作为一个老年人，我们怎样才能保持敏锐?本周，我们将探索不同的生物学方法来理解健康衰老，发现一种可能阻止与年龄相关的神经退化的蛋白质，并找出如何在我们衰老时保持认知功能。另外，为什么太监更长寿，以及如何把裤子变成过滤污染空气的催化转换器!
在这一集里
衰老和生物科学在巴伯拉罕研究所
与伦敦大学学院健康老龄化研究所的Linda Partridge，马里兰州国家癌症研究所的Tom Misteli，明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所的Jan van Deursen合作
了解年龄和与年龄相关的疾病涉及各个层面的研究——从人群到个人，他们的器官和分离细胞，甚至到分子领域。最近，由剑桥郊外的巴伯拉罕研究所主办的“衰老与生物科学”会议汇集了这些方法。尽管他们的科学背景不同，但年龄和年龄相关疾病的研究人员意识到，这不是他们面临的纯粹的学术问题。
琳达-我是琳达·帕特里奇我是伦敦大学学院健康老龄化研究所的主任。我认为，一个非常实际的问题，也是我们很多人都在努力解决的问题，那就是如何在人们变老的时候保持健康。人口老龄化对保健服务的经济影响正变得完全无法控制。最近有很多关于国民健康服务的头条新闻，还有很多老年人的复杂演讲，以及这个系统无法应对的问题。当然，健康问题的主要负担现在落在了老年人身上，所以我们应该集中注意力，努力帮助他们。
金妮——当然，有些人比其他人活得长。在某些情况下，时间更长。那么，我们能否从他们身上了解如何健康长寿呢?
琳达-最有趣的事实之一是，活到100岁以上的人(百岁老人)的行为方式非常普通。他们吸烟的可能性并不比其他人少。事实上，世界寿命纪录保持者是一位名叫珍妮·路易斯·卡尔芒的法国女士，她在119岁时戒烟。所以很明显，这些人一定对这种效果有很强的抵抗力。他们不太可能去锻炼，他们不太可能比其他人更胖。它们确实有点神秘，但它们似乎确实有一些遗传特征，有趣的是，这些特征与使实验室动物长寿的基因相似。所以，这是一束很好的光，表明我们真的可以用比人类寿命短的更简单的动物，我们可以做实验，试图了解人类衰老的机制。
金妮——那些健康长寿的人的基因只能告诉我们一部分故事。对于马里兰州国家癌症研究所副主任汤姆·米斯特利来说，答案在于一系列罕见疾病。
研究人类衰老的一种工具，一种方法就是观察过早衰老的疾病。所以，这些都是非常罕见的疾病，他们中的大多数人过早地衰老，非常非常快。我们所知道的大约有6到7种有趣的是，所有这些都与DNA损伤和DNA修复有关。我们在这些早衰患者身上的优势在于这些都是遗传疾病，所以我们实际上确切地知道这些患者的DNA水平出了什么问题。例如，我们研究一种特别罕见的疾病，叫做哈钦森-吉尔福德早衰综合征。这种疾病是由基因组中的一个突变引起的。我们确切地知道突变在DNA水平上，在蛋白质水平上的作用，然后我们开始研究在细胞水平上发生了什么。例如，这种特殊的突变，会导致细胞核的结构，细胞核的结构出现缺陷，从而影响基因组的组织，实际上导致DNA损伤，随后导致衰老缺陷。
金妮-但是，紊乱的衰老状况真的能告诉我们正常、健康的衰老吗?
汤姆-我认为所有这些早衰疾病的答案是，是，也不是。因此，这种疾病的某些方面在正常的衰老过程中也会出现，而其他方面则会缺失。举个例子，在我们最喜欢的疾病中，这种HGPS疾病，我们在病人的细胞水平上看到了很多很多的表型。我们在健康、正常年龄的人身上也能看到。例如，病人都死于心血管缺陷，心脏病发作和中风，这些心血管缺陷的病理看起来非常非常类似于你在正常年龄的人身上看到的。另一方面，我们正在研究的病人举例来说，他们从来没有患过肿瘤。我们发现这很有趣。我们现在用它来问，“在老年人中预防肿瘤或促进肿瘤的机制是什么?”
