想像一下有些特殊的小球，形状像心形的点点，它们是一种新型的“微型心脏”。这些小球是由我们的细胞——人类干细胞，与一种特殊的硅纳米线混合制造出来的。在实验室的培养皿里，你可以看到它们像真的心脏一样有规律地“跳动”，同时释放出液体。这听起来像是从科幻故事里拿出来的情节，但其实，这是真实的研究成果！ 当这些微型心脏被放入一只心脏受伤的老鼠体内，有趣的事情发生了。它们不再是那个小球状，而是扩散开来，紧密地与老鼠自己的心脏细胞连接。而且效果是惊人的——28天之内老鼠的心脏功能已经大大改善。 但这里面的秘密是什么呢？关键在于那些称为“硅纳米线”的特殊材料。它们不仅是生物相容的，还带有电活性，这意味著它们可以传导电流。当这些纳米线被放入微型心脏中，它们就像指挥家一样，确保微型心脏的“跳动”与老鼠的真实心脏同步。这使得微型心脏能够更好地融入老鼠的体内，从而帮助其修复受损的心脏部分。但现在这项技术目前只在老鼠身上测试过。 从我们呱呱坠地的那一刹那起，直到生命的尽头，心脏都一直在为我们默默工作，把富含氧的血液送到身体的每个角落。想像一下，一个人能活到百岁，他的心脏实际上已经为他服务了整整一个世纪，这比我们手里的大部分工具和设备都要耐用得多。 但正因为心脏太过辛勤，它也变得特别脆弱，容易出现问题。当心脏遭受伤害，负责心脏收缩的细胞——心肌细胞，很难恢复。伤害后，疤痕会在这些心肌细胞周围形成，限制了它们收缩泵血的能力。 为了治疗这样的伤害，科学家们尝试用人类的干细胞，来培养出新的心肌细胞，并将这些细胞注入到受伤的心脏中。但是这些新的细胞很难在受损的心脏恶劣的化学环境中存活。 到了2017年，研究者们提出了一个全新的概念：制造微型心脏，或者叫做心脏类器官，但需要解决的问题就是，让这些微型心脏细和真正的心脏同步。 此时，一种名为硅纳米线的材料出现了，它与我们以前使用的纳米线材料不同，更适合与生物体相互作用，而且它还能在体内自然溶解。当科学家们在培养的心脏细胞中添加这种纳米线时，他们发现了一个惊人的现象：这些微型心脏开始与真正的心脏同步工作！ 为了进一步测试这一发现，科学家们首先将这些纳米线注射到健康的大鼠体内，并发现这些大鼠在接下来的日子里过得非常快乐，这证明了纳米线的安全性。接著，他们用心脏细胞和纳米线制作了一个小球，放在培养皿中培养。不到一个星期，这个小球就开始跳动起来。 最令人振奋的是，当这个小心脏被移植到大鼠体内时，它开始与大鼠的心脏同步工作，并与其建立起稳固的电连接。这为心脏疾病的治疗开启了一个崭新的可能。 然后是最终的测试：修复心脏病发作后的问题。心脏病往往是血栓形成，堵塞了为心脏提供血液和氧气的血管，心脏某部分的血液供应被切断，那部分的心肌细胞开始缺氧和死亡。 那么把血栓清除了血液就会恢复流动，但是如果大量的血液突然涌入之前被切断供血的区域，就会导致再灌注损伤。因为这些血液不仅带进来了氧气，也可能带入自由基和炎性因子。因此在这样一个受损的环境中种植新的细胞，就像是在活火山上植树。 为了测试其效果，研究团队在老鼠心脏病发作四天后，向老鼠的心脏注入了机器人微型心脏和其他生物组织。令人惊喜的是，在短短一周内，这些移植物就与老鼠的心脏完美融合了。特别是那些含有纳米线的组织，它们在受损区域，甚至是疤痕组织周围，都展现出了强大的生存能力。 这些注入纳米线的老鼠，不仅心脏功能有所恢复，还显示出了更好的血压控制。研究团队表示，这是因为这种治疗使血液流动得更加顺畅，从而增强了治疗效果。 更令人振奋的是，这种纳米线似乎使微型心脏更容易被接受。四周后，那些常见于心力衰竭的疤痕组织在老鼠的心脏中显著减少。同时纳米线也能有效的调节老鼠的免疫反应，让好的免疫细胞在受损区变得更为活跃，帮助心脏的修复。 虽然这些发现令人兴奋，但要将它们应用于人类，还需跨越很多障碍。但这绝对是一个在修复受损器官领域的创新步伐。而且，这种纳米技术在修复其他电活性组织，如肌肉或大脑，也有巨大的应用潜力。
