书城自然未解知识之谜总集(求知探索系列丛书)
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第4章 人体生理解密(4)

这个实验还证明,操作性记忆确是与叙述性记忆完全不同的一种机制。因为尽管第一组白鼠脑内注入了抗纤维蛋白溶酶剂,海马里“沉睡”着的番木瓜酶无法活化,也就是说这些白鼠的叙述性记忆受到了阻碍,但它们在操作性记忆方面却依然如正常白鼠一样灵巧。

现在,我们可以回过头来,看看大脑怎样分门别类地接收、处理和记忆外来信息的了:映入眼帘的视觉信息先传入大脑后部的第一视野,然后信息从那儿由两条不同的路径同时送往颞叶和顶叶。送入颞叶的信息可判断物体的物理性质(如尺寸、形状、颜色等),而送入顶叶的信息可判断物体的空间位置(物体相互间的位置关系)。接着,颞叶和顶叶的信息被送入储存记忆的“仓库”一海马和扁桃体,如果切除大脑的海马和扁桃体,虽然能判断周围的事物,但不能记忆。

在记忆时,外来信息的刺激传到海马的神经细胞,神经轴突就会变形。通过电刺激,由神经细胞放出的神经传导物质与神经轴突上的受体结合,然后钙离子流入神经细胞内,活化平时沉睡着的香木瓜酶,活化后的番木瓜酶又可分解构成轴突的蛋白质弗得林。若此时增强电刺激,就会加速分解弗得林,出现更多的受体。受体数量一增加,钙离子的流入数量也会增加,并可活化更多的番木瓜酶,弗得林的分解也会更进一层。结果,由于弗得林的大量分解,引起轴突变形,而新的轴突又会出现。大脑内的神经细胞之间就是通过这样的持续变化而产生新的结合,从而形成记忆。

以上就是我们现在已了解的叙述性记忆的分子模型,但在大脑里,记忆显然还有其他更复杂的模型存在。而且,对于人类怎样学习、怎样思维等等问题的奥秘,至今还远远没有揭开。

人类对自己的大脑,也许还要花费相当长的时间才能够认识得比较清楚吧?!

声音制冷之谜

一看题目,你也许会问:声音是空气的振动,到最后无非是化为热,怎么能制冷呢?的确,噪声是当前社会的几大公害之一。吵得人无法工作、无法休息,甚至损害听力。但在适当的情况下,用声音制冷,代替传统的氟利昂制冷剂,减少另一种污染,这也可谓以毒攻毒吧!

通常的制冷机是用一种导热很好且易于液化的气体作为制冷剂。首先用压缩机把“工作气体”压缩,使它的温度升高。这种气体在通过一个叫热交换器的系统时,气体的热被吸走而冷却为液体。然后使这种液体快速挥发,温度急剧降低,从而达到制冷目的。蒸发了的气体重新进入压缩机,周而复始,不断地使房间或冰箱变冷。通常使用氟利昂或类似的化合物作为“工作气体”。氟利昂会通过机器密封不好的地方溢出到大气中;如果机器破裂,氟利昂就会跑掉。

氟利昂是氟烷类化合物,通常情况下极为稳定,不会分解,也不会和其他物质化合。它在大气中飘荡,最后升到平流层中,受太阳照射就会破坏臭氧层。人们发现,由于包括氟利昂在内的一些化学物质的影响,大气中的臭氧层不断变薄,甚至出现空洞,这会对人类生活产生不良影响。这是因为透过臭氧保护层的紫外辐射的增加,会使海洋中的浮游生物减少。

海洋中的弱小动物都是以浮游生物为食的,浮游生物的减少,会导致许多海洋动物没有东西吃,数量也就会大大减少。

而目前利用氟利昂作制冷剂的冰箱和空调机已进入千家万户。面对这一状况,科学家认为,最直截了当的方案就是禁止使用氟利昂,而采用其他化学物质作为制冷剂。但是,寻找氟利昂的代用品并不是件容易的事。