年龄和肿瘤生长之间的联系促使明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所的Jan van Deursen从细胞生物学的角度来研究衰老。
在45-50岁之间，患癌症的几率呈指数增长。癌症被认为是一种基因突变的疾病。它们不一定会在那个年龄急剧增加，所以这并不能真正解释这种加速。我觉得我们遗漏了一些东西。我们缺少了一个环节。也许这个缺失的环节是在衰老过程中发生的组织变化，这些变化变得更容易让癌细胞或癌前病变变成肿瘤。例如，随着年龄的增长，我们会积累越来越多的所谓的衰老细胞，也就是老化的细胞。这些衰老的细胞会分泌刺激肿瘤生长的生长因子然后蛋白酶会腐蚀组织结构这样癌细胞就更容易，一旦它们在组织中形成就会逃离组织，形成转移性肿瘤这通常是致命的。所以，这是一种假设，现在正在寻找一些牵引力。
金妮——衰老的细胞创造了一个促进肿瘤生长的组织环境，这些细胞也聚集在与年龄有关的疾病的损伤部位周围。那么，去除它们能延缓衰老吗?
简:我们已经证明，如果你清除正在衰老的动物体内的衰老细胞——当它们形成时，你就把它们清除掉——你就能减轻一系列与年龄有关的疾病。所以，我们的想法是，如果你能找到一种药物，可以模仿我们在老鼠身上做的基因戏法，你可能会对健康寿命有好处，所以健康寿命是你生命中没有主要慢性疾病的时期。你知道，我们总是谈论长寿，但如果你不健康，没有人想长寿。
金妮:我们开始了解年龄和年龄相关疾病的遗传和细胞基础。但是，如果我们想要找到健康长寿的秘诀，我们需要更多地了解我们的生活方式和我们衰老的环境。琳达·帕特里奇在健康老龄化研究所的工作为饮食和营养的作用提供了一些启示。
琳达:这些看似可以改善衰老过程的通路的一个明显特征是，它们是对饮食做出反应的通路，它们检测营养物质，并决定动物的反应。它能不能繁殖，产生免疫反应，生长，诸如此类。因此，考虑到它们是将食物与活动相匹配的中央控制系统，抑制它们的活动可能会产生很多副作用，而且是不理想的副作用，比如伤口愈合受损。因此，我认为目前的重点是试图了解这些途径是如何在衰老过程中改善健康状况的，以及是否可以将其从伴随而来的不良副作用中剔除。因此，深入研究这些途径，试图找出哪些基因表现出改变的活性，我们能否将它们分成由不同机制控制的组，并只针对那些改善健康的组?我认为目前对此还没有定论。我们不知道这是否有可能，但我认为这是有希望的。
金妮是伦敦大学学院的琳达·帕特里奇在她之前，是梅奥诊所的简·范·德森和国家癌症研究所的汤姆·米斯特里。
为什么老年时刻不是不可避免的
剑桥老龄化和神经科学中心的洛林·泰勒教授
本:在西方世界，我们现在的平均寿命比以往任何时候都要长。但寿命更长并不一定意味着生活更健康。因此，这一领域的许多科学研究的目的不是延长寿命，而是延长健康寿命。
众所周知，即使在正常健康的衰老过程中，我们的认知功能也会随着时间的推移而下降，即语言、记忆、注意力等能力。剑桥老龄化和神经科学中心(Cam-CAN)的成立就是为了试图了解这种情况是如何发生的，并找到将我们的认知功能延伸到老年的方法。
我们请来了Cam-CAN的负责人Lorraine Tyler教授。洛林，非常感谢你参加我们的节目。不管我们做什么，我们都会随着年龄的增长而失去认知功能，这是一个简单的例子吗?
洛林-很明显不是这样的。我们知道的一件事是认知功能衰退和衰退速度的可变性，还有一个事实是很多人在认知功能衰退的程度上表现出可变性。所以，我们试图理解的一件事是如果我们能把Cam-CAN变成纵向研究，这将是特别可能的，就是那些在一生中表现出保持认知能力的人到底是什么。
本:那么，当我们谈论认知能力下降时——我提到了语言、记忆和注意力——我们真正在谈论的是什么?我们看到的症状是什么?
