Avsnitt
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EP.317 面對千年木乃伊，大腦究竟發生了什麼事？ 走進博物館，面對玻璃櫃中沉睡千年的木乃伊，許多人會不自覺放慢腳步，甚至感到一絲寒意。這種反應究竟只是文化想像，還是有可量化的神經科學基礎？近期一項跨領域研究，把實驗室裡的腦科學儀器，直接搬進埃及博物館，嘗試回答這個問題。 過去認知神經科學的實驗，大多在高度控制的實驗室環境中進行。受試者坐在電腦前，看著螢幕上的圖片或影片，研究者再根據腦電圖或功能性磁共振的變化，推論大腦如何處理刺激。然而，博物館並不是實驗室：光線、聲音、人流與情緒氛圍都無法完全控制，卻正是人類真實感知世界的場域。研究團隊正是看中這一點，選擇在展廳中進行量測。 研究人員讓參觀者在自然參觀過程中，配戴可攜式腦電圖（EEG）與皮膚導電度感測器，記錄他們在觀看不同展示形式木乃伊時的大腦與生理反應。結果顯示，當木乃伊的展示越逼真、裸露程度越高，受試者腦電中與注意力與認知負荷相關的訊號顯著上升，同時皮膚導電反應也增強，代表情緒喚醒程度提高。換言之，大腦並非只是「看到一件古物」，而是在進行更複雜的感知與情緒整合。 這項結果的重要性不只在於「木乃伊會不會嚇人」。它提醒我們，人類對視覺刺激的反應，深受文化意義與情境影響。與實驗室中看圖片相比，站在真實展品前，大腦動員的認知與情緒資源顯然更多。這對博物館策展具有實際啟示：展示方式不僅影響學習效果，也會影響觀者的情緒體驗。 更廣泛來看，這類「走出實驗室」的神經科學研究，為理解人類在真實世界中的感知與情緒，開啟了新方向。當科學儀器不再只侷限於安靜的房間，我們才能更接近人類大腦在日常生活中真正的運作方式。 每日科學新聞其之 1 來源：Frontiers in Neuroscience 2026/01/09 聲明：本系列初稿、插圖由 AI 生成，編輯台（人類）進行事實查核與潤稿 ＃大腦 ＃木乃伊 ＃埃及 ＃博物館 ＃EEG ＃皮膚 --Hosting provided by SoundOn
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EP.316 荒謬點子居然奏效？量子力學呼之欲出？（量子熊＃103） 大師兄克拉默斯要出運了嗎？ 居然利用斯拉特的荒謬點子加上高超的古典力學，導出拉登堡那個正確但莫名其妙的神奇公式，克拉默斯來到人生的巔峰，接下來發生什麼事？ 請鎖定熱血科學家的閒話加長！ ＃量子 ＃量子熊 ＃克拉默斯 ＃古典力學 --Hosting provided by SoundOn
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Saknas det avsnitt?
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EP.315 MIT最新醫療神器：會回報的藥丸？ 「忘記服藥」應該是大家或多或少都有的經驗，有時還不只是忘記，長輩間有時候會流傳「西藥傷身體、會洗腎不要吃」這樣的耳語，讓老人家拿了藥卻不敢照醫囑服藥。這是全球醫療體系中一個大問題：研究顯示，在美國，「不按醫囑服藥」每年就導致超過1000億美元的額外醫療成本，更有甚者，有 12 萬 5 千人直接或間接因為這個「看起來沒什麼」的原因而死亡，而這本來是可以避免的。為何代價如此巨大？因為沒有照醫囑吃藥的慢性病患者居然高達 50%！不禁令人要問：啊你們去看醫生是看心酸的逆！ 科技始終來自人性，醫界努力了這麼多年都無法讓病人乖乖吃藥，只好想辦法用科技手段解決。 MIT 的科學家開發出一種搭載「SAFARI」（Smart Adherence via FARaday cage And Resorbable Ingestible，透過法拉第籠的智慧貼附、可吸收、可攝入）系統的智慧藥丸，病人吞下它的瞬間，就會自動向醫護系統發送「已服藥」的信號，然後電子元件都會安全地在你體內分解、排出，完全無害，超神奇的！ 其實過去已經有「可食用感測器」，但它們通常由不可降解的材料製成，最後會整顆跟便便一起排出體外。這種設計的主要問題有二：長期服用可能增加腸胃道損傷的風險、以及產生大量的電子廢棄物。 SAFARI 的核心創新在於其「生物相容性」大幅提昇。通訊天線採用鋅（20-25 mg），而藥物表面的屏蔽塗層則採用了鉬（Molybdenum）金屬顆粒（20-30 mg）與纖維素的混合物所製成的「墨水」。 在藥物裡加了金屬好像怪怪的？其實鋅與鉬在這樣的劑量下都沒有毒性，而且也都是身體需要的微量元素（其實都低於從食物中攝取到的量）。就算每天吃，動物實驗也顯示多出來的部分都能順利排出，不會累積在體內，所以沒有安全疑慮。 為何要有「屏蔽塗層」？這是 SAFARI 的關鍵設計。在膠囊被吞下之前，這個含金屬的塗層就像一個微型的「法拉第籠」（Faraday cage），能屏蔽電磁波，阻止內部與外界通訊，此時膠囊處於「休眠」狀態。患者吞下膠囊後，胃液會迅速溶解這層塗層。屏蔽被解除後，裡面的 RFID 標籤便暴露出來，進入「開啟」狀態，外部的偵測器就能接收到它的訊號，確認服藥完成。 肚子裡的藥丸要跟外界偵測器通訊，不是需要能源嗎？難道還要裝電池？電池不是都很毒？SAFARI 採用的是被動式RFID技術，能源由偵測器提供：外部的偵測器發射的無線電訊號到達膠囊內的RFID標籤時，標籤會利用這個訊號提供的能量回傳確認訊號，因此膠囊內完全無須電源。 