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神奇蘑菇!迷幻效果的大腦機制

活躍星系核_96
・2014/07/22 ・1131字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 532 ・七年級

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文 / 林宇軒(台大化學所研究生)

在野外看到鮮艷美麗的蕈菇,千萬不要拿來就嚐,很可能因此就會中了像神鵰俠侶情花之毒一般難解的毒呀!事實上,並不是看起來醜醜的蕈菇就很安全,有些蕈菇看起來不起眼,也可能有風險存在。「神奇蘑菇」(Magic Mushrooms)或稱迷幻蘑菇,這種不起眼的褐色蘑菇就含有類似迷幻藥的成分在其中。先前的研究發現只要服用極高的劑量,就能造成性格上顯著的變化,而且甚至還能持續一年。

這個神奇蘑菇中的活性成分psilocybin(二甲基-4-羥色胺磷酸,賽洛西賓,裸蓋菇素)能夠改變人的意識狀態,讓人體驗到更豐富生動的想像力,以及有如進入夢境般的感受。不過科學家一直無法解釋大腦的運作模式究竟是受到了什麼改變,才產生這樣的感覺。

psilocybin的化學結構
psilocybin的化學結構

最近發表在《Human Brain Mapping》的研究指出,psilocybin使大腦在做夢時活躍的區域比一般情況具有更好的活性。研究團隊找了15位志願者,用fMRI掃描腦部活動,比較了注射psilocybin以及注射安慰劑後,大腦的活動狀況。發現在迷幻狀態下,產生自我意識的腦區的網絡(稱預設模式網絡或自我系統ego-system)變得較弱,或者更簡單的說,這個形成自我意識的系統變得較紊亂,而與情緒和記憶有關的系統(如海馬迴、前扣帶皮層)則是完全相反的非常活躍。

這個實驗結果拿來和LSD迷幻藥服用者的活躍腦區掃描的初步結果也有一致性,在迷幻狀態下,原本自我意識系統抑制情緒系統的能力變差,因而使得情緒系統能夠活躍起來。他們也仔細研究了情緒系統中各腦區的連結情形如何,研究人員發現當大腦開始大量產生連結的時候,也正好和psilocybin開始對服藥者產生效果的時間點吻合。

作者之一,在倫敦帝國學院的醫學院中任職的Robin Carhart-Harris表示,大家常說吃下psilocybin就能產生有如夢境般的幻覺,而他們的這項研究結果也的確是首開先河地提出了兩者大腦狀態相似的實驗證明。

儘管這個新的分析結果會需要進一步的驗證,但這也或許提供我們一個對於迷幻狀態下,服藥者變得更有想像力和產生夢境感受這類現象在生物層面的初步了解。將來若能對於迷幻狀態大腦運作機制有近一步認識的話,會有助於我們把這類藥物運用在強化認知能力上,例如服藥協助患者在心理治療時釋放情緒,也或許有可能利用這樣的藥物強化創造力也說不定。

參考資料:

  1. Magic mushrooms expand your mind and amplify your brain’s dreaming areas – here’s how
  2. Scientists find how magic mushrooms alter the mind – Reuters 路透社
  3. How Magic Mushrooms Really ‘Expand the Mind’– Life Science

文獻原文:Enhanced repertoire of brain dynamical states during the psychedelic experience,Human Brain Mapping, 2 July 2014

延伸閱讀:科學家發現迷幻蘑菇可改變人性格—就是植物大戰僵屍裡的憂鬱菇呀 – 果殼網

文章難易度
活躍星系核_96
752 篇文章 ・ 79 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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沒看過打不壞的木製球棒?最新「加工法」讓木材硬度堪比金屬!

Rock Sun
・2021/11/19 ・2152字 ・閱讀時間約 4 分鐘

如果今天你想要好好的切食物,該用什麼樣的刀呢?

大家馬上想到的,應該不外乎就是金屬或是陶瓷吧?自古以來要製作工具,這兩個材料一定是首選,直到當代貪圖方便而使用的塑膠刀叉之外,好像想找不太到其他更好的替代方案了。

但是最近,有一群研究人員打破了大眾的想法和材料科學的界線——用木頭製作的刀來取代金屬。

10 月 20 號,這一群來自馬里蘭大學的材料科學家們在期刊《Matter》上發表了一種全新的加工方法,可以把跟木材大幅強化,製作成餐刀等工具。這把刀的硬度不只跟一般的牛排刀不相上下,可以輕鬆地切開 8 分熟的牛排,還可以多次使用、洗滌、有效的回收再利用,整個產品製造過程的能源消耗也比金屬或陶瓷低非常的多,有望在未來取代這類餐具。

