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《早期语言接触会对大脑产生持久影响》

  • 来源专题：昆明植物研究所科技信息监测
  • 发布时间：2015-12-03

  • 12月1日发表在英国《自然—通讯》杂志上的一则神经科学研究显示，人生早期简单接触到的母语，会对大脑有持久影响。其关系到人一生中大脑如何处理来自第二语言的声音。 　　在人生命的第一年，大脑十分适合通过感官收集和储存关于世界的各种信息。在这段时间中，大脑会适应一种特定语言的声音，并且建立起这些声音相关的神经元表征。不过，以前尚不清楚，这些早期经历是否会对神经元处理第二语言产生影响，亦或者产生了什么影响。 　　此次，加拿大麦吉尔大学劳拉·皮尔斯和她的同事们，通过功能磁共振成像扫描记录了43个10岁到17岁之间的未成年人在听到法语假词（实际不存在，但是发音规则符合法语的词，例如“Vapagne”或者“Chansette”）时的大脑活动，并且还...

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  • 《人类大脑大小基因触发猴子胎儿大脑变大》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2020-06-22
    • 一种人类特有的基因使普通绒猴(一种非人类的灵长类动物)的新大脑皮层变大。 人类大脑在进化过程中的扩张，特别是新大脑皮层的扩张，与我们的认知能力，如推理和语言能力有关。有一种叫做ARHGAP11B的基因，只有在人类身上才能发现，它能触发大脑干细胞形成更多的干细胞，这是大脑更大的先决条件。过去的研究表明，当ARHGAP11B在小鼠和雪貂体内表达到非生理上的高水平时，会导致新大脑皮层的扩张，但它与灵长类进化的相关性尚不清楚。马克斯普朗克研究所的研究员分子细胞生物学和遗传学在德累斯顿(MPI-CBG)与同事一起在中央研究所实验动物(CIEA)川崎在东京庆应义塾大学,位于日本,显示现在人类基因,表达了生理水平时,引起大脑皮层肿大常见的绒猴,新世界猴。这表明ARHGAP11B基因可能在人类进化过程中导致了大脑皮层的扩张。研究人员在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。 人类的新大脑皮层是进化中最年轻的大脑皮层，它比我们的近亲黑猩猩的大脑皮层大三倍。在进化过程中，新大脑皮层的褶皱不断增加，以适应有限的颅骨空间。对科学家来说，一个关键问题是人类的新大脑皮层是如何变得如此巨大的。在2015年的一项研究中，mpii - cbg的创始理事维兰·赫特纳(Wieland Huttner)的研究小组发现，在人类特异性基因ARHGAP11B的影响下，小鼠胚胎产生了更多的神经祖细胞，甚至可以折叠正常展开的新皮层。结果表明，ARHGAP11B基因在人类新皮层的进化扩展中起着关键作用。 人类特有基因的兴起 大约500万年前，人类特有的基因ARHGAP11B是普遍存在的基因ARHGAP11A的部分重复，沿着尼安德特人、丹尼索瓦人和现在的人类的进化谱系进化而来，在这个谱系与黑猩猩分离后，形成了黑猩猩。在2016年的后续研究中，维兰·赫特纳的研究小组发现了一个令人惊讶的原因，为什么ARHGAP11B蛋白含有47个人类特有的氨基酸序列，而这些氨基酸在ARHGAP11A蛋白中没有发现，并且对ARHGAP11B增加脑干细胞的能力至关重要。具体来说，在ARHGAP11B基因中发现的一个C-to-G碱基替换导致ARHGAP11B信使RNA中丢失了55个核苷酸，导致阅读框的改变，从而产生了人类特有的、功能关键的47个氨基酸序列。这种碱基替换发生的时间可能比基因出现的时间晚得多大约在500万年前，150万到50万年前的任何时候。这种点突变并不罕见，但在ARHGAP11B的例子中，它形成更大大脑的优势似乎立即影响了人类的进化。 基因对猴子的影响 然而，目前还不清楚人类特有的基因ARHGAP11B是否也会导致非人类灵长类动物的新大脑皮层增大。集团的调查,研究人员维兰德Huttner联手Erika佐佐木在中央研究所实验动物(CIEA)川崎和Hideyuki冈在东京庆应义塾大学,位于日本,他开创了一个技术的发展产生转基因非人类的灵长类动物。该研究的第一作者、博士后迈克尔·海德(Michael Heide)前往日本与同事直接现场工作。他们产生了转基因的普通绒猴，一种新的世界猴，表达了人类特有的基因ARHGAP11B，在发育的新大脑皮层中，他们通常没有这种基因。与德国一样，日本在动物研究和动物福利方面也有同样高的道德标准和法规。在日本获得101天大的普通绒猴胎儿(正常出生前50天)的大脑，并出口到德累斯顿的MPI-CBG进行详细分析。