2010年1月14日星期四

科学松鼠会

来自"科学松鼠会"的最新文章,如果您不希望再收到此邮件,请退订;如果您需要更换其它邮箱接收邮件,请点击这里

大寒潮无关"气候变化"

Thu, 14 Jan 2010 03:00:43 +0800

B15110Cb002

虽然北半球大部分地区受到大寒潮的袭击,但目前还没有任何证据表明它与全球气候变化存在直接联系。

仿佛是在抗议刚结束的哥本哈根大会,最近整个北半球陷入了一场大寒潮。

寒潮是指冬季由于受到高纬地区移来的冷气团影响,而出现短时间的剧烈降温。它往往可以分成一波一波的天气事件,一般持续一周左右,影响范围可达数千千米,结束之后气温会有所回升。由此可见,寒潮是局地的短期的气象灾害现象,目前最先进的中短期天气预报已经可以预报得非常准确。现在科学家知道,寒潮的爆发跟极地冷空气的活跃程度以及北半球大气环流的特征密切相关。当极地堆积了过多的冷空气,或者原本平直的"东西向大气环流"变得非常曲折时,极地冷空气很容易就从高纬地区"倾泻而出",如同洪水越过大坝顶端。

寒潮爆发常常是多地区先后发生的"全球"事件。这是否说明寒潮天气就是全球变暖的直接结果呢?起码以目前的观测和理论研究成果看来,两者没有直接联系。虽然对寒潮天气进行统计可以显示气候变化的一些趋势,可一两次寒潮过程并不能说明什么问题。

事 ��上,全球气候变化问题则往往是通过能量守恒的角度来研究的。地球接收和放出的辐射能量主要由太阳、地球表面反照率、大气层的性质等几个主要因素决定。就像一个旅馆,只要你守在大门口点清楚进来出去的人数,旅店里的客人总量变化就清楚了。政府间气候变化专门委员会(IPCC)是目前发表气候变化研究成果最为全面最为权威的机构。他们于2007年发表的第四次评估报告中明确了人为排放温室效应气体对全球气候的增暖作用。简而言之,他们衡量了之前提到的各种主要因素之后,发现人为排放的温室气体阻止了地球的向外能量释放。就像一个旅店多了一个堵在旅店门口不让想结账走人的旅客离开的保安,如果进来的旅客数量变化不大的话,整个旅馆必然会住着越来越多的旅客。

而对包括寒潮在内的极端天气频率、强度之类的评估,IP C的报告明确指出目前认识水平尚低。这些方面都跟大气环流的热力、动力等因素相关。研究这些就好比知道旅馆客人总数,然后分析大楼里客人的活动状况,还需要更详尽的观测和分析。所以,全球气候变化的研究还需要再接再厉,不管是用来做预测的数值模式还是观测技术都还有可以提高的空间,这也是很多科学家正在研究的前沿。

在科学家能明确证实全球气候变化与寒潮、飓风等局地灾害性天气之间的直接动力机制之前,某些所谓"环保人士"宣传类似天气是"全球变暖"引起的,未免有炒作之嫌。同样,仅仅由于寒潮天气就想推翻"全球变暖"的做法也简单鲁莽。人为排放温室气体对气候的增暖效应已经过多方面的论证———尽管或许不像一些人描述的那么危言耸听。全球气候变化还存在很多不确定和未知的因素在相互作用,局地� 候变化更是如此。我们可以同气候研究者们一起关注并理性对待这个话题,毕竟我们的确只有一个地球。

已发表于新京报《新知周刊》

图/CFP

你也许会喜欢

返回顶部

科学圈圈坐之三-马原野

Thu, 14 Jan 2010 01:23:49 +0800

mayuanye圈圈坐从芝加哥大学的龙漫远老师,经过密歇根大学的端木老师,如今回到中国本土,隆重推出马原野老师。马原野:中国科学院昆明动物所研究员,研究方向是认知脑科学。1987-1988年,曾在美国耶鲁大学神经科学习做博士后,导师为美国著名神经科学家、大脑前额叶功能研究方面的牛人Goldman-Rakic。1995-1999年,曾赴英国牛津大学和美国亚利桑那大学,参与"大脑认知地图"的研究。

马老师的研究领域刚好是13同学从前滴研究领域,所以,13同学滴崇拜之情……

手记:

马老师是个很和蔼的人,也 非常"科学家",所以他会说:"由于伦理学上的原因,你不可能把一个电极安到人的脑里面去。"我们还八卦了他在耶鲁时的导师老太太:30年代出生,白俄贵族,又是犹太人,一直Worried,生怕中国的学生会运设备回中国支援社会主义国家。汗,我真是好八卦……

从猴脑到人脑

小蓟:看您的研究经历,开始时研究灵长类动物,然后就研究了人的大脑,怎么会从猴子到人?

