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正文內(nèi)容

北京科學(xué)中心功能設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)

2025-05-25 04:29 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 不是用手而是用意念控制車速,并讓車左右轉(zhuǎn)彎繞過障礙,這個以前只在科幻電影中出現(xiàn)的場面已經(jīng)被科學(xué)家們變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。不同的運(yùn)動想象在不同腦區(qū)產(chǎn)生不同模式的腦電信號,通過分析腦電信號,可以對人的運(yùn)動想象類別進(jìn)行判斷。利用精密傳感器,把思考產(chǎn)生的腦電信號轉(zhuǎn)化到計(jì)算機(jī)上,計(jì)算機(jī)通過精密的分析,識別這些信號,把人的意愿轉(zhuǎn)化為指令,把指令信號發(fā)給相關(guān)設(shè)備,起到控制作用。? 設(shè)計(jì)提示:實(shí)物展品:利用面部識別技術(shù),捕捉觀眾喜怒哀樂的表情,并指出相應(yīng)情緒對應(yīng)的大腦活躍區(qū)域;利用不同的光波在大腦的不同區(qū)域產(chǎn)生不同的信號,掃描顯示大腦對不同光的不同反應(yīng)。藝術(shù)展品:“生命的主宰——大腦皮質(zhì)”(人和幾種動物的大腦皮質(zhì)面積比較)。人類的大腦皮質(zhì)最發(fā)達(dá),不僅面積達(dá),而且更厚、高度分化,因此,有較高的推理能力、注意力和鑒賞力,以及復(fù)雜的心理活動。用藝術(shù)化的形式展現(xiàn)人、黑猩猩、猴子、老鼠的大腦皮質(zhì)面積(如果把大腦皮質(zhì)拉平攤開,大腦皮質(zhì)面積:人差不多4張報紙大、黑猩猩1張報紙大、猴子只有1張明信片大、老鼠則小到1張郵票那么大)互動多媒體:觀看實(shí)時腦電圖對特定腦部活動的模擬測試游戲:意識劍, 兩人對弈,越放松,劍就會指向?qū)Ψ?,與中國傳統(tǒng)對弈的緊張狀態(tài)完全不同。SM32 60億個愛因斯坦——大腦潛能的開發(fā)? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 學(xué)習(xí)、記憶和思維等腦高級認(rèn)知功能的過程及其神經(jīng)基礎(chǔ);2) 腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關(guān)系; 3) 學(xué)習(xí)心理學(xué)與大腦潛能的開發(fā)B話題關(guān)注:1) 我們能否也擁有一個像愛因斯坦那般聰明的頭腦?2) 如何科學(xué)的開發(fā)大腦潛能;3) 人類大腦能否全部開發(fā)?可塑性到底有多強(qiáng)?4) 神算、速記的機(jī)理是什么?C倫理關(guān)注:1) 聰明是天生的嗎? 2) 如果人人都變成愛因斯坦? 知識簡述:以往幾十年來,神經(jīng)科學(xué)家認(rèn)為成年人大腦主要是對經(jīng)驗(yàn)的重復(fù)產(chǎn)生生理反應(yīng),并不會發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化?,F(xiàn)在對大腦的研究,我們已經(jīng)清楚知道成年人大腦可以產(chǎn)生相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)可塑性,包括產(chǎn)生新的神經(jīng)元和改變現(xiàn)有神經(jīng)元之間的鏈接,這些都將對大腦產(chǎn)生新的改變。而你可以通過適當(dāng)?shù)娘嬍?、營養(yǎng)、和智力及體力活動在大腦中創(chuàng)造更多的聯(lián)系,即突觸、樹突和受體。? 設(shè)計(jì)提示: 通過展示,使觀眾了解大腦潛能科學(xué)開發(fā)的生物學(xué)基礎(chǔ)。