【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)被科學家們變?yōu)楝F(xiàn)實。不同的運動想象在不同腦區(qū)產(chǎn)生不同模式的腦電信號，通過分析腦電信號，可以對人的運動想象類別進行判斷。利用精密傳感器，把思考產(chǎn)生的腦電信號轉(zhuǎn)化到計算機上，計算機通過精密的分析，識別這些信號，把人的意愿轉(zhuǎn)化為指令，把指令信號發(fā)給相關設備，起到控制作用。? 設計提示：實物展品：利用面部識別技術，捕捉觀眾喜怒哀樂的表情，并指出相應情緒對應的大腦活躍區(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。藝術展品：“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，不僅面積達，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，以及復雜的心理活動。用藝術化的形式展現(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)? 選題關注：A前沿關注：1) 學習、記憶和思維等腦高級認知功能的過程及其神經(jīng)基礎；2) 腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關系； 3) 學習心理學與大腦潛能的開發(fā)B話題關注：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？4) 神算、速記的機理是什么？C倫理關注：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)科學家認為成年人大腦主要是對經(jīng)驗的重復產(chǎn)生生理反應，并不會發(fā)生結構上的變化?，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)生相當大的結構可塑性，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?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。? 設計提示： 通過展示，使觀眾了解大腦潛能科學開發(fā)的生物學基礎。不僅是人類，可有各種動物的比較，如鼠對迷宮的學習，猩猩的語言能力，猴子意念推球等。SM33 運動員四肢發(fā)達頭腦簡單嗎？—運動學習引起大腦結構的可塑性變化? 選題關注：A前沿關注：1) 運動對大腦結構的影響； 2) 運動對智力的影響；B話題關注：1)如何運動才健腦？ C倫理關注：1) 運動員四肢發(fā)達頭腦簡單嗎？? 知識簡述： 運動員非但不是一般人所認為的“頭腦簡單”，反而由于多年的技能訓練比一般人更具優(yōu)勢，在與運動有關的大腦組織和結構上，他們的大腦可能更為復雜。? 設計提示： 通過展示，使觀眾認識科學運動對大腦發(fā)育的影響。如對從事不同運動（游泳、舉重、足球等）的運動員大腦的對比SM34 大腦為什么會衰老? 選題關注：A前沿關注：1) 腦重大疾病的發(fā)生、發(fā)展機理；2) 大腦衰老機理；3) 阿爾茨海默氏?。ㄋ追Q的老年癡呆癥）研究；B話題關注：1) 大腦從什么時候開始衰老？ 2) 怎樣預防或延緩大腦衰老？ 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。也就是說，細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)象是因為通訊網(wǎng)絡被破壞了，功能減弱?，F(xiàn)在則認為網(wǎng)絡中的連線及通道并沒問題，只是信息傳導功能和效率減慢了。阿爾茨海默病所謂的老年癡呆癥。是一種進行性發(fā)展的致死性神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為認知和記憶功能不斷惡化，日常生活能力進行性減退，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)保護療法、膽堿酯酶抑制劑、采用非藥物干預和精神藥理學藥物減少行為障礙、健康維護活動、臨床醫(yī)師與家庭成員及照看病人的其他人員聯(lián)合。? 設計提示：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測，老年疾病特征與防治? 選題關注：A前沿關注：1) 長壽基因；2) 老年病的發(fā)病機制；3) 老年病的年輕化；4) 中醫(yī)對衰老的認識；5) 環(huán)境對衰老的影響；B話題關注：1) 正確認識人口老齡化；2) 如何預防老年??？3) 如何避免老年病的年輕化？