吸湿的二氧化碳进行光化作用,这只能在白天工作。但它能将浓密的烟雾转化为乡村新鲜的空气,正常地随风飘浮。在一般的情况下,农场里的风车也能将较强的清新的空气有幸吹到市郊。
空气污染物的氧化作用将帮助驱动风车。最普遍的污染物,如碳 - 氧化物、沼气、其它碳氢化合物和各种挥发气体,当它们氧化的时候,即能够释放大量的热量,产生的分子脱离催化剂的表面,能大大地提高加热的速度,这里的动力是在表面。如果在风车逐渐向外伸展的叶片表面,有选择地涂上催化剂,那么这一动力将帮助推动叶片。
对这一美好的设想进行试验,工程师们将给各种风扇的表面涂上催化剂,按理说,任何地方都能净化污染的空气,像公路楼道内的排风扇,油漆过的轮船和各种化学作用,它们只用较少的能量就能释放出较清新的空气——实际上,它们是在真正的脏空气中自然地流动。一旦这一设想能够证实,对风车和风扇的设计者们,今后将能提供催化剂的涂层技术。甚至汽车,我们环境的主要污染,也由于涂上催化剂得到改善。飞机上的螺旋桨涂有催化剂,就表示能够净化高空的空气。再如,将催化剂涂在机翼的表面,可以净化飞机上空的空气。
[徐瑞方译自Nature,1991年5月2日]
阿司匹林与妇女心脏病
据一项初步研究,经常性服用阿司匹林的妇女会减少她们突发心脏病的危险。这个研究结果提供了第一个关于阿司匹林能够防止妇女心脏病发作的证明。
关于性别对心脏影响的争论始于1988年的一项研究。因为这项研究不包括妇女,它也就没有提供关于这种药减少妇女心脏病发作的证据。
现在,《美国医药协会杂志》7月24731号上的一篇报告指出:妇女也可以受益于阿斯匹林对心脏的好处。乔安 · 曼森(Joann E. Manson)和她的同事在波士顿的哈福医学院研究了分别住在11个州的87,678名女护士。在1980、1982和1984年,志愿参加者回答了有关她们的服药史和生活方式的问题,其中包括阿斯匹林的服用。
曼森和她的同事们发现:和没有服用阿司匹林的妇女相比,50岁以上的每周服用1~6片成人规格的阿斯匹林的妇女心脏病突发的危险明显减少了。
合作者之一查尔斯 · 享内肯斯(Charles H. Hennekens)说:“这项研究增加了阿斯匹林对妇女有益的可能性。”但是,他和他的同事们认识到他们观察研究本身的弱点。例如,报告服用阿司匹林的护士也许还有其它有利于心脏健康的习惯,从而降低了她们患心脏病的风险。
曼森建议妇女在准备经常有规律地服用阿司匹林之前先去问问她们的医生。她说:“我们当然不希望人们自行停用或服用阿司匹林。”
当对阿斯匹林的研究有助于缩小心血管研究的空白时,《新英格兰医药杂志》7月25号上的两篇报告指出在治疗心脏病的方法上存在性别差异。
理查德 · 斯坦因嘎特(Richard M. Steingart)对经历过心脏病发作的1,842名男子和389名妇女进行了研究。在控制了年龄和发病程度后,研究者发现妇女比男子较少可能地接受分流术和其它大型的侵入性的治疗。
在一个相似的类比中,约翰 · 阿亚尼恩(John Z. Ayanian)和阿诺德 · 爱普斯坦(Arnold M. Epstein)发现,因冠状动脉疾病而住院的妇女较少接受如心血管成形术(扩宽阻塞的动脉以减轻心脏病发作危险的手术)一类的治疗。