马原野:我开始对脑的研究就是用猴子作为实验动物的。最初是用电生理的方法,把一个电极埋到脑里去,然后观察与行为对应的脑电的变化。你可以想象,这个只能用猴子来做,由于伦理学上的原因,你不可能把一个电极安到人的脑里面去。

小蓟:那时候,就直接是把电极安到猴子脑子里吗?

马原野:对,安到脑里面去——用很细很细的一个电极,比� �说,只有千分之一个毫米。到现在为止这还是一个很主要的方法。这个方法的好处在于,它可以比较精确地记录一个神经细胞的电活动,进而可以分析神经细胞的变化和猴子的行为之间的关系。但不管这个电极怎么小怎么细,在人类中是不允许的。

小蓟:需要把猴子的颅骨打开,电极插进去?

马原野:在手术室里,无菌条件下,钻很小很小的一个洞,把电极埋进去。

小蓟:从什么时候开始这样利用猴子来研究大脑呢?

马原野:上世纪30年代吧。到了上世纪后期,由于有了fMRI(功能性核磁共振成像技术),利用成像技术,在无创的条件下,就可以清楚看到大脑中的血流分布情况。它最关键的是对大脑没什么伤害,这样,就可以用来直接研究人类大脑的一些活动,比如,决择呀,注意,学习记忆等等。比如,在神经经济学中,� 以用脑成像技术来研究经济抉择过程,探讨在股票市场,股民怎样决定什么时候该买进什么时候该抛出。还有,比如说,一个广告,究竟有没有效果,可以观察它有没有引起某些相应脑区的变化来判别等等。

小蓟:广告?

马原野:当然,这就产生了新的一门科学——神经营销学。可口可乐和百事可乐,不贴牌子的话,有的人甚至觉得百事可乐的味道要好一些,但因为品牌效应,消费者在购买时,可能还是会更倾向选择可口可乐,因为它的牌子比百事可乐要更有名。有人就把fMRI引入过这类试验,观察品牌究竟对哪块大脑区域产生影响。甚至想象,在大脑的哪个区域发现脑内有一个购物按钮,设法去控制这个按钮,就可以控制人们的购物行为。

小蓟:您进入这个领域时,刚好是fMRI兴起的时候,对吧?

马原野:对。MRI 有两种。通过MRI,也就是普通的核磁共振,我们可以看到脑的结构;但fMRI,前面加了个小f,也就是functional——脑的功能成像。利用fMRI,当脑血流量比较多的时候,那里就有比较强的信号。当我们观察到大脑某个区域血流量增加的时候,我们就认为,那里的脑区比较活跃。

出现fMRI之后,人类就可以直接研究人的大脑了,这是很大的进步。我们可以研究更多的东西了。因为,猴子和人是不一样的,比如,我们有语言,我们有审美,我们可以做某些决策,我们甚至会说谎……

小蓟:人的大脑和猴子大脑的区别,有没有人在研究呢?

马原野:喔,那可多了。比如咱们刚才说到的——审美,猴子有审美吗?

小蓟:它们真的没有审美吗?

马原野:严格意义上的审美,猴子应该是没有的。当然,它在择偶时,选中哪个猴子,你也可 ��说,这也是一种审美。但更深一层的,比如,我们欣赏一幅名画,一段音乐,甚至为之陶醉——这些,动物是没有的。

小蓟:可是,经常有人说动物听音乐会怎么怎么样呀?

马原野:那个是一种"莫扎特效应"。猴子听音乐,也经常出现莫扎特效应——这些音乐会干扰,吸引猴子的一些注意力,使猴子暂时性地改变一些行为,但究竟是什么原因,目前还不知道。但并不等于说,猴子就会欣赏音乐了。

小蓟:莫扎特效应,是专指听莫扎特音乐吗?

