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鳥到底有没有拇指?

陳俊堯
・2008/10/06 ・551字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

圖片來源:pmeidinger@flickr

鳥的翅膀與我們的手同源,由五指的祖先型變成現在的三根指頭撐起翅膀。鳥有的骨頭到底相當於我們的那些手指?

從胚胎學上的證據, 利用相對部位的比對來看,鳥的三根指頭應該相當於人的食指,中指,無名指。但是從化石上的證據來看,包括始祖鳥等的早期鳥類用的三根指頭卻相當於人的拇指,食指及中指。到底那一個說法才是對的?這個問題,困擾了學術界好多年。

在手指的發育上,一群叫做 HoxD 的基因扮演著重要角色。其中的 HoxD-10, HoxD-11, HoxD-12 三個基因在鳥類最前端的指頭發育時不表現。對應到老鼠,有相同表現形式的竟然是拇指。因為哺乳類跟鳥類在演化上有段距離,我們很難說這項證據成立。

那鳥類最近的現生親戚也有相同的狀況嗎?鳥的始祖是恐龍,侏儸記公園只蓋在電影院裡,科學家只好轉向再遠一點的親戚,鱷魚。耶魯大學維家斯博士(Dr. Alexander O. Vargas)帶領的團隊發現密西西比鱷的HoxD-11只有在拇指是不表現的,提供證據支持鳥類最前端的指頭是拇指。所以鳥類用的三根指頭應該是拇指,食指及中指,只是在發育時,相關細胞移動到食指,中指,無名指的位置發育成形。

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報導原文
Gene Expression In Alligators Suggests Birds Have ‘Thumbs’ ScienceDaily (Oct. 6, 2008)

研究原文
Vargas et al. 2008.
The Evolution of HoxD-11 Expression in the Bird Wing: Insights from Alligator mississippiensis.

文章來源:30.6kj

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陳俊堯
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慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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指甲刮黑板的聲音,為何讓人難以忍受?
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2023/10/22 ・2522字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 朱家瑩/雅文基金會聽語科學研究中心 研究員

想像一下當你聽到手指甲刮著黑板產生的摩擦聲,或者是拿著叉子摩擦著不鏽鋼碗的聲音,抑或是小孩的哭叫聲,有沒有哪一個聲音會讓你全身起雞皮疙瘩,想要用手摀住耳朵,甚至是情緒爆炸、只想要遠離現場呢?這些讓人不適的聲音,是有其特有的聲學特質?或是其他緣故呢?

想像一下指甲刮黑板的聲音。圖/Pexels

不是尖銳、高頻音就刺耳,而是流淌在你我血液的祖先智慧

一般認為,令人不適的聲音是因為刺耳的高頻聲,尤其像是手指甲刮黑板時所產生的摩擦聲,其中那種「ㄍㄧ ㄍㄧ ㄍㄧ」的聲音,似乎是造成不適感的主因。

然而,Halpern、Blake 和 Hillenbrand(1986)這三位研究者對於這個現象感到好奇,因此他們進行了一項實驗 [1],他們將那些令人不適聲音(如:刮金屬或石板的聲音)中的高頻音減弱。

結果顯示,即使減弱尖銳的高頻聲音,受試者仍然感到不適,因而主張尖銳的高頻音並不是造成不適感的主因。接續 Halpern 等人在企圖尋求答案時,意外發現刮黑板的聲音頻譜圖跟靈長類猴子的警告叫聲非常相似,因而大膽推測這個不適感並非高頻音造成的,而是源於人類祖先的記憶。

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人類對特定頻率區間的聲音感知最敏感,加上跨感官的連結,讓人聽到某些音就不適

可惜,到底是不是來自老祖先的智慧傳承,這點未獲得後續研究的支持。另一方面,Kumar 等人(2008)進一步以聲學分析探究是否是因特定頻率導致聆聽的不適感時,發現聲音中涵蓋 2500-5500 赫茲這個頻率區間的聲學頻率似乎特別容易引起聽者的不適感 [2]

有沒有哪一個聲音會讓你全身起雞皮疙瘩,想要用手摀住耳朵?圖/Pexels

他們推測這可能是因為這個頻率範圍的聲音感知上最為強烈,同時也具有最高的能量,因此使得聽覺系統特別對這些頻率的聲音敏感。

但是,我們平常聊天談話中也涵蓋了這個頻率範圍的聲音,除了頻率之外,是不是還有其他因素造成對某些聲音的不適感呢?

Ro 等人(2013)發現當聽到聲音時,聲音進入大腦的聽覺皮質同時,會傳遞訊號到觸覺感官系統,啟動了觸覺感官,讓聽者聽到聲音時,「感覺」到自己的皮膚彷彿被指甲刮的刺痛感 [3]

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聽聲音會啟動身體觸覺感官系統並非只存在刮黑板這類聲音,有些人在聽到音樂聲,像是聽到低音貝斯的聲音時,也會感覺到自己的身體也在震動,甚至感受到皮膚的不適感 [4、5]

也許因為這個跨感官的訊號傳遞,讓身體的其他部位也出現不適的感受,才會讓聽者對於這些聲音感到不適。

當感知到令人不適的聲音,杏仁核會依據習得經驗,決定是否啟動保護機制!