不僅是人類,可有各種動物的比較,如鼠對迷宮的學(xué)習(xí),猩猩的語言能力,猴子意念推球等。SM33 運(yùn)動員四肢發(fā)達(dá)頭腦簡單嗎?—運(yùn)動學(xué)習(xí)引起大腦結(jié)構(gòu)的可塑性變化? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 運(yùn)動對大腦結(jié)構(gòu)的影響; 2) 運(yùn)動對智力的影響;B話題關(guān)注:1)如何運(yùn)動才健腦? C倫理關(guān)注:1) 運(yùn)動員四肢發(fā)達(dá)頭腦簡單嗎?? 知識簡述: 運(yùn)動員非但不是一般人所認(rèn)為的“頭腦簡單”,反而由于多年的技能訓(xùn)練比一般人更具優(yōu)勢,在與運(yùn)動有關(guān)的大腦組織和結(jié)構(gòu)上,他們的大腦可能更為復(fù)雜。? 設(shè)計(jì)提示: 通過展示,使觀眾認(rèn)識科學(xué)運(yùn)動對大腦發(fā)育的影響。如對從事不同運(yùn)動(游泳、舉重、足球等)的運(yùn)動員大腦的對比SM34 大腦為什么會衰老? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 腦重大疾病的發(fā)生、發(fā)展機(jī)理;2) 大腦衰老機(jī)理;3) 阿爾茨海默氏病(俗稱的老年癡呆癥)研究;B話題關(guān)注:1) 大腦從什么時候開始衰老? 2) 怎樣預(yù)防或延緩大腦衰老? 3) 老年癡呆癥是否可治療?4) 尼古丁對大腦只有不好的影響嗎?C倫理關(guān)注:1) 如果人腦可以長生不老,所有的記憶都不會丟失,是福還是禍? ? 知識簡述:老年大腦所具有的普遍性的改變往往是腦細(xì)胞能量短缺、功能減退,而不是功能徹底消失。老化過程中大腦發(fā)生變化的環(huán)節(jié)在信號系統(tǒng),即信息傳遞方面的改變,與其說是細(xì)胞丟失引起信號數(shù)量減少,不如說信號量沒有變,只是它們無法正常傳導(dǎo)。也就是說,細(xì)胞連接通路的工作效率減低了。用過去的理論解釋,之所以出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象是因?yàn)橥ㄓ嵕W(wǎng)絡(luò)被破壞了,功能減弱?,F(xiàn)在則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中的連線及通道并沒問題,只是信息傳導(dǎo)功能和效率減慢了。阿爾茨海默病所謂的老年癡呆癥。是一種進(jìn)行性發(fā)展的致死性神經(jīng)退行性疾病,臨床表現(xiàn)為認(rèn)知和記憶功能不斷惡化,日常生活能力進(jìn)行性減退,并有各種神經(jīng)精神癥狀和行為障礙。阿爾茨海默病的治療包括:神經(jīng)保護(hù)療法、膽堿酯酶抑制劑、采用非藥物干預(yù)和精神藥理學(xué)藥物減少行為障礙、健康維護(hù)活動、臨床醫(yī)師與家庭成員及照看病人的其他人員聯(lián)合。? 設(shè)計(jì)提示:1)男女老年癡呆的對比2)不同的記憶傾向(圖像與文字)SM41 六世同堂——對未來平均壽命的預(yù)測,老年疾病特征與防治? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 長壽基因;2) 老年病的發(fā)病機(jī)制;3) 老年病的年輕化;4) 中醫(yī)對衰老的認(rèn)識;5) 環(huán)境對衰老的影響;B話題關(guān)注:1) 正確認(rèn)識人口老齡化;2) 如何預(yù)防老年?。?) 如何避免老年病的年輕化?C倫理關(guān)注:1) 命由天定——人的壽命由基因控制嗎?2) 人是否可以利用科技手段無限期地延長生命或做到長生不死?? 知識簡述:科學(xué)家認(rèn)為,理論上人類壽命有120歲,烏龜有150歲,狗有20歲。這種物種之間的壽命差異是由基因決定的??茖W(xué)家已經(jīng)在若干個物種里找到了跟壽命有關(guān)的基因,其中既有延長壽命的“長壽”基因,也有縮短壽命的基因。