换一次牙胖一次,大象一辈子要胖五次

人在成年以后的很长时间里,体重基本趋于稳定。除非你的生活方式有了巨大调整或出现某些健康状况,你的体重可能长期保持在一个差不多的数字,或者缓慢上升(发福)。

体重,反映出一个个体的生活方式。体重改变反映出个体生活方式的改变。那么,动物园里生活日日没啥变化的动物,体重应该是很稳定吧?

并没有。

瑞士苏黎世大学动物诊所的克里斯丁·舒福曼(Christian Schiffmann)几乎看遍了全欧洲动物园里的大象,他观察到了一个奇怪的现象。

西班牙巴塞罗那动物园中的非洲象。图片来源:Michelangelo-36/Wikimedia Commons

这些大象成年后的体重不是持续上升的,而是反反复复呈周期性地上下波动。一头人工饲养象的一生大概要胖出五个体重高峰。虽然随着年龄增长,大象体重有明显的上升趋势,但为什么有时候会特别重呢?

这项对大象体重周期的研究发表在《哺乳类生物学》期刊。为了搞清楚动物园大象体重为什么会出现周期性波动,舒福曼和同事把目光投向瑞士两所动物园的非洲象和亚洲象。他们发现,这种波动与季节变化无关,与母象生育也无关(未生育的母象体重也出现了类似的周期性变化),造成体重波动的原因竟然是:换牙。

独特的牙齿更替过程让大象在换牙时更容易长体重。

大多数哺乳动物只有乳牙和恒牙两幅牙齿,比如人类,或者猫、狗。乳牙是出生后不久萌出的牙齿,在个体性成熟前(对人类来说是青春期前)会全部脱落,换上更大的恒牙与快速发育的身体配套。并且,这种更替通常是垂直进行,即恒牙“顶掉”上面的乳牙。

一只肯尼亚未成年象的牙齿,两颗下牙后方能看到刚刚萌出的一对新牙。图片来源:CT Cooper/Wikimedia Commons

然而,大象换牙不管在次数上还是形式上都与人类的体验很不同。除了暴露在体外的两根尖象牙(门齿)只在乳牙恒牙交替时更换一次外,大象口腔里的槽牙(臼齿)一生会换五次,也就是说前前后后一共要换六副牙。每副牙齿各有四颗,在口腔上下两侧的四个方位各一颗。换牙时,新牙从后方推挤旧牙,直到把旧牙向前推出口腔,完成更替。

大象嘴里的臼齿(molar,简称M)一辈子更换六次,第一副牙叫M1,最后一副牙叫M6,右下图里的三角形代表牙齿从萌发到脱落的时间点。图片来源:参考文献1

研究人员发现,当大象旧牙未掉而新牙已萌出时,大象的体重好像会更重。如果对不同年龄的母象统计体重,会看到明显的波浪线状分布,而年龄与换牙周期密切相关。研究显示,当新牙和旧牙都能用于咀嚼时,大象的体重比旧牙完全掉落后更高。

虽然大象的六幅牙齿一幅比一幅大,但增加的体重并非源于嘴里的牙更沉。而是因为新旧两幅牙齿同时存在影响了食物消化过程。

更大的牙齿咀嚼面提高了咀嚼效率,这可能让大象吃下更多食物,或者把食物嚼得更加精细。这两种情况都能让大象摄入更多营养。对于后一种情况,咀嚼降低了纤维类食物的微粒大小,这有助于食草类动物吸收其中的养分。

论文作者之一、苏黎世大学比较消化生理学教授马卡斯·克劳斯(Marcus Clauss)表示,现在欧洲动物园很多动物都偏离了理想体重,向肥胖发展,大象也不例外。

在食物稳定的环境里,配合换牙加成,大象不长胖也难。

亚洲象(左)和非洲象(右)体重随年龄变化波动。图片来源:参考文献1

而这项研究的意义,在于促进动物园里的大象健康,在“细嚼慢咽”的换牙期,可能就要控制大象食物里的热量。过了换牙期,则不妨多喂一点。

之所以能发现这种体重的细微变化,也是源于动物园里提供的食物热量比较一致。在野外,由于大象的摄入和消耗波动很大,就难以发现换牙这个影响因素。野外观察固然能研究动物的许多“自然状态”,但动物园里的圈养动物,也同样能告诉我们许多大自然的秘密。(编辑:游识猷)

参考文献

  1. Schiffmann C, Hatt J-M, Hoby S, Codron D, Clauss M. Elephant body mass cyclicity suggests effect of molar progression on chewing efficiency. Mammalian Biology (2019). Doi: 10.1016/j.mambio.2018.12.004. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1616504718302866
  2. Elephant Weight Cycles with New Teeth. https://www.scientificamerican.com/podcast/episode/elephant-weight-cycles-with-new-teeth/

题图来源:Mister-E/ Wikimedia Commons

《都挺好》里,有人不太好:父母如何向子女分配资源?

我,最近遭遇了入睡困难。不是因为工作太焦虑、咖啡喝多了,而是因为睡前刷剧,刷的是《都挺好》,气得睡不着觉!剧中的核心角色是一个家庭中的三兄妹,虽然本是同根生,但是父母的一碗水在三个子女间永远端不平:母亲为了支持大儿子留学和二儿子就业,卖掉了女儿的房间,为了省钱还让本有希望考入清华的女儿去读免费师范……

图片来源:《都挺好》

这样的情节,是否让你想起了自己或者周围人的亲身经历?对于父母而言,同样都是子女,分配的资源却是不一样的。每个子女能够获取的资源,一方面取决于父亲和母亲的经济基础,另一方面也取决于父母的偏好。

黑箱里拿钱,花在谁身上

对于经济学家而言,家庭内部的资源分配是一个黑箱。家庭里大家一起存钱,一起花钱,但不是每个人都享受到同等的快乐。

比如,挣钱多的人更有可能花钱买自己喜欢的东西,而不顾其他人的需求。如果Ta喜欢爱豆,就拼命为爱豆充话费;如果Ta喜欢AJ鞋,就买八十双运动鞋,这些对于其他家庭成员可能毫无意义,甚至根本就是乱花钱(残忍的真相)。

有经济大权的人决定钱怎么花,而一家人是否齐齐整整开开心心,也取决于他们对各种事物的偏好是否一致。例如,当孩子的口味都和家长一致,不管家长做什么,孩子都可以吃得快乐;反之,当孩子的口味偏好与家长不同,而家长只做自己喜欢的菜,那么孩子就会吃得不情不愿不幸福。

而随着家庭里孩子出生,资源分配也会随之变化。

从母亲怀孕开始,父母就要从家庭资源这块大蛋糕上挖出来一块喂给小孩。对于年龄稍大的子女,他们得到的资源是金钱、教育机会、社会关系等等。而对于幼年子女,他们所获得的家庭资源可以量化为营养和健康数据。

一个土豆。图片来源:pixabay

美国经济学家邓肯·托马斯(Duncan Thomas)从两个角度研究了家庭内部父母对幼年子女的资源分配。首先,父亲和母亲谁对幼年子女的健康影响更大?即两个人谁更愿意把钱花在改善子女营养上。第二,父母对幼年子女是否有性别偏好?例如当父亲掌握的家庭资源更多,他会不会相对于女儿,把更多的资源传递给儿子让男孩更加强壮?

通过分析美国、巴西和加纳的儿童营养及健康数据,托马斯发现:相对于父亲,母亲会把更多的收入用于改善幼年子女健康。同时,母亲受教育增加会使她把更多的资源分配给自己的女儿,而高学历父亲则会让儿子获得更多家庭资源。

妈妈的小金库用处大

首先,托马斯发现从儿童身体发育的角度,母亲收入增加对幼年子女的益处更大,要远大于父亲收入增加带给子女的益处。

托马斯分析了在巴西的市民家庭内,父母收入对家庭人均营养摄入、儿童存活率(survival rate)、子女身高及体重的影响。幼年时期的营养条件对于儿童发育至关重要,短期的营养不良也可能对成年身高造成影响。小时候吃成了球,长大还可以减;但是如果耽误长高,就是一辈子的事啊!