這個 RFID 標籤只有 0.4mm × 0.4mm 大小，可以很容易排出，也不至於造成大量電子廢棄物。 SAFARI 已經在豬身上實驗，成功證實了「準確偵測」與「生物降解」兩大能力，接下來就要看臨床實驗了。 除了上面說的技術上的突破，還有一個重要的特性讓這個系統成功的機會很大：要騙過醫生變得很麻煩！你得在不弄壞 RFID 晶片的前提下，破壞表面的屏蔽塗層，讓偵測器讀到訊號。比較起來，不如喝口水把藥吞了還比較簡單。 其實不只是「智慧藥物」，這樣的系統未來應該可以做出許多更安全的體內探測儀器，例如吞顆膠囊就可以把腸胃道好好檢查一次，就不用去通胃鏡大腸鏡啦！ ＃藥丸 ＃智慧 ＃生物相容性 ＃墨水 ＃休眠 ＃準確偵測 ＃生物降解 --Hosting provided by SoundOn
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EP.314 當量子力學闖進共產世界，發生了什麼事？（量子熊＃102） 上一集的量子福音，我們介紹了量子力學傳入波蘭的過程，下一集我們繼續要告訴你量子力學如何傳入蘇聯，乃至於南美洲的傳奇過程，請千萬不要錯過！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量子福音 ＃量子力學 --Hosting provided by SoundOn
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EP.313「只是經痛啦」可能害你錯過治療黃金期！ 美國辛辛那提大學醫學院的凱薩琳·伯恩斯（Katherine Burns）教授還是個青少年時，每個月都得忍受一次劇痛來襲，此時她會爬到床底下，把腹部貼在冰冷的地板上；同時抓著一台計算機，隨意地做些數學題目，試著將注意力從那疼痛轉移到數字上。父母帶她看了無數的醫生，答案總是：「轉大人時都這樣啦」、「這很正常」，甚至對她的父母說：「這是心理作用，她只是想引起你們的注意。」 許多女性都有這種「一邊承受痛苦、還要被說是在討拍」的經歷。然而，這種疼痛卻是來自貨真價實的疾病：子宮內膜異位症。據估計，全球有 11% 的育齡婦女，即高達 1.9 億人，正受此病困擾。 1.9 億人！如此普遍的疾病，卻長期受到忽視，從投入這個疾病的研究經費就可以看出來：在 2010 年至 2024 年間，美國國家衛生研究院（NIH），平均每年僅投入 1450 萬美元於此疾病的研究，佔其平均年度預算的 0.039%，可以說是微不足道。 對於這種不合理的現象，伯恩斯教授一語道破：「子宮內膜異位症的研究之所以如此落後，是因為它影響的是女性，而且它不會致命。」她從小為此所苦，成為研究者後，決心對付這個宿敵，除了自身投入這個領域的研究之外，也大力推動科學界與社會大眾重視這個疾病。 她的努力有了成果。長久以來，醫學界普遍認為雌激素等荷爾蒙是驅動子宮內膜異位症發展的主要元兇。然而，新的研究發現卻顛覆了這一觀點，指出免疫系統在此扮演了「叛徒」的角色。 本應負責清除異位組織的免疫細胞，實際上卻在幫助這些組織生長。研究發現，本來負責清除外來細胞的「自然殺手細胞」，在患者體內的數量和效力都呈現下降；而負責清除經期廢棄物的「巨噬細胞」，不但沒有正常工作，反而分泌促進發炎的分子；而嗜中性球則幫助病灶長出新的血管，為其提供養分。這些免疫系統的「工作細胞」不僅沒有好好工作，反而是子宮內膜異位這種疾病的關鍵共犯。這些過程發生在病灶發生的前 72 小時，此時雌激素尚未開始發揮作用。之後才由雌激素接手，驅動病灶的持續生長與維持。 弄清楚真正的成因，才能對症下藥，過去的療法都以雌激素調節為主，忽略了免疫細胞的機制，所以對一部分的病人效果不彰。 子宮內膜異位症的診斷不易，平均需要長達 7 年才能確診，而最可靠的診斷方法仍需透過侵入性的腹腔鏡手術，這不只讓無數女性在痛苦中煎熬，許多醫療保險也不給付這種診斷用的手術，造成更長時間的延誤。 為了尋找非侵入性的診斷方法，伯恩斯和她的團隊將目光轉向了經血流出物。他們在顯微鏡下發現，來自子宮內膜異位症患者和健康女性的嗜中性球型態差異之大，簡直是「一目了然到令人震驚」。健康女性的嗜中性球細胞核飽滿，通常有 2 到 3 個「分葉」，這是指細胞核不是圓圓一顆，而是像啞鈴（2 分葉）或是指尖陀螺（3 分葉）；而子宮內膜異位症患者樣本中的嗜中性球，其細胞核則有 4、5 個甚至更多分葉。這項發現有望開發出一個簡單、廉價且快速的診斷測試。 在這場對抗女性專有疼痛的艱難戰役中，主角伯恩斯教授本身就是患者，她的第一個博士生 Taylor Wilson 也是飽受此症之苦，她在 2025 年 8 月以此主題完成了博士學位。 新的診斷與治療方式的研究仍在進行，不過此時遭遇到逆風：川普總統大砍 NIH 的預算，研究經費可能有斷炊之虞，接下來的發展仍在未定之天… 伯恩斯教授關於此研究的回顧論文（Review），發表於 2025/02/07 的「Women’s Health」。 ＃經痛 ＃女性 ＃議題 ＃巨噬細胞 ＃工作細胞 --Hosting provided by SoundOn