你是否曾经与朋友或伴侣有过这样的体验：仅仅一个眼神或一个动作，就仿佛彼此之间存在某种难以言表的默契，仿佛两人的思绪在同一时刻合二为一？这种“心有灵犀”的感觉，很可能与我们的脑电波有深刻的关联。研究显示，当人们的脑电波同步时，他们之间可能存在更深厚的情感联结。 这种现象被称为“神经同步”。事实上，有研究表明新夫妇在他们的脑电波同步时，他们的行为方式也会发生变化。例如，他们可能会开始模仿彼此的面部表情和身体语言，这是他们感到舒适和亲密的标志。 但当这种神经同步被打破，可能也意味著他们的关系开始出现问题。不仅如此，一项有趣的研究发现，已婚夫妇观看与关系相关的电影时，他们的脑电波同步性比陌生人更高。而这种同步程度甚至与他们对婚姻的满意度成正比。 除了恋人之间，我们与朋友、同事甚至陌生人之间也存在这种同步。罗马的研究人员发现，当人们相互注视并进行互动时，他们的脑电波会自然同步，而这种同步与他们之间的社交行为有关。 更为有趣的是，这种脑电波同步并不需要两人在同一个空间。芬兰的研究者发现，即使是在不同的房间，只要参与者在协同完成任务，如一起控制赛车游戏，他们的脑电波也会同步。 此外，这种神经同步从婴儿时期就开始。研究表明，当成人与婴儿直接互动时，例如玩耍或读故事，他们的大脑活动也会同步。这意味著，我们从出生开始就在与他人建立这种无声的情感联系。 在学校，与同学和老师的脑电波同步可能对学生的学业成功至关重要。研究发现，脑活动与周围人更加同步的学生，在测试中的表现更好。 更广泛地说，这种脑电波同步也可能存在于共享相同信仰或价值观的团体中。例如，在政治活动中，持相同政治观点的人在接收政治信息时，他们的大脑反应可能会同步。 这是否意味著未来的政治活动会用医疗设备来判断我们是否支持他们，而不是传统的民意调查？这还不得而知，但毫无疑问，大脑的这种同步性无疑为我们提供了一个了解人与人之间联系的新视角。
胎盘是人类在短暂时间内成长出来的一个令人惊叹的器官，然而，它对人类的健康具有意想不到的长期影响。研究人员现在正在开发工具，以发现胎盘问题并改善未来婴儿的生活。 新生儿来到地球，都失去了胎盘，它为胎儿提供氧气和营养，清除废物并阻止病原体侵犯。这个关键的器官后来可能被丢进了垃圾桶。 你可能会说，这没关系。毕竟，胎盘本来就是临时器官。没有人想要带著一个看起来像肉质、宽20厘米的蘑菇状组织的脐带在肚脐上度过一生。人类过去一直是这么认为，但我们错了。人类现在了解到，胎盘在失去几十年后，可能对你的健康有出奇地大的影响。心脏病、肥胖、哮喘、多种形式的癌症，所有这些病症的长期风险，可能都受到胎盘生长方式的影响。 这个消息对已经出生的人来说来得太迟了。但如果能开发出工具，在怀孕期间找出不健康的胎盘并对任何问题进行新的治疗，未来的几代人都可能会受益。由于这些工具有望改善人类健康，研究人员现在正争先恐后地开发它们，在过去的12个月里，他们的努力已经开始取得成果。那么，我们是否已经准备好让未来的宝宝有更好的机会享受健康的生活？ 胎盘开始从胚胎的细胞中发展出来，大约在受孕后的10天。随著胚胎发展成胎儿，胎盘成为胎儿和母体的接口，为发育中的胎儿提供氧气和营养，并且单枪匹马地完成所有在出生后需要肺、肝和肾等器官协调完成的工作。为了实现这一壮举，胎盘负责监督子宫附近150条螺旋动脉的全面重塑，这些小型、缠绕的血管供应给胎盘血液。然而，这个过程并不总是顺利进行。 胎盘是人类在很短的时间内成长出来的令人难以置信的奇特和神奇的器官，但是它的成长过程可能出现各种各样的问题，会导致母体或胎儿的健康处于危险之中。 例如，子癫前症每年导致70,000名妇女死亡，也是导致500,000例死胎的一个因素。虽然子癫前症的确切原因仍在争议中，但它出现的时候，由胎盘重塑的螺旋动脉没有正确地扩宽，使胎儿缺氧。