想像一下有些特殊的小球，形狀像心形的點點，它們是一種新型的「微型心臟」。這些小球是由我們的細胞——人類幹細胞，與一種特殊的硅納米線混合製造出來的。在實驗室的培養皿里，你可以看到它們像真的心臟一樣有規律地「跳動」，同時釋放出液體。這聽起來像是從科幻故事裡拿出來的情節，但其實，這是真實的研究成果！ 當這些微型心臟被放入一隻心臟受傷的老鼠體內，有趣的事情發生了。它們不再是那個小球狀，而是擴散開來，緊密地與老鼠自己的心臟細胞連接。而且效果是驚人的——28天之內老鼠的心臟功能已經大大改善。 但這裡面的秘密是什麼呢？關鍵在於那些稱為「硅納米線」的特殊材料。它們不僅是生物相容的，還帶有電活性，這意味著它們可以傳導電流。當這些納米線被放入微型心臟中，它們就像指揮家一樣，確保微型心臟的「跳動」與老鼠的真實心臟同步。這使得微型心臟能夠更好地融入老鼠的體內，從而幫助其修復受損的心臟部分。但現在這項技術目前只在老鼠身上測試過。 從我們呱呱墜地的那一剎那起，直到生命的盡頭，心臟都一直在為我們默默工作，把富含氧的血液送到身體的每個角落。想像一下，一個人能活到百歲，他的心臟實際上已經為他服務了整整一個世紀，這比我們手裡的大部分工具和設備都要耐用得多。 但正因為心臟太過辛勤，它也變得特別脆弱，容易出現問題。當心臟遭受傷害，負責心臟收縮的細胞——心肌細胞，很難恢復。傷害後，疤痕會在這些心肌細胞周圍形成，限制了它們收縮泵血的能力。 為了治療這樣的傷害，科學家們嘗試用人類的幹細胞，來培養出新的心肌細胞，並將這些細胞注入到受傷的心臟中。但是這些新的細胞很難在受損的心臟惡劣的化學環境中存活。 到了2017年，研究者們提出了一個全新的概念：製造微型心臟，或者叫做心臟類器官，但需要解決的問題就是，讓這些微型心臟細和真正的心臟同步。 此時，一種名為硅納米線的材料出現了，它與我們以前使用的納米線材料不同，更適合與生物體相互作用，而且它還能在體內自然溶解。當科學家們在培養的心臟細胞中添加這種納米線時，他們發現了一個驚人的現象：這些微型心臟開始與真正的心臟同步工作！ 為了進一步測試這一發現，科學家們首先將這些納米線注射到健康的大鼠體內，並發現這些大鼠在接下來的日子裡過得非常快樂，這證明了納米線的安全性。接著，他們用心臟細胞和納米線製作了一個小球，放在培養皿中培養。不到一個星期，這個小球就開始跳動起來。 最令人振奮的是，當這個小心臟被移植到大鼠體內時，它開始與大鼠的心臟同步工作，並與其建立起穩固的電連接。這為心臟疾病的治療開啟了一個嶄新的可能。 然後是最終的測試：修復心臟病發作後的問題。心臟病往往是血栓形成，堵塞了為心臟提供血液和氧氣的血管，心臟某部分的血液供應被切斷，那部分的心肌細胞開始缺氧和死亡。 那麼把血栓清除了血液就會恢複流動，但是如果大量的血液突然湧入之前被切斷供血的區域，就會導致再灌注損傷。因為這些血液不僅帶進來了氧氣，也可能帶入自由基和炎性因子。因此在這樣一個受損的環境中種植新的細胞，就像是在活火山上植樹。 為了測試其效果，研究團隊在老鼠心臟病發作四天後，向老鼠的心臟注入了機器人微型心臟和其他生物組織。令人驚喜的是，在短短一周內，這些移植物就與老鼠的心臟完美融合了。特別是那些含有納米線的組織，它們在受損區域，甚至是疤痕組織周圍，都展現出了強大的生存能力。 這些注入納米線的老鼠，不僅心臟功能有所恢復，還顯示出了更好的血壓控制。研究團隊表示，這是因為這種治療使血液流動得更加順暢，從而增強了治療效果。 更令人振奮的是，這種納米線似乎使微型心臟更容易被接受。四周後，那些常見於心力衰竭的疤痕組織在老鼠的心臟中顯著減少。同時納米線也能有效的調節老鼠的免疫反應，讓好的免疫細胞在受損區變得更為活躍，幫助心臟的修復。 雖然這些發現令人興奮，但要將它們應用於人類，還需跨越很多障礙。但這絕對是一個在修復受損器官領域的創新步伐。而且，這種納米技術在修復其他電活性組織，如肌肉或大腦，也有巨大的應用潛力。