马原野:是的,具体说是他的钢琴协奏曲 K448。

强悍的老太太:Goldman-Rakic

小蓟:谈谈您在耶鲁做博士后时的导师Goldman-Rakic吧。

马原野:哦,Goldman-Rakic,那个老太太是个白俄。你知道白俄吗?

小蓟:白俄贵族?(我瞎猜。)

马原野:对,她的家庭是俄国的贵族,父辈十月革命后逃到了美国去,她也是个犹太人。你刚才叫的那一长串,只是她的姓。不过,这两个姓,都不是他自己的。

老太太的姓很有意思,第一个姓Goldman是她前夫的姓,后来离婚了,又嫁了个南斯拉夫人Rakic。但圈子里大家都知道她是Goldman,改起来太麻烦,她就索性保留Goldman,和新丈夫的姓放在一块儿,出了这么一个姓。

小蓟:哈,她还真厉害。您是怎么到了她的实验室呢?

马原野:因为我当时对脑高级功能感兴趣,当时上海脑所的所长张香桐先生建议我去的。

小蓟:陈冲的外 ��?

马原野:不是,陈冲的外公也姓张,叫张昌绍, 是位著名的药理学家。张香桐先生是国内当时最有名的神经科学家,前年去世。张先生自己就是耶鲁大学毕业的。(我很汗……)

再说Goldman-Rakic 老太太,她的家庭是十月革命后逃到美国来的,非常不喜欢社会主义、共产主义。从前实验室有只猴子,特别不听话,老是捣乱,她就给猴子起名叫托洛斯基——那是斯大林的政敌,但也是个不折不扣的社会主义者,或者叫共产主义者。

后来,我要回国的时候,要带一台当时美国能买到的差不多是最好的计算机,Mac II回国,她坚决反对。之所以反对是因为她很担心,觉得我把那台计算机带回来会用于军事上的目的。后来,我特意请来了另一位耶鲁大学的教授给我做担保,保证这台计算机,只会用作科学研究之用,绝对不会从事军事上的用途,她才勉强放行。当然,在别的事情上,老太太人都很好。

总的来说,我跟老太太在科学问题上是非常愉快,但一旦碰到政治之类的事情,就会有冲突了。Goldman当时特别看不惯我把自己的钱省下来,买些设备带回来——我们那一代的很多中国科学家都是这么做的。Goldman对此特别特别不理解,甚至反对。她曾经特别愤怒地跟我说,"我给你钱,是为了让你在美国生活得好,但我没有责任去支援一个共产国家。"当时,我就非常不高兴,跟她说,"你给我工资,是因为我为你工作,至于我怎么用这笔钱,那是我的自由� "

2002年,老太太第一次来到中国访问。在上海,她第一次被震撼了,因为,这不是她心目中的社会主义的中国。要知道,那时候,美国的录像店里,中国影片中的中国人,都是留着小辫,皮包骨头,躺在床上吸鸦片的形象。

当时接待她的是李葆明教授,这么说吧,就是姬十三的导师,哈哈哈。

2003年,老太太装修房间,为了去附近的花店买一束花装饰厨房,穿过马路时被一辆大车撞倒了,就这样去世了。

她去世之后,所有美国神经科学界对她的评价是:她是自己那一代中最杰出的神经科学家之一。

小蓟:Goldman是研究大脑前额叶的牛人?

马原野:没错,我当时之所以去她实验室,就是因为我们也在研究前额叶。她当时基本上是前额叶研究领域的NO.1。她还是美国神经科学会的主席,能坐上那个位置的女性,相当罕见。 /p>

小蓟:她是个很强硬(tough)的人吗?

马原野:那是,相当的。

脑科学与神经

小蓟:您的介绍中提到,曾经研究过"大脑前额叶",那是个什么东西,要搞清楚大脑的每一个地方要做什么的吗?

马原野:嗯,我们的研究主要集中在大脑的前额叶。

小蓟:前额叶?

