科学家研制出“眼控”轮椅 目光或思维可控制运行

2017年12月7日11:29:05科学探索1,687阅读模式

探索网12月6日报道 俄媒称,俄罗斯库尔恰托夫研究所的科学家们为残疾人研制出一种能用目光或思维控制的轮椅样品已经做好,它安装了记录眼动和脑电波变化的仪器。库尔恰托夫研究所打算继续改进,制造出更完善的样品,以便将来实现量产。

据俄罗斯《消息报》网站12月5日报道,库尔恰托夫研究所神经认知技术部首席研究员瓦季姆·乌沙科夫介绍,能用脑电波或目光控制的轮椅样品已经制作完成。一些儿童也参与了研发过程。

乌沙科夫说:“这些具有工程师潜质的孩子参加了我们设在索契的教育中心的项目。对他们来说,这是一次有趣的学习经历。轮椅样品组装完毕,设计构想让我们有兴趣进一步展开研究。我们想完善这个样品,为它配备各种新部件,以便向市场推出最有竞争力的多功能轮椅。”

报道称,这种新型轮椅的工作原理如下:坐在轮椅上的人身前设有一个监控仪,它能显示各种指令,如向左、向右、向前、向后、紧急求助等等;只需将目光移到想发出的指令上,就好像移动计算机的鼠标,指令就会开始运行;轮椅还能用脑电波操控——乘坐轮椅的人可以戴上一种特制头盔,头盔上的电极能记录脑电波信号。

库尔恰托夫研究所神经认知技术部工程师丹尼斯·马拉霍夫解释说:“对于因手臂和腿脚肌肉受损而不方便操控轮椅的人来说,新型轮椅最受欢迎。脑电波传感器的反应速度比较慢,因此我们在需要快速操作时就使用眼动监控仪(EYE-TRACKER)。如果眼动监控仪发生故障,则可以借助脑电波传感器用较慢的速度发出指令。”

库尔恰托夫研究所的科学家们正在考虑除目光操控之外,新轮椅还能增加哪些功能。例如,改进后的样品可以配备语音控制、机械手、操控杆等其他正在开发中的配件。

莫斯科市残疾儿童家长联合会发言人纳塔利娅·库德里亚夫采娃表示,目前脊髓性肌萎缩症患者实际上无法使用轮椅,因为没有能力控制轮椅。因此,这些人也是新型轮椅的目标客户。

莫斯科第一国立医科大学临床中心整形外科主任阿列克谢·雷恰金认为,新产品会有市场需求。他说:“毋庸置疑,肌肉骨骼系统受损的人很需要这种轮椅。”

【延伸阅读】美科学家开发出活的有机体 向人造生命迈出重要一步

探索网12月1日报道 英媒称,美国研究人员在创造人造生命方面迈出了重要一步,他们开发出一种既包含天然DNA又包含人造DNA的活的有机体,而且它能够创造全新的合成蛋白质。

据路透社11月29日报道,这项发表于英国《自然》周刊的研究使科学家们更接近于在实验室中制造出定制蛋白质。

位于加利福尼亚州拉霍亚的斯克里普斯研究所的化学生物学家弗洛伊德·罗梅斯伯格此前从事的研究表明,将现有的天然DNA遗传“字母表”扩展到腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)以外是可能的。

2014年,罗梅斯伯格和同事们制造了一种大肠杆菌菌株,它含有两个非天然的碱基X和Y。

在最新的研究中,罗梅斯伯格的小组表明,这种部分合成的大肠杆菌可以接受杂合遗传字母表发出的制造新蛋白的指令。

罗梅斯伯格说:“这是一个细胞首次利用G、C、A或T以外的东西(碱基)来转化蛋白质。”

他在接受电话采访时说,尽管对有机体的实际改变很小,但这一壮举意义重大。“这是迄今为止对生命作出的第一项改变。”