洛林:嗯，我想很多人会说，随着年龄的增长，他们会看到记忆力下降的影响。当人们有找词问题时，他们会认为自己有语言问题，但事实上，语言理解能力在人的一生中是完好无损的。我的意思是，人们可以在一生中相互交谈，相互理解。注意力应该是走神的，但我认为人们最容易注意到的是记忆力减退。这并不是对每个人都适用，另一件事是，我们注意到我们认为的衰退的程度受到我们对衰老的刻板印象的强烈影响。
所以，如果我们预期自己会变老，我们会有老年时刻，那么我们实际上更有可能至少在自己身上看到这一点，如果不是，在别人身上。
洛林:当然，是的。此外，对衰老的负面刻板印象也会影响我们自己的身体健康。
本:所以，这几乎是一种安慰剂效应，因为我们预期会失去记忆，我们实际上开始失去记忆。
洛林:是的。
本:这太了不起了。但是这种事情什么时候开始发生呢?我知道有些事情是我应该担心的。我才30岁出头，就已经开始走下坡路了。
洛林:嗯，我认为人们在50岁之后会更强烈地注意到衰退，但我认为这在一定程度上是因为我们再次期待看到它。所以，当年轻人忘记钥匙时，你知道年轻人有多健忘，但我们不认为他们正在遭受与年龄有关的衰退。
本:那么，当我们谈到我们确实看到的衰退时，当我们看到有人因为某种病理性衰退而来，以至于它已经成为一种危险时，我们是否在大脑活动中看到了某种模式或者我们看到的衰退的大脑基础?
Lorraine -我们研究健康衰老，所以目前，我们还没有研究病理性衰老如果我们做一个纵向研究那么我们就能独特地绘制出从健康衰老到病理性衰老的轨迹。但就健康老龄化和人们注意到衰退而言，这取决于它是什么。我认为最明显的是，人们会注意到他们的记忆力下降。这是最早发生的事情。这并不一定直接反映我们一生中发生的大脑变化。大脑中发生的变化，例如灰质的减少，大脑中的神经元，细胞，以及连接细胞集合的白质束，在我们的一生中以不同的速度发生。
我们知道大脑其实是很有可塑性的。它可以适应。如果一个人失去了肢体或部分视力，我们知道大脑可以适应这些神经元。所以，我们会失去认知能力确实有点奇怪。
Lorraine -还记得我之前提到的人们在认知功能丧失或衰退的程度上有很多可变性我们现在从许多研究中知道的一件事是，正如你所说的，大脑仍然是可塑的这是在使用成像技术的研究中揭示的，它可以向我们展示大脑是如何运作的因为它在进行特定的认知测试。我们看到，老年人的良好表现通常与大脑活动增强有关，这是在神经元和白质束减少的背景下。你会发现大脑其他区域的活动比年轻人活跃的区域要多。论点是，证据是，细胞减少，大脑萎缩，激活增加之间的联系，它们与保存功能有关。
那么，我们现在是否可以说为了保持这个函数，你需要做一些特定的事情?我知道最近有一项研究表明，例如，拥有更活跃、更大社交网络的老年人更有可能活得更久，更长久地保持他们的能力。这是我们需要考虑的建议吗?
洛林:是的，我认为这当然是一回事。另一件我们目前可能有最有力证据的事情是运动——心血管运动。目前有相当多的证据。这不是无懈可击的，但越来越多的证据表明，增加心血管运动有助于提高认知能力，也有证据表明，它与神经发生有关——大脑中新神经元的形成。
有趣的是，有人告诉我们，如果你在退休后坚持做填字游戏，或者学习一门新语言，这些事情也可以确保我们在以后的生活中保持这些能力。
洛林:是的，我认为认知训练的效果没有那么有力的证据，但我当然认为，如果是我，嗯，我的意思是，是我，我喜欢玩填字游戏和数独游戏，我认为一个人应该给自己设定挑战，试着走出自己的舒适区。
本:嗯，他们确实说过，如果你不走出自己的舒适区，你永远不会进步。
洛林:当然。
长寿的太监
根据韩国科学家的研究，阉人——在儿童时期被阉割的男性——比完整的男性寿命长19年。
这项发表在《当代生物学》杂志上的研究使用了1551年至1861年间生活在朝鲜的385名太监的历史记录，他们在那里为皇室服务。
从这些记录中，仁荷大学的闵京镇(音译)和他的同事们找到了名单上81名太监的出生和死亡日期。他们发现，这些人的平均寿命约为70岁，比同时期的同等完整的人的50-55岁要长得多。具有讽刺意味的是，这也比他们所服务的国王要长得多，后者平均只有47年!
