霸王龙这样的大型食肉恐龙 为什么有着非常可笑的小手臂

霸王龙这样的大型食肉恐龙 为什么有着非常可笑的小手臂 Warpaintcobra霸王龙是双足行走的恐龙，为了支撑自己庞大的身躯，它们的后肢也相当粗壮，但是前肢却和后肢形成了鲜明对比，它们的前肢相当短小，与霸王龙的身材格格不入，甚至有一点点可笑，就像是发育不全一样。那么，有趣的问题是，为什么霸王龙会长成这样，它们的前肢到底有什么用呢？由于霸王龙的知名度极高，所以很多人认为大部分恐龙的前肢都是这样细小的，其实并不是的，只有霸王龙，以及它的许多兽脚亚目近亲才是这种特征。之所以这些恐龙如此奇怪，或者说它们细小的前肢到底有什么用，这至今是个谜，但是科学家围绕这一特征提出过许多假设。我们首先明确一点，兽脚亚目细小的手臂对捕猎来说确实应该没多大帮助，因为这些手臂对于身体而言实在是太短了，根本够不着猎物。但是，最近有一些研究指出，霸王龙的前肢虽小，但它的力量应该并不小，这又给这些手臂的作用披上了一层迷雾，因为如果它真的没什么用的话，它根本不需要如此的强壮。其实，进化生物学家推测生物的一种生理特征具体有什么用，通常会围绕两方面来做解释，要么是生存所需，要么是性选择的特征，或者纯属为了吸引异性。关于兽脚亚目恐龙的前肢，主流的解释也都是关于这两方面的。在生存方面，一些古生物学家认为，这种短小的前肢是为了不让“队友”咬断而进化的。这个算是关于恐龙细小前肢的最新解释，相关论文于2021年发表《波兰古生物学报》杂志上。很多人可能不知道，像霸王龙这种庞然大物，有足够的证据表明，它们是成群结队一起进食的动物，并不是那种独自狩猎并凶狠护食的食肉者。也正因为如此，霸王龙被打上了“食腐”的标签，让它到底是不是顶级掠食者存在巨大争议。考虑到这些恐龙巨大的咬合力，如果它们的前肢足够长的话，集体进食时很可能会被“猪队友”咬断，所以就变得如此之短。换句话说，恐龙前肢对它们的生存有一些障碍。不过更为重要的是，这么细小的前肢对这些恐龙的生存并没有什么负面影响。霸王龙标本“苏” Evolutionnumber9前肢细小的恐龙基本都是肉食性的兽脚亚目恐龙其实几乎所有食肉恐龙都是来自这个类群，你会发现这个类群除了前肢细小之外，它们头颅往往也不成比例的巨大。这个是因为这个类群都是高度特化的恐龙，它们捕猎高度依赖的是自己的咬合力和强大脖子，是用嘴巴咬住猎物，然后用脖子的力量甩打猎物，以此捕猎，而不是用前肢去控制住猎物。霸王龙被认为是陆地上有史以来咬合力最强的动物，它们的咬合力可以达到6吨。至于科学家是如何知道这点，这个涉及一个被称为“生理横截面积”（肌纤维垂直切割后的面积）的数据。科学家通过观察恐龙还活着时肌肉附着和拉动的骨骼上的细微痕迹，可以估算出每块肌肉的大小，从而估算出“生理横截面积”，以此推断出这些肌肉能够提供多大拉力或者咬合力。为了提供足够大的咬合力，这些食肉恐龙需要长出足够多的肌肉，而为了给这些肌肉提供支撑，它们的头部变得如此巨大。食肉牛龙将小手臂发挥到极致 Fred Wierum当这些食肉恐龙足够依赖头部捕猎时，它们的前肢似乎确实没多少用处，所以给它可以短小一点，甚至像食肉牛龙那样几乎退化，也并没啥影响。当然，我们不用怀疑这种生存方式是否合理，优化咬合力对掠食者来说，肯定不会比前肢变得灵活来得糟糕，甚至可能更有竞争力，自然界靠一张嘴巴的掠食者很多。那么，既然没啥用，为什么没有直接退化，甚至对于一些这类恐龙来说，前肢还如此强壮呢？对于生物来说，其实并不是啥没用，啥就会消失，许多动物都存在一些不影响生存却没啥用处的生理特征。不过，许多人认为这类恐龙的前肢还有其它方面的一些用途，并不是毫无用处，其中最常见的解释是就是与交配行为有关系。1905年，亨利·费尔菲尔德·奥斯本 (Henry Fairfield Osborn)命名了霸王龙，他同样对霸王龙的前肢感到不可思议，因此这种特征最早的解释就是由他提供的。亨利认为霸王龙粗短的前肢可能被用作某种交配工具，并让它们在交配季节更具优势，随着化石样本的积累，这个解释至今还是这类恐龙短小前肢最被认可的假设之一。其它还有许多解释，包括帮助恐龙在摔倒时起身，挖巢和梳理毛发，甚至是用于武器。其实，从化石记录推断前肢的具体作用是很难的，或许我们永远不可能知道这些恐龙用前肢来做什么，但是它确实非常容易激起我们的好奇心。 ... PC版： 手机版：