为了比较不同年龄、性别的儿童的身高体重,托马斯对样本中儿童的身高和体重进行了标准化换算。换算的参照是美国同龄健康儿童的身高及体重。尽管不同种族、不同地域的成年人的身高有一定区别,然而根据世界卫生组织的资料,在营养摄入理想的条件下,五岁以下儿童的身高和体重不应呈现出种族引起的差异。

图片来源:pixabay

研究发现,当母亲的收入(指非劳动收入,如股票、房租收入)增加的时候,全家人平均摄入了更多的热量和蛋白质,家庭中儿童死亡率下降,子女身高体重上升。父亲收入增加也会改善全家营养状况和儿童健康,然而,父亲收入的作用要显著小于母亲的收入:以儿童存活率为例,母亲收入对提高儿童存活的作用大约为父亲收入的20倍。换句话说,母亲如果手里掌握的钱多了,她会把更多的钱用于改善子女营养,而父亲则不会像母亲那样花那么多钱在子女上。

当然,这个研究的前提是家庭成员并没有把钱都存到一起,每个人都可以保留自己的小金库。也许你认为家里每个人存点小金库是再正常不过的事情,但是对于经济学家而言(经济学家并不是都特别有常识),这是一个相当重要的发现,并且让研究者增加了描述家庭行为模型的复杂程度。越来越多的实证研究推翻了之前家庭内“心往一处想,劲往一处使”的共同偏好模型(common preference model)。看到这儿——不,我不是在给你存小金库找理由。

父亲偏爱儿子,母亲偏爱女儿

托马斯研究的另一个发现在于,父亲偏爱把资源分给儿子,母亲偏爱女儿。这种偏好随着父母学历增高而突显。

托马斯提出的问题是,父母都会把手上的资源分给孩子,但是,他们会不会把更多的资源分配给儿子或者女儿?对于幼年的小朋友来说,吃得多,营养好,他们就会长高长壮,于是托马斯把儿童的标准化身高和体重作为子女获得家庭资源的指标。尽管父母可能赋予子女一些不影响其身高体重的资源,比如买玩具,陪孩子玩,给予心灵安慰,但是……身高仍是不容忽视的重要健康指标(而且身高体重是经济学家最容易得到的变量)!

通过对巴西城市家庭的数据分析发现,母亲收入增加,女儿和儿子的身高体重都会增长,但是女儿的收益要大于儿子。对于父亲而言,收入只和儿子身高体重正相关,但对女儿的影响并不显著。

图片来源:pixabay

另外,尽管巴西母亲偏爱女儿,但母亲收入增加对儿子身高体重的作用,依然显著大于父亲收入的影响。

除了巴西数据,托马斯也分析了美国和加纳的家庭调查数据。

托马斯把父母的学历当作他们在家庭中对资源分配的话语权:学历更高的人往往收入更多(可能也更能吵架),收入更多的人在家里说话算数。子女的健康变量是他们标准化的身高。

托马斯发现,如果一个家庭里母亲的受教育程度越高,其幼年女儿的身高会显著在同龄女孩间更高,但这对儿子身高的影响并没有对女儿那么大。

同时,如果父亲学历高,幼年儿子也更可能在同龄男孩中偏高,尽管女儿并不一定会高于同龄女孩。

这种母亲学历——女孩身高,父亲学历——男孩身高的正向关联,被三个国家的数据证实。托马斯将这种关联解释为:相对于儿子,母亲会偏向于把自己的资源分给女儿,而父亲则愿意把更多的资源传递给自己的儿子

原因是什么?还需要更多研究

需要注意的是,以上研究都是特定样本,也许换了一个国家,结论就会不同。经济学家发现一些南亚国家存在明显的男孩偏好,而在科特迪瓦、泰国则没有发现父母基于性别的对子女的任何偏好。从数据可以看出某些现象在社会里广泛存在,可是理解它背后的原因却需要更多深入的研究。

以中国为例,由于传统存在的儿子偏好,导致家庭分配资源常常偏向男孩。而一个家里男孩越多,就会“分走越多资源”,导致家里的女孩难以获得资源。一个典型情况就是教育资源。社会学家郑磊分析了2008年的中国综合社会调查数据(CGSS2008),发现有兄弟显著缩短了女孩受教育的年限,有姐妹则不会缩短男孩受教育年限。不过,假如母亲的地位较高,有兄弟对女孩的不利影响就不显著。这说明提高母亲的地位,可能有利于女孩得到家庭资源。

我国还有一个研究印证了托马斯的发现。由于采茶是一种需要大量女性参与的工作,而果园大多由男性管理,经济学家钱楠筠(Nancy Qian)用改革开放后不同农产品的价格代表女性和男性的收入。如果当地女性收入增加(茶叶产地的茶叶价格提高),家庭内子女的受教育年数就会上升,并且会有更多的女婴存活;而男性收入增加则没有这方面的作用。这一方面印证了托马斯的发现:母亲会把更多的资源分给子女,而且母亲比父亲更在乎女儿。另一方面,女儿的预期收入增加,也或许是提高女婴存活率的原因之一。

这种父母对子女的性别偏好产生的原因还在研究中。潜在的解释包括:孩子小时候和同性父母相处的时间更长,所以能获得TA更多的照顾;或者,对子女健康的投资反映了日后的收益,比如男孩长大后更可能和父亲一起工作,所以父亲会有意识地让男孩更强壮;而女孩更会分担母亲的工作,因此能得到母亲的垂青。

看到这里,你可能会问为什么《都挺好》里的妈妈是护士长,对女儿还那么差?这个,我真的只能说,不是全世界都这样的……

(编辑:vicko238、游识猷)

参考文献

  1. Thomas, D. (1990). Intra-household resource allocation: An inferential approach. Journal of human resources, 635-664.
  2. Thomas, D. (1994). Like father, like son; like mother, like daughter: Parental resources and child height. Journal of human resources, 950-988.
  3. Qian, N. (2008). Missing women and the price of tea in China: The effect of sex-specific earnings on sex imbalance. The Quarterly Journal of Economics, 123(3), 1251-1285.
  4. The WHO Child Growth Standards. (2016). World Health Organization. https://www.who.int/childgrowth/en/
  5. ‌郑磊.同胞性别结构、家庭内部资源分配与教育获得[J].社会学研究,2013:80-107+247-248.

题图来源:pixabay

中国湖北发现“清江生物群”,打开全新寒武纪生物宝库

|· 本文来自“我是科学家”·|

距今大约5.4亿年前[1],地球上发生了一件史诗级别的生物演化大事件——“寒武纪大爆发”(Cambrian Explosion)。当今动物所在的大部分门类,都在那个时候“唰”地一下冒了出来。

寒武纪生命大爆发的想象图。图片来源:shmds

长久以来,展现寒武纪生物风貌的最著名的两个“化石宝库”,莫过于自加拿大布尔吉斯页岩生物群和云南澄江生物群。它们为人们呈现出寒武纪生物辉煌历史的一个剪影。

拿大布尔吉斯页岩生物群(左)和云南澄江生物群挖掘现场(右)。图片来源: Wikimedia Commons(左);参考文献[2](右)

那么,会不会还有其他的“宝库”,记录着“寒武纪大爆发”更多的秘密呢?

别说,还真有!而且,这次的新宝库坐标点又一次落在了中国。

中国湖北发现全新寒武纪生物宝库

2007年夏季,西北大学的张兴亮教授带领科学考察团队,来到湖北宜昌的长阳地区附近进行野外踏勘,寻找可能含有早寒武纪时代生物化石的泥质页岩。

在刚开始的十多天里,考察团队一无所获。直到某天黄昏,他们忽然在河岸边发现了一些似乎“不同寻常”的泥质页岩。于是,大家决定晚些回去,勘察下这个地点。

挖掘工作进行了仅仅半小时左右,张兴亮教授就发现了第一块化石——来自寒武纪的林乔利虫(Leanchoilia)。考察团队的研究人员们万分欣喜,立即对这里展开进一步地考察。在接下来的数年中,他们又进行了多次野外勘察,一块又一块珍稀的化石标本也相继被挖掘出来。

研究人员在淡水河岸边挖掘化石。摄影:傅东静

研究人员很快意识到,他们很可能打开了一座前所未有的、全新的寒武纪生物宝库。因为该化石群位于湖北清江与丹江河交汇处,于是就被命名为“清江生物群”(Qingjiang biota)。

这一振奋人心的发现于2019年3月22日,登上了顶级学术期刊《科学》(Science)杂志[3]

卓尔不群的“清江生物群”

经过研究人员的鉴定,清江生物群产出于水井沱组中段地层,形成于5.18亿年前的早寒武纪时期[2]。那时的地球,正处在生物门类爆发的极盛时期,这意味着清江动物群很可能出现种类更为丰富、身体构造更特别的生物化石。

事实上,清江生物群也确实没有令人们失望:

目前,研究人员在清江生物群中一共发现了4351件标本。其中包括了一些极其罕见的动物种类和首次面世的新物种。

研究人员通过鉴定和分类,将这些动物分为109个属,包括101个后生动物属和8个藻类属。新发现的属种占据了总量的53%,无论是新属种比例还是物种多样性比例,都远超现今发现的其他地点的同类型化石库。

清江生物群物种不论是在数量上还是在多样性上都高于其他地点同类型化石库。图片来源:参考文献[3]

超过半数的新种属,也表明清江生物群与之前发现的生物群有着不同的生态环境,因而产生了一些独特的全新生物群落。后续的大规模发掘,也将为发现和探索更为奇特的新动物门类提供第一手材料。

清江动物群不仅在数量和种类上超过了之前的化石库,与此同时,各类化石尤其是软体类化石的保存的完整情况也令人惊叹。

比起遭受了变质作用的布尔吉斯页岩,以及遭受风化作用的澄江生物群,“清江生物群”中的化石的原始状态得到了更为充分地保留。这种“高保真”的化石群,几乎刷新了人们对化石保存程度的认知。

清江生物群的“高保真”靓照

目前,研究人员已经在这一地区发现了许多全新的生物种类,让我们来一睹它们的“芳容”吧!(下列图片均来自参考文献[3])

这是一只寒武纪时期的水母,它的体表呈放射状对称,外伞面/亚伞面(Eu/Su)、柄 (Ma) 和触手 (Te) 结构均清晰可见。

这是一只栉水母,具有双辐射对称性。

一种新的脊索动物。

一个漂亮的分枝藻类化石,可以看到鲜明的四分叶状体。

这是一只云南虫( Yunnanozoon sp)。

林乔利虫(Leanchoilia sp)这块化石展示出非常精细的结构细节,包括大量附肢。

它可能是动吻动物门的一种。

新发现的藻类。

一种新发现的纳罗虫。通过它体侧两边的刺(Sp)可以与其他种区别开来。

一种新发现的海绵。

是什么成就了“清江生物群”?