Zald 與 Pardo(2002)發現當聽到讓人感到不適的聲音刺激時,大腦中的杏仁核(amygdala)會高度活化 [6],而杏仁核在大腦中負責掌控恐懼、焦慮、害怕等負面情緒,換句話說,當聲音訊息抵達杏仁核時,它會誘發情緒反應,進而導致我們做出不同行為反應 [7]

杏仁核的啟動是大腦的一種保護機制,透過過往的經驗連結學習會對讓人不適的聲音發出警報[8] ,當聽者遇到可能危及安全的聲音時,杏仁核就會發出警報。

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例如,當聽到車子緊急剎車的聲音時,這個聲音傳送到杏仁核,會進而引起我們想要逃離的反應,或者產生對駕駛者行為的憤怒反應。

由於杏仁核在聆聽這些聲音時會高度活化,Kumar 等人(2012)進一步試圖了解在聆聽令人不適的聲音時,杏仁核在大腦中扮演著怎樣的角色,以及聲音資訊如何被傳遞到杏仁核。

他們的研究結果顯示,聲音刺激會最先傳送到聽覺皮質(auditory cortex)進行聲學訊息處理和分析,解碼聲音所代表的意義,例如,聽到「ㄍㄧ」的剎車聲,解碼出來的是來自汽車或者腳踏車的剎車聲。聽覺皮質處理完畢後,將資訊傳遞到杏仁核,當杏仁核接收到來自聽覺皮質的訊號後,依據這些訊息及過去經驗發出警報 [8],誘發恐懼、焦慮或憤怒等負面情緒,並可能促使進一步的行為反應,像是尖叫、摀住耳朵,或逃離現場。

舉例來說,如果是汽車的剎車聲,基於過去的經驗,可能存在危險,因此可能會誘發恐懼情緒,並引發立馬逃離現場的行為舉動。

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有些人基於過去的經驗,聽到汽車的剎車聲,可能會誘發恐懼情緒。圖/Pexels

然而,如果解碼後的聲音是腳踏車的剎車聲,根據過去的經驗,可能不會有危及生命的危險,因此即便會觸發閃躲的動作行為,但負面情緒可能不如汽車剎車聲來的強烈,可能只會憤怒的罵騎車的人不長眼。

聽到某些聲音,讓人立馬想逃或想戰,也許這個過往的經驗是來自遠古時代祖先的傳承,但更可能是因為聽到這些聲音時,觸覺感官系統被啟動了,身體上「感覺」到不適,所以當不適的聲音再次出現時,杏仁核的活化反應就更增強,讓我們除了單純的接收到聲音之外,也產生了身體及情緒上的反應。

參考文獻

  1. Halpern, D. L., Blake, R., & Hillenbrand, J. (1986). Psychoacoustics of a chilling sound. Perception & Psychophysics39, 77-80.
  2. Kumar, S., Forster, H. M., Bailey, P., & Griffiths, T. D. (2008). Mapping unpleasantness of sounds to their auditory representation. The Journal of the Acoustical Society of America124(6), 3810-3817.
  3. Ro, T., Ellmore, T. M., & Beauchamp, M. S. (2013). A neural link between feeling and hearing. Cerebral cortex, 23(7), 1724-1730.
  4. Koenig, L., & Ro, T. (2022). Sound Frequency Predicts the Bodily Location of Auditory-Induced Tactile Sensations in Synesthetic and Ordinary Perception. bioRxiv.
  5. Lad, D., Wilkins, A., Johnstone, E., Vuong, Q.C. (2022). Feeling the music: The feel and sound of songs attenuate pain. British Journal of Pain, 16(5), 518-527. 
  6. Zald, D. H., & Pardo, J. V. (2002). The neural correlates of aversive auditory stimulation. Neuroimage16(3), 746-753.
  7. LeDoux, J. E. (2000). Emotion circuits in the brain. Annual review of neuroscience23(1), 155-184.
  8. Kumar, S., von Kriegstein, K., Friston, K., & Griffiths, T. D. (2012). Features versus feelings: dissociable representations of the acoustic features and valence of aversive sounds. Journal of Neuroscience, 32(41), 14184-14192.
雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。

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為什麼用完指甲油,指甲都會又白又乾?護甲油、硬甲油有用嗎?
衛生福利部食品藥物管理署_96
・2023/10/15 ・2437字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文轉載自食藥好文網

指甲油雖然好看,卻容易造成指甲損傷。圖/Pexels
  • 文/泛科知識股份有限公司特約編輯陳語柔

指甲是人體一種特化的角質層,屬於不含活細胞的角蛋白,跟牙齒、骨頭一樣堅硬,也是唯一曝露在人體之外、保護肌膚的組織。不過,除了保護人體以外,指甲還兼具美觀的功能。

人們美化指甲的歷史最早可以追溯到西元前 6000 年,埃及人利用植物、花汁來為指甲染色。在東方也有相關的記載,其中比較有名的方式是將鳳仙花瓣搗碎,再加入些許明礬來浸染指甲。經過數千年的演變,終於在 1932 年,由露華濃公司的創始人做出了第一罐現代指甲油。

