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「人工子宮」如何讓早產小羊在體外發育?

陳柏成 (Po Cheng Chen)
・2017/04/29 ・1579字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

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研究團隊藉由克服工程學、生物學、以及技術上等難題,如今終於打造出更好的人工子宮。這種人工子宮外觀為一個充滿液體的袋子,稱之為生物袋(biobag),讓早產的小羊在這裡待上四個禮拜,使其成長能更為成熟。雖然目前已有其他研究團隊設計過類似系統,但這次研究展示的成果,相對來得更為簡單直接。

研究團隊藉由發展生物袋(biobag)裝置,讓早產的小羊得以待在內部繼續成長。圖 / Children’s Hospital of Philadelphia

這種生物袋的裝置,主要為透過管子,以便達到人工羊水的傳輸作用。雖然目前實驗尚未達到完美,且相關人類試驗還需等上一段時間,但對於該研究的新進展,對於許多孕婦及早產的嬰兒來說,仍是一道希望的曙光。

目前在美國以及歐洲,一年有約九萬個早產兒[1]出生,而其中只有約10%到50%的存活率;除此之外,早產兒可能會面臨高風險的腦部傷害、肺部疾病及其他嚴重的併發症。雖然目前有一些科技可以幫助早產胎兒存活,例如人工呼吸器,但這同時也會傷到他們,例如他們脆弱的肺可能難以承受,並影響肺部的正常發展。另外在過去,研究人員也試圖發展人工子宮的技術,但這之間仍存在著缺點,例如藉由額外幫浦來推動血液,並由充氧器(oxygenator)達到氣體交換,但這可能會導致嬰兒的血液流動不平衡,進而影響身體機能。

  • 註1:早產兒係指懷孕週數滿20週,但未滿37週即生產之胎兒
  • 影片中展示早產的小羊如何在生物袋內存活,並逐漸成長。

而時至今日,來自美國費城兒童醫院的研究團隊在《自然傳播》期刊上發表了有關人工子宮的新研究,而這研究過程經歷了無數次的修正與改良。在研究人員第一次研究該實驗時,將出生前的小羊浸在含有電解液的人工羊水內,並將動物與充氧器進行連接。研究的目的在於了解,透過這樣的環境是否能讓小羊存活。這個策略後來達到了意料之外的成功,動物共存活了108小時;可惜的是,由於敗毒症及其他併發症的因素,導致這些小羊最後無法繼續存活;而這也意味著,該研究仍有待加強之處。

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經過一個月,團隊人員改善了原先的方法,他們發現交換(exchange)羊水的方式優於原先實行再循環(recirculating)的模式,並透過密封系統達到對外界的阻隔,接著透過臍帶連接小羊與氣體交換器,藉由牠自身的心臟來驅使血液及氧的循環。這種方式便有助於維持血壓及其他生理機能的穩定。

透過密封系統達到對外界的阻隔,接著透過臍帶連接小羊與氣體交換器,藉由牠自身的心臟來驅使血液及氧的循環。圖 / Nature Communications

經過了四個星期,將小羊從生物袋取出觀察後發現,雖然胎兒仍有一些輕微的併發症,但總體上來說,成果是不錯的。而這些完成動物試驗的小羊,除了部分被犧牲用來研究人工子宮如何影響胎兒成長外,剩下的小羊至今已存活一年多。研究團隊預計大約在三年後,就可以開始進行相關人體試驗。那麼是否能讓胎兒一開始就在人工子宮內成長?研究團隊主持人Flake表示,他的目標在於幫助那些早產的胎兒,所以並無法提供嬰兒早期發展的部分。

左圖為在生物袋中第四天的小羊,右邊的小羊與左圖為同一隻,並經歷了四週的成長。圖 / Nature Communications

目前這個研究仍有許多不確定性,例如胎兒在人工子宮內將如何面臨傳染疾病,抑或是這種新技術對嬰兒可能造成的長期影響。因此,在往後臨床試驗中,便需追蹤胎兒生理狀況一段時間,甚至好幾年,以確保我們不只是提高嬰兒的存活率,更可避免不必要的健康問題。

參考資料:

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陳柏成 (Po Cheng Chen)
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熱愛自然科學,曾擔任PanSci實習編輯,現於美國夏威夷大學就讀博士班。如有任何問題,歡迎來信:consciencecpc@gmail.com

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747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

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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