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大象你的鼻子怎麼伸得這麼長?因為多功能皮膚也能伸展!

Peggy Sha
・2022/08/24 ・1627字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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「大象~大象~你的鼻子怎麼那麼長?」

在象鼻皺皺的皮膚下面,隱藏著超強伸展力。 圖/envatoelements

喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)最新的研究發現,大象皺巴巴的「皮膚」竟然隱藏著超強的「伸展之力」,跟肌肉簡直就是完美搭檔。有了隱藏的伸展力,大象就能夠加倍發揮象鼻的各種功能,還能將象鼻伸得更長、更遠!

又硬又軟的萬用工具!象鼻究竟有多強?

象鼻實在是非常神奇的存在,它擁有超過四萬條肌肉,既能柔軟靈活地捲起水果和樹葉,又能強悍地打斷樹幹、抵禦攻擊。究竟它為何能這樣「又硬又軟」靈活切換呢?

神奇的象鼻,靈活地就像大象的手一樣。 圖/GIPHY

為了深入探索象鼻的秘密,研究團隊特別跑去亞特蘭大動物園(Zoo Atlanta),設置了高速攝影機,紀錄下非洲大象用象鼻拿取食物的過程。

乍看之下,軟軟的象鼻似乎就像我們的舌頭一樣,是充滿肌肉的無骨組織。然而,它真正派上用場時,可一點兒也不像舌頭呢!透過鏡頭,研究人員發現:象鼻頂部底部的運動狀況完全不一樣。當大象伸長象鼻時,象鼻外側的延伸能力比內側強多了。仔細看看畫面,就能發現外側的象鼻其實伸得更長!

非洲象用象鼻拿取食物的過程。影/Georgia Tech College of Engineering

秘密就在皮膚裡!打開皺紋發揮伸展之力吧!

至於兩邊的長度為何會有如此大的差距呢?秘密原來就藏在象鼻的皺褶中!研究團隊解剖了大象屍體,發現象鼻外側與內側的皮膚非常不同——象鼻外側那摺疊起來的皮膚,比另一側的皮膚多出了約 15% 的彈性。

更有趣的是,大象移動象鼻的方式,跟章魚觸手這種軟趴趴器官常用的「平均伸展大法」十分不同,象鼻伸展時就像是打開了一把折疊傘,內部是固定的,而傘面則可以向外變寬、延伸。不只如此,大象們還會如同開折傘一樣「分批運動」象鼻喔!

怎麼說呢?牠們運用象鼻時,會先探出頂端,然後視需求一節一節依序運用後面的肌肉,不到萬不得已,絕對不會動到靠近身體這側的肌肉群!學者們表示,大象之所以會這樣動,是因為象鼻前端部分的肌肉量較少,動起來也比較不費勁,而大象其實就跟人類一樣懶,當然是追求越省力越好囉!

在拿取東西時,象鼻會由前往後一節節伸展。圖/envatoelements

借我學一下啦!皺褶象皮竟能應用在機器人身上?

另一方面,象鼻上這些皺巴巴的皮膚其實也十分堅硬,能起到重要的保護作用。比如說,在關節部分,一般肌肉容易拉伸,甚至拉傷,但如果有了皺褶,則需要花上整整 13 倍的力量才能拉伸。

這樣的保護力有什麼用呢?在未來,或許可以應用在仿生機器人身上喔!許多仿生機器人都會設計液壓系統,雖然十分靈活,但施力時卻也非常容易斷裂。如果我們能在機器人身上添加一些皺巴巴的皮膚,不僅能提供更強大的保護力,也讓機器人在運用上出現更多不同的可能性。

