解析基因组如何编码脑的挑战

人脑是自然界生物体内结构和功能最复杂的器官.解析人类基因组如何编码人脑的结构与功能是极具挑战的科学与技术问题,也是从根本上认识脑的本质问题.本文对近年来脑的"断面"组学研究的相关进展进行归纳,提出解析基因组如何编码脑的挑战与展望.     

农村废弃生物质资源开发获重要突破

能源危机是当今世界面临的严峻挑战之一[1].化石能源是地球亿万年间积累起来的光合产物,是不可再生的资源.大量化石能源开挖后,沉睡了数亿年的"碳库"最终又要变成"碳源",这使人类本来任务艰巨的碳减排 "雪上加霜"[2,3].为逃脱化石能源怪圈,全球能源与环境科学家们,把精力转移到用太阳能、风能、生物质能等清洁能源代替化石能源上来,取得了重要进展.但新能源开发仍存在着成本高,经济效益差的不足[4～6].作为全球最大的发展中国家,中国科学家正努力寻找能高效利用农村生物质资源的新方法.研究成果一旦获得推广,可大大缓解能源紧缺状况,对全球碳减排意义重大 [7,8].     

迈向“发展群体神经科学”

正人脑如何工作?它如何产生心智?又为何千差万别?150多年来,好奇心驱动的科学研究就此已经积累了丰富的成果,催生了发展心理学和神经科学的交叉学科——发展认知神经科学[1].发展认知神经科学研究居于"身心关系"和"人类智能产生及丰富"两大基本问题之间的交汇处,致力于从发展的视角回答上述问题,具有重要的科学价值.以"Developmental Cognitive Neuroscience"为关键字检索Scopus数据库时,共发现29万余篇文献,而且数量逐年递增.自21世纪初开始,     

大数据时代的大脑科学——绘制智力的蓝图

在很多"之歌"中,我非常喜欢《长江之歌》,歌中唱道"你从远古走来,……你是无穷的源泉".正值《生物化学与生物物理进展》创刊40周年的日子,我愿意唱一首心中的歌——"脑之歌".人类大脑就好比是一条历史长河,它从远古流到了今天,又将从今天流向未来,是自然通过漫长进化所产生的最精细、最复杂、最优美和最成功的器官,是智力演化的最伟大奇迹,是人类智力产生的源泉,是人类灵性的家园.人脑以其非凡的能力造就了人类知识和文明的社会传承.可是到如今,我们还不知道人脑在整体上是如何工作的.脑功能神经组学或许是破解脑的奥秘的钥匙.     

结合脑科学实现人工智能突破的可能性

正人工智能作为未来信息技术(information technology,IT)产业的战略性和前瞻性新兴产业方向,一直是全球科技界和产业界关注的焦点.尤其是伴随着大数据、云计算等新一代信息技术的快速发展和智能化应用需求的日益凸显,人工智能领域在全球范围内掀起了全新的热潮.最近这几年,美国、欧洲、中国都在积极推进脑科学的研究,包括奥巴马政府启动的"Brain Initiative"[1]和欧洲的"Human Brain Project"[2],中国也在积极酝酿"中国脑计划"[3].这些国家层面的重大项目都试图从脑神经科学的角度开辟人工智能发展的另一条途径.     

人的智力有极限吗

人是地球上最聪明的动物，其智力是神经元活动的产物，人的大脑皮层拥有约120亿个神经元，是所有动物中数量最多的，并且人脑已经在神经元的大小、密度、分布、联系方式以及神经纤维类型等方面进行了全方位的优化。理论分析表明，人脑的工作能力已经接近生理极限，进一步改进的空间不大，但人类可以使用像计算机这样的大脑外延，利用基于信息流通上的集体智慧来不断加速科学和技术的进步。     

智力的涌现

星海茫茫,地球因智慧生命的存在而与众不同,我们在追寻生命起源的同时,也追问着智力的源头,什么是智力的本质,智力从何涌现?生命大爆炸不仅带来激增的物种数量,也带来专司信息感知、编码和处理的神经系统.在复杂多变的外部环境中,昆虫已发展演化了近4亿年.在这里,我们借由现代认知神经科学在果蝇中的研究发现,探讨智力的基本层面,提出果蝇的大脑是智力涌现中的一个标杆,是我们揭开智力本质、进入智力王国的第一站.     