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EP.312 有耳的都應當聽：量子福音傳開了！（量子熊＃101） 有耳的都應當聽！ 別誤會，這不是基督教傳教臺，這是量子熊podcast！ 這一集我們帶你回顧那個熱血的二零年代，量子力學傳向四方的壯闊史詩，伴隨詭譎的國際政治風雲，一戰之後東歐與俄羅斯的混亂政情，交織成一頁波瀾壯闊的時代詩篇。 ＃量子 ＃量子熊 ＃量子力學 ＃一戰 ＃東歐 ＃俄羅斯 --Hosting provided by SoundOn
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EP.311 微中子的第四種型態，正式出局？ 宇宙中到處都是微中子（neutrino），但是這些粒子只參與「弱核力」，想偵測它們的蹤跡變得極其困難。數以兆計的微中子每秒都在穿透我們的身體，但是我們卻跟那個被腳踏車壓到腳的阿罵一樣「沒港覺」。 其實微中子似乎還隱藏著更大的謎團：從「鎵異常」（Gallium Anomaly）到「反應爐反微中子異常」（Reactor Antineutrino Anomaly），全球多項實驗都出現了持續存在、無法解釋的奇怪結果，在這些實驗中，觀測到的微中子數量與理論預測明顯不符。如何解釋這些異常呢？有人提出一個大膽的假設：宇宙中可能在已知的「電微中子」、「渺微中子」以及「淘微中子」（對應於電子、渺子、淘子這三種「輕子」）之外，存在第四種「惰性微中子」（sterile neutrino）。之所以稱為「惰性」，是因為它甚至連弱核力都不參與，堪稱「I 人中的超級 I 人」，如果它真的存在，標準模型就要改寫了。 不只如此，如果惰性微中子真的存在，它的「超級 I 人」特性，說不定就是大家找了半天沒結果的「暗物質」的真面目。 為了驗證這個假說，德國 Karlsruhe Institute of Technology 利用一台巨大的儀器「KATRIN」（Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment），用前所未有的精確度來驗證惰性微中子是否存在。 惰性微中子幾乎不可能被直接偵測，透過極精密測量氚原子（Tritium）β衰變（變成一個氦原子核、一個電子以及一個反電微中子）的電子能量，就能看出微中子帶走多少能量，進而反推出微中子的質量。 KATRIN 實驗裝置長達 70 公尺，其核心是一個超高解析度磁性絕熱準直與靜電高通過濾器（magnetic adiabatic collimation and electrostatic high-pass filter，MAC-E）。當電子通過時，只有能量最高的電子才能克服其電場，抵達偵測器。科學家藉由調整電場，就可以精確掃描電子能譜的最頂端區域。理論預測，如果惰性微中子存在，它會讓電子能譜稍微「抖一下」，物理學家稱之為「kink signature」。如果出現這個特徵，就是 β 衰變中出現了惰性微中子的決定性證據。 在歷時 259 天的測量中，KATRIN 團隊分析了高達 3,600 萬次電子事件，結果顯示：「什麼都沒有」。電子能量的行為服服貼貼，沒有任何抖動，看不出任何新種微中子的跡象，信心水準高達 99.99%！ 這個結果排除了「惰性微中子」的可能性，這也讓「鎵異常」、「反應爐反微中子異常」的解釋又回到了原點；想要一口氣連「暗物質的真面目」也一併解決的夢想也泡湯了。科學家得要另起爐灶來解決這些問題了。 雖然這是一個「負」的結果，不過還是有其價值：別再往這個地方鑽了，此路不通請改道！可以讓大家少走點冤枉路… ＃微中子 ＃第四種微中子 ＃弱核力 ＃衰變 ＃neutrino --Hosting provided by SoundOn
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EP.310 康普頓散射之後，物理界竟然還吵翻天？（量子熊＃100） 康普頓在1923年發現了康普頓散射！ 幾乎大家都相信了光量子的存在，那為什麼哥本哈根那對師徒仍然死不肯相信？ 他們是哪根筋不對了? 這一回的量子英雄傳說，讓我們說個明白！ ＃量子 ＃量子熊 ＃康普頓 ＃康普頓散射 ＃光量子 ＃哥本哈根 ＃量子英雄傳說 --Hosting provided by SoundOn
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EP.309 AI取代人類，只差一層皮膚？ 最近 AI 已經開始部分取代人類的工作，不過多屬能在「電腦與網路的虛擬世界」進行的部分，而「物理世界」的工作，暫時還沒有被 AI 大幅染指，主要的癥結還是「機器人」的科技尚未完全跟上，AI 還是只能在電腦的虛擬空間中活躍，一旦 AI 取得實體世界的「身體」，未來就很難說了。 機器人要在人類世界暢行無阻，當然需要具備各種感官能力，「觸覺」也是其中之一。 仿生的觸覺感應器經常是用「離子電子學元件」（ionotronic devices）製作，利用的是離子而非電子的電性，原因是相對於堅硬的電子元件而言，離子元件較具可撓性（可變形），生物相容性較佳，跟同樣以離子傳送訊號的生物神經系統機制相似。 傳統的電子皮膚感測器經常陷入兩難：要嘛得持續供電以維持「待觸狀態」的靈敏度，這十分耗能，除非像 EVA 一樣插個插頭，否則活動時間嚴重受限；不持續供電的話往往反應遲鈍，無法即時捕捉並處理動態、複雜的觸碰刺激。 為了讓感測器更靈敏，過去經常的作法是設計、堆疊更複雜的元件，增加離子濃度來提升元件效能，這招在半導體電子元件上相當成功，不過在離子元件領域則停滯不前。