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以百萬倍GHz運作的電路元件

科景_96
・2011/02/09 ・433字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 585 ・九年級
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國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

Original publish date:Jul 17, 2005

編輯 HCC 報導

賓州大學研究人員擬發展適用於光頻段的電路元件。

一般的電路元件如電阻、電容與電感等針對其使用頻率而有不同的尺寸,從頻率為60 Hz的電力網格(electrical grid)、到處理無線電訊號的100MHz電路、1GHz的電腦處理器、應用於微波的10GHz頻率,各有相對應的電路元件。

賓州大學電子與系統工程系的Nader Engheta教授與其同僚嘗試將電路概念擴展到10的15次方Hz(即1GHz的百萬倍)的光頻段(optical frequencies)範圍,電路要以如此高頻操作,除了要將一般的電路元件尺寸縮減到所欲處理光訊號波長的分數等級之外,賓州大學研究人員尚擬製作奈米電感(nano-inductors)、奈米電容(nano-capacitors)與奈米電阻(nano-resistors)。此種適用於光頻段電路元件的未來可能應用,將包括以奈米天線(nano-antennas)、奈米電路過濾器(nano-circuit-filters)、奈米波導(nano-waveguides,)、奈米共振器(nano-resonators)或奈米等級的負指數光學結構(nano-scaled negative-index optical structures)對光訊號進行直接處理。

參考來源:

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科景_96
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Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

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沒生產卻流出乳汁!是泌乳激素瘤的警訊
careonline_96
・2023/06/01 ・2000字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,我沒有生產,但是都會分泌乳汁。」30 歲的林小姐說。

「還有哪些狀況嗎?」醫師問。

「我的月經週期不規則,經期也比較短。」林小姐說。

在沒有生產的狀況下出現溢乳的狀況,便要抽血檢測泌乳激素,並評估是否有泌乳激素瘤的可能。彰化基督教醫院內分泌新陳代謝科林思涵醫師表示,檢驗報告顯示患者的泌乳激素高達 180 ng/ml,後續的腦部核磁共振檢查發現腦下垂體有腫瘤,因此診斷為泌乳激素瘤。接受藥物治療後,患者症狀有明顯改善,也持續追蹤治療。

泌乳激素瘤常見症狀有哪些?

泌乳激素瘤(prolactinoma)是腦下垂體長出以分泌過多泌乳激素的腫瘤,進而引發一系列症狀。林思涵醫師指出,泌乳激素瘤主要會影響乳房組織,導致乳房脹痛且有乳汁分泌,當在非懷孕期或哺乳期出現以上情況就是異常,因此在臨床上女性的泌乳激素瘤比較容易早期診斷。此外,泌乳激素瘤還會影響月經,使月經週期不規則、經期較短且經血量較少,也是不孕症的病因之一。

男性患者雖也可能會出現乳房脹痛、性慾下降、不孕等狀況,但男性患者較易疏忽而延遲就醫,常等到腫瘤體積較大已造成壓迫性症狀,例如頭痛、視力模糊、視野缺損、甚至雙顳側偏盲才就醫尋求協助。

由於腦下垂體位於視神經下方,當腫瘤體積較大時,可能對視神經造成壓迫。泌乳激素瘤長期未控制,也可能會造成骨質流失,導致骨質疏鬆的問題。

根據病理解剖的結果,成人的泌乳激素瘤盛行率大約是 5%,不過大多數是微小泌乳激素瘤,無明顯症狀。英國成人研究,經抽血檢驗泌乳激素過高的盛行率約 1.2%,在不孕症婦女中其盛行率較高約 5%。

「一般而言,泌乳激素瘤在女性較常見,特別是生育年齡的女性,因為這個年齡層的女性有機會透過經期異常或不孕表現,而早期發現。」林思涵醫師說,「在男性身上,泌乳激素瘤的症狀較不明顯,大多等到腫瘤變大造成壓迫,或是因為不孕症接受檢查時才發現腫瘤。」

懷疑泌乳激素瘤該做哪些檢查?

在懷疑泌乳激素瘤時,應透過血液檢查、影像學檢查和臨床醫師的評估來診斷。

泌乳激素瘤會分泌泌乳激素,所以需要替患者檢測血液中的泌乳激素濃度。林思涵醫師說,一般而言,血液中的泌乳激素值大於 100ng/ml 以上時,得進一步檢查腦下垂體中是否有泌乳激素瘤。如果腦部核磁共振檢查發現腦下垂體腫瘤,且泌乳激素過高,就會認為是泌乳激素瘤。

假使泌乳激素值在 20 到 100 ng/ml 之間,便需要透過臨床醫師的判斷與觀察。某些生理和藥物因素也會導致泌乳激素過高,包括甲狀腺功能低下、肝硬化、情緒、壓力等,因此需要仔細審視病人的症狀與藥物史。林思涵醫師說,「如果懷疑和藥物、中草藥相關,我們會建議患者與原醫師討論是否能停藥或換藥。」

泌乳激素瘤該如何治療?