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反思大脑设计：人类神经元的独特布线挑战了旧有假设

反思大脑设计：人类神经元的独特布线挑战了旧有假设 新研究发现，与小鼠的循环互动不同，人类新皮质神经元单向交流效率更高。这一发现可能会通过模仿人类大脑的连通性来促进人工神经网络的发展。记录多达十个神经元活动的多补丁实验装置。图片来源：Charité | 彭扬帆新皮质是人类智力的关键结构，厚度不足五毫米。在大脑的最外层，200 亿个神经元处理着无数的感官知觉，规划着行动，并构成了我们意识的基础。这些神经元是如何处理所有这些复杂信息的呢？这在很大程度上取决于它们之间的"连接"方式。夏里特神经生理学研究所所长约尔格-盖格（Jörg Geiger）教授解释说："我们以前对新皮层神经结构的理解主要基于小鼠等动物模型的研究结果。在这些模型中，相邻的神经元经常像对话一样相互交流。一个神经元向另一个神经元发出信号，然后另一个神经元再向它发出信号。这意味着信息经常以循环往复的方式流动"。带有机器人机械手的多通道装置，可在两轮实验之间自动冲洗玻璃移液管。图片来源：Charité | 彭扬帆人类的新皮质比小鼠的新皮质更厚、更复杂。尽管如此，研究人员之前一直假设部分原因是缺乏数据它遵循相同的基本连接原则。盖革领导的夏里特研究小组现在利用极其罕见的组织样本和最先进的技术证明了事实并非如此。在这项研究中，研究人员检查了23名在夏里特接受神经外科手术治疗耐药性癫痫患者的脑组织。在手术过程中，医学上有必要切除脑组织，以便观察其下的病变结构。患者同意将这些组织用于研究目的。神经元的旋转重建。图片来源：Charité | Sabine Grosser为了能够观察人类新皮层最外层相邻神经元之间的信号流，研究小组开发出了一种改进版的"multipatch"技术。这样，研究人员就能同时监听多达十个神经元之间的通信。因此，他们能够在细胞停止体外活动前的短时间内进行必要数量的测量，以绘制网络图。他们分析了近 1170 个神经元之间的通信渠道，以及约 7200 个可能的连接。他们发现，只有一小部分神经元之间进行了相互对话。"人类的信息往往是单向流动的。它很少直接或通过循环返回起点，"该论文的第一作者彭扬帆博士解释说。他曾在神经生理学研究所从事这项研究，目前在夏里特神经学系和神经科学研究中心工作。研究小组根据人类网络结构的基本原理设计了一种计算机模拟，以证明这种前向信号流在处理数据方面的优势。来自多配接装置的微量移液管接近单个神经元。图片来源：Charité | Franz Mittermaier研究人员给人工神经网络布置了一项典型的机器学习任务：从口语数字录音中识别出正确的数字。在这项语音识别任务中，模仿人类结构的网络模型比以小鼠为模型的网络模型获得了更多的正确响应。它的效率也更高，同样的成绩在小鼠模型中需要相当于 380 个神经元，而在人类模型中只需要 150 个神经元。"我们在人类身上看到的定向网络结构更强大，也更节省资源，因为更多独立的神经元可以同时处理不同的任务，"彭解释道。"这意味着局部网络可以存储更多信息。目前还不清楚我们在颞叶皮层最外层的发现是否会扩展到其他皮层区域，也不清楚这些发现能在多大程度上解释人类独特的认知能力。"过去，人工智能开发人员在设计人工神经网络时会从生物模型中寻找灵感，但也会独立于生物模型来优化算法。盖格说："许多人工神经网络已经使用了某种形式的前向连接，因为它能为某些任务带来更好的结果。人脑也显示出类似的网络原理，这令人着迷。这些对人类新皮质中具有成本效益的信息处理的洞察，可以为完善人工智能网络提供更多灵感"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