综述: 智力的涌现

星海茫茫,地球因智慧生命的存在而与众不同,我们在追寻生命起源的同时,也追问着智力的源头,什么是智力的本质,智力从何涌现?生命大爆炸不仅带来激增的物种数量,也带来专司信息感知、编码和处理的神经系统.在复杂多变的外部环境中,昆虫已发展演化了近4亿年.在这里,我们借由现代认知神经科学在果蝇中的研究发现,探讨智力的基本层面,提出果蝇的大脑是智力涌现中的一个标杆,是我们揭开智力本质、进入智力王国的第一站.     

生态营养学刍议

近年来见诸杂志有关生态营养学、微生态营养学和生态营养饲料方面报道,对其概念甚为模糊,如有的学者认为"生态营养学应是建立在动物营养学理论的基础上,运用系统论和生态学的观点,通过现代生物技术措施对畜禽整体进行营养调控的一门应用科学"[1].有的在有关"生态营养的一些动向"综述中认为生态营养只局限于动物的生态营养和环境保护,着力阐述如何配制和调控提高饲料利用率的环保饲料[2].笔者认为如果将"生态营养学"定义为动物方面的一门应用科学是不确切的.     

发展中国脑科学和智能科技的思考和建议

正脑科学是以脑为研究对象的多学科汇合的新兴研究领域,是研究人、动物和机器的认知与智能的本质与规律的科学.人类正经历一场向智能社会的革命性转变.在初步拥有了人类的"生命蓝图"—基因组学之后,人类开始描绘"智力蓝图",其最核心内容是理解认知大脑高级功能的物质及结构基础,在防治认知障碍性疾病的同时,发展人工智能和认知技术并广泛应用,从而实现由"信息时代"向"脑智时代"的跨越.在这个时代变     

脑科学:机遇和挑战

<正>"上九天揽月,下五洋捉鳖",是人类智力的产物。恩格斯曾将"思维着的精神"比作"地球上最美的花朵",多么的生动深刻而美妙。人类大脑是智力演化的最伟大奇迹,是人类灵性的家园,它是最精细、最复杂、最优美和具有高度可塑性的器官,它以其非凡的智慧造就了人类知识体系和文明的社会传承。脑与认知科学是研究脑与智力关系的科学,是研究人、动物和机器的认知与智力的本质与规律的科学,是要回答脑是怎样工作的,智力和创造性     

对Prion译名的几点意见

80年代初,Prusiner等首先获得了部分纯化的搔痒病(scrapie)病原因子.其主要成份是一种蛋白质,未能证明它含核酸,故称之为"proteinaceous infectious particle",缩写为prion,以与普通病毒和类病毒相区分.Prusiner给这种病原因子所下的定义是:"不被大多数修饰核酸的方法灭活的蛋白质传染性颗粒"[1].     

讲授糖酵解底物的一点体会

糖酵解是呼吸作用的一个重要途径,其定义为"淀粉、葡萄糖或其他六碳糖在厌氧状态下分解成丙酮酸的过程"[1,2].糖酵解产物丙酮酸在有氧条件下可彻底氧化生成CO2和H2O,而在厌氧条件下可生成乳酸和乙醇,因此糖酵解是有氧呼吸和厌氧呼吸的共同途径.糖酵解途径是讲授植物呼吸作用过程中的一个教学重点.从糖酵解的定义可知,糖酵解的底物为淀粉、葡萄糖或其他六碳糖,在一些参考书中主要以葡萄糖为底物进行讲解,而对淀粉和其他六碳糖涉及较少[1,3].为使糖酵解途径的教学内容更完善,我们对淀粉和其他六碳糖等底物如何进入糖酵解进行了探讨.     