欣赏完这些精美的化石,你也许会问,是什么原因让清江生物群的能够保存情况如此完好呢?

通常情况下,生物死后软体会被微生物分解,只剩下坚硬的骨骼和甲壳。想要成为化石,还需要经历埋藏、成岩等等一系列地质过程,极容易受到改造甚至被彻底破坏。

据推测,清江生物群曾经应该生活在远离海岸的、较深的水域中,被带到了风暴难以达到的海面之下。它们在厌氧环境中被快速埋藏,于是避免了外界环境的扰动和其他生物的破坏。

清江生物群生态位、化变层及保存过程复原图。图片来源:参考文献[2]

随着时间推演,这里形成了一种被称为布尔吉斯型页岩(Burgess Shale type, BST)的特殊岩层结构。这种页岩不但能够保存具有矿化骨骼的后生动物软体,那些没有矿化骨骼的生物也能够以类似“压膜”的形式保留下来。

而在后来漫长的地质演变过程中,这里的化石既没有经历类似加拿大布尔吉斯页岩的变质作用,转变为黏土矿物;也没有遭遇类似澄江化石经显著的风化作用,转变为铁氧化物。它最大程度地还原了寒武纪生物群的面貌,将精美绝伦的化石呈现在人们眼前。

清江生物群生态模式图。图片来源:参考文献[3]

可以说,清江动物群为我们一睹寒武纪古生物真容,了解它们曾经的生活提供了得天独厚的条件和难得的契机。这里的挖掘工作仍将继续,相信在未来,清江动物群一定涌现出更多的奇妙发现,带我们走近远古生物曾生活的五彩斑斓的世界,从中体验更多的惊喜。

感谢傅东静老师在本文完成过程中提供的帮助。

(编辑:Kamin)

参考文献:

  1. Maloof,A. C. , Porter, S. M. , Moore, J. L. , Dudas, F. O. , Bowring, S. A. , &Higgins, J. A. , et al. (2010). The earliest cambrian record of animals andocean geochemical change. Geological Society of America Bulletin, 122(11-12),1731-1774.
  2. Zhao F, Caron J B, Bottjer D J, et al. Diversityand species abundance patterns of the early Cambrian (Series 2, Stage 3)Chengjiang Biota from China[J]. Paleobiology, 2013, 40(1): 50-69.
  3. Fu D J, Tong G J, TaoD, et al. The Qingjiang biota- A Burgess Shale-type fossil Lagerstatte from the early Cambrian of South China [J]. Science,2019, 363, 6433:1338-1342.

作者名片

新药来了,专治产后抑郁

FDA刚刚批准了一种专门针对产后抑郁的抗抑郁药。

这个药是brexanolone注射液,上市的商品名叫Zulresso 。

brexanolone分子|sagerx.com

这种药的优点是——

①见效快,使用24~48小时就会开始缓解中到重度抑郁。相比之下,目前其他抗抑郁药要连续吃2~4周才开始见效。

在临床试验中甚至出现过一个这样的案例——在最初24小时内,患者不吃不喝,退缩在自己的世界里,不和别人沟通。点滴brexanolone24小时后,患者精神一振,面带微笑,和其他病友交谈,简直是完全变了个人。

②药效持续长,打一次,药效可以持续一个月

③不影响母乳喂养。

这个药物在体内本来就天然存在,只是分娩后会大幅减少, 所以本身也比较安全。它是一种内源性神经活性类固醇,孕酮的代谢产物之一。 

药物很少进入母乳。所以如果想母乳喂养,用药几天后就可以恢复母乳。

④即使患者对已有的抗抑郁药耐药,新药也依然可能有效,因为药物起效的具体机制不同。

当然,这个新药也有缺点——

①必须住院连续点滴60小时(2.5天),过程中患者可能非常困倦甚至昏厥,因此必须在医院由医护监护。同时监测血氧含量。也因为可能突然晕倒,在点滴过程里患者不能单独和孩子在一起,需要有其他照顾者陪伴。

②贵。目前美国售价是差不多34000美元,不包括住院费在内。

产后抑郁影响母婴与整个家庭,是必须重视的疾病 |bostonsp.com

不管如何,终于开始有了专门针对产后抑郁的药物。

由于激素水平急剧变化、育儿负担重、睡眠不足等因素,有些妈妈会得上产后抑郁——疲惫,悲伤,暴躁,焦虑,失眠,没有食欲,回避亲友,对任何事都提不起兴趣,觉得自己无助或者没有价值,无法自制地产生“自己拖累了周围人,孩子应该拥有更好的妈妈,孩子和自己未来都会不幸”之类的消极念头……

产后抑郁并不是“矫情”,而且可能比大多数人想象的更常见。美国疾控中心认为,大概九分之一的产后女性经历过抑郁。许多新妈妈因此饱受折磨。孩子也无法和母亲建立情感连接。最极端的情况甚至会危及母亲和孩子的生命。

有些人抑郁严重,2~4周内自杀风险极高。有些人对普通抗抑郁药已经有了抗药性——多了一个选择,也许就能改变她们的人生。

参考资料

  1. FDA approves first treatment for post-partum depression. (2019).  https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm633919.htm
  2. Kanes, S., Colquhoun, H., Gunduz-Bruce, H., Raines, S., Arnold, R., Schacterle, A., … Meltzer-Brody, S. (2017). Brexanolone (SAGE-547 injection) in post-partum depression: a randomised controlled trial. The Lancet, 390(10093), 480–489. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(17)31264-3
  3. ‌Depression Among Women. (2019). https://www.cdc.gov/reproductivehealth/depression/index.htm‌

把鲜榨果汁注入静脉,为什么不能养生反会夺命

|· 本文来自“我是科学家”·|

3月18日,一条新闻引起了热议:一位热爱养生的阿姨突发奇想,觉得新鲜水果营养丰富,于是将20多种水果混合榨汁之后,经过简单过滤,自己进行了静脉注射。不料注射后立即感到皮肤瘙痒,体温上升,就医后发现全身严重感染,多脏器损伤,险些命丧黄泉。

图片来源:@潇湘晨报

所幸,从评论来看,很多人对这件事的反应是感到不可思议,且并不认同阿姨的做法(想来大家应该不会去模仿了)。

至于为什么“把果汁注射进静脉会险些丧命”,其实还是可以从药剂学的角度,仔细说道说道的。

药物应该如何进入人体?

一般说来,针对人体的给药途径包括透皮(软膏、贴剂、搽剂等)、透过各种粘膜(涂膜剂、栓剂等)、经过消化道(各种口服制剂),以及注射等等。

除了注射,其他的给药途径都需要经过吸收的过程,很多不适宜进入人体的物质会在这一步被粘膜屏障挡住,最后排出体外。

可以说,当我们在吃水果的时候,从中获取的各种营养成分其实是被身体的外部屏障(肠壁)筛选过的,只有经过消化道“把关”的物质才可能进入循环系统,被人体利用。

你吃下去的水果,并不是所有成分都能被吸收。图片来源:Pixabay

但是,注射给药就完全不同了,它是用物理手段直接穿透了人体的第一层防护屏障(皮肤和粘膜),将物质直接送到体内。如果是仅皮下或肌肉注射,还一个吸收扩散的过程。但要像新闻中阿姨那样,使用静脉注射,就是让果汁毫无遮拦的直接进入全身血液循环了——这相当于越过了人体的安保系统,派了一支空降兵,直接对各个核心部门展开攻击——这对人体来说无疑是一场毁灭性打击。

静脉注射其实是“强行通过”人体防护屏障的过程。图片来源:Pixabay

事实上,正是由于注射剂的这种特性,使它在性质和质量控制方面都比其他药剂多出很多特别的要求,我们可以根据这些要求,较真地逐条捋一捋“果汁为何不能用于静脉注射”。

为什么果汁不能用于静脉注射?