云南禄丰发现1.2亿年前恐龙足迹化石

云南禄丰发现1.2亿年前恐龙足迹化石 中国云南省禄丰市发现400多枚超过1.2亿年的恐龙足迹化石。 据央视新闻星期一（5月27日）报道，研究人员在云南省禄丰市恐龙山镇梨园村，发现数量众多的白垩纪早期恐龙足迹化石。 现场测定地层年龄显示，恐龙足迹所在岩石层距今虽然已经超过1.2亿年，但现场很多足迹保存却依然十分清晰。 这些恐龙足迹化石最早由两名当地村民上山牧羊时发现，再报告给了自然资源部门。随着勘测调查范围扩大，越来越多的恐龙足迹化石持续被发现，截至5月26日，研究人员共发现恐龙足迹化石400多枚。 禄丰市恐龙化石保护研究中心主任王涛介绍，“这些脚印有三个类型的，一个是大型的蜥脚类，类似梁龙这个类型踩的；另外一个是类似霸王龙这个类型踩的；还有一个类型看上去像甲龙、剑龙这个类型踩的脚印化石。” 禄丰市恐龙山镇是恐龙足迹化石的集中发现地，自20世纪90年代以来，邢立达、吕君昌等中国知名古生物学家和地质学家先后在当地贝壳山、竹箐口水库、大栗树村和李家村等地发现恐龙足迹化石。 报道称，此次发现很大程度上证明，白垩纪时期，依然有种类丰富、种群庞大的恐龙族群在禄丰地区生活过。目前，现场勘测和相关研究还在进行中。 2024年5月27日 10:10 PM

科学家发现所有哺乳动物脑细胞共有的学习基因的新功能

科学家发现所有哺乳动物脑细胞共有的学习基因的新功能 对小鼠的研究可以为治疗SYNGAP1基因突变儿童的大脑发育障碍提供指导。约翰斯-霍普金斯大学医学院的神经科学家发现了SYNGAP1基因以前未知的功能，该基因的DNA序列控制着包括小鼠和人类在内的哺乳动物的记忆和学习。这一发现最近发表在《科学》（Science）杂志上，它可能会影响针对SYNGAP1突变儿童的疗法的开发，这些儿童患有一系列以智力障碍、类似自闭症的行为和癫痫为特征的神经发育障碍。一般来说，SYNGAP1 和其他基因通过制造调节突触强度（脑细胞之间的连接）的蛋白质来控制学习和记忆。研究人员说，以前人们认为SYNGAP1基因只通过编码一种蛋白来发挥作用，这种蛋白的作用类似于酶，能调节导致突触强度变化的化学反应。现在，科学家们说，他们在小鼠身上进行的实验表明，该基因编码的蛋白质的功能可能更像一种所谓的支架蛋白，它能调节突触的可塑性，或突触随着时间的推移变得更强或更弱，而与酶的活性无关。他们说，SynGAP 蛋白似乎扮演着交通管理者的角色，指挥着大脑蛋白质在突触的位置和内容。探索与实验约翰霍普金斯大学医学院神经科学和心理与脑科学布隆伯格特聘教授、所罗门-H-斯奈德神经科学系主任理查德-胡加尼尔博士和他的团队于 1998 年首次分离出SYNGAP1基因。胡加尼尔说，SynGAP 蛋白在突触中的含量非常丰富，长期以来，人们一直认为 SynGAP 的主要作用是引发调节突触强度的酶化学反应。但是，在研究 SynGAP 蛋白的过程中，休加尼尔等人开始发现，当 SynGAP 蛋白与主要的突触支架蛋白 PSD-95 发生作用时，它们具有一种奇怪的特性。它们会变成液滴，对于酶蛋白来说，这种结构转变是不寻常的。显示 SynGAP（绿色）与突触处 PSD-95 结合的神经元。图片来源：约翰霍普金斯大学医学院 Yoichi Araki 和 Rick Huganir为了弄清并理解SynGAP奇特的液体转变的目的，胡加尼尔、神经科学导师荒木洋一和胡加尼尔在约翰霍普金斯大学的研究团队设计了神经元实验，他们在SYNGAP1基因的所谓GAP结构域中插入突变，从而在不影响其结构的情况下消除SynGAP的酶功能。约翰-霍普金斯大学的研究小组发现，即使没有酶的活性，突触也能正常工作，这表明结构特性本身对 SynGAP 的功能非常重要。研究小组接下来在小鼠身上进行了相同类型的基因工程，以去除 SynGAP 的酶功能，结果发现类似：突触表现正常，突触可塑性没有问题，小鼠的学习和记忆行为也没有困难。研究小组称，这表明 SynGAP 的结构特性足以保证正常的认知行为。为了了解SynGAP的结构是如何调节突触的，科学家们对突触进行了更仔细的分析，发现SynGAP蛋白与AMPA受体/TARP复合物（加强突触的神经递质蛋白束）和PSD-95支架蛋白的结合存在竞争。实验表明，在静止状态下，SynGAP 与 PSD-95 紧密结合，不允许它与突触中的任何其他蛋白质结合。然而，在突触可塑性、学习和记忆过程中，SynGAP 蛋白会断开与 PSD-95 的连接，离开突触，并允许神经递质受体复合物与 PSD-95 结合。这使得突触变得更强，增加了脑细胞之间的传递。Huganir说："这一系列过程并没有SynGAP典型的催化活性。相反，SynGAP 在与 PSD-95 结合时会将其束缚住，但当 SynGAP 离开这个突触时，PSD-95 就会开放，与 AMPA 受体/TARP 复合物结合。"在 SynGAP 基因突变的儿童中，突触中的 SynGAP 蛋白数量减少了一半左右。由于 SynGAP 蛋白的数量减少，PSD-95 可能会更多地与 AMPA 受体/TARP 复合物结合，从而改变神经元的连接，导致脑细胞活动增加，这就是 SynGAP 突变儿童常见的癫痫发作的特征。Huganir说，SynGAP的两种功能酶和支架蛋白的"交通管理"作用现在可能对寻找SynGAP相关神经发育障碍的治疗方法非常重要。他们的研究还表明，仅针对SynGAP的一种功能可能不足以产生重大影响。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