最近美國的史丹佛大學、韓國科學技術院（KAIST）與漢陽大學提出了一個新的解決方案，他們發現，成功的關鍵不在於強行「提升」，而是追求「平衡」。 這個研究發現，當離子濃度過高時，它們會像聚集在一起，形成動彈不得的「離子對」或「離子簇」，就像大塞車的高速公路一樣失去了自由移動的能力，反而大幅降低了材料的導電效率。更重要的是，這種現象會阻礙一個名為「離子空乏層（Ion Depletion Layer, IDL）」的關鍵結構穩定形成。這個空乏層是讓離子裝置產生類似半導體功能的基礎，因此以蠻力增加離子數量會適得其反。 既然「暴加離子濃度」行不通，研究團隊轉而讓陽離子聚合物（CP）與陰離子聚合物（AP）之間的「離子電導率達到平衡」。研究團隊在陽離子聚合物中摻入了柔軟、靈活的單體（如丙烯酸丁酯）。這種柔軟單體讓整個聚合物結構更能「呼吸」與蠕動，離子在聚合物中，因應外界不同壓力的「動作」下，有效率的吸附或脫離聚合物，調整其傳導效率，達到關鍵的「電導率平衡」，在 CP、AP 兩種材料的介面形成了一個均勻且穩定的 IDL。這使得裝置的「整流比」（衡量單向導電能力的指標）達到了創紀錄的23.5（過去同類材料大約 2~10），而且 S/N 比也提升了 24 倍。 這種透過「平衡」打造的穩定 IDL，讓新的電子皮膚待機時只需要消耗極少的能量，也能感測到壓力訊號。元件待機時加一個反向的偏壓，由於整流比很高，所以電流極為微弱，耗能很低。這跟動物神經細胞在靜止時，細胞膜內外會維持一個電位差（膜電位）有點類似。當外界壓力增加時，陰、陽離子為了維持原來的平衡狀態，會開始往 IDL 移動，使其內部離子濃度升高，此時還不會有電流，但是打穿 IDL 所需的電壓會因此降低。當壓力進一步提高，超過臨界閾值時，離子會打穿 IDL，出現電脈衝訊號。這個過程，跟神經細胞受到刺激而放電相當類似。 由於它是在微妙的平衡狀態下操作，所以耗能極低，要觸發一個脈衝訊號，在待機時只需要 0.41 nJ（百億分之 4.1 焦耳）的能量，受壓狀態下則是 1.49 nJ。 更厲害的是，這種電子皮膚還能模仿大腦神經元，展現出「學習能力」！ 當施加重複或更強的壓力時，會在 IDL 中留下「記憶」：部分離子會殘留積累在 IDL 中，這會讓擊穿電壓閾值降低，後續的訊號更容易通過。這不就是像大腦神經元在重複練習新技能時，神經元之間的突觸連結會變得越來越強一樣嗎？ 這種新的仿生電子皮膚靈敏、節能、工作模式類似生物神經，還具有學習能力。看來，「AI 取得類似人類的身體」又往前進了一步。人類啊，皮要繃緊一點了！ ＃AI ＃離子皮膚 ＃離子電子學元件 ＃離子濃度 ＃離子 ＃學習能力 ＃記憶 --Hosting provided by SoundOn
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EP.308 少數人的信仰：導引波理論！（量子熊＃99） 說起量子詮釋的六大門派，堪稱粉最鐵，歷史最悠久的，莫過於由德布羅伊與波姆開山立派的導引波理論。 這個理論雖然追隨者不多，但是高手如雲，到底這一派有什麼吸引人的地方，跟主流的哥本哈根詮釋又有什麼不同？ 請聽這一集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量子詮釋 ＃德布羅伊 ＃導引波理論 ＃哥本哈根詮釋 --Hosting provided by SoundOn
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EP.307 一幅畫，藏了幾百年的人類痕跡？ 「科學辦案」現在也用在藝術史上了。 J. Craig Venter Institute 的研究團隊採用一種「極低侵入性」的「雙拭子」採樣技術，其實就是類似武漢肺炎的快篩，只不過不是從你的鼻腔，而是從歷代堪稱無價之寶的藝術品上，小心翼翼地採集上面的「歷史生物印記」，並且加以分析。 藝術品當然不是個無菌空間，而是一個「複合生物群系」（composite biome）。它們的表面覆蓋著數百年來累積的複雜 DNA 混合物，來源包括細菌、真菌、植物、動物，當然可能也包含藝術家本身。 科學家們發現有些藝術品尚有來自現代人皮膚的痤瘡桿菌（Cutibacterium acnes），表示「最近有人摸過」；也有各種植物的 DNA，如松屬（Pinus spp.）柳屬（Salix spp.），這些可能與畫框、炭筆或顏料有關。 過去我們往往把這些東西看成破壞藝術品的「污染物」，不過最近藝術史家改變了想法，把這些生物痕跡視為藝術史的一部份：從創作時使用的材料，到它曾經存放過的每一個環境，所有痕跡都被完整地封存了下來。 在這一系列的研究中，其中最受矚目的就是橫跨科學與藝術的第一人：李奧納多‧達文西。我們是否能採集到他的 DNA，看看這位天才的基因是否有何特殊之處？ 研究的對象是一幅疑似達文西的素描作品「Holy Child」，以及達文西一位父系祖先在十五世紀寫下的信件，另外還加入其他藝術家的作品作為對照組。 由於必須避免破壞作品，用最低侵入性的採樣方式取得的 DNA 量極少，而且採樣過程中又可能進一步污染。為了降低影響，除了得在極度乾淨的實驗環境中進行之外，一律只能由女性研究人員操作，因為女性沒有 Y 染色體，可以避免在分析男性 DNA 時造成混淆（達文西是男的…）。 Y 染色體只存在於男性，而且是父系遺傳，因此如果能在多個「與達文西相關」的樣本中，看到相似的 Y 染色體特徵，理論上可能暗示某種「共同的男性來源」，可能是達文西本人、或是他的男性血親。