首先,溶液型的注射剂要检查“澄明度”:这意味着它们应该是澄清的,不得有肉眼可见的浑浊或异物。虽然也有混悬型的注射剂,但是不可以用于静脉或椎管内。这是因为如果有不可溶的微粒进入人体,较大的颗粒会堵塞毛细血管形成血栓,如果侵入了肺、脑、肾等组织,也会形成栓塞;若在血液之中,会被免疫细胞包围,随着细胞的增殖形成肉芽,造成各种危害。

溶液型的注射剂应该是澄清的。图片来源:图虫创意

而水果榨汁中存在着各种纤维素、破碎的植物细胞壁、果胶等等难溶的固体。虽然新闻中的阿姨“经过了简单过滤”,但使用纱布或普通滤纸一类的“家用过滤设备”,明显不能达到《中国药典》中“每10 mL中,10 μm及以上的不溶性微粒数在10~20粒以下、25 μm及以上的微粒数在2~5粒以下”的要求。

其次,由于静脉注射的药剂会直接与血液混在一起,只是澄清溶液还不行,它还必须是与血浆性质相似的溶液。例如,它需要和血浆的渗透压相等或接近,并且与红细胞膜的张力相等。若溶液太浓会使血细胞或周围的组织细胞失水(此处请想象一下腌肉),太稀则会使细胞吸水胀大,直至破裂。

常用于注射的等渗溶液是0.9%的氯化钠溶液或5%的葡萄糖溶液,而榨果汁的时候恐怕没法通过多加一碗水还是少加一碗水来精确计量浓度的。另外,注射溶液还要和血液的pH值(约为7.4左右)相当,以免对体内的酸碱平衡产生太大的影响,也避免产生刺激。而水果里面往往含有各种丰富的有机酸,有些水果(例如柠檬)的果汁pH值甚至可以达到2~3,这显然就偏离得太多了。

水果的pH各不相同。图片来源:Pixabay

最后,特别需要强调的一点是,注射剂必须是无菌制剂。我们知道,微生物广泛地存在于自然环境中,日常的空气、水、物体表面,都存在着各种活的微生物。为了不让人体成为它们的培养基,自身外部屏障的作用之一就是抵挡各种微生物的侵袭,所以当我们需要绕过这道屏障给身体送药物的时候,也必须保证不会把活的微生物夹带进人体,否则就有很大的风险造成严重感染,新闻中报道的阿姨就是这样被危及生命的。

失去屏障的保护,人体可能会变成微生物的“天然培养基”。图片来源:Pixabay

规格最高的注射剂生产车间,每立方米空气内允许的最大悬浮菌数为5,而家庭厨房的洁净度,很可能连级别较低的口服制剂车间洁净度(5000)都达不到。

既然不允许注射剂里存在活的微生物,那么,我们再做一个无厘头的极端设想,如果把果汁煮开灭菌后,再直接注射,是不是就可以免除微生物造成的危险了?答案是否定的:因为就算微生物已经被杀灭,微生物的尸体碎片——“热原”还是会残留在果汁里。

热原是微生物产生的一种内毒素,主要成分为脂多糖,注射进入人体后会产生致热反应,大约半小时就能产生发冷、寒战、体温升高、恶心呕吐等不良反应,严重者出现昏迷、虚脱,甚至有生命危险。

经典的热原检查法是家兔发热试验,近年来鲎试验法的使用也逐渐增多。无论是符合试验要求的家兔还是鲎试剂,恐怕都不是住家厨房里会常备的事物了。

由鲎血制成的鲎试剂,能够检测出含量低至万亿分之一的细菌和其他污染物。图片来源:Andrew Tingle

退一万步讲,如果存在这样一瓶“理想”的果汁:它经过药剂学和制药工程原理的设计,能够符合注射剂的各种基本要求,那它是否就能够用于静脉注射了呢?

我个人认为,此时这瓶果汁或许会接近于一种天然提取物的注射液。但考虑到天然提取物中的化学物质成千上万,若是没有系统研究过它们的生理活性就注入人体,没人会知道它们是有毒有害,还是能治病强身。

另一方面,植物的生长也不是一成不变的过程,如果没有处在完全人为可控的情况下,即使相同的植物,在不同地区和不同时节,其各种成分的种类和含量也可能产生各种偏差。

这其实也正是一些中药注射液被人诟病之处。近些年来,一些广泛应用于临床的中药注射液安全性尚且会引起争议,更遑论离中药注射液的安全性还差着十万八千里的家庭手制果汁了。

“养生”千万条,安全第一条。要保持身体健康,与其脑洞大开的“自创药方”,不如多听听医生的指导和建议。

至于那些电影电视里“花样输血”的情节,看看就好,千万不要效仿,千万不要效仿,千万不要效仿。

穿越题材的日剧《仁医》研制青霉素,提纯和测试药效的剧情饶有趣味,但恐怕不行…

穿越题材的网剧《唐砖》,用敞口的竹筒输血也……不行

“打鸡血”就更不行了

(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. 崔福德主编, 药剂学[M], 第6版. 北京: 人民卫生出版社, 2009
  2. 国家药典委员会编, 中国药典(四部)[M].北京: 中国医药科技出版社, 2015
  3. 袁其朋主编, 制药工程原理与设备[M].北京: 化学工业出版社, 2009
  4. 孙明元等, 柠檬汁脱苦工艺条件研究[J].食品科技, 2014

作者名片

上班不过坐着动动手指,为什么还是这么累?

又是一天过去了,八点差一分,我回到了家,放下包拿出手机就开始躺尸。

我不明白,从早上十点到晚上七点,我不过是在办公桌前坐着,对着电脑屏幕动动手指,怎么能这么累?

办公室工作何以让人如此疲劳?这或许是成人生活中的最大谜团之一。

直觉告诉我,这是因为人的精力是有限的,一天的工作耗尽了有限的精力,导致了疲劳。为了证明这个在我们看来理所当然的观点,科学家们可是费了九牛二虎之力。

意志力太耗能,用掉了你的大部分“电量”?

二十年前,凯斯西储大学的心理学家罗伊•鲍迈斯特(Roy Baumeister)和戴安娜•泰斯(Dianne Tice)夫妇用一个充满巧克力香气的实验推导出人的“精力”——更确切地说是意志力(self-control)——是有限的。

参与实验的学生面前放着萝卜和刚出炉的巧克力饼干,但是只有一组学生能吃饼干,其他人只能吃萝卜。

Andrew Scrivani for The New York Times

然后这些学生被安排解一道无解的难题。结果,吃饼干的人平均在19分钟后放弃了解题,而吃萝卜的人只坚持了8分钟。结论就是,拒绝饼干的诱惑吃萝卜这件事耗费了人大量的意志力,影响了后续的任务——这就是心理学上著名的“自我损耗”理论(ego depletion)。葡萄糖被认为是意志力最重要的来源。

把这个理论套用在工作上就是:早上的你意志力满格,像一个充满电的手机,下午掉了一半的电,到下班时只剩5%的电支撑我们回到家。

opinions.ng

但是,这个理论最近几年受到了不少质疑。有研究发现,一个人全神贯注做一件对意志力要求极高的事所消耗的能量,还不如一颗薄荷糖提供的能量。也就是说,你绞尽脑汁解一道数学难题的消耗,跟你放松看电视时差不多。大部分的能量消耗不过是用来支持我们身体各个器官的正常运转。

还有,你觉得你累是因为工作,但是此时此刻正在摸鱼的你,扪心自问,上周的目标都完成了吗,真的有在一直认真工作吗?

英国一家网站最近对“真实的”办公室工作情况进行了调查。根据收到的2000个回复来看,以8.8个小时为每天的平均工作时长,真正有效率的工作时间只有不到3个小时。那剩下的时间都花在哪里了?来看一下自己是否能够对号入座:

查看社交网络——44分钟

阅读各类新闻网站——1小时5分钟

与同事闲聊——40分钟

制作热饮——17分钟

抽烟——23分钟

处理即时信息——14分钟

吃零食——8分钟

在办公室做饭——7分钟

给伴侣/朋友打电话——18分钟

找新工作——26分钟

图虫创意

总之,“自我消耗”理论不仅没办法解释工作中的疲劳,更没办法解释多数真实的工作情况。我们还是不知道,为什么摸鱼一天没干什么正事,但还是累的要死。别急,心理学家还有其他的理论。

不是意志力枯竭了,是心思太活络了

正事儿闲事儿都是事儿,都需要占用我们的时间。人不是孙悟空,没有分身术,但也许我们体内有一个机制,能时刻发出信号指挥我们该干什么。谢菲尔德大学心理学家罗伯特·霍奇(Robert Hockey)认为,工作中的疲劳可能跟这个机制有关

不妨把这个机制想象成一个住在你心里的小人,一会儿对你说:“休息一会儿刷会儿微博吧”;一会儿又提醒你:“deadline快到啦赶紧工作!”不排除有真心热爱工作的人,但对很多人来说,工作是“得做的”或者“不得不做的”(have to),而摸鱼是你“想”摸的(want to)。一整天下来,你在“得做的”和“想做的”之间拉扯,失去了工作的动力,累得够呛。

giphy.com

相反,专注的人可能没那么容易累。最近,英国的心理学家把研究目标对准了护士,结果发现,最不容易感到疲惫的护士,不是那些体力活做得最少的,也不是那些主观认为工作轻松的,而是那些觉得自己能掌控工作、从工作中获得最大满足感的。研究员觉得,是工作动力让这些护士充满活力。

霍奇也认为,不是工作本身造成疲劳,而是“不想努力但被强加了目标”的感觉令人疲惫。假如工作是对你有意义的,你自发想做的,那么反而会越做越精神,越做越愉快。累是什么?不存在的

越是高效工作越不累,越是摸鱼“休息”反而越累?

