【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不是用手而是用意念控制車(chē)速，并讓車(chē)左右轉(zhuǎn)彎繞過(guò)障礙，這個(gè)以前只在科幻電影中出現(xiàn)的場(chǎng)面已經(jīng)被科學(xué)家們變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。不同的運(yùn)動(dòng)想象在不同腦區(qū)產(chǎn)生不同模式的腦電信號(hào)，通過(guò)分析腦電信號(hào)，可以對(duì)人的運(yùn)動(dòng)想象類(lèi)別進(jìn)行判斷。利用精密傳感器，把思考產(chǎn)生的腦電信號(hào)轉(zhuǎn)化到計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)通過(guò)精密的分析，識(shí)別這些信號(hào)，把人的意愿轉(zhuǎn)化為指令，把指令信號(hào)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(shí)別技術(shù)，捕捉觀眾喜怒哀樂(lè)的表情，并指出相應(yīng)情緒對(duì)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(hào)，掃描顯示大腦對(duì)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(dòng)物的大腦皮質(zhì)面積比較）。人類(lèi)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(dòng)。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(kāi)，大腦皮質(zhì)面積：人差不多4張報(bào)紙大、黑猩猩1張報(bào)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(dòng)多媒體：觀看實(shí)時(shí)腦電圖對(duì)特定腦部活動(dòng)的模擬測(cè)試游戲：意識(shí)劍， 兩人對(duì)弈，越放松，劍就會(huì)指向?qū)Ψ?，與中國(guó)傳統(tǒng)對(duì)弈的緊張狀態(tài)完全不同。SM32 60億個(gè)愛(ài)因斯坦——大腦潛能的開(kāi)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(jí)認(rèn)知功能的過(guò)程及其神經(jīng)基礎(chǔ)；2) 腦發(fā)育、可塑性與人類(lèi)智力的關(guān)系； 3) 學(xué)習(xí)心理學(xué)與大腦潛能的開(kāi)發(fā)B話題關(guān)注：1) 我們能否也擁有一個(gè)像愛(ài)因斯坦那般聰明的頭腦？2) 如何科學(xué)的開(kāi)發(fā)大腦潛能；3) 人類(lèi)大腦能否全部開(kāi)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(ài)因斯坦? 知識(shí)簡(jiǎn)述：以往幾十年來(lái)，神經(jīng)科學(xué)家認(rèn)為成年人大腦主要是對(duì)經(jīng)驗(yàn)的重復(fù)產(chǎn)生生理反應(yīng)，并不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化?，F(xiàn)在對(duì)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(duì)大腦產(chǎn)生新的改變。而你可以通過(guò)適當(dāng)?shù)娘嬍?、營(yíng)養(yǎng)、和智力及體力活動(dòng)在大腦中創(chuàng)造更多的聯(lián)系，即突觸、樹(shù)突和受體。? 設(shè)計(jì)提示： 通過(guò)展示，使觀眾了解大腦潛能科學(xué)開(kāi)發(fā)的生物學(xué)基礎(chǔ)。不僅是人類(lèi)，可有各種動(dòng)物的比較，如鼠對(duì)迷宮的學(xué)習(xí)，猩猩的語(yǔ)言能力，猴子意念推球等。SM33 運(yùn)動(dòng)員四肢發(fā)達(dá)頭腦簡(jiǎn)單嗎？—運(yùn)動(dòng)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(dòng)對(duì)大腦結(jié)構(gòu)的影響； 2) 運(yùn)動(dòng)對(duì)智力的影響；B話題關(guān)注：1)如何運(yùn)動(dòng)才健腦？ C倫理關(guān)注：1) 運(yùn)動(dòng)員四肢發(fā)達(dá)頭腦簡(jiǎn)單嗎？? 知識(shí)簡(jiǎn)述： 運(yùn)動(dòng)員非但不是一般人所認(rèn)為的“頭腦簡(jiǎn)單”，反而由于多年的技能訓(xùn)練比一般人更具優(yōu)勢(shì)，在與運(yùn)動(dòng)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(guò)展示，使觀眾認(rèn)識(shí)科學(xué)運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦發(fā)育的影響。如對(duì)從事不同運(yùn)動(dòng)（游泳、舉重、足球等）的運(yùn)動(dòng)員大腦的對(duì)比SM34 大腦為什么會(huì)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?。ㄋ追Q的老年癡呆癥）研究；B話題關(guān)注：1) 大腦從什么時(shí)候開(kāi)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(duì)大腦只有不好的影響嗎？C倫理關(guān)注：1) 如果人腦可以長(zhǎng)生不老，所有的記憶都不會(huì)丟失，是福還是禍？ ? 知識(shí)簡(jiǎn)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(guò)程中大腦發(fā)生變化的環(huán)節(jié)在信號(hào)系統(tǒng)，即信息傳遞方面的改變，與其說(shuō)是細(xì)胞丟失引起信號(hào)數(shù)量減少，不如說(shuō)信號(hào)量沒(méi)有變，只是它們無(wú)法正常傳導(dǎo)。也就是說(shuō)，細(xì)胞連接通路的工作效率減低了。用過(guò)去的理論解釋?zhuān)猿霈F(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。現(xiàn)在則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中的連線及通道并沒(méi)問(wèn)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(dòng)、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(duì)比2）不同的記憶傾向（圖像與文字）SM41 六世同堂——對(duì)未來(lái)平均壽命的預(yù)測(cè)，老年疾病特征與防治? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 長(zhǎng)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(duì)衰老的認(rèn)識(shí)；5) 環(huán)境對(duì)衰老的影響；B話題關(guān)注：1) 正確認(rèn)識(shí)人口老齡化；2) 如何預(yù)防老年??？3) 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(wú)限期地延長(zhǎng)生命或做到長(zhǎng)生不死？? 知識(shí)簡(jiǎn)述：科學(xué)家認(rèn)為，理論上人類(lèi)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。科學(xué)家已經(jīng)在若干個(gè)物種里找到了跟壽命有關(guān)的基因，其中既有延長(zhǎng)壽命的“長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shuō)：我國(guó)中醫(yī)認(rèn)為精氣虛衰導(dǎo)致機(jī)體衰老?！端貑?wèn)、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(lái)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(yáng)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(lè)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(wàn)能的嗎？