视觉信息加工

人和动物的脑是世界上最复杂、最有效的信息加工系统。研究感觉信息的接收、传递、加工辨识和利用,是揭示脑奥妙的突破口,对研究人脑高级神经活动有重要科学意义。现已查明,几乎人脑的各个部分都与视觉反应有关。视觉是个极其复杂的多级过程,外界物理光能在眼睛视网膜内转变成神经电化学能,经过神经编码和初步加工,视觉信息被传递到脑     

食用菌多糖的抗氧化活性

许多食药用真菌都具有各种生理活性[1],其中多糖是最重要的生物活性成分之一,具有清除自由基、提高抗氧化酶活性和抑制脂质过氧化的活性,从而可起到保护生物膜和延缓衰老的作用,因此食用菌多糖成为保健食品和药品开发的重要来源[2]. 目前有关真菌多糖清除自由基的研究有较多的报道[3-8],一些研究认为其抗氧化活性可能与菌体的多糖含量有密切关系.本刊201 1年第10期刊登了魏磊、范黎等的论文"四种野生食用菌粗多糖的抗氧化活性"[9].     

《生理卫生》基本概念的复习

基本概念是基础知识结构和功能的基本单位,是人类思维活动的基本方式,也是思维活动的结果。总复习首要的任务是让学生理解和掌握基本概念,而对基本概念的理解,又有助于知识的识记、应用,能力的培养和智力的发展。所谓概念是人脑对客观事物一般属性或本质属性的反映,一般由两部分组成:一是内涵,就是概念的本质;二是外延,即概念的范围。复习时,对这两方面都应全面、准     

水苏糖及其功能的研究进展

随着现代社会的发展,人们对健康的要求日益增高,对生活质量也有了很高的要求.与此同时,健康食品也成为了现代社会的一个热潮,受到社会的广泛关注.水苏糖是唇形科水苏属植物中天然存在的能显著促进人体肠道有益菌群增值的功能性低聚糖,被誉为"天然超强双歧因子"[1].被美国FAD认定为GRAS(一般安全无毒食品)的低聚糖产品.上世纪80年代开始,日本人就开始研究水苏糖的功能.水苏糖与其他功能性低聚糖相类似,它不为人体肠胃消化液所分解,能被人体肠道内的双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌群所利用,促进这些有益菌的增值[2].此外,水苏糖还能抑制腐败菌,如大肠埃希菌和产气荚膜梭菌的生长,从而抑制腐败菌代谢所产生的酚、氨、吲哚等有害物质.且根据食品安全性毒理学评价程序和方法( GBl5193-2003)中急性毒性分级标准判定,水苏糖属实际无毒级[3].本文就水苏糖对肠道菌群的影响以及其产生的作用进行综述.     

《自然》：大脑中新型干细胞助新皮质形成

“人脑的大小”与智力的关系一直是科学家研究的重要课题。经过一系列突破性研究。科学家认为,他们已经找到了可以让人类大脑变大的方法。未来大头人将比现代人更聪明。关于这项研究的详细报告发表在最新一期的《自然》杂志上。     

初中生物教学比较法初探

生物教学比较法是按照事物对立统一规律和人的认识规律,将极其复杂多样的生命现象和本质,进行分析鉴别、综合比较的方法.比较法是研究生物学的重要方法,也是生物教学的重要方法,是生物教学中,培养学生能力,开发学生智力的重要手段。     

淘气小贴士

<正>两只小猴子捡到一瓶水。刚一拧开瓶盖,里面的水忽然变成了一个妖精。妖精说:"我能满足你们一个愿望。"猴子们说:"我俩要变成人。"妖精让两只小猴先把毛拔掉,然后才能把它们变成人。两只猴子拔一根毛就大叫一声。妖精说:"看你们一毛不拔,如何做人?"(锦州王泽锦)