迈克尔·海德解释道:“我们确实发现，普通绒猴的大脑皮层被扩大，大脑表面被折叠。它的皮质板也比正常的厚。此外，我们可以看到心室外下区基底桡神经胶质祖细胞的数量增加，以及上层神经元的数量增加，这种神经元类型在灵长类动物进化过程中增加。”研究人员现在有功能证据表明，ARHGAP11B导致了灵长类动物新大脑皮层的扩张。 道德的考虑 领导这项研究的Wieland Huttner补充道:“我们的分析局限于绒猴胎儿，因为我们预期这种人类特有基因的表达会影响绒猴的新大脑皮层的发育。鉴于ARHGAP11B对出生后大脑功能的潜在不可预见的影响，我们认为首先确定ARHGAP11B对胎儿绒猴新大脑皮层发育的影响是一个先决条件，而且从伦理角度来看是必须的。” 研究人员认为，这些结果表明，人类特有的ARHGAP11B基因可能在人类进化过程中导致了新大脑皮层的扩展。
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  • 《从接触式表面分析转向非接触式表面分析》
    • 来源专题：智能制造
    • 编译者：icad
    • 发布时间：2023-10-08
    • 计算机辅助设计（CAD）大大加快了将创意推向市场的过程。如今，从儿童玩具到客机的各种产品在制造单个零件之前完全在虚拟环境中设计。 当零件表面是用户的第一印象，或者他们需要与配合零件上的表面交互或执行特定功能时，真正的设计工程就开始了。由于我们知道表面光洁度会影响零件反射光线、与其他零件相互作用甚至分布润滑的方式，因此使用正确的程序测量表面光洁度非常重要。近 100 年来，二维粗糙度和波纹度分析一直是质量控制不可或缺的一部分。无论是使用撬装探测系统的粗糙度参数，还是使用无滑撬测量系统的波纹度/轮廓，都可以使用许多系统。使用2D工具对表面进行一条或多条迹线，以记录粗糙度/波纹度测量所需的关键特征。当垂直观察时，生成的表面图提供了横跨平面的偏差，并且通过使用特定的表面/波纹度/轮廓分析，提供了表面的指示。 这些 2D 系统仍然是最常用的表面分析工具，因为它们具有价值、便携性、易于操作以及行业标准和制造商之间的通用语言。然而，随着表面公差缩小到亚纳米级，新的制造工艺不会产生与典型机床相同的“图案”。此外，对设计师涂层、粘接、润滑、摩擦等的需求也更高，这意味着单个轮廓可能无法提供足够的数据来分析表面积。这就是3D表面测量可以提供所需分析的地方。如今，可以使用视觉、共聚焦图像分析和干涉测量的光学表面分析系统。当需要关注功能结构（如突起或凹陷）以及确定核心参数或表面的承载能力时，使用光学测量技术的 3D 测量非常有用。在评估不均匀和多孔表面（如陶瓷和铸造材料）时，还需要非破坏性、与材料无关的表面定量。图片来源：Mahr Inc.3D 光学表面系统在地形图上提供有关测量区域每个点的高度、强度和颜色的高度详细信息，使操作员能够获得表面的真实表示。通过更大的数据集大小提供更大的统计确定性，系统可提供微米和纳米分辨率的表面光洁度和微几何信息，包括 2D 和 3D 表面粗糙度、轴承面积、平面度、深度等等。产品表面的外观将决定高端电子产品、汽车甚至家用触摸表面的购买决定。在涂覆涂料、油漆或粘合剂时，表面必须具有一定的、指定的粗糙度，以确保可持续的粘合。通过 2D 测量，仅检查特定线条的粗糙度质量，而 3D 表面分析可为更广泛的区域提供保证，从而避免代价高昂的工艺中断和粘合失败。 3D 测量目前用于航空航天、汽车、电气工程、机械工程、医疗技术、光学和可再生能源等尖端行业的实验室或生产环境。国际标准提供了执行粗糙度测量所需的步骤，以便进行测试的每个人都遵循相同的规则并达到相同的结果。虽然 2D 和 3D 的许多测量参数是相同的，但某些特定参数只能通过 3D 测量来实现（因为这些表面参数需要面积而不是单个轮廓）。ISO 4287 和 ISO 13565 是常见的二维表面测量标准。ISO 2定义了使用触针轮廓仪进行表面测量的4287D技术表面纹理，并详细说明了评估的规则和程序，并且通常记录长度为几毫米的轮廓。ISO 2 详细说明了用于具有分层功能属性的表面的过滤方法。ISO 3 标准定义了 25178D 全球可追溯性的基础，该标准详细介绍了 3D 表面纹理参数及其识别方法。这是第一个同时考虑3D表面纹理的测量和规范以及涵盖非接触式测量技术的国际标准。 总之，二维表面测量是快速验证广为人知的产品和工艺表面光洁度的绝佳选择。另一方面，当表面技术复杂、需要更高的统计确定性或材料需要非接触式方法时，2D 非接触式测量可能是更好的选择。
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