參考資料

  1. Skin: An additional tool for the versatile elephant trunk
  2. Schulz, A. K., Boyle, M., Boyle, C., Sordilla, S., Rincon, C., Hooper, S., Aubuchon, C., Reidenberg, J. S., Higgins, C., & Hu, D. L. (2022). Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunkProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America119(31), e2122563119. https://doi.org/10.1073/pnas.2122563119
  3. How Skin Helps Elephants Move and Twist Their Trunks
  4. 動物奇門功夫.象鼻神奇構造
文章難易度
Peggy Sha
69 篇文章 ・ 387 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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小傷口大學問!居家傷口照護要點,幫助癒合、預防疤痕
careonline_96
・2022/12/06 ・1897字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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「醫師,我的傷口越來越嚴重!」老伯指著膝蓋抱怨,「本來只是跌倒擦傷,我就自己換藥,結果越搞越糟糕…」老伯的膝蓋上貼了一大塊紗布,沾滿了滲液與血漬。

醫師小心移除紗布後,發現患者原本的傷口大約只有 2*2 公分,但是傷口周遭的皮膚發紅、起疹,還有幾處明顯是在撕膠帶時造成的破皮,皮膚損傷的範圍已是原本傷口的好幾倍。

臨床上常會遇到一些患者,在居家傷口照護的過程中,遇到皮膚過敏、搔癢破皮,而產生很多問題。三軍總醫院整形外科喬浩禹醫師說,當時請患者使用低過敏性敷料、矽膠型膠帶,在小心照顧後,才漸漸痊癒。

日常生活中我們常會遇到一些小傷口,例如做菜時的切割傷、燒燙傷,或是跌倒、碰撞造成的擦傷、鈍挫傷等。喬浩禹醫師指出,雖然是小傷口,但依然要好好照顧,才能降低感染的機會。

建議要每天以生理食鹽水清潔傷口,並以敷料覆蓋,請盡量保持乾淨、避免沾濕。喬浩禹醫師說,針對感染風險較高的傷口,可以使用優碘妥善消毒。

過去大家常用紗布覆蓋傷口,現在有很多人會使用人工皮覆蓋傷口。喬浩禹醫師說,人工皮能夠吸收傷口滲液,在剛受傷的前幾天,傷口滲液較多,可能需要增加更換頻率,避免過度潮濕。

換藥時,要仔細觀察傷口,如果出現發紅、腫脹、發熱、疼痛等感染跡象,便要盡快就醫。

善用進階人工敷料

傳統紗布的可及性高,也被廣泛使用,不過較容易乾掉黏在傷口上,而在換藥時造成不適。

目前有很多種進階人工敷料被用來照顧傷口,喬浩禹醫師解釋,進階人工敷料能夠吸收傷口滲液,形成濕潤的凝膠體保護層,提供良好癒合環境。

為了避免傷口遭到汙染,通常會請患者避免沾濕敷料,以減少感染的風險,但是在日常生活或工作中,很難完全不碰到水。喬浩禹醫師說,若有需要時,可以使用具有防水外膜或防水黏邊的敷料,提升日常的便利性。

在傷口癒合期間給予妥善照護,對傷口預後非常重要。提供良好癒合環境、避免感染都有助於減少疤痕的形成。

在照顧傷口的同時,也要留意傷口周邊的皮膚,喬浩禹醫師提醒,因為人工皮在吸收滲液後形成水凝膠,若滲液較多,會讓傷口附近的皮膚也浸潤得很嚴重。除了增加更換頻率之外,也可以考慮使用皮膚保護的噴劑、塗層,避免傷口附近的皮膚持續浸潤。

小心預防黏膠相關皮膚損傷

因為需要使用膠帶、黏膠固定敷料,所以得小心預防黏膠相關皮膚損傷,常見的問題包括過敏、破皮、水泡、撕裂傷等。

在固定敷料時,要盡量減少膠帶與皮膚的接觸面積。如果皮膚已經有發紅、過敏的現象,便要盡量避開,以免狀況惡化。

若希望降低過敏的機率,可以使用低過敏膠帶、矽膠型膠帶。喬浩禹醫師說,患者對矽膠發生過敏的機率較低,有助減少黏貼膠帶造成的搔癢不適。移除敷料的時候,請一手輕輕固定皮膚,一手慢慢撕除膠帶,不可快速撕除膠帶,以避免造成破皮或撕裂傷。