你是否曾經與朋友或伴侶有過這樣的體驗：僅僅一個眼神或一個動作，就彷彿彼此之間存在某種難以言表的默契，彷彿兩人的思緒在同一時刻合二為一？這種「心有靈犀」的感覺，很可能與我們的腦電波有深刻的關聯。研究顯示，當人們的腦電波同步時，他們之間可能存在更深厚的情感聯結。 這種現象被稱為「神經同步」。事實上，有研究表明新夫婦在他們的腦電波同步時，他們的行為方式也會發生變化。例如，他們可能會開始模仿彼此的面部表情和身體語言，這是他們感到舒適和親密的標誌。 但當這種神經同步被打破，可能也意味著他們的關係開始出現問題。不僅如此，一項有趣的研究發現，已婚夫婦觀看與關係相關的電影時，他們的腦電波同步性比陌生人更高。而這種同步程度甚至與他們對婚姻的滿意度成正比。 除了戀人之間，我們與朋友、同事甚至陌生人之間也存在這種同步。羅馬的研究人員發現，當人們相互注視並進行互動時，他們的腦電波會自然同步，而這種同步與他們之間的社交行為有關。 更為有趣的是，這種腦電波同步並不需要兩人在同一個空間。芬蘭的研究者發現，即使是在不同的房間，只要參與者在協同完成任務，如一起控制賽車遊戲，他們的腦電波也會同步。 此外，這種神經同步從嬰兒時期就開始。研究表明，當成人與嬰兒直接互動時，例如玩耍或讀故事，他們的大腦活動也會同步。這意味著，我們從出生開始就在與他人建立這種無聲的情感聯繫。 在學校，與同學和老師的腦電波同步可能對學生的學業成功至關重要。研究發現，腦活動與周圍人更加同步的學生，在測試中的表現更好。 更廣泛地說，這種腦電波同步也可能存在於共享相同信仰或價值觀的團體中。例如，在政治活動中，持相同政治觀點的人在接收政治信息時，他們的大腦反應可能會同步。 這是否意味著未來的政治活動會用醫療設備來判斷我們是否支持他們，而不是傳統的民意調查？這還不得而知，但毫無疑問，大腦的這種同步性無疑為我們提供了一個了解人與人之間聯繫的新視角。
胎盤是人類在短暫時間內成長出來的一個令人驚嘆的器官，然而，它對人類的健康具有意想不到的長期影響。研究人員現在正在開發工具，以發現胎盤問題並改善未來嬰兒的生活。 新生兒來到地球，都失去了胎盤，它為胎兒提供氧氣和營養，清除廢物並阻止病原體侵犯。這個關鍵的器官後來可能被丟進了垃圾桶。 你可能會說，這沒關係。畢竟，胎盤本來就是臨時器官。沒有人想要帶著一個看起來像肉質、寬20厘米的蘑菇狀組織的臍帶在肚臍上度過一生。人類過去一直是這麼認為，但我們錯了。人類現在了解到，胎盤在失去幾十年後，可能對你的健康有出奇地大的影響。心臟病、肥胖、哮喘、多種形式的癌症，所有這些病症的長期風險，可能都受到胎盤生長方式的影響。 這個消息對已經出生的人來說來得太遲了。但如果能開發出工具，在懷孕期間找出不健康的胎盤並對任何問題進行新的治療，未來的幾代人都可能會受益。由於這些工具有望改善人類健康，研究人員現在正爭先恐後地開發它們，在過去的12個月里，他們的努力已經開始取得成果。那麼，我們是否已經準備好讓未來的寶寶有更好的機會享受健康的生活？ 胎盤開始從胚胎的細胞中發展出來，大約在受孕後的10天。隨著胚胎髮展成胎兒，胎盤成為胎兒和母體的介面，為發育中的胎兒提供氧氣和營養，並且單槍匹馬地完成所有在出生後需要肺、肝和腎等器官協調完成的工作。為了實現這一壯舉，胎盤負責監督子宮附近150條螺旋動脈的全面重塑，這些小型、纏繞的血管供應給胎盤血液。然而，這個過程並不總是順利進行。 胎盤是人類在很短的時間內成長出來的令人難以置信的奇特和神奇的器官，但是它的成長過程可能出現各種各樣的問題，會導致母體或胎兒的健康處於危險之中。 例如，子癲前症每年導致70,000名婦女死亡，也是導致500,000例死胎的一個因素。雖然子癲前症的確切原因仍在爭議中，但它出現的時候，由胎盤重塑的螺旋動脈沒有正確地擴寬，使胎兒缺氧。