11月18日《科学》杂志精选

2011-11-23 08:24 来源: 科学时报
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人类是如何学习行走的

  一项新的研究报告说,大鼠的幼兽与人类的婴儿都是通过同一个运动神经元链的指令来学习行走的。这些发现表明,人类和其他动物的运动都进化自某个共同的祖先神经网络。科学家们倾向于将神经的相互作用想象为电子电路。这些模型凸显了个体神经元如何应用电信号来相互联络,具有不同功能、相互连接的神经元组是如何相互发送信息的。

  研究人员对幼儿、学龄前儿童和成年人在走路时20种不同骨骼肌产生的电活动与一个新生儿的“反射性行走”进行比较(一个婴儿被维持在直立状态并沿着某个表面移动时会尝试迈出步子)后发现,在新生儿中,脊髓神经元会在两个时期被激活:控制腿的弯曲与伸展的时期及控制腿交替向前移动的时期。幼童的更为成熟的神经回路需要4个时期。除了弯曲和伸展之外,另外两个时期控制着诸如足尖在腿开始弯曲之前抬离地面等行走时的细微的方面。随着幼童年龄的增长,这一模式变得日益增强。

  研究人员在大鼠、猫、猴子和珍珠鸡中都观察到了惊人相似的神经回路。结果表明,在幼童的独立运动阶段之后,人类的发育似乎偏离了其他动物的发育模式,这也许是为了适应诸如伸手够取和握紧物体等复杂的手臂动作。尽管直立、双足行走将人类与动物区分开来,并成为人类进化中的一个关键性事件,但这一研究表明,自然不会因为偏爱一种全新的设计布局而抛弃旧的装备,而是会保留运动功能的某些方面。一则相关的《观点栏目》对这些发现以及它们对理解人类运动进化根源的意义进行了解释。

疟原虫病新药研制出现线索

  研究人员已经发现了一系列的化合物。这些化合物有望在疟原虫进入血流之前、还在肝脏中孵化的时候将其杀灭。人们急需这样的药物杀死间日疟原虫 ,这是在非洲以外地区的主要的疟原虫种类。

  间日疟原虫与致命的恶性疟原虫不同,因为它会在肝脏中进入一种“休眠期”,这时该疟原虫被称作是一种休眠子。休眠子可在感染的蚊子叮咬了其宿主之后数月甚或数年时重新出现在血液之中。间日疟原虫感染的慢性和长时间持续的性质对感染者的健康和经济福祉都会产生重大的影响。

  研究者应用一种自动化显微镜检测方法来筛检成千上万种已知可杀灭血液期疟原虫的化合物,希望能够找到那些也能杀灭肝脏期疟原虫的化合物。他们发现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疟原虫在肝细胞内发育的化合物。

一种既坚固又可塑的新塑胶将面世

  法国研究人员研发出一种极其稳定和耐久的多聚物,但是这种物质与其他具有这些性质的塑胶不同,它可被加热和重塑。

  合成多聚物大致可分为两类:热塑性塑胶,它可被反复融化和塑造。热固性塑胶,它是在液态时加工并接着通过化学或光学作用发生交联。这些材料包括知名的酚醛塑料必须在所希望的物体形状的模具内聚合,因为一旦反应完成,该多聚物就不能被重塑。热固性塑胶具有优越的稳定性,尤其是在高温的时候;它们在诸如航空业中有着许多重要用途。

  这种新的多聚物显示出热固塑胶样的稳定性,但却可在高温状态反复地加工,它甚至可被磨碎及回收加工成新的形状但同时又保留原先材料的机械性能。与在加热时变得非常软的多聚物凝胶不同,他们的多聚物在加热的时候保持固体状。然而,在加温的时候,其某些键会断裂,因此该多聚物可被塑造及成形,并会在材料冷却时重新键合。这种新材料可能会在飞机和汽车工业、建筑业、电子元件甚至在体育器材的生产中得到应用。

一种超轻质低密度材料将出现

  研究人员努力追寻数条途径来获取具有非凡性质的可用于隔热、声学、消振或消震,电池电极和催化剂系统的超轻质、低密度材料。在这一每立方厘米低于10毫克的超轻质体系内,有几种这样的产品已经出现了,如气凝胶和金属泡沫。但是,所有这些低密度材料都是以随机蜂窝状作为其结构的,这些结构常常不允许它们与其大型相应物具有相同的物理性质。

  现在,研究者设计了一种方法来制备可保持与大块物质有着相同刚度、强度、能量吸收和导电率的基于一种栅格结构的非常轻质、低密度的金属材料。研究人员以一种液态的感光多聚物(即一种在接触光时会改变其性质的分子)开始,并透过一种有图案的防护罩用紫外光对其做轰炸式的光照。这种方式产生了一种三维的栅格物质。他们给其涂上一个镍磷薄膜。并将该多聚物模板蚀刻掉,仅留下空心的镍磷支持性支架栅格。

  据研究人员披露,这种金属性的微栅格在被超过50%的应力压缩和可与弹性体相比的能量吸收时会展现完全的复原性。他们认为,这些非凡的性质与该材料在纳米、微米和毫米尺度的结构组织有关。