癒合不良、慢性傷口是健康警訊

多數的表淺小傷口可以在家裡照顧,但是如果發現傷口經過 2、3 禮拜仍然沒有癒合,或沒有明顯縮小,便得盡快就醫,讓醫師評估是否有感染、是否需要進一步介入治療。

部分患者的慢性傷口是因為糖尿病、周邊動脈阻塞、靜脈阻塞、或壓瘡,必須矯正背後的原因,才有辦法讓傷口癒合。慢性傷口是健康警訊,若沒有妥善處理,恐怕會出現更多棘手的併發症。

喬浩禹醫師叮嚀,各種傷口都不能大意,請依照醫護人員的指示妥善照護,才不會讓小傷口變成大麻煩!

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鑑識故事系列:定罪兼診斷?!性器黑色素沉著症
胡中行_96
・2022/10/06 ・1475字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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日本警察逮捕了一名年紀約三十出頭的男性嫌犯,認為他強姦年輕女子。[1]

在嫌犯否認指控的同時,警察找到其手機裡的一支影片,內容正是記錄犯罪的行為。就一般的辦案程序而言,警方會期望從中瞭解加害人的生理特徵,例如:髮色、傷疤或刺青等,作為接下來指認身份的根據。然而,儘管其畫面包含性侵者性器的外貌,偏偏就是看不到人臉。嫌犯逮到這個天賜良機,辯稱別人闖入他家,在那裏發生性關係,並用該手機拍攝過程。總之,就是把責任撇得一乾二淨。[1]

幸好鍥而不捨的警方在無奈之餘,注意到錄像中的陰莖,有個不明顯的特徵。這讓他們想到一個好主意。[1]

沒有臉龐的性交畫面,成為指認當事人的挑戰。圖/喜多川歌麿〈歌枕〉(1788;Public Domain)

警方把手機影片中陰莖畫面的截圖和嫌犯下體的照片,帶去日本自治醫科大學附屬埼玉醫療中心(自治医科大学附属さいたま医療センター)的法醫部門。他們請教皮膚科醫師,該陰莖上的色素沉著(pigmentation),是否能夠證明性侵者的身份。醫師觀察到嫌犯的陰莖,有輪廓不規則的零星斑點,呈現濃淡不一的灰黑色,並在接近龜頭處顏色較深。根據嫌犯本人的說法,那些不痛不癢的色斑從青春期就存在。於是,皮膚科醫師以此做出診斷,並針對案件證據以及嫌犯的健康,提供專業意見。[1]

左邊是手機影像截圖;右邊則為嫌犯的陰莖照片。圖/參考資料1,Figure 1(CC BY 4.0)

首先,嫌犯應該患有性器黑色素沉著症(genital melanosis)。這種變異在皮膚科的病人中,僅佔 0.01% 左右。[1, 2]不過,因為除了皮膚顏色改變,沒有其他症狀,以致容易被患者忽略,所以真實的盛行率或許更高。有如此罕見的病徵與錄像吻合,皮膚科醫師當然非常肯定這是足以定罪的重要證據。[1]

其次,雖然性器黑色素沉著症是良性的,但在此皮膚科醫師並沒有取得切片,做更深入的檢查,所以無法排除黑色素瘤(melanoma)的可能性。此外,在生殖器惡性腫瘤裡,有 8 – 10% 為性器黑色素瘤,是第二常見的性器癌症。就算嫌犯陰莖上的僅是黑色素沉著症,這類患者中 15% 的人,在身體的其他部位,也會出現黑色素瘤。換句話說,他罹癌的機率比一般人高。[1]