胎兒會通過向母體的血液中輸送如雌激素和一種叫做可溶性FLT-1的蛋白來反應。最終導致血管收縮和血壓上升。如果子癲前症不受控制，可能對父母的大腦、心臟、肝臟和腎臟造成傷害，也會讓胎兒處於危險之中。 胎盤植入也是種嚴重的病況，新形成的胎盤在侵入子宮後不停止生長。在嚴重的情況下，它會穿透子宮壁，進入相鄰的器官，包括膀胱或腸。然後，當寶寶出生時，「胎盤不能像正常那樣脫落，因為它太深入了，母體就會失血過多，威脅生命。 胎盤問題 還有人認為，多達66%的早產可能是由胎盤問題導致的，而早產婦女在多年後發展出缺血性心臟病的風險增高。對於極早產的婦女——在懷孕22至27周間，早產過程本身可能引發炎症，增加了後期心臟病的風險。 其他孕期併發症也可能對長期健康產生影響。一項研究認為子癲前症可能在那些懷孕的人中，引發加速衰老的過程，影響多年後的健康。 胎兒的長期健康也面臨風險。這種證據在20世紀末開始出現，英國英安普頓大學的醫生David Barker及其同事的研究表明，出生時體重接近2.3公斤的人，在成年後死於心血管疾病的風險，比出生時體重接近4公斤的人高三到五倍。 後續的研究，發現如果一個人出生時體重過輕，他們將面臨更大的中風、高血壓、2型糖尿病、哮喘和某些形式的癌症風險。換句話說，他們認為，許多健康問題的起源可以追溯到出生之前。 這個觀點，也被稱為胎兒起源假說或Barker假說，並且在近幾十年里，這個想法變得越來越有影響力。該假說的支持者包括與Barker合作過一些研究的俄勒岡健康與科學大學的Kent Thornburg。他說，你患上心血管疾病的風險，在出生之前就已經確定了，比出生後的生活方式選擇影響更大，「胎盤實際上影響你的健康一生」。 隨著這種假說的受歡迎程度增加，一些研究人員已經開始探討胎盤如何可能影響胎兒的發育和長期健康。一種觀點是，功能不佳的胎盤可能會在內臟器官如心臟和腎臟正在成長的時刻減少向胎兒提供的營養。這可能危及這些器官的發育，並使它們在以後的生活中更易受到健康問題的困擾。 符合這種觀點的研究顯示，9歲的孩子如果在胎兒期間經歷了生長受限，他們供血到心臟的動脈比沒有經歷生長受限的9歲孩子小。其他研究顯示，出生體重較輕的嬰兒，其腎臟含有的腎小體——過濾血液製造尿液的結構——的數量比正常數量少。 通過動物——尤其是羊——的實驗，研究人員已經確定了更多可能的發育問題。如果羊在子宮中缺乏營養，它們的動脈中彈性組織較少，而且他們的肺和肝也可能受到損害。此外，一項在老鼠上進行的研究顯示，在胚胎期間營養不良可以減少胰腺中能生產胰島素的β細胞的數量——這可能解釋人類中出生體重與2型糖尿病之間的聯繫。 劍橋大學的Abigail Fowden說：「在人生的某個時期，你可能由於在子宮中經歷的某些事情而消耗掉胰島素，導致你發展成糖尿病。」 目前的研究 這一研究成果的總體表明，懷孕期間我們可以做的，就是照顧好胎盤，讓人們在整個生命中保持健康。但我們該如何實現這一目標呢？ 在2020年的一項研究中，Thornburg及其同事審查了先前發表的數據，並得出結論：如果懷孕的人經歷了慢性「毒性」壓力，胎兒的生長速度會降低。這種壓力與種族主義、住房不安全、食品不安全和伴侶暴力相關。 Thornburg說，這個發現的重要性不應被誤解。「母親並不應該為寶寶的大小或胎盤的生長狀況負責，」他說。相反，結果顯示，社會需要做更多的事情，以在懷孕期間保護和支持人們。 其他研究人員正在超越社會因素的研究。去年，劍橋大學的Gordon Smith及其同事分析了4200名正在經歷首次懷孕的女性的血液樣本，並確定了子癇前症和胎兒生長限制都與一種名為可溶性FLT-1的蛋白與一種名為胎盤生長因數的蛋白的比例過高有關。今年，Smith的團隊報告說，這種高比例也與自然早產相關。 