仔细想想,好像每个办公室都有一两个总是神采奕奕的人,而这些人往往也是工作效率最高的。但是如果你跟我一样,此时的电脑上打开了十几个页面,桌面下方的微信图标每闪一下都要点开看一下,一到下午还总忍不住要点奶茶外卖的手,我打赌你就是最容易感到疲劳的那一个。

Malte Mueller/Getty Images

多伦多大学的心理学教授迈克尔·因兹利奇(Michael Inzlicht)试图从演化的角度来为摸鱼“辩解”:人类做为一个有机体,不可能只做一件事,需要做很多事情来成为一个健康、繁荣的物种。早期人类要打猎采集、寻找伴侣,现代人面对的情况更为复杂,诱惑更多,处理这些事情的机制也更加繁忙,疲劳在所难免。

“人类需要做很多事情来成为一个健康、繁荣的物种”,我喜欢这句话。为了减少疲劳,同时努力成为 “健康、繁荣物种”的一员,我决定停下打字的手,专心摸一会儿鱼。(编辑:Ent,游识猷)

题图来源:Malte Mueller/Getty Images

参考文献

  1. https://www.vox.com/science-and-health/2018/9/5/17818170/work-fatigue-exhaustion-psychology
  2. Fernández-Castro, J., Martínez-Zaragoza, F., Rovira, T., Edo, S., Solanes-Puchol, Á., Martín-del-Río, B., … & Doval, E. (2017). How does emotional exhaustion influence work stress? Relationships between stressor appraisals, hedonic tone, and fatigue in nurses’ daily tasks: a longitudinal cohort study. International journal of nursing studies, 75, 43-50.
  3. Hockey, R. (2013). The psychology of fatigue: Work, effort and control. Cambridge University Press.
  4. Johnston, D.W., Allan, J.L., Powell, D.J., Jones, M.C., Farquharson, B., Bell, C. and Johnston, M., 2018. Why does work cause fatigue? A real-time investigation of fatigue, and determinants of fatigue in nurses working 12-hour shifts. Annals of Behavioral Medicine.
  5. Resnick, B. (2018). Why work is exhausting even when it involves no physical labor. 

宁愿凑合与将就,你是在惧怕后悔吗?

(程呈/译,vicko238、Ent/校)你曾多少次考虑过要跳槽、动笔写一本小说或是结束一段无爱的关系?但最后却啥也没做?这可能要归咎于人们对后悔的惧怕,这是一种驱使我们维持现状的强大力量。

图片来源:pixabay

心理学、神经科学以及行为科学的研究都发现,后悔会对我们的生活产生巨大的影响。我们大部分的情感和精神资源都消耗在了处理金钱和人际关系的问题上,而后悔则控制着我们在这两者上的表现。

为了避免后悔,人们对“鸡肋”紧抓不放

谈到金钱,一个与后悔有关的著名认知偏差叫做“处置效应”,它描述的是投资者是如何越赔越不卖。我们都极不情愿亏本出售自己的资产,无论是基金、股票还是比特币。事实上,就算其价值不断下跌,我们还是宁愿坚持持有并希望它会再次上涨,无论希望是多么的渺茫。

这一行为背后的驱动力源于我们对后悔的惧怕,它使得我们坚持现状,即使我们的推论和直觉都告诉我们不应该这样做。我们不愿亏本出售资产,是因为这样做,就是要我们向自己承认一开始的投资是错误的,而抓着不放可以让我们暂且避免后悔。

一个更一般性的例子是“沉没成本偏差”。我们在着手新项目时,往往对它们抱有很高的期望。而当我们为之投入大量精力的同时,却逐渐发现这个项目无法继续进行下去。虽然我们这时很容易抽身,但我们反而往往是坚持再坚持,投入越来越多的精力——即使直觉和常识都察觉到这样下去不会有任何回报。

图片来源:pixabay

事情的关键之处在这里,如果我们在项目实现之前就放弃它,这会让我们感到后悔。而试图避免后悔会让我们落入这个非理性坚持的陷阱中。这种偏见也常常在恋爱关系中发挥着作用。譬如,很多人都清楚地知道他们的关系不会有任何结果,却还在维持着。这段缺乏爱和激情的糟糕关系之所以存活,因为分手会带来麻烦。结束这样一段关系将迫使我们承认失败,这会让我们感到后悔。为了避免后悔,我们会告诉自己都已经走到这步了就再给一次机会吧,虽然心底知道这段感情没啥希望了。

同样的畏惧,也会阻止我们开始一段新的关系。虽然这暂时会让我们觉得现状还挺不错,但长远看来我们不会因此快乐。 

后悔与惧怕后悔,都是痛苦

然而,我们为什么这么容易被“后悔”操纵?后悔是一种非常重要的情感,它是演化赋予我们的一种学习能力。没有后悔,我们就很难从错误中汲取教训。我们需要这种痛苦的刺激来避免一而再、再而三地犯同样的错误。

大脑决定了一件事让我们多后悔、多难过,但它的处理方式与常理相反。比如,错过公交车一分钟往往会比错过十分钟引发更多的后悔,无论下一班车多久后才会来。同样的,相比于不明智地保持现状,做出一个结束现状的错误决定会带来更多的后悔。似乎主动做出改变现状的决定会造成一种错误印象——如果搞砸了是不能被从轻发落的,这就让我们施加在自己身上的后悔处罚更显严厉。

最近的大脑影像学研究已经让我们认识到,后悔所涉及神经回路的实质性活动发生在负责记忆功能的海马体内。相关研究还表明,感到后悔与对后悔的惧怕所涉及的神经回路非常相似,这表明惧怕后悔实际上与感到后悔并无二致。显然,这解释了为什么对后悔的惧怕同样如此痛苦且强烈。

图片来源:pixabay

然而,后悔对于每个人的影响不尽相同。高度神经质的人比其他人更容易感到后悔。这意味着一个人是否容易感到后悔,与其在愤怒、恐惧和孤独上的经历有关。另一个与之密切相关的概念被称为“损失规避”,它指的是人们倾向于关注于损失而非收益。这使得那些容易产生后悔的人更不愿意去冒险。

挑战现状

那么,我们要如何克服对后悔的恐惧,在生活中实现目标呢?

① 首先是要认识到后悔对我们的影响有多么深切。如果我们能够意识自己其实是被大脑作弄了,那么我们就更容易做出正确的选择。因此,如果你发现自己总是难以实现人生目标,也许你可以问问自己,是不是自己对于后悔的恐惧在作祟。

首先要认识到后悔对我们的影响有多么深切。图片来源:pixabay

如果是这样,请提醒自己,虽然做出改变总是伴随着风险,但是安于现状也同样是一种风险。此外,与思索未来带来的焦虑感不同,后悔来自对过去的琢磨。因此,虽然后悔会帮助我们从错误中学习,但它却对修正我们曾经犯过的错误无济于事。

乐于接受别人的建议是最有效的补救方式。比如在财务决策上,你可以询问专业人士。因为这样你就可以与他人共同制定决策,而即便最终被证明是错误的,也会有人与你一同承担责任,这可以极大地减少我们对后悔的惧怕。

这一的逻辑也适用于在感情中所遭遇的后悔。在开始一段新关系或是要结束一段关系前,多多聆听好友或家人的建议。这样做除了可以获得更多的建议,也可以让你有机会向其他人倾述后悔的痛苦,从而让你更容易摆脱消极的现状。

让现状主宰一切可能会让自己感觉舒适,但它却会让我们错过生活中重要的事情。维持现状仅仅是一种暂时的逃避,而从长远来看,它也往往会令我们处于更为悲惨的境地。那么,你该如何主宰自己的生活呢?(编辑:vicko238、Ent)

题图来源:Pixabay
 

编译来源

The Conversation, A fear of regret can lock us into bad relationships, jobs and habits – here’s how to break free.

海清:坐飞机需要防晒吗?

|· 本文来自“我是科学家”·|

我问科学家
很多人会说飞机上的紫外线非常强,因此在飞机上喜欢戴着脸罩。演员海清想知道:坐飞机的时候,真的需要防晒吗?另外,在雪地需要防紫外线吗?
听听中国医学科学院整形外科医院颌面整形外科中心副主任医师、副教授石蕾医生怎么说。

坐飞机需要防晒吗?

海清:坐飞机需要防晒吗?

我看到很多人在飞机上都戴着脸罩,说飞机上的紫外线非常强。请问在飞机上需要防晒吗?