马原野:没错,前额叶有个非常俗气的名字叫做"脑中之脑"。就是说,这是大脑中发育最高级的一块皮层。只有在人身上,这块脑区的发育才达到了最高的程度。举个例子,猴子脑中前额叶的表面积不到整个大脑皮层的10%;猩猩脑中,20%;只有在人脑中,超过了30%。

在各个大脑皮层中,前额叶皮层的发育和成熟是最晚的,比如说,人的大脑前额叶大约要到25岁才能发育成熟,所以,小蓟呀,我猜你的大脑前额叶发育应该还没有成熟。(汗,我…… 哦,马老师夸我年轻来着。)

前额叶皮层也是最快开始衰老的,过了40岁,这块皮层就开始衰老了。

长期以来,我们都不知道这块皮层有什么功能,一直到19世纪。那时美国正在修铁路,当时的一种炸石开山方式是用钢钎把炸药捅到一个石头中的炮眼里,用雷管起爆,达到炸石的目的。有个小包工头,不知怎的,炸药捅的时候就炸了,钢钎跳起来穿透了他的脑袋,破坏了他的部分大脑皮层。当时,那个人甚至还可以自己走到医院,医生做手术把钢钎拔出来。痊愈后,那个人表面上看没有任何障碍,运动、感觉系统都良好。但后来,他的熟人就发现,这个人性格上发生了很大的变化。他变得很粗俗,一出口脏话,而且行为举止也非常没有教养。那人叫Roger,他的同伴们就说:"再也不是从前的Roger了。"

Roger就是伤到了大脑前额叶。人� 有很多本能行为,大脑前额叶就是负责抑制这些本能行为,让人在适当的时候做适当的事情。给你举个好玩的例子,这么说吧,如果在大脑前额叶受损的人面前放一杯水,他就一定会喝,哪怕你告诉他:"这杯水不是你的,不要喝。"他们的反应都是对环境的简单反应。他的逻辑是这样的:因为有人放了水,水是用来喝的,所以,他就喝了。

我们的研究就是集中在前额叶这块皮层上,这块皮层确实很复杂,很难用一句两句话讲清楚。

关于天才和精神性疾病

小蓟:您还属于一个认知障碍研究小组,主要在研究什么呢?

马原野:认知是个非常复杂的过程,关系着我们的学习、记忆、注意力、抉择等等;而认知会出现障碍,比如注意障碍,学习记忆障碍,还有成瘾等等都是认知方面出了问题。

小蓟:成瘾也算认知障碍?

马 ��野:是认知障碍呀。比如吸毒这种行为,其实是个抉择的问题,当事人面临的是个决择的过程——要家庭、正常的生活,还是毒品?

马:我们还会研究老年性痴呆,精神分裂症、抑郁症等疾病的脑机制。

小蓟:精神分裂症,好像是很奇怪的一种病?

马原野:是很奇怪,目前看来,精神分裂症患者的智力一点都不低,甚至,比正常人说不定还高,比如纳什等等。

其实不单是納什,很多精神疾病患者都很有天分。比如像雨人电影中的主人翁——自闭症患者对数字会特别敏感。我见过我国心理学家测试国内患自闭症的小孩,给他们两个装瓜子的盘子,一盘只比另一盘少几颗,几千颗里少四五颗,他们就每次都能指出哪个盘子里的瓜子多。

究竟天才和精神病患者之间有什么区别和联系,目前还不清楚,这些都是我们的研究范畴�

另外,在正常人中,我们很多的行为和我们大脑发育的情况有密切联系,比如左撇子,可能他们的右脑是优势半球,但对左撇子,我们要特别注意,不要去强迫他们使用右手,若在孩儿时代,被家长强迫用右手之后,会出现比如口吃,口头语言困难之类的情况,甚至更厉害的,会导致免疫系统出问题,患上比如红斑狼疮之类的。另外一个有趣的现象就是,很多左撇子的小孩,对数字都比较敏感,当然,这个具体原因,目前也还不清楚。

小蓟:最后一个小问题,说了这么多左撇子好,您是不是左撇子呢?

马原野:不是,我绝对的右撇子,左手连缚鸡之力都没有。不过,我对数学物理这类的功课倒是也很在行,哈哈!

你也许会喜欢

返回顶部

此邮件由系统自动发送,请不要直接回复该邮件,该服务由Feedsky提供技术支持,祝您使用愉快。

没有评论:

发表评论