报道称,这是罗梅斯伯格过去20年的努力目标。然而,创造新的生命形式并不是重点。罗梅斯伯格有兴趣利用这种扩展的基因字母表来制造可以用来治愈疾病的新型蛋白质。

2014年,他组建了一家名为Synthorx的公司,该公司正致力于研发基于蛋白质的新疗法。

罗梅斯伯格说:“很多你希望用来当作药物的蛋白质都在肾脏中被迅速清除了。”新系统将使科学家能够把脂肪分子附着在药物上,以便让它们在体内停留更长时间。

罗梅斯伯格意识到,制造半合成有机体可能会引起人们对杂合生命形式扩散到实验室之外的担忧,但他们使用的系统让这种外溢不大可能发生。

例如,在天然DNA中,碱基对通过氢键而彼此吸引。罗梅斯伯格的X和Y碱基是通过完全不同的过程受到吸引的,这防止了它们意外与天然碱基配对。

由于细胞不能在未添加特定化学物质的情况下自己制造X和Y,所以半合成有机体不能在实验室之外生存。

罗梅斯伯格说:“它们无法外溢。不可能发生《侏罗纪公园》那样的情景。”

(2017-12-01 14:24:31)

【延伸阅读】英媒:世界越来越“亮” 科学家认为这未必是件好事

探索网11月24日报道 英媒称,研究人员说,世界正变得越来越亮,而科学家认为这未必是件好事。

据路透社11月22日报道,研究报告已经发表在美国《科学进展》杂志上,显示从2012年到2016年,地球在夜间被人工照亮的室外区域的亮度和面积每年增加大约2%,加剧了人们对于光污染对人类和动物造成生态影响的担忧。

报道称,与已经足够明亮的富裕国家相比,发展中国家光污染水平的上升速度要快得多。

研究人员说,美国国家海洋和大气管理局气象卫星的数据也许低估了形势,因为它的传感器无法探测到一部分日益普及的LED(发光二极管)灯光,特别是蓝光。

领导这项研究的德国地质学研究中心物理学家克里斯托弗·奇巴说:“地球的夜晚变得越来越亮,我真的没想到情况会如此一致,有这么多国家都变得越来越亮。”

报道称,整个南美洲、非洲和亚洲的夜间灯光都在增加,几乎没有例外,只有少数几个国家的灯光水平保持稳定。这当中包括世界上最亮的一些国家,比如意大利、荷兰、西班牙和美国。不过研究人员指出,卫星传感器对于部分LED灯光的“视而不见”可能掩盖了实际的增长幅度。澳大利亚的夜间光照面积因为野火的缘故而减少。受战争影响的叙利亚和也门的夜间灯光也有所减少。

德国莱布尼茨淡水生态与内陆渔业研究所的生态学家弗朗茨·霍尔克说,光污染会对生态造成影响,因为夜间环境下的人工灯光会破坏自然光照周期。他指出,人工白昼现象会影响人类的睡眠。

霍尔克说:“除了威胁到占脊椎动物30%和占无脊椎动物60%以上的夜行动物之外,人工灯光还会影响植物和微生物。通过改变昆虫、两栖动物、鱼、鸟和蝙蝠等许多不同物种的夜间习性,比如繁殖或迁徙模式,它对生物多样性构成了威胁。”

奇巴说,夜间光照还使得人们再也看不清人类上千年来所看到的那些星星。

专家曾经希望,更多地使用高效的LED灯光能够减少全世界的能源使用量,但这项最新研究成果显示,事实上,人工灯光的使用量在增加,从而扩大了能源需求。

奇巴说:“虽然我们知道LED在具体的项目中能够节约能源,比如一座城市将所有路灯都从钠灯换成LED,但从整个国家和世界范围内的数据来看,所节约的这些能源被其他地方新增或更亮的灯光所抵消了。”

太空俯瞰纽约市区夜景(美国国家航空航天局)

(2017-11-24 15:28:20)

【延伸阅读】科学家研发出理想防水防污材料:至少防10种液体

探索网11月19日报道 美媒称,在有防水防污功能的材料表面,液滴会被弹开而不是粘黏在上面。这类材料有许多重要用途,如防水服和防污厨具等。这类材料可以用作船舶的降阻涂层,有助于提升货轮和军舰的航速,同时节约能源。人们梦想研发的防水防污材料应该具备很强的拒液性、韧度高以及商业投产的成本低,然而由于传统工程学微结构设计和材料制造方式上尚存不足,现有防水防污材料的实际表现并不令人满意。