实际上,在飞机上我们的舷窗面积非常小,能够透过来的紫外线也是很少的。我们知道空气中的紫外线分为三类:UVA,UVB和UVC,真正能够透过舷窗射进来的紫外线只有一部分的UVA,对于这部分的很少量的紫外线,如果我们不是长时间地坐在舷窗的旁边,如果不是一直直射的话,是不需要用任何的防晒霜去防护它的。

什么是UVA、UVB和UVC?

UVA:

长波紫外线,俗称“晒黑段”,既能让你变黑,也能让皮肤老化。

UVB:

中波紫外线,俗称“晒红段”,是皮肤晒伤、晒红的元凶。

UVC:

短波紫外线。一般都会被臭氧层吸收,到达地面的很少,所以不会对人产生很大危害。

至于有些人戴上脸罩或眼罩,可能是为了更好地休息,为了避免光线的打扰,而不是因为要防晒,只有飞行员在考虑这个问题的时候是需要考虑要不要涂防晒霜的,因为他们有大面积的窗对着外面 。

我就是想睡个好觉。图片来源:www.amazon.cn

同时我在雪地里拍戏,因为没有防晒,一个星期以后脸就被晒花了,是不是雪地也要防紫外线呢?

答案很肯定:是一定要严格防晒。因为所有的雪地就相当于一个镜面,这个镜面可以反射所有的紫外线,它会对皮肤造成很大伤害,甚至可以伤害你的眼睛。所以在我们滑雪的时候,不但要严格地防晒,涂抹防晒霜,使用防护的用具,还要戴上眼镜来保护眼睛不会被反射的紫外线和光线伤害到。

图片来源:Pixabay

(策划:吴欧 麦芽杨;后期&文字整理:吴澍洁)

我想研究一些情侣,看一年当中他们多少对会分手,如果都没分的话,我的实验就失败了

本文为2019年1月26日“我是科学家”第八期线下活动——嘘,真相原来是这样! | 张效初 演讲实录:

“人们都想要永恒的爱情,但是至少从科学研究的角度来看,热恋持续时间最多不会超过十几个月。先别失望,这或许是人的一种非常重要的自我保护机制。”中国科学技术大学生命科学学院教授、博士生导师张效初为大家带来演讲《爱情和抽烟,事关大脑和上瘾》。

大家好,我是来自于中国科学技术大学生命科学学院认知神经心理学实验室的张效初。今天我演讲的题目是《爱情和抽烟,事关大脑和上瘾》。

中国有一句古诗,“身无彩凤双飞翼,心有灵犀一点通”。“心有灵犀”是我今天想分享的第一个内容。

演讲嘉宾张效初:《爱情和抽烟,事关大脑和上瘾》

很多人都有过”心有灵犀“的体验,有人是和父母,有人是和兄弟姐妹,有人是和朋友,当然,还有和相爱的人。同时,很多人也感觉“心有灵犀”很神秘。

”心有灵犀“是否真的存在呢?

事实上,到目前为止,在科学研究领域,“心有灵犀是否存在”仍然是一个有争议的话题。

不过,最近我们做了一个实验,为”心有灵犀“提供了一点客观证据。有大概50名大学生情侣和大概50名与之对应的异性朋友参与了我们的实验。他们之间认识的时间是相互匹配的。然后,我们让他们一起看一个电影片段,并请他们独立评价一下自己的情绪感受。

我们使用了一个双人脑电系统,这个系统可以同时记录两个人的脑电信号,并且可以分析两个人大脑在特定部位的脑电信号之间的相干性。

结果发现,相对于一般的朋友来讲,情侣确实体现出了更多的心有灵犀。比如,情侣之间主观自我情绪感受的相关性更高(也就是一方悲伤或快乐,另外一方也更加悲伤或快乐),特别要强调的是,我们发现,”大脑前额叶部分的脑电信号“在情侣之间的相关性显著高于朋友,而且这种更高程度的相关性与他们自我报告的心有灵犀的程度也是相关的。这说明我们似乎找到了心有灵犀的一个客观证据。

接下来,我们想看看这种相关性是否真的与爱情相关,以及,如果情侣之间这种脑电信号的相关性更高,是不是就更不容易分手——如果能得到这个结论,我觉得我就可以开一个爱情诊所了,因为我们找到了一个“真爱客观指标”。

目前我们正在跟踪参与我们研究的情侣,我们打算跟踪一年的时间,看看在一年当中到底有多少对会分手。所以,我现在也遇到一个很矛盾的地方:我当然希望有情人终成眷属,但是如果这一年内没有一对情侣分手的话,那这个实验就失败了。

大家不要误会,实际上,我个人并不是专门研究爱情的科研工作者。我主要的科研方向是“成瘾”。

从学术的角度讲,“成瘾”的概念来自于药物依赖,或者说药物成瘾。世界卫生组织专家委员会对“药物成瘾”的定义是:药物依赖是药物与机体相互作用所造成的一种精神状态,有时也包括身体状态。它表现出一种强迫性连续定期用该药的行为和其他反应,为的是要去感受它的精神效应,或是为了避免由于断药所引起的不舒适。

但是,现在随着研究的发展,成瘾的内涵也在不断扩展,目前至少包含了两个类型:物质(药物)成瘾和行为成瘾。其中,“行为成瘾”的核心特征是患者明确知道自己的行为有害但却无法自控。

不过,在我看来,成瘾的内涵可以更广泛一点。我认为但凡是能够引发人强烈快感的物质和行为,都可以被认为是“成瘾”。通常,说到“成瘾”,大家会想到毒品、吸烟、饮酒……但实际上,在这个世界上,能够诱发成瘾的物质远比我们想象的多得多,比如茶、咖啡,已经毋庸置疑是成瘾物质。当然,关于另外一些物质是否引起成瘾还存在一些争议,比如糖。现在有一种有争议的成瘾现象就是“冰激凌成瘾”。如果有人非常喜欢吃冰激凌,甚至达到不可抑制的程度,那么这也属于成瘾的类型,叫“冰激凌成瘾”。

除了成瘾物质之外,还有很多行为也可以导致成瘾。

谈到行为成瘾,大家第一个想到的可能就是“网络游戏成瘾”。我研究网络游戏成瘾很多年了。很多人会问我,网络游戏成瘾是一种病吗?2017年11月,世界卫生组织正式将“网络游戏障碍”列入最新的精神疾病诊断标准当中。这说明至少在科学界和临床,大家基本上达成了一个共识:网络游戏成瘾是一种病,而且是一种成瘾性的精神疾病。

网络游戏成瘾在临床上有非常明确的界定,但是这种界定,跟我们日常大众的想法可能不完全一样。很多人以为“孩子天天到晚老玩游戏,怎么说都不听”是网络游戏成瘾。但实际上,“网络游戏使用时间的长短”并不是网络游戏成瘾的核心诊断标准,甚至不是标准之一。比如电竞选手,虽然每天接触网络、接触游戏的时间非常长,但他们并不是成瘾,因为这是工作,是可控制的使用。

那么,什么是网络游戏成瘾的核心标准呢?按照大部分研究者包括我个人目前正在进行的研究,我们认为“不可控制使用”是网络游戏成瘾的核心标准。什么叫“不可控制使用”?我明知道目前玩这个游戏,或者做这个行为是有害的,是对我不好的,但是我不得不去做。我喜欢它,我想做,那不叫成瘾;我知道我不应该去做,但我还要去做——这才是成瘾。

除了网络游戏之外,还有哪些行为可以成瘾?最公认的就是“赌博成瘾”。此外,还有一些行为属于边缘状态,比较有争议。比如说工作成瘾、运动成瘾,还有购物成瘾。比如我夫人,有时候就会有类似的成瘾现象,特别是在某些特定日期,比如双十一。我并不了解我夫人在那时候的感受,但我知道:我很痛苦,我的钱包很痛苦。

那么,作为研究成瘾的人,我为什么会突然关心爱情?