C倫理關注：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：科學家認為，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家已經(jīng)在若干個物種里找到了跟壽命有關的基因，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定壽命相當重要，但并非是決定長壽的惟一因素。許多科學家認為，環(huán)境和生活習慣在長壽方面所起的作用可能達到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)的精氣虧耗學說：我國中醫(yī)認為精氣虛衰導致機體衰老?！端貑?、金匱真言論》有記載：“夫精者，身之本也?！薄鹅`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，認為原因在于精血俱耗。宋陳直認為老人氣血漸衰，真陽氣少，精血耗竭，神氣浮弱。? 設計提示：科學數(shù)據(jù)的可視化：“北京十大死因”SM42 換支新樂器——人造器官、干細胞、克隆技術? 選題關注：A前沿關注：1) 治療性克隆技術；2) 干細胞體外建系和定向誘導技術；3) 人體結構組織體外構建與規(guī)?；a(chǎn)技術；4) 智能化人造假肢5) 人造生命B話題關注： 1) 干細胞是萬能的嗎？2) 克隆人離我們還有多遠？C倫理關注：1) 人類對“生命”的利用到底有沒有底線？2) 誰應對科學的負效應負責？3) 如果制造出不健康、畸形或短壽的人，他們的人權何在？? 知識簡述：科學從來都是一把雙刃劍。但是，某項科技進步是否真正有益于人類，關鍵在于人類如何對待和應用它，而不能因為暫時不合情理就因噎廢食。近年來發(fā)展迅猛的克隆技術和干細胞培養(yǎng)技術確實可能和原子能技術一樣，既能造福人類，也可禍害無窮，但“技術恐懼”的實質(zhì)，是對錯誤運用技術的恐懼，而不是對技術本身的恐懼。1）治療性克隆，就是運用細胞核轉(zhuǎn)移技術克隆早期胚胎，再從早期胚胎中提取干細胞，然后為治療各種疾病做準備。由于胚胎干細胞具有分化成人類各種組織細胞的潛力，故患有疑難雜癥的病人，可以利用克隆技術提取自己體細胞的干細胞，再誘導分化成所需的組織細胞，以取代因疾病受損的組織，恢復健康。2）干細胞是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學界稱為“萬用細胞”。人體干細胞分兩種類型，一種是全功能干細胞，可直接克隆人體；另一種是多功能干細胞，可直接復制各種臟器和修復組織。人類寄希望于利用干細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，實現(xiàn)對臨床疾病的治療。目前干細胞研究的主要內(nèi)容有胚胎干細胞的建系與定向誘導分化，造血干細胞工程與造血和免疫重建，間充質(zhì)干細胞工程與組織損傷修復，神經(jīng)干細胞工程與神經(jīng)損傷修復。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胞之中，最終由這些人工染色體控制這個細胞，發(fā)育變成新的生命體。2010年5月20日，美國私立科研機構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胞細菌誕生，并將“人造生命”起名為“辛西婭”。這項具有里程碑意義的實驗表明，新的生命體可以在實驗室里“被創(chuàng)造”，而不是一定要通過“進化”來完成。? 設計提示：實物展品：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)”的細胞——癌癥、致癌的基因突變和染色體突變、致癌病毒? 選題關注：A前沿關注：1) 對癌癥發(fā)病原因的深入研究；2) “致癌基因測序”計劃；3) 針對致癌病毒的“癌癥疫苗”的研究；4) 一些（還在試驗階段）的治療手段，例如基因療法、通過納米機器人把藥物定點運送到癌細胞周圍等等；B話題關注：1) 我們能預防和避免癌癥嗎？2) 萬一不幸罹患癌癥，有多大機會戰(zhàn)勝他？3) 晚期癌癥病人的臨終關懷。C倫理關注：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：癌癥的病因非常復雜。今天人們對于癌癥的認識不斷更新，雖然還很少有根治的辦法，但已經(jīng)對其機理有了比較深入的了解。在可預見的未來，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)是了不起的進步。在癌癥治療方面，現(xiàn)代醫(yī)學想盡了各種辦法，有些已經(jīng)開始應用，有的還只是有待于實現(xiàn)的夢想。