經過最新加工方法製成的木材,所製作出的餐刀可比不鏽鋼材質的更加鋒利。圖/Pixabay

比金屬和陶瓷更環保的選擇:木材

當你環顧生活周遭需要以「堅硬」為訴求的材料,你會發現它們大部分都是人造或經過加工的,因為想製作堅硬的物品,最怕的就是整個物理結構上有裂痕、中空或缺口等等瑕疵,只要有以上任何一種,工具的耐久度就無法維持多久,然而天然材料通常都有這種缺陷,例如木頭內部會有中空導管,石頭內則會有導致它容易剝落或裂開的天然紋理。

所以物質多半都都需要經過高溫冶煉才能夠成為堅硬的材料,例如光是製造陶瓷,就需要將陶土加熱到幾千度的高溫,而在這個講求環保的時代,有時候又要考慮產品的碳足跡……不用說,從地球土壤中開採鐵礦和陶土所耗費的能源,絕對與使用天然材質相對多很多。

所以這群研究人員把腦筋動到了陪伴原始人類到現在、樸實無華的木頭身上,他們覺得人類還沒發揮木頭 100% 的能力。

一般的木材在結構上有裂痕、中空或缺口等等瑕疵,無法加工成非常堅硬的工具。圖/Pixabay

請給我木材!人類尚未 100% 發揮它

好幾千年來,人類就不斷地想在木頭身上動手腳,但是在工具和建築上,木頭的加工通常只限於蒸氣曲木和壓縮法,用這種方法處理的木頭都會有個問題,在一段時間過後,木頭本身會有些許的回彈(定型)。

要知道為什麼就得先了解木頭!

木頭最主要的成分是纖維素,雖然平常可能無感,但纖維素其實有相當高的強度與密度比,表面上看起來是一個輕量又堅固的超理想材質,只看數字的話,甚至凌駕於大部分的高密度建築材料如水泥、金屬等等。但是我們目前加工木頭的方式,都無法把木材的材料潛力發揮到極致,部分是因為纖維素其實只佔了木材的 50%,除此之外還包含半纖維素、木質素等物質,這些聚合物主要是作為介質,而非提供強度,但如果將這些東西去除掉,整個木頭結構會變得容易崩壞。

所以研究團隊找到了方法,移除木頭內比較脆弱的物質,但是仍保留纖維素的結構,這個技術可以把原本木材的硬度整整強化 23 倍,並打造出比不銹鋼刀還鋒利 3 倍的餐刀。

蒸氣曲木加工法,將木材放在充滿蒸氣的箱子內彎曲,能加工出優美的弧線。圖/WIKIPEDIA

兩步驟加工:讓「普通木材」變「超硬木材」

第一步是將木頭浸泡在添加了特定化學物質的水中,並加熱到攝氏 100 度,以去除部分木質素。失去木質素的木材會變得較為柔軟、具有彈性甚至還會黏稠;以往的木材加工通常不會將這個方法用在木材上,除了如上述提到的結構問題外,還會有使用溶劑的毒性問題,但研究人員研發出了毒性較低、還能重複使用的溶劑。

第二步是對木頭進行高溫加壓,去除水分並讓其材質更為緻密,確保不會有結構上的缺陷,連樹木中原本被導管佔用的空間都能夠去除。

藉由這兩個步驟,他們有辦法去除木頭原本的結構問題,而經過這樣處理後的木頭還可以裁切成想要的形狀,然後再塗抹礦物油延長壽命、也隔絕水分讓纖維素不要再吸水,以免洗滌餐具降低刀子的鋒利程度。

將木材加工為「超硬木材」的實驗步驟。圖/參考資料 1

木材應用百百種!「五金材料」的新未來?

同樣的手法可以用來製作其他工具,例如和金屬釘子一樣堅硬的木頭釘子,一樣可以釘穿 3 塊木板,但是好處是木頭釘子不會有生鏽的問題,除了釘子之外,還有很多東西可以用這種木頭材質製作,例如更耐用的木頭地板。

儘管目前這個技術的使用還只是存在於實驗室環境中,但是不可否認的是,我們還沒有發揮木頭百分之百的實力,只要這個技術成熟,加上樹木可以種植並回收的特性,在未來每個人都可以分配到的超級強化木材資源或許可以凌駕於金屬,或只是打造出打不壞的木製球棒、堅不可摧的小木屋、輕量化的木頭汽車和飛機、或者是一把堪比鋼刀的超強木刀。

阿銀,你的木刀原來是這麼來的啊 ?

參考資料

2021,《Hardened wood as a renewable alternative to steel and plastic

Rock Sun
2 篇文章 ・ 2 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者