这是因为:热恋状态中,我们的行为和大脑的很多改变,跟成瘾状态时很类似,或者说,我们认为热恋状态可以被视作“正常人的暂时性的成瘾状态”。

2017年,我和朋友编辑出版了一本英文专著,系统地比较了“爱情”和“成瘾”的异同。我们发现,爱情和成瘾对于人的大脑和行为的影响实际上非常类似。比如说,它们对大脑的影响,都是以多巴胺奖赏系统这一神经网络为基础的改变。

关于爱情和成瘾对于行为的影响,我可以举几个例子。

第一,大部分的成瘾药物都可以被用作镇痛剂,而有研究发现,观看爱人照片也会有镇痛的效果。当然,研究同样表明:必须是真爱——这一点本身也可以作为爱情的一个客观指标。

其次,我们的研究也发现:成瘾的药物或成瘾本身会影响人对物品价值的判断,爱情同样如此。通常我们对于所爱的人送的礼物都非常看重,认为它的价值感非常高。

但实际上,爱情(特别是热恋状态)和成瘾又不是完全一样。最大的不同体现在持续时间上,或者说时效上。我们当然都希望永恒的爱情,大家在表白时都会说“我要永远爱你”。但实际上,绝大部分人的热恋状态,或者所谓的爱情状态,只会维持几个月,最长不会超过十几个月。然后这种感情的强度就会迅速下降,变成一个相对比较平稳的状态,所谓的“从爱情变亲情”。这与成瘾正好相反,成瘾的状态强度通常会处于持续上升的状态中。这可能是人通过长期进化获得的一种自我保护机制,因为热恋这种类似成瘾的状态是不正常的,是对生存不利的,因此这种类似成瘾状态会逐渐消退。

但在药物或者行为成瘾中,这种自我保护机制似乎没起作用,或者是被破坏掉了,比如,毒品、抽烟和赌博。这也是成瘾非常难治的一个原因——针对这种现象,我们可以采用什么方法去干预和治疗呢?这是我另外一个非常重要的研究兴趣。

我们采用的方法,第一个是催眠。很多人都对催眠感兴趣,我也不例外。很幸运,我的一个学生是催眠师。我就跟他商量,咱能不能够做一下催眠,看能不能干预吸烟成瘾或者治疗吸烟成瘾?他说,可以。所以我们就尝试一下。

受一些影视作品的影响,大众对于催眠往往存在一些误解。大家经常在影视作品中看到“一个技术高超的催眠师,一个动作就能让被催眠者催眠,让他干什么,就干什么”。这不仅仅是夸张,而是根本不是事实。再高超的催眠师都需要一定的步骤和过程,来引导被催眠者进入到催眠状态,这个过程叫做“催眠引导”过程。

在这个过程当中,催眠师的技巧确实对催眠效果有影响,但是,影响更大的还是被催眠者的”催眠敏感度“。换句话说,我们中有些人可能任何时候都不能被催眠,而另外一些人,只要具备基本技巧的催眠师就能对他们催眠成功。我们把后一类人称作“高催眠敏感度”的人。

我们找了一批高催眠敏感度的吸烟者,把他们催眠,给他们“吸烟厌恶”暗示。“吸烟厌恶”是什么?就是催眠师告诉这些吸烟者:吸烟是让你恶心的,味道是让你想吐的,会让你非常不舒服……结果表明,这些吸烟者在催眠当中接受吸烟厌恶暗示之后的行为效果非常明显。我们发现,仅仅一次催眠加上之后的吸烟厌恶暗示,就可以显著地降低吸烟者的吸烟渴求,并且显著降低他吸烟的行为,效果甚至可以达到一周以上。

举一个典型的例子。我们当中有一个被试,他的催眠敏感度是12分,这是最高等级的分数。这种等级的催眠敏感度的被试,实际上他会基本忘记所有在催眠当中所经历的事情。实验结束之后,他随手拿支烟就准备吸一下,结果刚吸了一口就吐了,他自己都觉得很惊奇。

当然,我个人更关心的是这背后的神经机制。我们发现,一个从背外侧前额叶到岛叶的自上而下的神经通路是这一现象的基础。背外侧前额叶与自我控制能力相关,而岛叶与吸烟渴求相关。这个结果提示我们:催眠中吸烟厌恶暗示对我们的影响,其实不是让我们直接改变了对吸烟的感觉,而是通过自我控制系统,自上而下调节我们的吸烟渴求过程,进而使得我们吸烟量下降。这个结果的意义,一方面,可以让我们进一步了解催眠治疗成瘾的机制,另一方面,更重要的是提出了一个在这其中非常重要的脑区——背外侧前额叶。这个脑区如果功能强大了,也许就可以更好地控制吸烟成瘾或其他成瘾行为。

那如何改善这个脑区的功能呢?这里就涉及到了我们实验室用到的另外一个重要的研究工具——经颅直流电刺激,它能产生微弱的直流电刺激特定大脑皮层神经元的兴奋性,进而去改变人的心理和行为。

一说到”电“大家都可能会有点害怕,但是,这个经颅直流电刺激跟我们通常接触到的比如电击疗法、电休克疗法等等这些厌恶疗法完全不同。它的电流非常微弱,非常精准,受刺激者感觉非常小,几乎没有感觉。

那它的原理是什么呢?我们知道,我们心里想的所有东西,本质上都是大脑神经活动的结果。而大脑神经活动本质上是什么呢?某种程度上,它就是你大脑皮层中神经元之间的电信号传递的过程。经颅直流电刺激可以改变这种电信号传递的难易程度,进而去影响特定大脑部位的兴奋程度,通过加强或者抑制兴奋程度,进而提高或降低某种心理或行为的发生概率。

刚才提到,提高背外侧前额叶的自我控制功能,可能会帮助控制吸烟成瘾行为。我就想,我们能不能够利用经颅直流电刺激技术去刺激或者提高背外侧前额叶的兴奋性或活性,提高自我控制能力,进而去降低吸烟成瘾或者干预吸烟成瘾,降低吸烟渴求?

我们找到一群吸烟成瘾的被试来做这个实验,发现效果很好。我们发现,提高了背外侧前额的兴奋性,确实能够降低吸烟成瘾的自我报告的渴求。

实验结果表明,相对于对照组,给予电刺激的吸烟成瘾者的吸烟渴求显著下降,并且这种下降的神经机制是通过背外侧前额叶和海马旁回这条通路完成的。海马旁回被认为是与吸烟记忆相关,所以,研究结果提示:经颅电刺激背外侧前额叶,可以促使自我控制提高调节吸烟相关的记忆的能力,进而降低吸烟渴求。这个研究同时展示了目前我们这个领域的另外一个热点方向,即采用非侵入性脑刺激的方式(比如电刺激等)治疗成瘾的可能性。

有时,我还更想疯狂一点。通常人们讲“人心难测”,或者说“人心隔肚皮”,你不知道对方在想什么。但是,我总在想这样一件事:我们能不能够通过一些方法和手段去知道你到底在想什么事,或者说,我们能不能通过一些方法,比如功能磁共振或通过脑电这样一些非侵入性的手段,去知道你大脑中在想什么呢?

比如说,某一个脑电信号或某一个神经信号出现了,我就知道你现在想吸烟了,这就是所谓的“了解脑”。然后在这基础上,我们通过一些非侵入的刺激方法,直接改变你的神经活动,进而去改变你的想法,改变你的心理,改变你的行为,也就是所谓的“控制脑”。

当然了,这听起来好像有点恐怖,所以我要强调一点:我们所有的研究都是在科研伦理的范围内进行的,我们的研究方向基本上是在对精神疾病的干预和治疗上。“了解脑,控制脑”,这句话虽然说起来容易,实际上做起来非常难,也许终其我一生都不可能做出非常巨大的推进。但是我想,这就是我这辈子正在做并且会一直做下去的事,因为这是我的一生所爱。

谢谢大家。

演讲嘉宾张效初:《爱情和抽烟,事关大脑和上瘾》

倒数第一,操行不良,这个“差等生”为何走上了诺奖舞台?

|· 本文来自“我是科学家”·|

小柴昌俊,并不是个好学生,但他得了诺贝尔奖。

小柴昌俊,图片来源:nndb.com

似乎是个悲剧的童年

小学时候,小柴用石头砸政府门口的玻璃,只是觉得它们摆放得太整齐。学校发现了这事,判定小柴的“操行”评价为最低档——“丙”。

他父亲是个军人,一直实行严苛的家教,想让小柴成为一名飞行员。但小柴本人完全没有上进心,每天只想着在海边玩耍,吹海风。

没想到,潮湿的海风,让他病倒了。

大病,一觉醒来,神志清醒,但身体不受控制。

检查之后,是小儿麻痹。

命运转折于一次泡澡

虽然战胜了病魔,但小柴还是烙下了病根——右胳膊不好使了。

因为残疾,当不了军人,所以只能继续上学。

好不容易考进了高中的小柴,却由于家里穷,不得不打工挣钱。他身体受限,好在脑子灵光,就给人当家庭教师,一口气接了三四个活。成绩也理所当然地直线下降。

更糟的是,马上就要迎来东京大学的入学考试了。小柴昌俊毫无目的,不知道下一步去哪。

直到一天,他来宿舍澡堂洗澡。

蒸腾的水汽中,他忽然听到有人在议论自己。

“小柴君准备考哪个系?” 声音来自一位同学。

“他物理不行,所以可能是哲学或文学吧,反正不是物理……”回话的是就是小柴的物理老师。

当时的东大物理系只有学习成绩非常好的学生才敢报考。小柴的成绩全校中游,本就是毫无希望。

可物理老师的这番话,却触及了小柴的自尊心。

于是,他几乎抱着拼死一搏的心态,开始玩命学习物理。

三个月后,他考上了东京大学,物理系。

日本东京大学,图片来源:jpninfo.com

倒数第一的吊车尾

大学是考上了,可穷是依然穷,兼职还是要做。于是,小柴的整个大学时代,几乎没怎么正经上课。

成绩吗,当然惨淡,倒数第一。

后来小柴成名之后,很多人会质疑,觉得不至于这么惨吧。但事实就是如此!小柴的成绩单上,除了实验课,其他没有一个优。

小柴昌俊的大学成绩单,图片来源:参考文献[1]