不過，這件事在實際操作上極為困難，因為從表面取得的人類 DNA 通常很破碎，而且混合了不同時代接觸過這些物品的人的 DNA。 研究團隊從《聖嬰》素描上的三個獨立採樣點，以及達文西祖先Frosino的十封信件中，一致地發現了指向 Y 染色體單倍群E1b1/E1b1b的證據。這在統計上是有意義的，但同時，研究團隊也在對照組樣本中看到來自現代人的 Y 染色體訊號，甚至有部分特徵彼此重疊。這表示，單靠這些資料，無法斷言這些 DNA 一定來自達文西本人。 因此，論文最重要的結論其實不是「我們找到達文西的 DNA」，而是「我們證明這樣的分析在技術上可行，但解讀上必須極度小心」。作者反覆強調，這類研究最適合用來做比較、建立方法，或提出後續研究的假說，而不是用來下定論。真正要確認歷史人物的身分，還需要更多樣本、更嚴格的控制，甚至是與已知後代的 DNA 進行比對。 其實研究團隊不只看人類的 DNA，而是把所採到的所有東西一起分析，例如在「Holy Child」素描上檢測到了柑橘屬（Citrus spp.）的DNA。這個植物跟大名鼎鼎的梅迪奇家族（Medici family）有關，他們也是達文西的贊助者。梅迪奇家族擁有充滿異國植物的實驗性花園，其中就種植了大量的柑橘樹。當然，這只是一種「堪稱合理的狀況證據」：合乎我們對那段歷史的瞭解，但沒有強到能直接連結達文西、梅迪奇家族、以及「Holy Child」這幅作品。 研究人員還發現了多種與文藝復興時期佛羅倫斯相關的生物 DNA：會導致瘧疾的瘧原蟲、與鼠患有關的鉤端螺旋體（Leptospira spp.）…綜合這些發現，能夠描繪出 15 世紀歐洲城市的公共衛生、環境衛生和生態系統的概況，以及重建達文西的創作環境。 原來還可以用生物學的方法來研究藝術史啊… 這個研究，於 2026/01/06 發表於預印本資料庫「bioRxiv」，尚未經同儕審查。 ＃真達文西密碼 ＃科學辦案 ＃達文西 ＃歷史 ＃物理 --Hosting provided by SoundOn
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EP.306 他本可以當權貴，卻選擇當物理學家？（量子熊＃98） 阿公是宮內大臣，爸爸是司法大臣，哥哥是亞洲銀行總裁，這種貴公子到歐洲攻讀物理，跟隨德布羅伊，寫下雙向向量公式，研究時間反轉與量子力學的架構，這種奇妙人生你怎麼能錯過？ 請鎖定這一集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃歐洲 ＃物理 ＃德布羅伊 ＃雙向向量公式 ＃量子力學 --Hosting provided by SoundOn
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上集我們介紹了那隻在虛擬世界裡跑來跑去的數位果蠅，聽起來超厲害——14 萬顆神經元、5400 萬個突觸全部建進電腦裡，果蠅就「活」了。但事情真的這麼簡單嗎？ 這集我們要講新聞不會告訴你的事：腦圖譜本身就有大約 10% 的錯誤，用台積電晶片來比喻，就是設計圖本身就有問題——但神奇的是居然還能運作。神經傳導物質的資訊大半是猜的，果蠅的身體和感覺回饋完全沒有模擬進去，數位果蠅其實只有「腦」沒有「身體」。 更根本的問題是：如果有天能把人腦也這樣上傳，那個數位版的你，還是「你」嗎？從果蠅到小鼠（7000 萬顆神經元），複雜度不是 500 倍而是指數級的飛躍。距離人腦上傳，我們還有很長的路要走——但第一步，確實已經跨出去了。 #數位孿生 #腦科學 #意識上傳 --Hosting provided by SoundOn
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2026年3月，美國新創公司 Eon System 發布了一段畫質很爛的影片——一隻果蠅在虛擬世界裡跑來跑去、舔香蕉、抖腳理毛。看起來平淡無奇，卻引爆了整個科學圈。因為這隻果蠅不是寫好規則的 NPC，而是擁有「真正大腦」的數位生命。 科學家把一隻果蠅的大腦切成薄片，用電子顯微鏡逐層掃描，重建出 14 萬顆神經元、5400 萬個突觸連結的完整腦神經網路（connectome），再把這張「線路圖」放進電腦模擬——這隻果蠅就這樣在虛擬世界裡動了起來。 這集我們從頭講起：什麼是數位孿生？果蠅的腦圖譜怎麼建的？Google 在裡面扮演什麼角色？這到底是「意識上傳」還是只是一張會動的電路圖？ （未完待續！下集繼續深入探討這項成就的極限與爭議。） #數位孿生 #大腦上傳 #意識上傳 #腦科學 --Hosting provided by SoundOn