雖然基因?qū)Q定壽命相當(dāng)重要,但并非是決定長壽的惟一因素。許多科學(xué)家認(rèn)為,環(huán)境和生活習(xí)慣在長壽方面所起的作用可能達(dá)到66%。而有些藥物也能在一定程度上延緩衰老、延年益壽。中醫(yī)的精氣虧耗學(xué)說:我國中醫(yī)認(rèn)為精氣虛衰導(dǎo)致機(jī)體衰老?!端貑?、金匱真言論》有記載:“夫精者,身之本也。”《靈樞本神》篇記載:“故生之來謂之精”《靈樞平人絕古》篇記載:“故神者,水谷之精氣也”朱丹溪在《格致余論》中列舉了老人各種衰老征象,認(rèn)為原因在于精血俱耗。宋陳直認(rèn)為老人氣血漸衰,真陽氣少,精血耗竭,神氣浮弱。? 設(shè)計(jì)提示:科學(xué)數(shù)據(jù)的可視化:“北京十大死因”SM42 換支新樂器——人造器官、干細(xì)胞、克隆技術(shù)? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 治療性克隆技術(shù);2) 干細(xì)胞體外建系和定向誘導(dǎo)技術(shù);3) 人體結(jié)構(gòu)組織體外構(gòu)建與規(guī)?;a(chǎn)技術(shù);4) 智能化人造假肢5) 人造生命B話題關(guān)注: 1) 干細(xì)胞是萬能的嗎?2) 克隆人離我們還有多遠(yuǎn)?C倫理關(guān)注:1) 人類對“生命”的利用到底有沒有底線?2) 誰應(yīng)對科學(xué)的負(fù)效應(yīng)負(fù)責(zé)?3) 如果制造出不健康、畸形或短壽的人,他們的人權(quán)何在?? 知識簡述:科學(xué)從來都是一把雙刃劍。但是,某項(xiàng)科技進(jìn)步是否真正有益于人類,關(guān)鍵在于人類如何對待和應(yīng)用它,而不能因?yàn)闀簳r不合情理就因噎廢食。近年來發(fā)展迅猛的克隆技術(shù)和干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)確實(shí)可能和原子能技術(shù)一樣,既能造福人類,也可禍害無窮,但“技術(shù)恐懼”的實(shí)質(zhì),是對錯誤運(yùn)用技術(shù)的恐懼,而不是對技術(shù)本身的恐懼。1)治療性克隆,就是運(yùn)用細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)克隆早期胚胎,再從早期胚胎中提取干細(xì)胞,然后為治療各種疾病做準(zhǔn)備。由于胚胎干細(xì)胞具有分化成人類各種組織細(xì)胞的潛力,故患有疑難雜癥的病人,可以利用克隆技術(shù)提取自己體細(xì)胞的干細(xì)胞,再誘導(dǎo)分化成所需的組織細(xì)胞,以取代因疾病受損的組織,恢復(fù)健康。2)干細(xì)胞是一種未充分分化,尚不成熟的細(xì)胞,具有再生各種組織器官和人體的潛在功能,醫(yī)學(xué)界稱為“萬用細(xì)胞”。人體干細(xì)胞分兩種類型,一種是全功能干細(xì)胞,可直接克隆人體;另一種是多功能干細(xì)胞,可直接復(fù)制各種臟器和修復(fù)組織。人類寄希望于利用干細(xì)胞的分離和體外培養(yǎng),在體外繁育出組織或器官,并最終通過組織或器官移植,實(shí)現(xiàn)對臨床疾病的治療。目前干細(xì)胞研究的主要內(nèi)容有胚胎干細(xì)胞的建系與定向誘導(dǎo)分化,造血干細(xì)胞工程與造血和免疫重建,間充質(zhì)干細(xì)胞工程與組織損傷修復(fù),神經(jīng)干細(xì)胞工程與神經(jīng)損傷修復(fù)。3) 人造生命:人造生命是指從其它生命體中提取基因,建立新染色體。隨后將其嵌入已經(jīng)被剔除了遺傳密碼的細(xì)胞之中,最終由這些人工染色體控制這個細(xì)胞,發(fā)育變成新的生命體。2010年5月20日,美國私立科研機(jī)構(gòu)克雷格文特爾研究所宣布世界首例人造生命——完全由人造基因控制的單細(xì)胞細(xì)菌誕生,并將“人造生命”起名為“辛西婭”。這項(xiàng)具有里程碑意義的實(shí)驗(yàn)表明,新的生命體可以在實(shí)驗(yàn)室里“被創(chuàng)造”,而不是一定要通過“進(jìn)化”來完成。? 