马斯克为啥非要给你脑袋开个瓢 直接给脑袋接个高压电不行吗

马斯克为啥非要给你脑袋开个瓢 直接给脑袋接个高压电不行吗 而且马斯克透露，这次植入的初步结果检测到了神经脉冲。在最近的一次公开线上分享上，马斯克更是透露，这名首位人类受试者已基本康复，并且可仅凭思维操控鼠标。“目前进展良好，病人似乎已完全康复，我们没有发现任何不良反应。”他说。马斯克官宣被植入到患者大脑里的这颗芯片叫做Telepathy，他的原理是拦截大脑的神经信号来移动肢体，然后将这些信号重新传输到身体的其他地方，以便患者可以再次控制他们的肢体。这次实验的目的是为了治愈因脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症 (ALS，也称为卢伽雷氏病）而导致四肢瘫痪的患者。Telepathy虽然即便是在2024年，脑机接口这个事对我们普通老百姓来说依然是难以置信。但是Neuralink这家公司，本来打算在2020年的时候就开始进行人体实验。可能是因为动物实验的结果并不理想，这家公司总计造成了1500只测试脑机接口动物的死亡，所以人体实验被推迟。直至2023年5月，Nueralink才获得批准。那么……它是如何做到的？无论是外观还是产品本质，Telepathy就是一个电极。那么也就是说，往大脑里通电就能达到控制四肢的效果，按照这个理论，用高压电接在大脑上效果不是更好吗，费那么大劲开瓢塞个铁片子进去图什么？事实上这个逻辑既是对的，也是错的。我们需要先来了解什么才是大脑。大脑有两个基本功能：记录神经元的输出信息，以及向大脑输入信息或以其他方式改变其自然信息流。举个实际的例子，当你阅读这句话时，这一过程正在自然地发生在你的大脑中。你的眼睛进行特定的水平运动，这是大脑神经元向“机器”（即你的眼睛）输出指令，并由眼睛接收并执行的过程。同时，屏幕上的光子进入视网膜，刺激大脑皮层枕叶区域的神经元，使得文字图像进入你的大脑视觉中枢。这个图像进一步刺激大脑的另一部分神经元，从而让你能够处理图像中的信息并理解句子的意义。输入和输出信息是大脑神经元的核心工作，那么对于脑机接口（BMI）产业的目标，就是如何参与到这个过程中去。马斯克正在给年轻的马斯克安装头戴设备，由AI生成乍一看，这似乎不是一项特别艰巨的任务，毕竟就两个硬指标。然而大脑皮层内部大约有200亿个活跃的神经元，每个神经元通过突触与多达1000个，有时甚至高达10000个其他神经元相连。想要具体了解每个神经元具体是哪些作用，难度是非常大的。Neuralink建立在现代电子和计算技术能够识别并解读被称为神经元的脑细胞电信号这一理念之上。这种计算技术进而可以通过生成自身的信号与身体进行双向通信。上文提到的Telepathy，其工作原理是将包含1024个微小电极的64根线程插入大脑中。每个电极都能够感知大脑的电信号。为了能够在不打扰大脑内血细胞的情况下完成操作，Neuralink还为患者准备了一些机器人，用于在患者大脑内安装电极导线。Telepathy装置跟硬币差不多大小，不过它更厚一些。整个手术的过程是，在患者的颅骨上线嵌入一个类似大小的孔，再把Telepathy塞进去。它配备了一个处理器，负责管理和调控与大脑及外部世界的通信，并且支持无线通信和充电功能。其实所有的脑机接口技术，无论是植入式设备还是头戴设备，都基于相同的基本原理：它们记录与某种功能（如语言或注意力）相关的神经活动，通常是记录活动产生的电信号；下一步解释这种活动的含义；最后将其用于控制外部设备或简单地提供给用户作为信息。植入式脑机接口记录的脑信号比外部设备更加丰富，但这些实验性的设备仅供那些潜在的临床益处超过例如脑损伤或感染的风险的人使用。