與其他腦下垂體腫瘤不同的是,泌乳激素瘤的首選治療方式是藥物治療。林思涵醫師說,泌乳激素瘤對藥物治療的反應很好,優先採取藥物治療。但是,當藥物治療效果不佳、服藥順從性較差、不願意長期服藥、腫瘤較大、或出現危急狀況(例如腫瘤出血的腦垂體中風、視野缺損)時,便要考慮轉介給神經外科醫師評估手術切除腦下垂體腫瘤。

如今,腦垂體切除手術大部分是經由鼻子進行「經蝶竇內視鏡手術」,因為腦下垂體位於鼻腔蝶竇上方,神經外科醫師可使用內視鏡,從鼻子進入,切除腦下垂體腫瘤。相較於開顱手術,經蝶竇內視鏡手術的破壞性較小、恢復期較短、且併發症較少。

貼心小提醒

泌乳激素瘤是發生於腦下垂體的腫瘤,因為會分泌過多的泌乳激素,可能造成月經失調、溢乳、不孕等症狀。隨著腫瘤變大,也可能出現頭痛、視力模糊、視野缺損等壓迫性症狀。若有相關問題,要盡快至內分泌科就診,以找出病因,及早治療!

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工業局 RunSpace 太空創新無限挑戰賽登場~勇敢秀出你對太空應用的無盡想像!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/05/31 ・794字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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揭開雙性的面紗:從雌雄嵌合體看待多元性別的世界
水鯨球_96
・2023/05/31 ・3092字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

你知道嗎?世界上的另一個族群
在這個世界上存在一種族群,叫雙性人,俗稱間性人,或陰陽人。他們的性器官或是性染色體異常,所造成性徵上不符合典型的男生或女生。根據聯合國統計,雙性人約佔全球人口 0.05% 到 1.7%。而我國監察院依照上限估算,台灣人約有 40 萬名雙性人。在許多生物中,也有因突變所形成的雙性特徵。讓我們透過自然界的案例,從其他生物面對雙性所造成的影響,檢視社會上面對雙性人的問題。

大自然中的「雌雄嵌合體」

一研究團隊在北美進行蝴蝶物種調查中,採集到很特別的一隻蝴蝶,經鑑定後為卡納藍蝴蝶(Plebejus samuelis。奇特的地方在於,這是一隻帶有雄性特徵和雌性特徵的蝴蝶,一側為藍色,但另一側為棕色邊緣還帶點橘色斑紋。

一側雌性,一側雄性的卡納藍蝴蝶。圖/Joshua P Jahner, 2015

這種生物現象叫做「雌雄嵌合體」,一半雄性、一半雌性。雌雄嵌合體不同於「雌雄同體」,雌雄同體指的是卵巢和精巢共存於同一個體上,身上所有體細胞都具同一基因型,但雌雄嵌合體是在同一個體上具有不同的基因型,而且不同基因型分布在不同的區域。

北美紅雀(也就是「憤怒鳥」的原型),也同樣存在「雌雄嵌合體」的現象。北美紅雀的雄鳥毛色鮮紅,雌鳥毛色呈淡褐色。雌雄嵌合體的北美紅雀則是一面紅色、一面白色。

雌雄嵌合體的北美紅雀。

對於雌雄嵌合體的北美紅雀來說,雙重的性別特徵大大影響了牠們的生活。牠們求偶時唱著雄性的求偶歌,但身體卻跳著雌性舞蹈,而奇特的體色也讓牠們無法融入族群。

在求偶上遇到困難的除了北美紅雀,還有雌雄嵌合體的蚊子。科學家在加州聖華金谷(san joaquin valley)採集到多種雌雄嵌合體的蚊子,比較特別的是,牠們雌雄的區域分佈不是左、右兩邊,而是上、下兩部分。科學家們採集到的其中一隻是紅胸庫蚊(Culex rubithoracis),牠的雌性部分在頭部,雄性區域則是在胸腹部。