黑色素瘤有口訣為 ABCDE 的五大徵兆:形狀不對稱(asymmetrical)、邊緣不規則(border)、顏色不均勻(colour)、尺寸比豆子大(diameter),還有持續變化(evolving)。[3]從皮膚科醫師的描述,以及嫌犯陰莖的照片,可知他的情形明顯符合上述徵兆中的幾項。即使沒有任何不適,為了以防萬一,也早該去醫院諮詢。

最後,在皮膚科醫師斬釘截鐵的證詞,以及令人魂飛膽喪的罹癌風險下,焦慮至極的嫌犯終於俯首認罪,而且同意去皮膚科做更進一步的檢查。大功告成之後,自治醫科大學附屬埼玉醫療中心的團隊,把此案寫成論文拿去投稿,登載於 2021 年的《鑑識科學、醫學與病理學》(Forensic Science, Medicine, and Pathology)期刊上,並在結論中強調整合皮膚科理論與刑事鑑定的重要性。[1]

 

延伸閱讀

英國「學童」取代「病理學家」?!辨識癌細胞的人工智慧

陰莖,是社交安全的重要指標?!

參考資料

  1. Yamada A, Demitsu T, Umemoto N, et al. (2021) ‘Video image of genital melanosis provides strong evidence to support identification of a sexual offender’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, 510–512.
  2. Haugh AM, Merkel EA, Zhang B, et al. (2016) ‘A clinical, histologic, and follow-up study of genital melanosis in men and women’. Journal of American Academy of Dermatology, 76 (5): 836-840.
  3. What Are the Symptoms of Skin Cancer?’ (18 APR 2022) U.S. Centers for Disease Control and Prevention.
胡中行_96
66 篇文章 ・ 24 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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鏡子中的大象,給傲慢的人類何種啟示?——《我們與動物的距離》
馬可孛羅_96
・2022/01/15 ・2227字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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大象極易受到低估,我就低估了牠們使用工具的能力。過去我只見過牠們撿起樹枝搔抓臀部,另外也見過牠們拋擲泥土。在我工作的一座動物園裡,每當寒鴉在象欄的圍牆上啼鳴,那些大象就會這麼做。那些鳥兒就像《拉封丹寓言》(Fables choisies mises en vers)裡的渡鴉一樣。寒鴉也許自認歌聲動人——畢竟鴉科也屬於鳴禽——但音樂品味是極為主觀的。大象會拋擲一大團泥土趕走那些噪音製造者。

我以為大象的能耐就只有這樣而已,實驗從來不曾顯示牠們有更進一步的能力。科學家曾經把食物放在這種厚皮動物搆得到的範圍之外,再提供牠們一根長棍子,看看牠們會不會利用棍子勾取食物。靈長類動物在這項實驗表現得很好,但大象全然不理會那根棍子。實驗的結論認為大象無法理解這道題目,但沒有人想過,說不定問題是出在我們這些研究者根本就不懂大象。

不同於靈長類動物的手,大象的抓握器官同時也是嗅聞器官。大象不只利用象鼻拿取食物,也會加以嗅聞並且觸摸——象鼻充滿神經末梢,尤其是敏感的象鼻末端。大象擁有無可比擬的敏銳嗅覺,因此能夠確知自己抓取的是什麼食物,視覺對牠們而言僅具次要地位。不過,大象一旦捲起一根棍子,鼻道就受到了堵塞。就算棍子能夠接近食物,也還是會對嗅覺造成阻礙。這就像是要求我們蒙上眼睛伸手拿東西一樣,除非是參加派對遊戲,不然我們通常不願這麼做,而且理由很充分。

不同於靈長類動物的手,大象的抓握器官同時也是嗅聞器官。圖/Pexels

我在不久前造訪位於華府的國家動物園,普雷斯頓.福爾德(Preston Foerder)與黛安娜.瑞絲(Diana Reiss)向我展示了坎杜拉這頭小公象在同一道題目、但不同方法呈現的情況下所能夠做到的事情。這兩位科學家把帶有水果的樹枝高高掛在象欄上方,就在坎杜拉抓取得到的範圍之外。他們為他提供了幾件可以使用的物品,包括棍子、一個正方形的箱子,還有幾塊厚厚的木砧板。坎杜拉沒有理會棍子,但過了一會兒之後,就開始用腳踢那個箱子。他沿著直線踢了那個箱子許多次,直到那個箱子位於樹枝正下方,然後用前腳踩上箱子,即可用象鼻勾到那根樹枝和水果。

