逼近真腿!義肢接入神經訊號,截肢人士行走速度追平正常人|環球科學要聞

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· 考古學·
澳大利亞洞穴發現1.2萬年曆史的儀式
在無書面語言的社會中,民族誌學上已知的文化習俗的考古資料很難在時間長河中儲存下來,而且對古代儀式的歷史敘述可能在代代相傳的過程中發生改變。《自然·人類行為》Nature Human Behaviour)發表的一篇論文指出,澳大利亞東南部距今已有約1萬至1.2萬年的火塘儲存了或是已知最古老的文化傳承儀式的證據。
該研究地點的傳統擁有者(Traditional Owners)與研究團隊一起在澳大利亞東南部古奈庫爾奈村的Cloggs洞穴發現了兩處小型火塘,每個都和一根由木麻黃木製成的有形狀的木棍相關,時間可追溯至1萬-1.2萬年前。對這些木棍的殘留物分析顯示脂肪的存在,但在該地沒有找到烹飪或加熱的證據。基於這些證據,作者認為這些洞穴曾在1萬-1.2萬年前被用於舉行儀式,這與19世紀民族誌學者記錄古奈庫爾奈原住民進行治癒或傷害的一種儀式一致:他們會將屬於目標受害人的一個物件綁在一根由木麻黃(Casuarina)木和脂肪製作的有形狀的木棍上,並將其放在一堆火前直到木棍倒下。研究者指出指出,古奈庫爾奈村可能自末次冰期結束以來就一直在舉行這些儀式,並持續了約500代人。
· 醫學·
神經義肢介面讓截肢人士行走速度接近未截肢人群
響應神經訊號的義肢和傳統義肢的對比。影片來源:Song, H., Hsieh, TH., Yeon, S.H. et alNat Med (2024). 
儘管義肢技術不斷進步,但想讓膝下截肢人士恢復正常步態仍是一項挑戰。當前的義肢往往會透過感測器感知運動狀態,根據機器內部的預設模式產生響應動作。截肢人士往往需要適應義肢的響應活動,很難將義肢視為身體的一部分。截肢手術會導致截肢位置的神經-肌肉架構嚴重受損,義肢很難根據使用者的神經訊號調整動作,或是神經訊號只能在動作響應中起到輔助作用。
來自美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的科研團隊嘗試製造神經義肢介面,改善義肢的使用體驗。研究團隊對截肢受試者進行了手術,將他們小腿上的成對的主動肌-拮抗肌相連,形成主動肌-拮抗肌神經介面(agonist–antagonist myoneural interface,AMI)。義肢能從這個介面上獲得肌肉和神經的訊號,相當於一個神經義肢介面(neuroprosthetic interface)。研究人員又製作了可以響應這些訊號的義肢,總重量約2.75千克,與自然下肢的平均重量相似。實驗中接受手術的7名截肢受試者在穿戴這些義肢後,行走速度比穿戴傳統義肢的對照組提升了41%,已經與未截肢人群的行走速度相當。此外,他們在斜坡、臺階和障礙物路段等接近真實世界的環境中,行走表現也更好。相關論文發表在《自然·醫學》Nature Medicine)上。
· 醫學·
血清素2C受體在小鼠和人類記憶中發揮調控作用
血清素(Serotonin,即5-羥色胺),作為一種關鍵的神經遞質,主要由中腦的背側中縫核(DRN)和中縫正中核(MRN)的神經元合成,這些神經元可投射到包括海馬體在內的多個腦區,而海馬體對短期和長期記憶的形成至關重要。早期研究表明,血清素透過與多種細胞表面受體結合傳遞訊號,在調節記憶方面發揮重要作用,但具體機制仍不清楚。近日,一項發表在《科學進展》Science Advances) 的研究揭示了存在於大腦海馬腹側CA1(vCA1)區的血清素2C受體調控記憶的作用
研究人員前期發現,攜帶血清素2C受體基因(HTR2C)變異體的人類個體有顯著的記憶缺陷,而動物實驗也表明血清素2C受體基因的非功能性突變和記憶缺陷存在相關性。研究人員進一步發現一個始於中腦的神經迴路。在這個迴路中,產生血清素的神經元投射到富含血清素2C受體的vCA1區,並釋放血清素。血清素會與其受體結合,向這些細胞發出訊號,從而幫助大腦鞏固記憶。在阿爾茲海默病的小鼠模型中,這一神經迴路受損,而施用一種選擇性啟用血清素2C受體的血清素類似物氯卡色林(Lorcaserin)能讓小鼠的記憶力得到改善。這項研究揭示了血清素2C受體可能是治療痴呆的潛在靶點,研究人員期望後續能夠進一步評估血清素類似物在治療阿爾茲海默病方面的潛力。(Baylor College of Medicine)
· 醫學 ·
新技術有望縮短輔助生育懷孕前篩選所需時長
小鼠卵母細胞和胚胎高光譜影像的 3D 重建(圖片來源:IBEC)
胚胎學專家通常使用傳統顯微鏡,篩選出體外受精所得的高質量胚胎移植到母體子宮,實現輔助生育。然而,該篩選過程缺乏效率和準確性。近期,西班牙加泰羅尼亞生物工程研究所(Institute for Bioengineering of Catalonia, IBEC)開發了一種分析胚胎質量的新技術——”METAPHOR“,將篩選胚胎的速度提高到人工的兩倍,且更為準確。研究成果發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。
該小鼠研究中,與使用傳統顯微鏡的胚胎學家相比,METAPHOR技術選擇可存活胚胎的成功率提高了一倍。除此之外,它還能根據卵母細胞的新陳代謝選出最適合體外受精的細胞。研究人員用METAPHOR對比了年輕與年老的雌性小鼠的卵母細胞(已知它們的存活率隨年齡變化),發現該技術分辨年輕和年老小鼠的卵母細胞的準確率為96%,並能以80%的準確率預測能成功發育成胚胎的細胞。METAPHOR利用人工智慧(AI)分析高光譜顯微鏡生成的新陳代謝影像。透過訓練AI將這些三維的熒光影像進行分析和分類,可以高效地測定胚胎質量並預測其存活率。研究人員正在不斷調整此技術,併成立了一家子公司,未來將此技術引進到輔助生育診所。(INSTITUTE FOR BIOENGINEERING OF CATALONIA )
· 動物學·
放歸野外的動物大多去向不明
野生動物救援組織會救助因人類的影響或自然災害陷入困境的野生動物。當野生動物的痛苦降低,情況恢復後,救援組織往往會選擇將救助動物放歸自然。但救助組織往往沒有足夠的資料瞭解動物放歸自然後的情況。近日,來自救助組織的研究人員在《野生生物學》Wildlife Biology)雜誌上發表文章,介紹動物放歸野外後產生的情況。本次研究涉及12頭馬來熊(Helarctos malayanus),研究人員使用GPS項圈監測它們的活動。但是這些項圈在釋放5天到3個月之後就不再活動。研究人員認為其中6頭已經死亡,剩下6頭則掙脫了GPS項圈,或是GPS項圈產生故障。由於野外地形複雜,研究人員在失去監測資料後,無從瞭解野生動物在放歸自然後的生存情況。
撰寫:王昱、冬鳶、劉雨彤、時小舟
編輯:王昱、冬鳶
封面圖來源:Song, H., Hsieh, TH., Yeon, S.H. et al.Nat Med (2024). 


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