對癌癥病因的爭論還在進行中。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)人認為癌癥的起因是基因突變，但也有科學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理，才能知道解決的方向。目前正有科學家在進行致癌基因測序的工作，試圖找出所有與癌癥有關的“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。? 設計提示：（略）SM44 “靶向治療” ——CT與特殊藥物結合的癌癥治療新技術? 選題關注：A前沿關注：1) 分子靶向治療技術；2) 靶向藥物；3) 多靶點聯(lián)合阻斷的發(fā)展方向；B話題關注：1)靶向治療適合所有的癌癥嗎？C倫理關注：1)靶向治療能攻克癌癥難關嗎？? 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)的代謝動力學特性，增加藥物定向富集到腫瘤部位甚至腫瘤細胞內(nèi)，提高療效，降低毒副作用，是近年來備受關注的課題。1）靶向治療：根據(jù)腫瘤的不同的特異性位點，抗腫瘤藥物靶向性地與其發(fā)生作用從而殺死腫瘤細胞，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制：①信號傳導阻滯；②抑制血管新生、抗轉(zhuǎn)移；③細胞周期調(diào)節(jié)；④基因治療；⑤免疫、疫苗療法等。? 設計提示：（略）SM45 “藥物革命”—— 各種新型藥物的研究和進展? 選題關注：A前沿關注：1) 功能基因組的研究； 2) 靶標發(fā)現(xiàn)與確立； 3) 藥物代謝工程模擬技術；4) 先導化合物的合理設計；5) 計算機輔助組合化合物庫設計、合成和篩選； 6) 基因工程藥物B話題關注：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用會不會有問題？C倫理關注： ? 知識簡述：1）靶標的發(fā)現(xiàn)與確立：藥物的靶標包括酶、受體、離子通道等。確認靶標的新技術主要有兩個。一是利用基因重組技術建立轉(zhuǎn)基因動物模型或進行基因敲除以驗證與特定代謝途徑相關或表型的靶標。這種技術的缺陷在于，不能完全消除由敲除所帶來的其他效應（例如因代償機制的啟動而導致的表型的改變等）。二是利用反義寡核苷酸技術通過抑制特定的信使RNA對蛋白質(zhì)的翻譯來確認新的靶標。例如嵌入小核核糖核酸（snRNA）控制基因的表達，對確證靶標有重要作用。2）先導化合物的合理設計：所謂合理設計，是指根據(jù)已知的受體（或受體未知但有一系列配體的構效關系數(shù)據(jù)）進行有針對性的先導化合物設計，這種方法有別于一般普遍篩選的顯著特點在于目的性強，有利于各種構效理論的進一步發(fā)展，因此前途十分廣闊。3）代謝工程：利用基因工程技術改造細胞的代謝，以改善細胞的性能。代謝工程的主要目標是識別特定的遺傳操作和環(huán)境條件的控制，以增強生物技術過程的產(chǎn)率及生產(chǎn)能力，或?qū)毎再|(zhì)進行總體改性。4）基因工程藥物：先確定對某種疾病有預防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后將該蛋白質(zhì)對應的基因提取出來，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)的受體細胞中去(如細菌、酵母菌、放線菌、動物或動物細胞、植物或植物細胞)，在受體細胞不斷繁殖，大規(guī)模生產(chǎn)具有預防和治療這些疾病的蛋白質(zhì)，即基因工程藥物。? 設計提示：（略）SM46 疾病的總譜——致病基因測序? 選題關注：A前沿關注：1) 致病基因測序的方法；2) 已確認的致病基因；B話題關注：1) 致病基因測序什么時候才能實現(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？C倫理關注：1) 致病基因在多大程度上決定人是否患?。?) 帶有致病基因的人應不應該遭遇“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：伴隨人類基因組計劃的實施，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聯(lián)也隨之進入了科學家的視野。通過對DNA樣本進行掃描，并分析疾病患者與健康人在基因序列上的差異，科學家們能夠找出與疾病風險密切相關的基因信息。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致疾病？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