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讓高中生多睡一點!

科學人_96
・2014/10/09 ・980字 ・閱讀時間約 2 分鐘

highschoolsleep撰文/菲謝蒂(Mark Fischetti)
翻譯/張亦葳

美國家長、學生和老師常以少量的證據爭論高中生是否太早到學校上課了。然而,最近三年累積的相關科學研究,都得到相同的結論:晚一點上課能提升學習效果。課程越晚開始,效果越好。

生物學研究顯示,青少年階段的日週期會產生變化,延後了男孩、女孩晚上的睡覺時間及早上的起床時間。這個現象是腦內褪黑激素的改變所引發,大約從13歲開始,15和16歲前增強,到17、18或19歲的時候最為顯著。

這會影響學習嗎?明尼蘇達大學應用研究與教育改進中心主任瓦爾史托姆(Kyla Wahlstrom)說,會的!今年2月,瓦爾史托姆發表一項大型研究結果,以明尼蘇達州、科羅拉多州和懷俄明州八所公立高中超過9000位學生為追蹤對象。當學校改為早上8點35分或更晚才開始上課,經過一學期,學生的數學、英文、科學和社會成績會進步半個等第,例如,從B進步到B和B+中間。

瓦爾史托姆另外兩篇已通過審閱但尚未發表的論文,也有著類似的結論。美國空軍官校(U.S. Air Force Academy)把大一學生分成不同組,讓他們一整年在不同時間開始上課,得到的結果相同。2012年,有一項北卡羅來納州學區研究針對各校因交通運輸問題而改變上下學時間,結果顯示,上課時間越晚,學生的數學和閱讀成績越高。還有其他研究指出,延後上課時間可提高出席率、降低憂鬱症發生率,並且減少青少年車禍的比率,這都是因為學生能獲得更多充足睡眠時間的關係。

而且上課時間越晚開始,效果越好。不同的研究顯示,把上課時間從早上7點30分延後到8點的學區,獲得的益處多過從早上7點15分延後到7點45分的學區。在巴西、義大利和以色列進行的研究也有類似的成績進步現象。關鍵在於,讓青少年每天睡足至少八個小時,能睡足九個小時更好。歐洲很少有中學是在早上9點前開始上課。

研究也顯示,反對上課時間延後的意見,其實沒什麼道理。已做了改變的數百個學區,其學生仍可以安排運動、打工等課後活動。瓦爾史托姆說:「學區一旦做了改變,就不想再走回頭路了。」

即使是「校車的問題」也有辦法解決。許多地方的校車先把國高中生載到學校,然後才重新走同樣路線把小學生載到學校。如果把順序對調,就能讓中學生晚一點上課,而且對他們的妹妹和弟弟也有好處。因為有另外的研究指出,年紀小的孩童早上清醒得較早,能更早準備好進入學習狀態。

本文摘錄自《科學人》2014年第152期10月號
SA原文:School Starts Too Early. [Aug 19, 2014]

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科學人_96
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《科學人》雜誌-遠流出版公司於2002年3月發行Scientific American中文版,除了翻譯原有文章更致力於本土科學發展與關懷。

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殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
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