設(shè)計(jì)提示:實(shí)物展品:人造器官,能彈鋼琴的智能假肢,彈簧式行走假肢互動展品:神經(jīng)假肢SM43 “跑調(diào)”的細(xì)胞——癌癥、致癌的基因突變和染色體突變、致癌病毒? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 對癌癥發(fā)病原因的深入研究;2) “致癌基因測序”計(jì)劃;3) 針對致癌病毒的“癌癥疫苗”的研究;4) 一些(還在試驗(yàn)階段)的治療手段,例如基因療法、通過納米機(jī)器人把藥物定點(diǎn)運(yùn)送到癌細(xì)胞周圍等等;B話題關(guān)注:1) 我們能預(yù)防和避免癌癥嗎?2) 萬一不幸罹患癌癥,有多大機(jī)會戰(zhàn)勝他?3) 晚期癌癥病人的臨終關(guān)懷。C倫理關(guān)注:1)如何避免社會對具有“致癌基因”的人在醫(yī)療、保險、就業(yè)等各方面的歧視和變相歧視?? 知識簡述:癌癥的病因非常復(fù)雜。今天人們對于癌癥的認(rèn)識不斷更新,雖然還很少有根治的辦法,但已經(jīng)對其機(jī)理有了比較深入的了解。在可預(yù)見的未來,癌癥還不可能被完全攻克,但是能夠做到延長病人的壽命、改善生活質(zhì)量,這也已經(jīng)是了不起的進(jìn)步。在癌癥治療方面,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)想盡了各種辦法,有些已經(jīng)開始應(yīng)用,有的還只是有待于實(shí)現(xiàn)的夢想。對癌癥病因的爭論還在進(jìn)行中。有的癌癥是由病毒引起的,甚至有人主張說所有癌癥都是由病毒引起的,只是我們還沒有發(fā)現(xiàn)那些致病的病毒;多數(shù)人認(rèn)為癌癥的起因是基因突變,但也有科學(xué)家提出異議說染色體突變才是根本的原因。只有充分了解了癌癥的致病機(jī)理,才能知道解決的方向。目前正有科學(xué)家在進(jìn)行致癌基因測序的工作,試圖找出所有與癌癥有關(guān)的“致癌基因”。如果癌癥真的主要由基因突變引起,那么在這項(xiàng)工作完成之后,就有可能及早發(fā)現(xiàn)癌癥,并從最早期就開始治療。? 設(shè)計(jì)提示:(略)SM44 “靶向治療” ——CT與特殊藥物結(jié)合的癌癥治療新技術(shù)? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 分子靶向治療技術(shù);2) 靶向藥物;3) 多靶點(diǎn)聯(lián)合阻斷的發(fā)展方向;B話題關(guān)注:1)靶向治療適合所有的癌癥嗎?C倫理關(guān)注:1)靶向治療能攻克癌癥難關(guān)嗎?? 知識簡述:開發(fā)抗腫瘤藥物的新型靶向載體系統(tǒng),改善藥物在體內(nèi)的代謝動力學(xué)特性,增加藥物定向富集到腫瘤部位甚至腫瘤細(xì)胞內(nèi),提高療效,降低毒副作用,是近年來備受關(guān)注的課題。1)靶向治療:根據(jù)腫瘤的不同的特異性位點(diǎn),抗腫瘤藥物靶向性地與其發(fā)生作用從而殺死腫瘤細(xì)胞,而對正常組織影響較小。這是目前最理想的治療模式。2)分子靶向藥物作用機(jī)制:①信號傳導(dǎo)阻滯;②抑制血管新生、抗轉(zhuǎn)移;③細(xì)胞周期調(diào)節(jié);④基因治療;⑤免疫、疫苗療法等。? 設(shè)計(jì)提示:(略)SM45 “藥物革命”—— 各種新型藥物的研究和進(jìn)展? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 功能基因組的研究; 2) 靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)與確立; 3) 藥物代謝工程模擬技術(shù);4) 先導(dǎo)化合物的合理設(shè)計(jì);5) 計(jì)算機(jī)輔助組合化合物庫設(shè)計(jì)、合成和篩選; 6) 基因工程藥物B話題關(guān)注:1) 能研發(fā)無副作用的藥物嗎?2) 短時間內(nèi)研發(fā)的藥物或疫苗投入應(yīng)用會不會有問題?C倫理關(guān)注: ? 