据美国每日科学网站11月14日报道,然而这个挑战最近被香港大学工程学院机械工程系教授王立秋牵头的突破性研究所克服。研究人员使用创新的“液滴微流控”技术,研发出一种功能强大的“多孔疏液表面”防水防污材料。纺织物、金属和玻璃等制品如果覆盖一层这种多孔表层,就可以防水防污。

相关研究论文近期已刊发在学术杂志《自然·通讯》上,未来采用该研究团队所研发新技术的衣物,即使在下雨天也不会被淋湿。

研究团队从跳虫的表皮结构获得灵感,有效解决了防水防污效果与耐久性之间的冲突。跳虫是一种生活在土壤里的节肢动物,其栖息地经常遭到雨水侵扰,因此它们进化出了既强韧又具有强大防水能力的角质表皮,一方面抵御土壤颗粒的摩擦,一方面在潮湿环境生存。研究团队模仿跳虫的表皮结构,设计出了同时照顾强韧度和防水能力的蜂巢状的多孔表面。这种功能强大的防水防污表面革命性的体,其中包括水、表面活性剂溶液、油和有机溶剂等,并且相比单独结构,强韧度提高了21倍。这种材料的柔韧性很高,可以覆盖在各种制品上达到防水防污效果。

此外,研究团队通过“液滴微流控”技术制造多孔表面,可以精准控制材料的尺寸、结构和形状,并实现低成本商业生产。这种材料的成本每平方米只需0.7港元至1.3港元,只有聚四氟乙烯防水膜等市面产品采购成本的千分之一。

报道称,这个技术突破将改变防水防污材料的生产模式,未来可以根据实际需求生产不同形态、防水能力和强韧度的材料,满足不同领域的需求,如能源、建筑、汽车、化工、电器、环境、生物医药、高端制造、船舶以及军事装备等。(编译/郭骏)

(2017-11-19 00:19:01)

【延伸阅读】外媒:科学家在阿米什人基因中发现抗衰老突变 可延寿10年

探索网11月17日报道 英媒称,在阿米什人基因中发现的一个抗衰老突变似乎延长了他们的寿命,携带仅仅一个SERPINE1基因非功能性拷贝的人比群体中的其他成员平均多活10年。

据英国《独立报》网站11月15日报道,这项研究是在印第安纳州阿米什人当中进行的,他们一般回避现代社会的装点物,包括电力、汽车和医药。

西北大学的心血管专家道格拉斯·沃恩博士参与撰写了在《科学进展》杂志上发表的论文,他说:“他们总体上并不借助现代医学,因此携带者的85岁中位数寿命非常引人注目。”

在接受检测的177人中,43人有突变。

衰老是最让人捉摸不透的生物过程之一,因此,找到一个具有如此显著效应的单个突变非同寻常。

沃恩博士说:“确定长寿的遗传预测因子一直是个巨大的挑战。”

衰老伴随着许多症状。这个突变值得关注的是,它似乎消除了这其中很多症状,具有从防范糖尿病到保持心血管弹性的种种效应。

沃恩博士说:“我们谈论的这个东西似乎在分子层次、在荷尔蒙层次、在组织层次具有影响,能让人的寿命延长。”

这个突变导致端粒加长,端粒是DNA链末端对染色体进行保护的小帽子,端粒在衰老过程中会缩短,这个突变具有生命增强效应的原因或许就在于此。

然而,这个非功能性基因的两个拷贝有着完全相反的效果。它不仅不能保护一个人免于疾病,反而与受伤后的出血不止有关。

沃恩博士说,在一般人群中,类似突变的几率为7万人当中有1例左右。

由于阿米什人的生活与外界隔绝,同其他人群相比,他们彼此间的联系更为紧密,这或可解释为什么SERPINE1突变在他们当中相对较普遍。

就了解衰老等复杂过程的遗传学而言,沃恩博士表示,这为今后的工作提供了一个很好的例子。

他说:“研究像这样的独特人群或许比在普通人群中开展泛泛的基因研究更能增长知识。”(编译/何金娥)

(2017-11-17 00:20:02)

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