專家答疑

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電鰻是如何產生電壓的,為什麼它們不會被電擊?

烏拉圭蒙得維的亞克萊門特·埃斯塔布爾生物研究所綜合與計算神經科學系主任、資深科學家安赫爾·卡普蒂提供了這個答案

電鰻透過一種高度專業化的神經系統產生強大的電流,該系統同步了盤狀的發電細胞的活動,這些細胞密集地排列在一個特殊的放電器官中。神經系統使用一個指揮核,告訴放電器官放電。一個複雜的神經陣列同時啟用數千個細胞。


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每個發電細胞的外部都帶有略低於100微伏的負電荷,相對於其內部而言。當指揮訊號到達時,神經末梢會釋放出微量的乙醯膽鹼,一種神經遞質。這種釋放產生了一個瞬時的低電阻路徑,連線了細胞一側的內部和外部。因此,每個細胞都像一個電池一樣,啟用的一側帶有負電荷,而另一側帶有正電荷。

由於細胞在放電器官內部均勻定向,就像一連串電池堆疊在手電筒中一樣,啟用的細胞產生的電流會“電擊”任何不活動的鄰居,引發一個級聯反應,在短短兩毫秒左右的時間內完成。如果電鰻生活在空氣中,產生的電流可能高達一安培,使這種生物的身體相當於一個500伏的電池。但是水提供了額外的出口,從而減少了電流。

對於為什麼電鰻可以電擊其他動物而不會電到自己的一個解釋可能是,電擊的嚴重程度取決於流經身體任何給定區域的電流的大小和持續時間。為了便於比較,電鰻的身體尺寸與成年男子的手臂大致相同。要使手臂肌肉痙攣,必須有200毫安的電流流入其中50毫秒。電鰻產生的能量遠低於此,其電流僅持續兩毫秒。此外,大部分電流透過電鰻的皮膚消散到水中。釋放到較小獵物體內的電流比例上要強得多。例如,長度為電鰻十分之一的獵物,其體積約為電鰻的千分之一。因此,靠近的小動物會被電擊,而不是放電的電鰻自己。

什麼導致口吃,有治癒方法嗎?—Z. SCHWARTZ,新澤西州維內蘭

匹茲堡大學健康與康復科學學院溝通科學與障礙學副教授、西賓夕法尼亞口吃中心聯合主任 J. Scott Yaruss 解釋說

口吃的分類包括多種溝通障礙。神經性口吃和心理性口吃,顧名思義,有明確的已知原因——要麼是大腦結構上的缺陷,要麼是深刻的心理挑戰。發展性口吃是這種疾病最常見的型別,通常在兩歲半到四歲之間開始。除了言語中斷外,口吃患者通常還會經歷負面的情緒、認知或行為反應,這些反應會進一步影響他們的溝通能力。

目前的理論認為,口吃是由多種遺傳和環境因素共同引起的。目前正在研究的一些因素包括運動技能、語言技能和性格。

目前尚無已知的口吃治癒方法,儘管許多治療方法已被證明可以成功地減輕其影響。可選方案包括改變言語模式的訓練、言語語言病理學家提供的諮詢以儘量減少負面反應、藥物干預以及可能增強流利度的電子裝置。自助和支援團體也在許多人的言語改善中發揮著重要作用。

大眾科學雜誌第294卷第3期這篇文章最初以“專家答疑”為標題發表於《大眾科學雜誌》第294卷第3期(),第104頁
doi:10.1038/scientificamerican0306-104
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