一个很有意思的事情是，马斯克创立Neuralink为的是啥？按照上面的说法，Neuralink理应是一个提供脑损伤治疗方案的医疗公司。然而如果你这么想，你格局就小了。Neuralink的理念来自于一个科幻概念，叫做neural lace。这个概念最早由作家伊恩·班克斯（Iain M. Banks）在他的科幻小说《文明空间》（Culture series）中提出。其核心目的是通过在人脑皮层或周围组织中植入微型电极阵列，实现大脑与计算机或其他电子设备之间的高带宽通信，简单一点说这是种人脑与电脑之间无介质交互的概念。neural lace艺术概念图在Neuralink的蓝图里，他们想通过一种直接的、无缝的接口，通过纳米级别的传感器和电极与神经元相互连接，从而实现高效的脑机交互。这种设备的目标是增强认知能力、提高大脑对计算机系统的控制力，并且可能用于治疗神经系统相关的疾病。也就是说，这次的Telepathy在业务上来说只是一个“附赠品”。Neuralink真正想做的是在人类大脑里植入一个类似于手机、电脑这样的终端设备。这个公司最早的团队仅有8个人，不过有一个人的履历却和其他7个人“格格不入”（其余七人皆为生物相容性材料研究背景），他就是Paul Merolla。他曾经是IBM SyNAPSE项目的首席芯片设计师，还领导了TrueNorth芯片的开发（TrueNorth是当时晶体管数量最多的CMOS之一）。正是有了芯片设计专业的Paul Merolla，才能让Neuralink跳脱出“医疗仪器”这个架构，更加靠近neural lace理念。当然生物相容性也是非常重要的，neural lace需要在人体内表现出良好的生物相容性，以防止免疫系统的排斥反应。在材料科学和生物医学工程领域取得更大进展是至关重要的。按照马斯克的说法，Neuralink针对人体的试验预计将持续大约六年时间，最晚在2027年的时候，Neuralink的脑机接口设备将会被允许植入于健康人的大脑中，以提供新的计算机交互方式。不过马斯克说的话并不是那么靠谱，没必要太当真。2017年的时候他就说过，Neuralink会在2021年前就完成人体临床试验。可是这都2024年了，才开始第一次人体植入。对于我的大脑来说，还有其他套餐可以选吗？脑机接口这个领域虽然比较独特，但是这并不代表Neuralink一家独大。伊利诺伊大学在2017年就研究出了一种可生物降解、机械强度高的丝膜基材上用硅和其他传统材料构建高性能柔性电子器件。医生可以在大脑表面放置电极阵列来查明癫痫发作的根源，患者可以使用这种电极来控制计算机光标。伊利诺伊大学的丝绸脑机接口芯片该团队报告称，他们使用了一种丝绸电极装置，成功测量了猫大脑表面的电信号。丝绸是机械强度强的材料，这意味着薄膜可以卷起并通过颅骨上的小孔植入进患者的大脑皮层上。而且随着时间的推移，丝可以溶解成无害的生物分子。传统的表面电极阵列无法触及这些皱褶区域，而这些区域占据了大脑表面积的很大一部分。但是当这种材料被放置在脑组织上并用生理盐水湿润时，丝薄膜将会在脑表面缩小包裹，就能将电极带入组织的褶皱中。2023年的时候，旧金山加利福尼亚大学也公开了他们的脑机接口项目。团队将一个由250多个电极组成的网格植入进一位脑干中风患者的大脑皮层。这个网格位于曾经控制她身体、面部和喉部的区域之上。当安想象说出特定词语时，研究人员记录下了她的神经活动。随后，通过运用机器学习技术，他们确定了对应于每个单词以及如果能够发声时安会使用的面部运动的活动模式。金山加利福尼亚大学公开脑机接口项目未来脑机接口可能会成为常态，然而你愿意在你的大脑里塞这么一个玩意吗？ ... PC版： 手机版：