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EP.303 腸道菌治百病？最新論文潑了一桶冷水！ 「腸道微生物群系（Gut Microbiome）」與「腸—腦軸心」（Gut-Brain Axis）是近年來生醫學界的大熱門。在許多媒體報導（包括本站）、學術論文中，我們可以常常看到這些講法：「腸道是我們的第二大腦」（甚至是「第一大腦」）、「腸道菌的失調不僅會讓你拉肚子，還可能是憂鬱症、帕金森氏症、自閉症」、甚至是「腸道菌治百病」（再往前一步，就變成「吃 治百病」了…）。 以自閉症而言，如果它源於腸道，那是不是喝喝特製的優格或進行便便移植（FMT，Fecal Microbiota Transplant）就能「治癒」了？如果真的是這樣，可說是一大福音！ 「腸道微生物群的某些特性會因果性地促成自閉症」這個說法起源於 2011 年，近年來逐漸受到重視，以「autism」（自閉症）、「microbiome」為關鍵字搜尋學術論文與研究計畫的結果，也明顯展現這個趨勢。2024年的相關論文數達 102 篇，近年來相關主題的研究經費也達到每年 2000～2500 萬美元以上。 這個研究熱潮也帶來了商機：食品產業、生技新創公司與各種「身心健康」公司開發了各種產品與治療介入措施，包括特殊飲食、「心理益生菌」（psychobiotic），以及提供患者微生物群分析、腸道菌移植等臨床服務，大發利市。 不過今天要講的是一個壞消息。最近愛爾蘭都柏林三一學院的 Kelvin J. Mitchell團隊在權威神經科學期刊《Neuron》上發表了一篇回顧性論文，嚴厲的質疑了此一假說。其實不只是質疑，簡直是翻桌…本文指出一個恐怖的事實，就是支持這個理論的「三本柱」：對人類案例的觀察研究、小鼠模型實驗，以及臨床試驗，根本就是個「偽三角驗證（Pseudo-triangulation）」。本來用三種獨立的方式，如果能互相驗證的話，就會非常具有說服力。但是在「腸道菌—自閉症」研究中，這三種方法看似互相驗證，但由於各自充滿了缺陷，因此一旦嚴格檢驗，就變得搖搖欲墜了。 首先是「對人類案例的觀察研究」。典型的研究情境是這樣：找一群自閉症兒童當實驗組，再找一群神經典型兒童當作對照組（Neurotypical，這是「政治正確用語」，白話文就是沒有什麼問題的正常兒童，但是因為你說這些小朋友是「正常」的，等於是說第一組小朋友「不正常」，現在都要避免這種說法），採集他們的糞便樣本並進行基因定序，看看菌群有沒有差異。Mitchell 團隊分析了大量高引用率的相關論文後發現，雖然大家都宣稱發現了差異，但具體是「哪種」細菌有差異，卻是每篇論文都不一樣。這個領域的研究者發明了一個聽起來很厲害萬用術語，叫做「菌相失調（Dysbiosis）」，但說穿了只是「實驗組跟對照組的腸道細菌不一樣」而已。更糟的是，當樣本數擴大到數百甚至上千人時，那些原本看似顯著的關聯往往就消失了，或者被證明只是「飲食習慣不同」這種無聊的原因所造成的：「挑食」是自閉症兒童常見的習慣，可能根本就是挑食導致了腸道菌改變，而不是腸道菌導致了自閉症，這在邏輯上叫做「反向因果（Reverse Causation）」。我們常用的比喻是「太陽並不是因為你的鬧鐘響了才升起」（以前都是說「公雞叫」，但是這年頭會連結「公雞叫」跟「太陽升起」的年輕讀者可能越來越少了，所以換一種講法）。 接著是第二根支柱：動物模型實驗。生物學家將自閉症患者的便便移植給無菌老鼠（Germ-free mice），然後觀察老鼠是否出現「自閉症行為」，藉此來檢驗腸道菌種與自閉症的因果關係。不過老鼠和人類的腸道構造與生理機制大相逕庭，高達 85% 的老鼠腸道菌屬在人類身上根本找不到。強行把人類菌群塞進老鼠體內，產生看似自閉症的行為，可能並不是老鼠因為這些細菌而發生自閉症，而是根本是因為菌種大亂而導致「系統性崩潰」，牠們的異常行為根本與自閉症無關。 最後是「臨床試驗」。目前市面上充斥著各種聲稱能改善自閉症症狀的益生菌與糞便移植療法，其宣稱的證據大多來自「開放標籤（Open-label）」研究（包括整個領域被引用最多，達 ~1500 次的文章），也就是受試者和醫生都知道誰吃了藥，這種研究方法會引發「安慰劑效應」：你知道你正在接受最先進的治療，往往會「覺得」有改善，然後「有信就有效」，不只心理上、是真的會改善。為了避免安慰劑效應，所以應該採用「雙盲隨機對照實驗」（RCT，randomized controlled trial）。然而要命的是，目前極少數嚴謹的 RCT 研究結果卻顯示，糞便移植組與安慰劑組在症狀改善上並沒有統計學上的顯著差異。 簡而言之，本文所探討的一系列研究，並不是經過「反覆驗證、累積成果」的標準過程，逐漸建構堅實的基礎；比較像是研究者基於「腸道微生物群跟自閉症之間一定有些什麼」的信念，每個研究都採用不同的方法，找出蛛絲馬跡來支持這個信念，而沒有出現一致、可複製的結果。 以本篇文章的觀點來看，在不夠嚴謹的研究下，一窩蜂的將腸道細菌生態與自閉症的成因強行連結，忽略了遺傳、飲食習慣等重要因素，不僅可能浪費了寶貴的研究經費，更可能讓患者與家屬花費大筆金錢，在無效甚至有風險的商業療法中。不只自閉症如此，在其他關於「腸道細菌與疾病的連結」研究中，也常可見這種現象。 這個研究，發表於 2025/11/13 的「Neuron」（神經元）。在這篇論文發表的前一週，非營利組織「Wellcome Leap」宣布啟動一個腸道細菌與自閉症關聯的研究計畫，經費為 5000 萬美元。 當然，這個結果並不是完全否定這方面的研究，而是在提醒科學家們不要被一時的熱潮沖昏頭，為了「搶頭香」而採取了不夠嚴謹的研究方法，一個不小心可能會鬧出學術醜聞反而拖累整個領域的進展。像是今年諾貝爾生醫獎的「調節型 T 細胞」的前身「幻之抑制型 T 細胞」，就是個血淋淋的例子，把「能調控自體免疫的 T 細胞」這個領域整個黑掉，好在得獎的科學家們逆風而行，才讓正確的結果重新浮出水面。 人命關天的醫學研究，不小心可不行哪！ ＃腸道微生物群系（Gut Microbiome）＃自閉症 ＃腸道 ＃細菌 ＃臨床試驗 ＃神經元 ＃細胞 --Hosting provided by SoundOn