到了現在,指甲油越來越普及,許多人會透過各種顏色的指甲油來配合穿搭,已經是造型裡不可或缺的一部份。但在維持指甲的美麗之餘,也要留意它們的健康狀況。若是長期使用使甲油,或是卸甲時操作不慎,指甲就很容易變得白白乾乾的。

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是什麼讓指甲受損?從指甲油成分一探究竟

市售的指甲油為了要快速乾燥,往往會添加揮發性的溶劑、不易脫落的成膜劑、塑型劑以及大量的色素,透過溶劑將這些成分溶解成一罐罐的指甲油。

市面上的指甲油成分中,較常見的溶劑有丙酮、乙酸乙酯等。目前雖然沒有明確研究指出指甲油會對人體造成重大傷害,但過度連續塗抹指甲油也容易破壞指甲的角質細胞,讓指甲變得越來越薄、容易斷裂,生長速度也會變得緩慢。所以,最好不要過於頻繁使用指甲油,擦的時候一定要注意室內通風,避免吸入過多揮發的溶劑,也盡量不要與皮膚直接接觸。

長期使用指甲油,可能導致指甲角質層變薄。圖/PubMed Central

去光水會讓指甲受損更嚴重嗎?

既然指甲油可能會傷害甲面,那是不是每用一次都要儘快卸除呢?

事實上,為了要卸除指甲油,我們使用的去光水就是透過前面提到的揮發性溶劑,來溶解已經塗到指甲上的指甲油,使用時應注意通風。

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使用去光水卸除指甲油,應注意通風。圖/Pixabay

有些人在使用去光水時,會因為擔心卸不乾淨,於是塗到指緣上都是去光水,甚至泡在去光水中,造成指緣乾燥。如果手上剛好有傷口,碰到去光水也會造成刺激,甚至可能導致甲溝炎。

那該怎麼做,才能安全地卸除指甲油、不傷手呢?我們可以利用棉花棒沾取去光水,避免用手直接觸碰,並且在卸除以後確實清潔,來降低對指甲和指緣的傷害。

甲面隔離油能保護指甲嗎?

有些人為了避免指甲受損,會選擇使用甲面隔離油(base coat)。甲面隔離油有點類似透明的指甲油,也含有溶劑、成膜劑、塑型劑,不過廠商通常還會多添加一些滋潤指甲的成分,讓使用者可以同時保養指甲。

甲面隔離油的用法是在上指甲油之前先塗一層,使得甲面上有一層薄薄的膜,讓指甲表面變得平滑,接下來塗上的指甲油也會更平整。

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在甲面隔離油的產品介紹中,通常是以阻擋指甲油中的色素、溶劑直接接觸指甲,避免指甲損傷為主。

透過甲面隔離油,讓指甲油成色更好看。圖/Pexels

護甲油跟硬甲油能拯救指甲嗎?

護甲油的主要成分通常是油脂,是幫助指甲保濕、提供指甲滋潤的產品。雖然塗上後指甲會看起來很水潤,但因為指甲本身的抓水、保水能力本來就不如皮膚強,塗上的效果很有限,無法維持保濕太久。

而硬甲油就像一層透明的指甲油,擦上去雖然能感受到指甲變硬的效果,但卸除後就會消失。市面上大多數硬甲油的成分也含有乙酸乙酯等溶劑,過度使用依舊可能使指甲變薄。

購買指甲油、硬甲油時,務必要看清楚產品包裝有無刊載完整衛生福利部公告應標示項目,也不要購買來路不明及標示不完整的產品。

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想要有漂亮的指甲嗎?那就從指緣開始保養

指甲是從肉裡長出來的,如果指緣的皮膚不好,長出來的指甲也會不好看。所以我們可以利用一般的護手霜塗抹於指緣,並且減少用指甲接觸水、洗潔劑的機會,就能達到幫指甲和指緣保濕,以及強化指甲的效果。

除了日常保養之外,在每次擦指甲油之間,也要留出適當的間隔讓指甲休息,才不容易造成指甲斷裂。

透過保濕指甲、指緣,養出漂亮指甲。圖/Pexels

參考資料

  1. 正確選購指甲油5步驟 (2018)。藥品食品安全週報 (第 659 期)。
  2. 鄭淑晶、黃守潔、曾素香、王德原、陳惠芳 (2018)。售指甲油中甲醛、甲醇、苯及鄰苯二甲酸酯類成分之品質監測。食品藥物研究年報 (編號 9:259-265 )。
  3. Reinecke, J. K., & Hinshaw, M. A. (2020). Nail health in women. International journal of women’s dermatology, 6 (2), 73–79.
衛生福利部食品藥物管理署_96
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衛生福利部食品藥物管理署依衛生福利部組織法第五條第二款規定成立,職司範疇包含食品、西藥、管制藥品、醫療器材、化粧品管理、政策及法規研擬等。 網站:http://www.fda.gov.tw/TC/index.aspx