確定那些可能面臨風險的人只是開始。更廣泛的希望是，我們最終將有技術以前所未有的詳細程度監測胎盤，這是「人類胎盤計劃」的一個主要目標，該計劃是2015年開始的一項持續的研究工作。這應該讓我們能確切地發現誰的胎盤功能不佳，以便他們可以得到所需的護理。 賓夕法尼亞大學的Nadav Schwartz表示，胎盤監測技術應該重點關注一件事。「我想，如果你問世界各地的任何一位產科醫生，關於胎盤測量的聖杯是什麼，他們會說是氧氣，」他說。去年，Schwartz和他的同事們展示了一種新的工具，該工具使用激光光和超聲波來監測胎盤的氧氣含量。在涉及24名女性的原則驗證試驗中，該工具確定了其中一部分人的胎盤含氧量較低，並且後來發展出懷孕併發症。Schwartz說，以前根本無法對胎盤獲得這種程度的洞察。「能夠終於衡量到這一點，這真是令人興奮。」 該領域的進展速度很快，並且提供有關胎盤更多信息的工具正變得可用。例如，去年在另一項研究中，密蘇里州聖路易斯華盛頓大學的團隊，用機器學習工具分析了五名後來發展出懷孕併發症的女性的標準MRI掃描。他們發現用演演算法能夠以一種方式解讀數據，以精確地定位胎盤內氧氣含量低於預期的區域。 下一步將是開發允許治療被識別為功能不良的胎盤的技術，比如治療性超聲，這已經被用於人體其他部位，通過幫助增加血流量將更多的氧氣帶入組織，可能也適用於胎盤，但這個想法需要進一步的測試。 如今，人們更加意識到胎盤對我們的健康有深遠且長期的影響。 最後，還需要看到，胎盤是胎兒的一部分，這意味著其基因組與子宮細胞的基因組不同。胎兒基因可能會努力從母體獲取儘可能多的營養，而母體基因可能會保持母體有足夠的健康以支持未來的懷孕，這兩者之間有衝突。現在的研究人員日益達成共識，認為一些最為人所知的懷孕併發症，如子癇前症、妊娠糖尿病、流產和早產，可能最好通過檢查基因衝突來解釋。
AI已經走進了醫療診斷的領域。谷歌最新研發的AI醫療工具的診斷能力堪比人類醫生，許多病人已經開始向「谷歌醫生」尋求醫療建議和診斷。 谷歌在《自然》雜誌上公開了他們最新的研究成果。該公司的最新AI模型，Med-PaLM，展示了令人印象深刻的醫療問題回答能力，其準確率高達92.6%，與被要求回答相同問題的九位來自英國、美國和印度的醫生的答案相當。這項技術可能會對未來的醫療服務產生深遠影響。 儘管如此，谷歌研究人員堅稱，這項技術並不是要取代全科醫生的工作，而是提供更準確、詳細的答案，如解答「失禁可以治癒嗎？」等醫療問題。這種技術的應用前景廣闊，包括在類似英國國民保健服務111號熱線這樣的醫療救助線上，都能應用。 人們在網際網路上搜索醫療信息時，常常會受到信息過載的困擾。AI醫生可以提供簡短的專家意見，沒有偏見，明確引用來源，清晰表達任何存在的不確定性。研究高級作者Vivek Natarajan博士表示：「我們希望醫生能夠相信這個計畫。這將有助於緩解醫生的工作負擔，特別是在專家醫生短缺的情況下。」 Med-PaLM是從名為PaLM的模型改編而來，後者擅長處理語言，但未經過專門的醫學培訓。為了使AI模型更懂得醫學知識，研究人員對其進行了精心培訓，教會它如何處理醫學信息，以及在知識空白時如何表達不確定性。 然而，儘管Med-PaLM在診斷上表現出色，但其仍然存在”幻覺”的風險，即可能會無中生有地給出答案。這是因為AI工程師們並不完全理解AI的工作原理。儘管如此，Natarajan博士仍然對該技術充滿期待，他認為這是一種令人興奮的進步，並指出人工智慧不會取代醫生的工作，反而會為他們釋放出更多的時間與患者交流。 然而，有一些批評聲音也指出，儘管這項技術在回答醫學問題上有所進步，但醫學實踐並不僅僅包括回答醫學問題。巴斯大學的信息技術教授James Davenport強調，實際的醫學實踐遠比簡單回答問題複雜得多，因此我們不能過分依賴AI。
