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這款微型機器人可以在你體內行走

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圖自Marc Mishkin

我們已經見識過許多被專門設計用於人體的納米設備,進行諸如輸送藥物之類的任務,它們的形態和移動方式各異。接下來這個最新的四條腿機器人,則是一款可以步行到任務目標的小型機器人。

來自賓夕法尼亞大學的助理教授Marc Miskin最先開發了這項技術,Itai Cohen和Paul McEuen教授、研究員Alejandro Cortese隨後加入該研究。

利用專利的多步驟納米製造技術,就能在幾週內批量生產百萬個70微米長的小機器人,而這些機器人則均由一個4英寸(102毫米)的矽複合晶片拆分而成。

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每隻機器人的身體均是一個超薄的玻璃矩形上覆蓋著一層矽,電子控制元件和兩個/四個太陽能電池則被蝕刻在上面。小細腿則由鉑和鈦(可石墨烯代替)材料製成,寬度僅有100個原子厚。

當激光照射到太陽能電池上時,所產生的電流會交替施加在前後腿。連通電流會使鉑膨脹,而鈦則保持剛性,從而令機器人的腿彎曲。但當電流切斷時,腿就會變直。小機器人就如此進行移動。

這些機器人足夠迷你,可以通過皮下注射針直接注射到體內。但它們目前只能在組織層下指尖寬的範圍內移動,這也是外部激光能充分穿透皮膚令機器人移動的原因。

因此,Miskin正在研究其它的代替電源,例如超聲波和磁場。而其他同事則在研究主款機器人的智能版,往上加傳感器、時鐘、自動控制器等。

該研究的相關成果將在本月的美國物理學會會議上發表。

 

為什麼快樂的時光總是短暫的?

這個世界上最精確的時鍾正以穩定的速度運行著,每3億年才有1秒鐘的誤差。但大腦卻有自己的時間感,它會拉長或壓縮我們對於客觀時間的感受。為什麼大腦就不能像普通的時鐘一樣準確地滴答滴答呢?換句話說,為什麼我們玩的開心的時候,時間一下子就過去了;但無聊的時候卻度日如年。

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圖:Shutterstock

來自哥倫比亞大學醫學中心的神經學家Michael Shadlen表示,大腦根據它對事件的預期來感知時間。反過來說,大腦可以代表某件還未發生的事情即將發生的概率。

每個事件都有不同的界限,Shadlen說道。比如一本書中每個章節的最後一句話,每句話的結尾,大腦中的時間會根據它自身對這些事件的界限(結束)的預測而發生不同的變化。

當你全神貫注於某件事時,大腦已經縱觀全局,既看到了近處的句號,也對這件事情的結束有所準備,這使得你手上這件事情在你的大腦中是一個整體,時間似乎在飛逝而過。但在你無聊的時候,你正全心關注著離你最近的結束點,比如這一面的最後一句話而非整本小說的結局,因此剩下的任務被你切割出了無數的結束點,只能一點一點搞定然後感嘆怎麼這麼久了才過去5分鐘

Shadlen表示,大腦中任何能引起思考和意識的領域都可能參與到我們對時間的感知當中。“但幾乎可以肯定的是,大腦中存在許多定時的機制,”來自葡萄牙Champalimaud基金會癌症研究中心的神經科學家Joe Paton補充道,“這些主觀的定時機制與人體的晝夜節律無關,和我們的身體與地球自轉之間的聯繫也沒有關係。”

其中一種機制,在於當你進行一項活動時,你的大腦細胞相互激活並形成一個網絡的速度。這些神經元網絡的路徑形成得越快,我們對時間的感知就越快。Paton及其研究團隊已經在囓齒類動物身上發現了這一點。

另一項機制則涉及了大腦中的化學物質。Paton及其同事同樣在囓齒動物身上發現了一組釋放神經遞質多巴胺的神經元。這種化學物質與大腦中的獎勵機制有關,會影響到大腦對時間的感知。

在你開心的時候,這些細胞會更加活躍,繼而釋放出大量的多巴胺,此時你的大腦對時間的判斷結果就會比實際鐘錶走過的時間短。但當你不開心的時候,這些細胞釋放的多巴胺就沒那麼多了。

目前尚不清楚為什麼大腦在追踪時間這項技能上沒有實際的鐘錶準確,但它可能與進化優勢有關。Paton說道:“生活就是一系列向左走向右走的決定。”這種內在的時間感會幫助動物決定什麼時間留在什麼地方。

而在你回憶往事的時候,來自斯坦福大學心理學和人口科學的副教授David Eagleman博士表示,這段記憶持續的時間就涉及到了大腦對記憶的放置方式。

對新鮮事件的記憶編碼的神經元網絡會比那些日常普遍的事件更密集。當你回憶時,那些更密集的網絡會讓你覺得這段記憶持續的時間更長。比如,你會對你第一次坐飛機出遠門時的場景印象深刻,但隨著飛行次數越來越多,你可能會對後面的幾次飛行沒什麼印象了,因為大腦並沒有存下太多記憶。

而且,“隨著年齡增長,時間似乎加快了,”Eagleman 說。

當你還是個孩子時,一切看起來都很新奇,很多事你都是第一次接觸,因此你的大腦會建立起密集的網絡來記住這些事件和經歷。但當你作為一個成年人,已經見過了很多人很多事,所以大腦並不會特意記住這些稀鬆平常的日常。因此便也存在一種方法,能讓你感覺時間走得更慢一些,那就是多去做一些沒做過的事情。否則以後你老了回頭看,就會覺得,“奇怪,我好像也沒幹嘛啊怎麼突然就老了”。

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