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EP.302 是什麼效應，需要花了八十年才被證明？（量子熊＃97） 「量子足跡何處尋」 這次要介紹的是一般日常生活看不到的量子效應，雖然八十年前就提出理論，卻是在2000年才真的被實驗物理學家做出來，這是個什麼神奇的效應？ 請鎖定這集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量子效應 ＃實驗物理學家 ＃物理 --Hosting provided by SoundOn
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EP.301 飛鴿為什麼不迷路？百年懸案終於破了！ 古人要進行長距離通訊時可不像我們有網路可以用，靠的是「飛鴿傳書」，有時候飛的距離非常遠，鴿子也不像我們有 GPS 導航系統，牠們為什麼不會迷路呢？ 1882 年法國有位動物學家 Camille Viguier 猜想，鳥類（與其他脊椎動物）可能會利用地球磁場來導航：磁場會在內耳的液體中誘發微弱的電流，就像指南針的指針一樣，提供大腦方向的資訊。當時正是電磁學發展如火如荼的時代，有這樣的想法並不令人意外，只是由於當年並沒有可靠的方法來證實這個假說，所以大家也當作是科學家的異想天開，聽聽而已。 目前對於鴿子的導航系統，有三大學派。以推理小說的模式來講，就是有三個「嫌犯」。第一個是「大腦內建羅盤假說」，也就是磁鐵礦理論：鴿子體內的某些地方（鳥喙、某些神經細胞、如「三叉神經」中）藏著非常微小的磁鐵礦顆粒，會跟著磁場方向轉動，進而觸發神經訊號。 第二個是物理學家聽到一定會豎起耳朵的「量子視覺假說」：在鴿子的視網膜裡，有一種叫「隱花色素」（cryptochrome）的分子，光一照到它，就會產生一對糾纏的電子，而這對電子的行為會被磁場影響，在「singlet」（自旋 S=0 的單態）與「triplet」（S=1 的三重態）之間轉換，這會影響視覺細胞內的化學反應，然後改變傳到大腦的視覺訊號，鴿子就能「看見」磁場。 第一個雖然聽起來不像第二個這麼炫，不過「磁鐵」本來也就是量子力學的產物，所以前兩個都算是「量子磁性感覺」。 第三種就是屬於古典電磁學而不是量子力學了，就是 Viguier 主張的「微型發電機說」：當鴿子在地球磁場中轉動頭部的時候，內耳裡的帶有離子的內淋巴液產生電流，這些電流「切割」磁力線，會產生微弱的感應電動勢，然後再被神經細胞偵測到。 到底「真兇」是這三個嫌犯中的哪一個？過去的研究眾說紛紜，最主要的原因是以前大家都是先射箭（決定要相信哪一個）、再畫靶（設計研究來嘗試證明所相信的假說），所以往往會。而這次德國路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學（Ludwig-Maximilians-Universität München）的團隊採取了「不預設立場，對整個大腦同時檢驗三個假說」，因此結果比以前的研究更有說服力。 如果你沒時間看完長文，這裡先講結果，真正的犯人是「三：微型發電機」，100 多年前的 Viguier 是對的。 這次主要的方法是「C-FOS」的基因標記。C-FOS 是一種「立即早期基因」，當外界刺激活化了特定腦區的神經元，短時間內這個基因就會在這些神經元中大量表現（製造蛋白質）。在這個研究中的刺激，就是把鴿子放在一個「會旋轉的磁場」中，這是為了模擬鴿子在地磁中轉頭的動作的「充分控制版」。接著只要去偵測哪裡有大量 C-FOS 蛋白，就知道哪些區域對這個磁場刺激有反應了。 那要如何拿到這個「C-FOS 基因表現地圖」呢？論文輕描淡寫，不過進行這個步驟時請先念三聲「南無阿彌陀佛」…要把鴿子的大腦拿出來，用免疫染色法讓 C-FOS 帶有螢光標記，然後使用「組織透明化技術」把鴿子大腦變得透明。就可以用顯微鏡看到經過螢光標記的 C-FOS 蛋白了（其他東西都變透明看不見了）。 由於上面講到的「二號犯人」也就是「隱花色素的量子視覺」假說，是跟視覺有關，所以實驗要做兩套：一套在完全黑暗的環境中做，一套是在有光線的環境下進行。 接下來就是看磁場刺激後的 C-FOS 蛋白地圖了，一看之下，一號跟二號犯人都獲得了「不在場證明」：三叉神經、主要視覺區，在光與暗兩個條件下，都是一片空白，這些區域的神經沒有因為磁場刺激而活動。 留下「指紋」的是三個腦區：內側前庭核（VeM），講到「前庭」應該大家都很熟：前庭跟半規管就是會讓我們暈車的地方，它接收來自內耳的平衡與空間定向資訊讓我們維持平含趕；此外是尾側中層大腦皮質（MC）以及前背內側海馬迴（HP），這兩者是負責整合多種感官資訊的中樞腦區。 所以以「地圖」來看，第三個犯人「微型發電機」出沒在對磁場刺激有反應的內耳區域，因此涉有重嫌。 不過我們不能光以「出現在犯罪現場」就把嫌犯定罪，還得找出「手法」跟「凶器」才行。 研究團隊經過精密定位，鎖定了內耳半規管底部的一個叫做「壺腹脊」的區域，對那裡一共 9818 個細胞個別進行 RNA 定序，就能知道會表現哪些基因、並製造對應的蛋白質。 結果發現這個區域中「第二型毛細胞」手上有兩種特定的對電壓敏感離子通道BK、CaV1.3 及其特殊亞型 CaV1.3 KKER。CaV1.3 KKER在其他具備「電感覺」能力的動物如鯊魚、魟魚的電感受器中扮演關鍵角色。這些對電敏感的分子，極有可能就是本案中的「凶器」了。當鴿子在磁場中轉頭時，在半規管中的淋巴液產生感應電動勢，這個電壓被第二型毛細胞檢測到，CaV1.3 KKER、BK 這些離子通道因此張開，激發了這些毛細胞，訊號就沿著前庭往後送到大腦皮質跟海馬迴這些中樞腦區，鴿子就感受到磁場了！ 在這次的研究中，科學家不鎖定特定目標，而是如蒙住眼睛的司法女神一般，秉持「我心如秤」的態度，對整個大腦全面掃描，結合了腦影像與分子生物學工具，為鴿子的磁性感覺提出極有說服力的解釋，是非常漂亮的研究。 這個研究，發表於 2025/11/20 的「科學」（Science）期刊。 不過不是最酷的那個「量子視覺」，實在太可惜了… ＃飛鴿 ＃假說 ＃微型發電機 ＃腦區 --Hosting provided by SoundOn