胎儿会通过向母体的血液中输送如雌激素和一种叫做可溶性FLT-1的蛋白来反应。最终导致血管收缩和血压上升。如果子癫前症不受控制，可能对父母的大脑、心脏、肝脏和肾脏造成伤害，也会让胎儿处于危险之中。 胎盘植入也是种严重的病况，新形成的胎盘在侵入子宫后不停止生长。在严重的情况下，它会穿透子宫壁，进入相邻的器官，包括膀胱或肠。然后，当宝宝出生时，“胎盘不能像正常那样脱落，因为它太深入了，母体就会失血过多，威胁生命。 胎盘问题 还有人认为，多达66%的早产可能是由胎盘问题导致的，而早产妇女在多年后发展出缺血性心脏病的风险增高。对于极早产的妇女——在怀孕22至27周间，早产过程本身可能引发炎症，增加了后期心脏病的风险。 其他孕期并发症也可能对长期健康产生影响。一项研究认为子癫前症可能在那些怀孕的人中，引发加速衰老的过程，影响多年后的健康。 胎儿的长期健康也面临风险。这种证据在20世纪末开始出现，英国英安普顿大学的医生David Barker及其同事的研究表明，出生时体重接近2.3公斤的人，在成年后死于心血管疾病的风险，比出生时体重接近4公斤的人高三到五倍。 后续的研究，发现如果一个人出生时体重过轻，他们将面临更大的中风、高血压、2型糖尿病、哮喘和某些形式的癌症风险。换句话说，他们认为，许多健康问题的起源可以追溯到出生之前。 这个观点，也被称为胎儿起源假说或Barker假说，并且在近几十年里，这个想法变得越来越有影响力。该假说的支持者包括与Barker合作过一些研究的俄勒冈健康与科学大学的Kent Thornburg。他说，你患上心血管疾病的风险，在出生之前就已经确定了，比出生后的生活方式选择影响更大，“胎盘实际上影响你的健康一生”。 随著这种假说的受欢迎程度增加，一些研究人员已经开始探讨胎盘如何可能影响胎儿的发育和长期健康。一种观点是，功能不佳的胎盘可能会在内脏器官如心脏和肾脏正在成长的时刻减少向胎儿提供的营养。这可能危及这些器官的发育，并使它们在以后的生活中更易受到健康问题的困扰。 符合这种观点的研究显示，9岁的孩子如果在胎儿期间经历了生长受限，他们供血到心脏的动脉比没有经历生长受限的9岁孩子小。其他研究显示，出生体重较轻的婴儿，其肾脏含有的肾小体——过滤血液制造尿液的结构——的数量比正常数量少。 通过动物——尤其是羊——的实验，研究人员已经确定了更多可能的发育问题。如果羊在子宫中缺乏营养，它们的动脉中弹性组织较少，而且他们的肺和肝也可能受到损害。此外，一项在老鼠上进行的研究显示，在胚胎期间营养不良可以减少胰腺中能生产胰岛素的β细胞的数量——这可能解释人类中出生体重与2型糖尿病之间的联系。 剑桥大学的Abigail Fowden说：“在人生的某个时期，你可能由于在子宫中经历的某些事情而消耗掉胰岛素，导致你发展成糖尿病。” 目前的研究 这一研究成果的总体表明，怀孕期间我们可以做的，就是照顾好胎盘，让人们在整个生命中保持健康。但我们该如何实现这一目标呢？ 在2020年的一项研究中，Thornburg及其同事审查了先前发表的数据，并得出结论：如果怀孕的人经历了慢性“毒性”压力，胎儿的生长速度会降低。这种压力与种族主义、住房不安全、食品不安全和伴侣暴力相关。 Thornburg说，这个发现的重要性不应被误解。“母亲并不应该为宝宝的大小或胎盘的生长状况负责，”他说。相反，结果显示，社会需要做更多的事情，以在怀孕期间保护和支持人们。 其他研究人员正在超越社会因素的研究。去年，剑桥大学的Gordon Smith及其同事分析了4200名正在经历首次怀孕的女性的血液样本，并确定了子痫前症和胎儿生长限制都与一种名为可溶性FLT-1的蛋白与一种名为胎盘生长因数的蛋白的比例过高有关。今年，Smith的团队报告说，这种高比例也与自然早产相关。 