研究人员认为，这种差异可能与激素水平有关。睾酮主要在睾丸中产生，因此在阉割后，分泌到血液中的睾酮量急剧下降。
睾酮可能对免疫系统有负面影响，这意味着太监们能更好地抵御感染。阉割还会引起人类和其他动物的攻击和竞争行为，所以这些太监可能比未阉割的同类更少打架，生活压力也更小。
除了平均寿命更长，太监更有可能活到百岁;事实上，在科学家们研究的81个人中，有3个人。
日本百岁老人的比例约为3500分之一，与之相比，这使得韩国太监成为百岁老人的可能性是平均水平的130多倍——因此，减少睾丸激素可以延长寿命的观点似乎确实有一定道理。
但我们仍然不知道这是如何发生的，也不知道是否只有童年时期的阉割才有同样的延长寿命的效果。一个在晚年被阉割的男人会获得同样的优势吗?我们只是不知道。该研究的一些批评者还指出，将同一时代的阉割歌手与非阉割歌手进行比较，并没有发现寿命的差异。
在我们确定阉割会增加你活到100岁的机会之前，还需要做更多的研究!
催化衣净化污染空气
谢菲尔德大学的托尼·瑞安教授
英国EPSRC资助的一项研究表明，含有一种特殊添加剂的洗衣粉可以将衣服转化为净化空气的过滤器。这种名为CatClo的添加剂源于谢菲尔德大学和伦敦时装学院的合作。它是基于使用二氧化钛纳米粒子催化反应，然后分解污染物。谢菲尔德大学理学院副校长托尼·瑞安教授解释了这个想法是如何产生的。
托尼:这个问题是由一个十几岁的女孩提出的，她问我一个问题，“我们可以利用环境能源来做环境清理吗?”这让我想到利用你身体和空气之间的温差，那里并没有太多，这让我想到了光催化。所以，我意识到人们在光中徘徊，我们能让光驱动一个反应来做一些环境清理吗?
二氧化钛也被称为二氧化钛，作为白色颜料被广泛应用于油漆、纸张、食品、药片甚至牙膏等各种产品中。但它还有另一种特性，即在光的存在下催化反应的能力，这使得它能够清除污染。
托尼:纳米二氧化钛单位质量的表面积非常高。反应发生在表面。光子进入并激发钛中的一个电子，然后与氧反应，将氧分解成自由基。这些自由基与水反应生成过氧化氢，也就是漂白剂漂白剂会氧化物质它会氧化任何接触到的物质。因为它是在气相，首先被氧化的东西是在气相，所以它们将是挥发性有机物，你的气味，以及任何空气中的污染物。如果你是在城市环境中那么一氧化氮的浓度会带走一些一氧化氮。
光催化并不是一个新概念。类似的化学反应也涉及到使用二氧化钛的自清洁玻璃。
托尼:突破，如果说有什么突破的话，那就是意识到一块自洁玻璃的表面基本上是玻璃平方的平方的长度。而你的衣服，你衣服的表面积是所有纤维的表面积，所以如果你把所有的纤维展开，它比织物的面积要大得多。我的衣服有60平方米的有效表面积。衣服往往是你想要消除污染的水平。你利用了内部和外部的温度梯度因为这给了你空气的净通量环境清理剂在流动。即使你的建筑表面涂满了用来去除空气污染的油漆，你仍然需要风，不想说双关语，人们自己制造风。
本:但是催化裤能带来多大的改变呢?