实验课之所以还凑活,因为这是必修课,不去就挂了。

也好在这个“优”,后来通过实验课老师的推荐,小柴居然进了研究院,跟着一位名叫藤本阳一的老师,做起了核胶片的实验。所谓的核胶片,就是一种特质的相机底片,可以用来记录宇宙射线。

小柴当时只有这一个选择,于是就接受了。

开始科研吧

机缘巧合,小柴所在的研究院有一个去美国留学的机会,他厚着脸皮,向导师要了推荐信,前往美国罗切斯特大学,开始研究宇宙射线。

美国的日子很舒服,因为有了奖学金,每月108美元。这在日本,可是副教授的待遇。小柴生平第一次过起了衣食无忧的生活,于是,生平第一次,他开始一心钻研实验了。

他回忆,当时做研究的状态,如同短跑比赛,注意力高度集中,顽强学习。在此期间,他没有参加过任何派对,买车也只是为了方便去野外观测站。这一专注的状态一直保持到他完成论文——《宇宙射线中的超大能量现象》。

从开始实验、到取得学位,小柴只用了一年零八个月,这是罗切斯特大学的有史以来的最短记录。

小柴心想,“似乎,我也没那么差”。

中微子

就这样,小柴在物理学界也算闯出了名气,美国和日本的研究所同时向他伸出了橄榄枝。

最后,他决定返回日本,虽然工资只有美国的二十分之一。原因有二,一是美国的食物太难吃。二是因为语言的差异,跟别人吵架总是赢不了。

返回日本后,小柴将目光投向了他一生中最重要的研究对象——中微子

宇宙中充满了中微子,1立方厘米大约有300个。中微子经常降落到地球上,但它与其他粒子几乎不发生反应,所以能穿透几乎任何物质。正因如此,中微子非常难以观测到,被称为“幽灵粒子”。在很长时间内,人们对中微子是否有质量,以怎样的速度运动等一概不知。

20世纪中叶,科学家们曾利用原子炉和加速器成功制造了人工中微子。后来,美国的学者捕捉到了来自太阳的天然中微子。当然,宇宙这么大,如果能查明宇宙里中微子的真实面貌,势必能极大丰富扩展人们对宇宙整体环境、星体的诞生和演化这一类信息。毫不夸张地说,中微子蕴含了理解宇宙的可能。

宇宙中产生中微子等粒子的示意图,图片来源:sciscomedia.co.uk

虽然中微子行踪不定,但也不是完全无迹可寻。中微子可以在极其纯净的水里和电子碰撞,发出一种叫做“切伦科夫光”的信号。如果能捕捉到这种信号,就能进一步反推出中微子的信息。

而为了探测“切伦科夫光”,需要有两个基本条件:

首先,要有足够多纯净的水,越多越好,这样才能提高中微子碰撞的概率;

另外,要提高探测器的精密度,力争最微小的信号也可以检测到。

为了构建一个这样的探测器,小柴来到了神冈。

神冈探测器

选择在神冈,一是因为原本这里有个地下矿坑,废弃了,容易改建;另一个也是因为这里的地下水质优良,杂质较少。

即便如此,过滤得到纯水仍是极为艰难的工作。小柴特意组织了专门的研究小组来进行这一工作。最终,神冈探测器用的水,透明度达到了60米,几乎是世界上最干净的水。

神冈探测器内部,图片来源:universetoday.com

然而,神冈探测器有一个先天缺陷,就是矿坑体积有限,至多装入3000吨的水。而同时期,神冈探测器的主要竞争者,在美国的麻省理工学院(MIT)。美国探测器的储水量——7000吨。

既然无法提高水量,那就想办法提升探测器的精度吧。

探测器的核心部件叫做光电倍增管,其外形有点像老式的灯泡。把几千个这种光电倍增管密集排布在水池的周围,以尽可能接受来自中微子的信号。

当时,世界最大的光电倍增管直径20厘米,MIT用的12.5厘米。小柴推算了一下,若要对抗MIT,神冈探测器的光电倍增管,需要达到的直径是——

50厘米。

科学家也要当强盗

小柴找来了当时光电倍增管的厂商——浜松光学株式会社。

这家企业是世界顶级的光学设备生产商。小柴把会社的社长昼马辉夫请了过来。昼马此时还没意识到,等待自己的会是什么。

小柴开门见山,说要把光电倍增管的尺寸从12.5提高到50cm。

昼马立刻摇头:困难太大!50cm的倍增管是无法用机器制造的,只能手工制作。而且原本材料选择、器件设计要全部推翻重来。

小柴提议可以提供研究人员参与开发,但昼马还是极其为难,毕竟这事以前没人做成过。

他们争论了3个小时,最后,小柴使出了最后的手段。

“我说,社长的生日是1926年9月20日吧,我们是同一年生人,不过,我早你一天出生。所以我就是你大哥!对年长这说的话,要老老实实地听呦”

昼马社长一愣,估计心里都蒙圈了,只好说道:“那就试试看吧”。

一年后,直径50厘米的光电倍增管生产了出来,精度在原有基础上提高了10倍。按小柴自己的话说:“哪怕月亮上有一束手电的光向地球射来,它都能捕捉到。”[1]

光电倍增管,图片来源:OFweek.com

唯一的缺点就是贵,一个要30万日元。

小柴可是要几千个的,这成本他可受不了。于是他又找到昼马,厚着脸说:“我们支援了你们两名优秀的研究人员呢,他们应该抵消一部分开发经费。请按成本价给我们吧”。

如果咱们往上回翻,会发现派遣研究人员,这事可是小柴自己提的。

不管怎样,经过各种软磨硬泡,昼马只能答应按每个13万日元的成本价卖给小柴。

当年,昼马的厂子出现了3个亿赤字。

不过,随着神冈探测器取得了一系列重大突破,一举奠定了浜松光学株式会社的好名声,也算打消了昼马的牢骚。

爆炸新闻

1987年,小柴的实验室生活走向了尾声。作为国立大学教授,他的任期只到这年3月底。接班人都很优秀,国际合作也顺利进行,按说一切都很如愿。

这份风平浪静结束于2月25日。当天,一份传真低到了小柴手上,是来自美国的合作者,内容就两句:“惊人的消息!你们看到了吗!”

第二天,理论学家们发布了“超新星爆炸”的大新闻。

超新星爆炸极为罕见。比如整个银河系中,每1000年才会发生10次左右的超新星爆炸。更为重要的是,随着超新星的爆炸,会伴随着巨大能量的释放,而产生大量中微子。

这次的超新星爆炸来自大麦哲伦星云。能否探测到中微子的蛛丝马迹,就要看神冈探测器了。

当时小柴正在伊豆旅行,虽然对数据的期待相当强烈,但他并没有特别激动,甚至没有取消预定好的温泉。

要稳

几天之后,小柴返回实验室,助手见面的第一句就是:“老师,有了!”

神冈探测器,在2月23日下午4点35分,检测到了11个中微子信号!

但小柴却不太高兴,因为在法国蒙布兰的一组研究人员,报道说发现了5个中微子,并且比他们提前公之于众。

可事情有些不对劲,因为这些欧洲人的观测时间,比神冈的结果提前了4个小时。

小柴决定:“如果慌张地提出我们的结论,肯定会陷入哪一个是真正中微子的争论,不能马虎!”

此时,需要镇定。

小柴的目标要让人们把蒙布兰数据和神冈的比较时,谁都一眼就能看到神冈是正确的!

首先,小柴对全组人员下达了禁口令,在最终报告完成之前,任何人不可传播流言蜚语。甚至一位要好的记者打来电话,试探性地询问,小柴只是回复:“不要瞎猜”。

随后,全组人员马不停蹄排查了各种可能性与细节,终于确定了没有问题。此时,已经滞后了一个星期了。在只有第一、没有第二的科研界,可想而知,这一星期里,小柴的组员都经历了什么。

但小柴还是再仔细检查了一遍论文,最终才发表了它。

当然,神冈赢了。蒙布兰修正了他们的报告,同意了神冈所确认的信号时间。来自美国的IMB探测器也证实了神冈的结论。

至此,地球人终于“看到了”超新星中微子。

小柴把系的紧紧的领带结,松了下来。此时,离他退休只有20天。

神冈探测器检测到的中微子脉冲串,图片来源:参考文献[1]

尾声

2002年,由于对中微子的研究,小柴昌俊获得了诺贝尔物理学奖。

颁奖后的记者招待会上,小柴晒出了自己的大学成绩单,引得现场众人大笑。

这事告诉我们——

朋友,如果你现在也是倒数第一,

不要放弃,努努力,

你也可以得诺奖。(笔芯)

(编辑:小柒)

参考文献

  1. 我不是好学生-诺贝尔奖获得者小柴昌俊的传奇人生,科学出版社,2008。