能不能找到一种不用化学物质作制冷剂,不会对大气造成污染的新的制冷方法呢?于是,人们想到了用声音制冷。

声制冷机的学名叫热声制冷机,是热声机器的一种。早在120年前,声学理论的权威瑞利勋爵就对热声机器做过理论上的解释,但它在制冷中的应用还是近些年的事情。声制冷机的原理很简单:它有一个管子,右端封闭,左端放一个扬声器,扬声器向管内发射强的声波,声波在管中形成“驻波”,即波本身并不向前运动,但气体分子却沿管子左右振动;左右振动的气体在热交换器中被压缩并膨胀,从而达到制冷目的。这种制冷机除扬声器外没有其他运动部件。管中的声音强度很大,但完全限于管子内部,管子外面听到的噪声比电风扇还要小。

美国科学家研制的第一台声音制冷机已在航天飞机上做过实验,能把一个物体的温度降低100℃。这个机器中使用十几个大气压的氦。之所以用氦,是因为它在惰性气体中声速最大,热传导能力最强,使同一容积中能产生最大的制冷能力。

近几年来,不少公司都在研制商业应用的声制冷机,努力提高它的工作效率并尽量降低它的造价。这些制冷机中有的制冷能力已达到100瓦,有的最低温度已经达到-123℃。据专家预测,几年后将有声制冷机商品问世,并将进入家庭。看来,使用声音制冷的日子已经不太遥远了。

梦能预测未来吗

现实世界的今天,比昨天复杂纷繁。千变万化的现象,真是层出不穷,有些已经发生的意外偶然,确是很难说清,更难解释和解决,可是却是事实。

1865年4月的一天晚上,美国总统林肯突然做了一个奇怪的梦:他在白宫院里散步,忽然听到四周传来一片凄惨的哭声,他便一个屋一个屋地察看。当林肯往东边一个房间里望去,不觉呆住了,只见几个士兵正守卫着一具躺在地上的尸体。林肯便问:“谁死了?”一个士兵回答:“他是总统,被暗杀了!”林肯一听惊呆了。第二天,他把梦告诉了妻子和他身边的人。几天以后,一件震惊世界的事件突然发生了,总统林肯被暗杀了!这个梦,要回想起来的话,简直和总统夫人说得一样:“梦都灵验啊!就怪我没加提防,没作预防。”

梦能预测未来吗?事情真是无独有偶,震惊世界的“泰坦尼克”号轮船的倾覆,使许多乘客丧失了生命。但有一些人,却因得梦而避免了这场灾难。不管你信不信,这里有很多记载。英国商人坎农。米德尔顿当时确实订了“泰坦尼克”号处女航的船票,然而,就在他上船前几天的一个晚上,米德尔顿梦见这艘轮船撞在什么上而朝天地在海上漂。在船的四周,到处飘动着挣扎的落水者,有船员,有乘客,那个“救命”的喊叫声分外凄惨。他一下从熟睡中惊醒过来,吓出了一头冷汗,接着再也睡不着了。第二天深夜,这个米德尔顿又重做了一次这类的梦。于是他害怕了,一直想到天亮,最后决定,宁肯废了这张船票也不去乘坐了,就这样,他免遭不幸。至于1954年3月,“彗星”号飞机起飞之前,民航部确实接到了英国精神病学家艾丽斯·达克的几次电话的报告,他提出警告,要运输和民航部门注意这次航班,最好延期起飞。民航部以为达克是精神病学家,好神经过敏、想入非非,对他的警告也没放在心上。等到飞机坠毁出事后,人们后悔也来不及,事情过后人们去问达克时,达克摊着两只手说:“这不,26个乘客白白送命,在这之前,我一连做到好几次‘彗星’号坠毁的梦,你们就是不相信。”请问,难道梦真是一种可信的预报吗?