坎杜拉嚼食他的獎賞之際,福爾德與瑞絲表示,為了增加這道關卡的難度,他們得把這些物品挪到不同的地方擺放。他們會把箱子放在象欄裡的另一個區域,在坎杜拉的視線之外,於是在他抬頭看見誘人的食物之後,就必須回想先前的解決方案,然後先走離他的目標,前去找尋工具。能夠做到這一點的動物不多,坎杜拉卻能毫不猶豫地到遠處取回那個箱子。後來不給他箱子,他則會把木板疊起來,藉此墊著腳好勾取食物。

坎杜拉的表現顯示他完全擁有對因果關係的理解能力,也就是所謂的「靈光乍現的時刻」(或是更生活化一點:頭頂冒出電燈泡的時刻),而這種能力被視為是高度智慧的徵象。明顯可見,在我們宣稱另一種動物只會拋擲泥土之前,應該先嘗試以牠們的觀點看待世界——就算我們必須想像自己有個像水管一樣的鼻子也不例外。

欠缺證據,不代表沒有證據

這讓我回想起先前的另一項實驗,當時瑞絲和我一起合作,試圖確認大象是否能夠認得鏡中的自己。連同我當時的學生喬許.普拉尼克(Josh Plotnik),我們在紐約的布朗克斯動物園(Bronx Zoo)進行了一項研究。大象在以前從來不曾展現過任何徵象顯示牠們認得鏡中的自己。牠們是不是以為鏡中的自己是另一頭大象,就像猴子看見另一隻猴子的反應一樣?就我們所知,只有人類、猿類與海豚認得自己的鏡像。

然而,先前的測試都只給這種體型最龐大的陸地動物低矮的鏡子,遠比牠本身小上許多。而且鏡子還是擺在室內獸欄欄杆外頭的地面上。大象在那種情況所看見的,可能只是四條腿立在兩層欄杆後方,因為欄杆也會映照在鏡子裡。從那些實驗獲得的令人失望結果,被視為代表了大象不認得鏡中的自己。不過,我們不禁納悶是不是有更好的測試方法。我們特製了一面昂貴的八英呎見方防撞鏡,並且擺放在室外象欄內,好讓大象能夠觸碰、嗅聞以及查看鏡子後方,然後再探索自己的映影。探索是必要的第一步,黑猩猩與兒童也是如此。

結果,一頭名叫快樂的亞洲象就認得了自己。她站在鏡子前面的時候,不斷摩挲自己前額上一個白色十字痕跡。唯有認知到鏡中的影像就是自己的身體,她才有可能知道那個十字痕跡的存在。這也是對兒童測試自我覺察的做法,大多數兒童都在兩歲以前就會展現出自我覺察的能力。大象被納入擁有自覺能力的動物菁英階層,成了一件備受矚目的大事。新聞媒體的標題忍不住引用一首童謠的歌詞:「她就是快樂,而且她自己也知道!」

事實證明大象比我們原本以為的還要聰明,但更重要的是,這項發現證明了負面證據的局限。你如果在一個特定物種沒有發現使用工具的行為或者自我覺察的徵象,並不能據此認定你對這個物種具有確切的理解。有可能是這種動物欠缺相關能力,但也可能是我們對這種動物欠缺了解:我們有可能提供了錯誤的工具,或是擺放了不適當的鏡子。實驗心理學的一句名言反映了這個洞見:「欠缺證據不代表沒有證據。」

——本文摘自《我們與動物的距離:在動物身上發現無私的人性》,2021 年 12 月,馬可孛羅

馬可孛羅_96
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