實驗採集到的紅胸庫蚊。其頭部呈現雌性,具有羽狀觸角和短鬚;腹部則為雄性。圖/De La Vega et al., 2020

這樣的蚊子在繁殖上有著極大的阻礙,原因有兩個。第一個是牠們的翅膀。雌性蚊子的翅膀發出的聲音頻率,可以吸引雄蚊進行交配,然而雌雄嵌合體的蚊子,其翅膀卻可能是雄性的,因此無法和雄蚊互相吸引。第二個原因則和進食有關。雌蚊之所以會有吸血的行為,是因為牠們在產卵時需要血中的營養素,但對於雌雄嵌合體的蚊子來說,「頭部雌性、腹部雄性」的特徵,會導致吸進去的血沒有對應的消化酶可以被消化、吸收,進而導致死亡,牠們在開心吸血的同時可能連自己怎麼死的都不知道。

如果頭部剛好是雄性區域,也可能因爲刺吸式口器中的上下顎退化,導致根本不能刺穿動物皮膚來獲取血液;此外,雄性頭部也沒有感知宿主的受器,根本找不到可以吸血的對象。種種特徵和功能缺陷對於雌雄嵌合體的蚊子來說簡直厄運連連。

雌雄嵌合體」的現象是如何產生的?

到底為什麼會產生雌雄嵌合體或雙性人這種生物現象呢?可能的原因有部分受精重複受精染色體分離異常性染色體異常缺失染色體連鎖互換異常等等,許多基因上的突變都很有可能造成雌雄嵌合體產生。

在鳥類的基因中,是由 Z 染色體和 W 染色體決定性別特徵,雄性的鳥類具有同型染色體(ZZ)雌性具有異型染色體(ZW),類似人類 XY 染色體的性別決定系統。

鳥類的 ZW 性別決定系統。雄鳥生殖細胞中的兩個 Z 染色體(黑色字母);雌鳥的生殖細胞中則有一個 Z 染色體和一個 W 染色體。這些染色體會被隨機分配到子代的身上(雄鳥、雌鳥各貢獻其中一個)。子代身上的染色體組合,就決定了子代的性別。圖/作者繪

正常狀態下,卵母細胞會分裂成分別具有 Z 染色體的卵子和 W 染色體的卵子。如果分裂的時候出現問題,原本各帶一條染色體的兩顆卵子,會變成一顆卵子同時攜帶 Z 和 W 兩種性染色體,而另一顆則完全沒有性染色體。這顆同時具有兩種性染色體的卵子可能被兩條精子同時受精,如此一來,生出的後代就會同時具有 ZZ 和 ZW 的細胞;也就是說,這個後代的身體內會同時具有雄性特徵和雌性特徵。

一般來說,一條精子進入卵子時會觸發卵膜「極化」,以快速阻斷其他精子進入卵內,因此要有兩條精子同時儘速卵內、形成雌雄嵌合體的條件機率極低,除了要在細胞分裂時出問題,還要意外地讓兩隻精子進入卵內才能達成。

位於蘇格蘭愛丁堡的「羅斯林研究所」研究了一隻雌雄嵌合體的雞。這隻雞的左側是雄性,具有白色羽毛和大胸肌,腳上也具有骨刺(是雄性的最大特徵);而右側則是雌性,具深色羽毛,體型相對比雄性小,腳上也無骨刺。研究發現,脊索動物中「鳥類」的性發育機制,是來自於染色體而不是激素。

雌雄嵌合體的雞。圖/Clinton et al., 2012

在人類身上,性別是由 XY 性染色體決定,一般男性為 XY 異型性染色體,女性則是 XX 同型性染色體。性染色體的缺失或多餘都會造成雙性人的出現。在醫學上常見的雙性人分類有克林伊斯菲特症、透納氏症、腎上腺素增生症(CAH)、雄性激素不敏症(AIS)、尿道下裂症等等,這些人雖然身體構造和其他人略顯差異,但多數都是健康的狀態。

Y 染色體缺失所引發透納氏症。圖/wikimedia

目前各國已開始努力維護雙性人的人權及權益,而台灣對雙性人人權的重視也才剛起步。監察院在 2018年發布首次對雙性人人權進行調查的報告。同年 10 月,衛生福利部頒布〈未成年雙性人之醫療矯正手術共同性建議原則〉,其中最重要的是一項原則為「訂定雙性人性別手術的年齡規範」,成為亞洲先驅。

不管是人類還是自然界,都可能出現雌雄嵌合體的現象,生活在這樣性別多元的世界,大眾應以正面的態度認識雙性人。願大家都能保持多元開放的心態看待每一個人。

參考文獻

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水鯨球_96
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東海大學生命科學系學生,腦袋可以裝下一整個生物圈。對於進那個實驗室猶豫不決,透過寫作廣泛吸收各種科普資訊。