还有一个著名的例子,那就是“阿贝丸”的泥石流事件。英国科学家在调查1966年发生在阿贝丸造成144人死亡的泥石流灾害中,发现至少有22人在灾难前做了噩梦,并告诉了周围的人。其中有个在阿贝丸上小学的10岁女孩艾丽尔·玛艾·琼斯,她梦到自己去上学,可是学校不见了,她惊奇地四处找,怎么也找不见,后来琼斯在原来学校位置的上空,发现笼罩着一种黑色的东西,第二天一早,她原原本本把这梦告诉了妈妈。三天之后,一场灭顶之灾真的从天而降,泥石流爆发了,学校和这个小琼斯,都遭到了不幸。请问,这样的偶然性,谁能意料得到呢?

人的智慧来自何方

美国《科学》杂志公布了有关人脑研究的最新成果,对已经争论了一个世纪的问题进行了总结:究竟人的智慧是从哪里来的呢?

20世纪的100年间,科学家们对这个问题的争论分成两派:一派叫做共同派。他们认为:人类总的智慧是整个大脑共同区域的产物,但是不同的人也会在不同方面有自己的特长。

这种观点在20世纪上半叶占上风。当时科学家们通过一系列的智商测验发现,有些人在一系列领域一系列科目分数都很高。

另外一派叫做特别派。他们认为人类完成某一种具体任务的时候,需要某一种具体的智慧,他来自大脑当中的某一个具体的区域。这种观点在20世纪下叶占了上风。目前世界各国的学生教科书里,大致上采用这种说法。

但是,美国康乃狄克州著名的耶鲁大学心理学家罗伯特教授经过长期研究,和同事们取得了以下共识:如何去检测人类的能力?不能光是从分析能力来看,而是应该从创新能力、实践能力来分析。而这么多能力,并不是在人类的头脑的某一个具体区域产生的,它是人脑各个区共同的结果。而长期以来反映人类智慧的种种测试、包括大学入学考试,大部分片面强调分析能力,忽略了创新和实践的技巧,而这些对于21世纪人类的发展来说则是特别重要的。

美国耶鲁大学科学家们还指出:特别派科学家们依据的是实证法,他们发现:当人们从事某一种具体活动的时候,大脑某一部分特别兴奋特别活跃,但是这并不能说明就是这一部分产生了具体的智慧。美国科学家们强调说:绝对不能说,大脑的某一部分好像有一根电线那样接通人类从事某一种具体活动的智慧;尤其是,人们在学习、实践、创新的过程中,会反过来改造大脑。

在探讨人的智慧的来源的同时,美国科学家在最新一期英国《自然》杂志上报告说,脑细胞是可以“涅”的。他们通过激活实验鼠大脑皮层深处的干细胞,成功地使干细胞发育成脑神经细胞,取代了受损的脑神经细胞。这是科学界首次发现哺乳动物的脑细胞可自我修复。

美国哈佛医学院的科学家杰弗里·麦克利斯等人的这项新成果,被认为是神经细胞生物学研究中的一个新突破。如果深入了解其中机理并控制这一过程,有可能为治疗各种脑损伤疾病找到新途径。当然这一成果离临床应用还有较远的距离。

此前科学界一直认为,哺乳动物的脑部过于复杂,其脑细胞病变、损伤或死亡后是无法自我修复的,因此目前治疗脑病主要靠体外培育脑细胞,然后移植到脑部。直至不久前人们还认为,在胎儿期非常活跃的干细胞,在成年人的脑部已经不存在了。但近来有研究发现,鼠类的前脑中存在有这种未成熟的脑细胞,而且在大脑皮层的特定区域,干细胞能发育成为成熟的脑神经细胞。

麦克利斯等人认为,在成年哺乳动物脑部,胎儿期控制干细胞发育为神经细胞的机能虽然受到抑制,但这种机能还应该存在于DNA编码中。如果重新激活这一机能,脑细胞就能自我修复。他们设法使实验鼠大脑皮层部分自然死亡,并激活干细胞。结果发现,干细胞开始增殖,并逐渐发育成为脑神经细胞,而且其轴突与其他细胞相连,完全取代了死亡的脑神经细胞。