一条经过催化的牛仔裤每天可以从大气中释放出1克到2克的一氧化氮。如果有足够多的人这样做，数字就会迅速增长。举个例子，如果谢菲尔德有一半的人穿着催化牛仔裤，我们就可以使谢菲尔德的一氧化氮含量不超过安全限制，即每立方米40毫克，而目前，我们超过了这一标准约10%，这将使该市全年的一氧化氮含量低于这一标准。
所以，一个完全催化的人可能会产生微小的影响，但要接触到足够多的人需要一种新的方法。
托尼:为了让这个计划生效，它必须是通用的，因为每个人取出的金额都是相当小的。因此，要去除一辆汽车产生的一氧化氮污染，大约需要5个人的催化作用。所以，你需要做的是确保一个城市里尽可能多的人被催化，而不是处理一个品牌的衣服，处理每个人都在做的事情要容易得多，那就是洗衣服。我们要做的是让洗衣房制造商联合起来，通过洗衣房提供这项技术。
本:当然，添加到洗衣粉中的任何东西最终都会进入下水道，所以人们担心的是它可能会改变下水道和水处理厂的化学成分。
托尼-下水道真的很简单，因为下水道里很黑，催化剂只有在看到光的时候才会起作用。因此，如果一块二氧化钛看到光，那么它就是光催化剂。如果一块二氧化钛在黑暗中，它就是一块石头。同样，在污水处理方面，2毫米的水足以过滤掉大部分紫外线，那么问题是，钛纳米粒子对污水处理厂的细菌有什么作用?这绝对是我们正在关注的问题。
本-研究人员现在正与一家环保清洁产品制造商密切合作，将CatClo商业化，他们希望在几年内将其推向市场。他们希望在更广泛的环境清理中，这些添加剂将使患有哮喘和呼吸系统疾病的人受益。瑞安教授还强调了另一个不太明显的好处。
托尼-对于像我这样的约克郡人来说，最好的事情就是这是放屁的许可证。
26:25 -母亲大脑中的胎儿DNA
母亲大脑中的胎儿DNA
发表在《科学》杂志上的一项研究发现，女性大脑中潜伏着男性的DNA，几乎可以肯定是男性胎儿留下的《公共科学图书馆•综合》这个星期。目前还不清楚这对产妇健康有什么影响。
胎儿微嵌合是指胎儿细胞和DNA脱离子宫进入孕妇的组织和血液的过程，但这项由弗雷德·哈钦森癌症研究中心的威廉·陈和他的同事进行的研究，首次表明这些细胞可以到达并持续存在于孕妇的大脑中。
研究小组观察了从59名女性尸体解剖中提取的大脑样本，并测试了Y染色体DNA的存在，这种DNA只能来自男性。63%的样本呈男性DNA阳性，这不仅表明这种情况很常见，而且持续时间也很长——男性DNA阳性的最年长女性是94岁。
一般来说，血脑屏障应该将这些外来细胞挡在外面，但怀孕期间的变化会使屏障变得更加多孔，给嵌合细胞一个机会之窗。
这是一项小型研究，因此对产妇健康的潜在影响尚不清楚。胎儿微嵌合先前已被证明是一把双刃剑。这些细胞可能有助于组织修复和预防乳腺癌，但也可能增加自身免疫性疾病和其他癌症的风险。
有更多孩子的女性患阿尔茨海默病的风险似乎也更大，因此研究人员非常惊讶地发现，患有阿尔茨海默病的女性大脑中男性细胞的患病率较低，尤其是在受该疾病影响最严重的大脑区域。这一发现引发了更多的问题，但它确实表明，微嵌合可能对大脑有一定的保护作用。
光明面偏见
一项新的研究揭示了人类倾向于总是看到光明的一面的大脑基础。科学家们早就知道，志愿者更容易接受带有积极信息的新信息，而不是他们往往会忽略的消极信息。
一些人推测，这种众所周知的“好消息/坏消息效应”可能是金融泡沫的基础，心理学家也怀疑，这是自然乐观、过度自信和在危急的医疗或健康状况下做出糟糕判断的原因。其原因一直是个谜。但是现在，伦敦大学学院的科学家Ray Dolan和他的同事们使用了一种叫做TMS的技术，即经颅磁刺激，暂时使大脑中一个叫做额下回(IFG)的区域失去活性，使这种效果消失。额下回以前被认为与自我抑制有关，也与更新我们对自己和周围世界的看法有关。伦敦大学学院的研究小组本周发表在《美国国家科学院院刊》上，他们要求一组志愿者估计他们遭受40种不同不良事件的可能性，从患阿尔茨海默氏症到被抢劫。然后，研究人员向研究对象提供了显示每个事件在其代表性人群中真实发生频率的数据。