确定那些可能面临风险的人只是开始。更广泛的希望是，我们最终将有技术以前所未有的详细程度监测胎盘，这是“人类胎盘计划”的一个主要目标，该计划是2015年开始的一项持续的研究工作。这应该让我们能确切地发现谁的胎盘功能不佳，以便他们可以得到所需的护理。 宾夕法尼亚大学的Nadav Schwartz表示，胎盘监测技术应该重点关注一件事。“我想，如果你问世界各地的任何一位产科医生，关于胎盘测量的圣杯是什么，他们会说是氧气，”他说。去年，Schwartz和他的同事们展示了一种新的工具，该工具使用激光光和超声波来监测胎盘的氧气含量。在涉及24名女性的原则验证试验中，该工具确定了其中一部分人的胎盘含氧量较低，并且后来发展出怀孕并发症。Schwartz说，以前根本无法对胎盘获得这种程度的洞察。“能够终于衡量到这一点，这真是令人兴奋。” 该领域的进展速度很快，并且提供有关胎盘更多信息的工具正变得可用。例如，去年在另一项研究中，密苏里州圣路易斯华盛顿大学的团队，用机器学习工具分析了五名后来发展出怀孕并发症的女性的标准MRI扫描。他们发现用演算法能够以一种方式解读数据，以精确地定位胎盘内氧气含量低于预期的区域。 下一步将是开发允许治疗被识别为功能不良的胎盘的技术，比如治疗性超声，这已经被用于人体其他部位，通过帮助增加血流量将更多的氧气带入组织，可能也适用于胎盘，但这个想法需要进一步的测试。 如今，人们更加意识到胎盘对我们的健康有深远且长期的影响。 最后，还需要看到，胎盘是胎儿的一部分，这意味著其基因组与子宫细胞的基因组不同。胎儿基因可能会努力从母体获取尽可能多的营养，而母体基因可能会保持母体有足够的健康以支持未来的怀孕，这两者之间有冲突。现在的研究人员日益达成共识，认为一些最为人所知的怀孕并发症，如子痫前症、妊娠糖尿病、流产和早产，可能最好通过检查基因冲突来解释。
AI已经走进了医疗诊断的领域。谷歌最新研发的AI医疗工具的诊断能力堪比人类医生，许多病人已经开始向“谷歌医生”寻求医疗建议和诊断。 谷歌在《自然》杂志上公开了他们最新的研究成果。该公司的最新AI模型，Med-PaLM，展示了令人印象深刻的医疗问题回答能力，其准确率高达92.6%，与被要求回答相同问题的九位来自英国、美国和印度的医生的答案相当。这项技术可能会对未来的医疗服务产生深远影响。 尽管如此，谷歌研究人员坚称，这项技术并不是要取代全科医生的工作，而是提供更准确、详细的答案，如解答“失禁可以治愈吗？”等医疗问题。这种技术的应用前景广阔，包括在类似英国国民保健服务111号热线这样的医疗救助线上，都能应用。 人们在网际网路上搜索医疗信息时，常常会受到信息过载的困扰。AI医生可以提供简短的专家意见，没有偏见，明确引用来源，清晰表达任何存在的不确定性。研究高级作者Vivek Natarajan博士表示：“我们希望医生能够相信这个计画。这将有助于缓解医生的工作负担，特别是在专家医生短缺的情况下。” Med-PaLM是从名为PaLM的模型改编而来，后者擅长处理语言，但未经过专门的医学培训。为了使AI模型更懂得医学知识，研究人员对其进行了精心培训，教会它如何处理医学信息，以及在知识空白时如何表达不确定性。 然而，尽管Med-PaLM在诊断上表现出色，但其仍然存在”幻觉”的风险，即可能会无中生有地给出答案。这是因为AI工程师们并不完全理解AI的工作原理。尽管如此，Natarajan博士仍然对该技术充满期待，他认为这是一种令人兴奋的进步，并指出人工智慧不会取代医生的工作，反而会为他们释放出更多的时间与患者交流。 然而，有一些批评声音也指出，尽管这项技术在回答医学问题上有所进步，但医学实践并不仅仅包括回答医学问题。巴斯大学的信息技术教授James Davenport强调，实际的医学实践远比简单回答问题复杂得多，因此我们不能过分依赖AI。