综合起来,这两项研究“提供了心脏病治疗方法有性别差异的证据。”全国健康指南局的伯纳戴恩 · 希利在报告的编辑补充中写到 · 注意到在美国心脏病对妇女和男子都是头号疾病,她补充说:“数十年专门的性别研究加强了心脏病只是对男性的折磨的神话。”
[孟琦译自Science News,1991年7月25日]
用糖消灭鸡的沙门氏菌
沙门氏菌是一种寄生在鸡肠内的细菌,对鸡无甚,但人吃了未煮透的鸡肉和鸡蛋,则会产生严重的肠胃中毒现象。
美国农业部一个叫约翰 · 德洛克的工作人员找到了一种消灭沙门氏菌的简便方法,只要在小鸡的饮水中加入乳糖和甘露糖,就能达到这个目的。在饮水中吃了乳糖和甘露糖的鸡和吃普通水的对照组相比,含菌率下降了99.9%。
这些糖的杀菌原理暂时还不清楚,据估计,糖促进了鸡肠内其他无害细菌的生长,这些细菌对沙门氏菌起抑制作用。另一种看法是,糖能够阻止沙门氏菌附在肠壁上。
要指出的是,糖不能治好人的沙门氏菌中毒,而只能消灭鸡的沙门氏菌。大规模用糖消灭鸡肠内的沙门氏菌的新办法很快就会在养禽场推广使用。
[严汉译自New Scientist,1989年第1669期]
三胞胎
今天在英国每45名儿童中就有一对是双胞胎或三胞胎,即所谓的多胞胎。由于对无生育夫妇治疗的结果,多胞胎的发生率逐渐增大,而且早产儿的成活率也随之提高。
目前,多胞胎所面临的问题是人们缺乏对其常识性的了解,医生、健康咨询人员、教师和做父母的可能又很少,或者没有第一手处理多胞胎的经验,甚至不知晓他们未来的前景,由于对多胞胎了解的不够,十分容易导致社会以好奇的眼光对待他们。
多胞胎是比较少的,在英国,80~100个双胞胎中大约有1个多胞胎,据初步统计40~50名儿童中有一对是双胞胎,总之,在一所小学校内可见到一对双胞胎。
多胞胎的自然发生率似乎与双胞胎有某种规律性关系,三胞胎的发生率是双胞胎的平方;四胞胎的发生率是双胞胎的立方,也就是说三胞胎的发生率是万分之一;那么四胞胎是百万分之一,尽管不将用生育药物、体外受精等方法治疗不孕夫妇发生的多胞胎统计在内,但一项调查资料表明:三胞胎、四胞胎其发生率仍在增加。始于1980年5年间的一项研究表明,用激素治疗不孕者,对体外受精毫无影响。一位专门从事护养新生儿的儿科医生,一年内可能也不能遇见一个三胞胎。
本报道不仅是强调一项工作,而且是希望这篇文章可以引起人们更多的研究兴趣,例如妊娠期间必要的卧床,休息时间的长短。三胞胎孕妇一般应在生产前在医院平均住29.5天,四胞胎者为54.4天,双胞胎和单胎者分别为9.5天和1.4天。但没有证据提示常规住院卧床休息会产生更好的结果。最近《柳叶刀》杂志报道,如果孕妇的身体状况没有什么异常,即使是双胞胎的孕妇也没有必要产前住院休息。这篇文章报道一位澳大利亚人的研究结果,他把孕妇随机分为两组,从第26周始一组非住院休息,另一组住院卧床休息,结果表明前者比后者发生高血压、产前强烈反应的情况更少。据研究结果提示,产前不住院可能对孕妇更有益。
诚然,流产是多胞胎产妇主要危险之一,医生劝说孕妇早期卧床休息以预防流产。另外,产后出现大出血、贫血、感染和高血压者,三胞胎的产妇为1/4,四胞胎的为1/3。对新生儿来说先天性大脑麻痹是其常见病。出生体重少于1,500克,大脑麻痹的发生率可高达68%,而在一般婴儿中仅为2%,事实上三胞胎或多胞胎不管体重如何,大脑麻痹的发生率平均在17.4%,体重过轻的新生儿可因其它原因再次入院。
[郭伟译自Nature,1991年2月7日]