知識簡述:1)靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)與確立:藥物的靶標(biāo)包括酶、受體、離子通道等。確認(rèn)靶標(biāo)的新技術(shù)主要有兩個。一是利用基因重組技術(shù)建立轉(zhuǎn)基因動物模型或進(jìn)行基因敲除以驗(yàn)證與特定代謝途徑相關(guān)或表型的靶標(biāo)。這種技術(shù)的缺陷在于,不能完全消除由敲除所帶來的其他效應(yīng)(例如因代償機(jī)制的啟動而導(dǎo)致的表型的改變等)。二是利用反義寡核苷酸技術(shù)通過抑制特定的信使RNA對蛋白質(zhì)的翻譯來確認(rèn)新的靶標(biāo)。例如嵌入小核核糖核酸(snRNA)控制基因的表達(dá),對確證靶標(biāo)有重要作用。2)先導(dǎo)化合物的合理設(shè)計(jì):所謂合理設(shè)計(jì),是指根據(jù)已知的受體(或受體未知但有一系列配體的構(gòu)效關(guān)系數(shù)據(jù))進(jìn)行有針對性的先導(dǎo)化合物設(shè)計(jì),這種方法有別于一般普遍篩選的顯著特點(diǎn)在于目的性強(qiáng),有利于各種構(gòu)效理論的進(jìn)一步發(fā)展,因此前途十分廣闊。3)代謝工程:利用基因工程技術(shù)改造細(xì)胞的代謝,以改善細(xì)胞的性能。代謝工程的主要目標(biāo)是識別特定的遺傳操作和環(huán)境條件的控制,以增強(qiáng)生物技術(shù)過程的產(chǎn)率及生產(chǎn)能力,或?qū)?xì)胞性質(zhì)進(jìn)行總體改性。4)基因工程藥物:先確定對某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì),然后將該蛋白質(zhì)對應(yīng)的基因提取出來,經(jīng)過基因重組和分子克隆等操作將該基因連接到一定的載體上,最后將重組的載體放入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中去(如細(xì)菌、酵母菌、放線菌、動物或動物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞),在受體細(xì)胞不斷繁殖,大規(guī)模生產(chǎn)具有預(yù)防和治療這些疾病的蛋白質(zhì),即基因工程藥物。? 設(shè)計(jì)提示:(略)SM46 疾病的總譜——致病基因測序? 選題關(guān)注:A前沿關(guān)注:1) 致病基因測序的方法;2) 已確認(rèn)的致病基因;B話題關(guān)注:1) 致病基因測序什么時候才能實(shí)現(xiàn)?2) 基因療法是否可行?3) 女性小葉性肺癌患者的激增是否與基因有關(guān)?C倫理關(guān)注:1) 致病基因在多大程度上決定人是否患病?2) 帶有致病基因的人應(yīng)不應(yīng)該遭遇“基因歧視”?3) 知道帶有致病基因,人能更好地生活嗎?? 知識簡述:伴隨人類基因組計(jì)劃的實(shí)施,人類及眾多生物物種的基因序列浮出水面,基因與疾病之間的關(guān)聯(lián)也隨之進(jìn)入了科學(xué)家的視野。通過對DNA樣本進(jìn)行掃描,并分析疾病患者與健康人在基因序列上的差異,科學(xué)家們能夠找出與疾病風(fēng)險密切相關(guān)的基因信息。然而,在人類由30億個堿基對、大約數(shù)萬個基因組成的基因組中,哪些基因或者基因的突變可能導(dǎo)致疾???這種尋找致病基因的工作通常如同大海撈針。外顯子測序和全基因組關(guān)聯(lián)研究就是使尋找致病基因更高效的方法。1)外顯子測序:外顯子是人類基因的一部分,包含著合成蛋白質(zhì)所需要的信息。全部外顯子,稱為“外顯子組”,只占人類基因組的百分之一。測定外顯子
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