2) 克隆人離我們還有多遠(yuǎn)？C倫理關(guān)注：1) 人類(lèi)對(duì)“生命”的利用到底有沒(méi)有底線？2) 誰(shuí)應(yīng)對(duì)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(shí)簡(jiǎn)述：科學(xué)從來(lái)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(lèi)，關(guān)鍵在于人類(lèi)如何對(duì)待和應(yīng)用它，而不能因?yàn)闀簳r(shí)不合情理就因噎廢食。近年來(lái)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(lèi)，也可禍害無(wú)窮，但“技術(shù)恐懼”的實(shí)質(zhì)，是對(duì)錯(cuò)誤運(yùn)用技術(shù)的恐懼，而不是對(duì)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?gòu)脑缙谂咛ブ刑崛「杉?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(lèi)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(wàn)用細(xì)胞”。人體干細(xì)胞分兩種類(lèi)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(lèi)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(guò)組織或器官移植，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)細(xì)胞，發(fā)育變成新的生命體。2010年5月20日，美國(guó)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(guò)“進(jìn)化”來(lái)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(dòng)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(duì)癌癥發(fā)病原因的深入研究；2) “致癌基因測(cè)序”計(jì)劃；3) 針對(duì)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(guò)納米機(jī)器人把藥物定點(diǎn)運(yùn)送到癌細(xì)胞周?chē)鹊?；B話題關(guān)注：1) 我們能預(yù)防和避免癌癥嗎？2) 萬(wàn)一不幸罹患癌癥，有多大機(jī)會(huì)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(huì)對(duì)具有“致癌基因”的人在醫(yī)療、保險(xiǎn)、就業(yè)等各方面的歧視和變相歧視？? 知識(shí)簡(jiǎn)述：癌癥的病因非常復(fù)雜。今天人們對(duì)于癌癥的認(rèn)識(shí)不斷更新，雖然還很少有根治的辦法，但已經(jīng)對(duì)其機(jī)理有了比較深入的了解。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，癌癥還不可能被完全攻克，但是能夠做到延長(zhǎng)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(kāi)始應(yīng)用，有的還只是有待于實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。對(duì)癌癥病因的爭(zhēng)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(shuō)所有癌癥都是由病毒引起的，只是我們還沒(méi)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(shuō)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(cè)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(kāi)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(shí)簡(jiǎn)述：開(kāi)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(dòng)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(lái)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(duì)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(hào)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(kù)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(wú)副作用的藥物嗎？2) 短時(shí)間內(nèi)研發(fā)的藥物或疫苗投入應(yīng)用會(huì)不會(huì)有問(wèn)題？C倫理關(guān)注： ? 知識(shí)簡(jiǎn)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(gè)。一是利用基因重組技術(shù)建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(lái)的其他效應(yīng)（例如因代償機(jī)制的啟動(dòng)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(guò)抑制特定的信使RNA對(duì)蛋白質(zhì)的翻譯來(lái)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(duì)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(duì)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(shí)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(guò)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(duì)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(duì)應(yīng)的基因提取出來(lái)，經(jīng)過(guò)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(dòng)物或動(dòng)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(cè)序? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 致病基因測(cè)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(cè)序什么時(shí)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?。?) 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(shí)簡(jiǎn)述：伴隨人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施，人類(lèi)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(guò)對(duì)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(xiǎn)密切相關(guān)的基因信息。然而，在人類(lèi)由30億個(gè)堿基對(duì)、大約數(shù)萬(wàn)個(gè)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(cè)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(cè)序：外顯子是人類(lèi)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(lèi)基因組的百分之一。測(cè)定外顯子