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EP.300 他改變了量子力學，還是被改變？（量子熊＃96） 一個美國人在哥本哈根：一個年輕的美國博士生來到量子物理的聖地——哥本哈根研究所， 信心滿滿帶著他的絕妙好點子，沒想到一番折騰，在大師與大師的大弟子的圍攻下變了樣， 四十年後這個美國博士生還是罵聲不斷， 這段物理史的八卦只在熱血科學家的閒話加長才聽得到喔！ ＃量子 ＃量子熊 ＃哥本哈根 ＃美國 #斯拉特 --Hosting provided by SoundOn
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EP.299 比玻璃還透明、卻幾乎不導熱？MOCHI 是什麼黑科技？ 採光、通風好是好房子的重要條件，所以透明的「玻璃窗」不可或缺，然而這可是個巨大的「能源漏洞」。由於玻璃的導熱性太好（大約是 800 mW K⁻¹m⁻¹，空氣則是 27 mW K⁻¹m⁻¹，差了 30 倍），夏天時會讓熱流入、冬天時會讓熱流出，為了維持室內的舒適，只好空調全開。平均而言，窗戶佔建築物表面積的 8%，但是傳遞了 50% 的熱量，也就是說，你為空調付的電費有一半是窗戶造成的。 想要解決這個問題，最直接的方式就是用水泥封掉所有的窗戶，保證節能又省電。但是人類總是貪心，想要「採光」與「節能」兼得，這個時候就需要一種「透明又絕熱」的新材料了。 美國科羅拉多大學與日本廣島大學的研究團隊，開發出了一種叫做「麻糬」（MOCHI）的新材料，解決了這個問題。它的全名是「Mesoporous Optical Clear Heat Insulator」（介孔透光絕熱材料）。它的導熱係數為 10 至 12 mW K⁻¹ m⁻¹，比空氣還低！而且 MOCHI 「比玻璃還透明」！因為它的折射率約 1.025～1.030，與空氣（1.0003）極為接近，折射率的匹配讓光線從空氣進出 MOCHI 時，幾乎不發生反射，表面反射率僅約 0.02%，遠低於玻璃（折射率 1.5）的約 8%。 這是怎麼做到的呢？MOCHI 是一種由聚矽氧烷（polysiloxane）製成的多孔隙材料，孔隙尺寸小於 50 奈米，比空氣的平均自由徑（mean free path，約 60 奈米）還要小。因此空氣分子在彼此撞到發生能量傳遞之前，就先「撞牆」了，因此大大抑制了熱傳導。 不只如此，MOCHI還可以當成新一代的「太陽能」！用它包覆能吸收太陽光並轉為熱能的「黑體」，由於 MOCHI 對可見光與近紅外線幾乎透明，可以將這個波段的光導入內部將黑體加熱，此時本來黑體會放出黑體輻射又散熱給環境，而 MOCHI 的主成分聚矽氧烷對數微米的熱輻射吸收率極高，加上 MOCHI 本身又是絕佳的絕熱材料，因此向外散熱的路徑全部被封死，能量只進不出，這不就是個完美的太陽能收集器嗎？實驗顯示，在沒有任何聚光設備的情況下，這個「MOCHI 包黑體」的裝置就能達到約 300°C 的高溫。即使在陰天，太陽能強度僅有平常的三分之一時，集熱效果依然顯著，以後冬天洗熱水澡就靠它了！ 好處還不只這些，MOCHI 防火、超疏水（不怕髒，類似「蓮花效應」）、堅固耐久、隔音降噪、抗冷凝不起霧。而且用的還是早就廣泛使用的工業材料！高貴不貴！ 這麼讚，趕快量產啊還等什麼呢？還要再等的原因是雖然聚矽氧烷並不貴，但是製程很貴！因為需要用到許多有機溶劑與介面活性劑，所以結構完成時是泡在液體裡的，要在不破壞奈米多孔隙結構的前提之下把液體弄出來置換成空氣，可不是那麼容易的事。所以想要大量生產用在建材上，可能還要再等等… 這個研究，發表於 2025/12/11 的「Science」。 ＃透明隔熱玻璃 ＃採光 ＃通風 ＃玻璃窗 ＃能源 ＃能源漏洞 ＃節能 ＃絕熱 ＃MOCHI ＃聚矽氧烷 ＃太陽能 ＃蓮花效應 ＃製程 --Hosting provided by SoundOn
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EP.298 喜歡物理，結果拿了諾貝爾化學獎？這是什麼展開？（量子熊＃95） 什麼！ 喜歡物理結果變成化學家還得了諾貝爾化學獎～ 這是怎麼回事？？ 這一集的熱血科學家請務必要收聽喔！ 新年賀詞： 馬年馬達不停歇，熱血科學家持續熱血中～新年快樂！！馬年馬力開到最大囉！！ ＃量子 ＃量子熊 ＃諾貝爾化學獎 ＃物理 ＃馬年 ＃新年快樂 --Hosting provided by SoundOn
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