当他们回顾这些数据时，他们将TMS应用于受试者的大脑，以关闭他们的右侧或左侧额下回，或大脑中不相关的“控制”部分。然后，他们被要求重新评估他们之前考虑过的每一种不良生活事件的风险。研究人员发现，抑制右侧IFG或控制大脑区域没有效果。就像以前一样，当受试者发现他们遭受这些事件的可能性比他们想象的要小时，他们会修正他们对好消息的估计，但他们会隐藏坏消息。然而，抑制左侧IFG却让部分受试者产生了彻底的反思，其中60%的人不再像以前那样忽视坏消息。(研究数据证实，这种影响并不是因为受试者在吸收好消息方面不如以前好，而是他们接受坏消息的能力有所提高。)正如研究人员在他们的论文中指出的那样，把玻璃杯比喻成半满而不是半空有积极的好处，因为强调优点而忽略缺点“会增加探索行为，减少压力和焦虑，这是一个与身心健康有关的因素……”换句话说，它可能已经进化到帮助我们避免抑郁和焦虑，从而能够更好地在这个世界上发挥作用……
细菌排斥导管和113号元素
Chris Loose, Semprus Biosciences, Phillip Broadwith，皇家化学学会，John Rogers，伊利诺伊大学，Ken Lukowiak，卡尔加里大学
Bacteria-repelling导管
细菌和其他碎片可能会粘在插入体内的导管上，可能导致感染和血栓的形成。现在，一组来自美国几所大学和森普鲁斯生物科学公司的研究人员已经开发出一种可以解决这个问题的技术。该团队开发了一种导管，可以在其表面形成水屏障，防止血小板和细菌粘附在设备上。合著者Chris Loose解释了这项技术的重要性。
克里斯:这项工作很重要，因为有大量的医疗设备会对人体产生并发症，无论是与细菌有关的还是与血液凝固有关的。所以我们认为这是一个非常广泛的问题，这是我们展示的第一步，技术在减少细菌和血栓方面有很好的持久性能，在几个月的血液制品暴露中，所以双重功能和长期的。在实验室试验中，与传统导尿管相比，新设备上附着的有害物质减少了99%，即使在放置60天的情况下也是如此。这项研究发表在《科学转化医学》杂志上。
发现第113号元素
经过9年的努力，日本理化学研究所的科学家们发现了此前非常难以捉摸的113号元素。
这种高度不稳定且寿命很短的元素是由数百万个较轻元素的原子向较重元素发射，并观察碰撞产生的原子的衰变链而制成的。
然而，目前还不确定日本团队是否能够在日本物理学会杂志上发表文章，因为俄罗斯和美国的其他团队也声称发现了113号元素，任何新的发现都必须得到国际纯粹与应用化学联合会(Iupac)工作组的批准，正如皇家化学学会的菲利普·布罗德威斯博士解释的那样:
菲利普:还有其他的小组也可能声称发现了113号元素，所以这取决于工作组认为谁的证据最有说服力，谁先出现，谁来命名这个元素。
溶解电子
一组工程师发明了一种植入式电子设备，这种设备可以在预先确定的时间内无害地溶解，从而无需进行进一步的手术。
这些设备使用的材料已经在人体中使用，比如镁，目前用于支架的形式，以保持动脉畅通，以及一种丝绸，目前用于缝合。覆盖在植入物上的一层氧化镁的厚度控制着它们的作用时间，因为这种物质在体内的溶解速度是已知的。
伊利诺伊大学教授约翰·罗杰斯(John Rogers)是《科学》杂志上这篇论文的作者之一，也是多所大学团队的成员之一，他解释了这些设备需要解决的挑战:
提高蜗牛的记忆力……有巧克力
最后……研究人员给池塘蜗牛喂了一种存在于巧克力、绿茶和蓝莓中的化学物质，蜗牛的记忆力得到了改善。
加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)的研究人员训练这些生活在水中的蜗牛，让它们在浸入水中时屏住呼吸，不管水中是否溶解了表儿茶素。然后，他们定期测试蜗牛记住训练内容的能力，发现那些浸泡在含化学物质的水中的蜗牛可以记住训练内容几天，而不是几小时后。
合著者Ken Lukowiak教授解释了这一现象:
这项研究发表在实验生物学杂志．
预报空间天气-行星地球在线
Richard Horne, Sarah Glauert和Nigel Meredith;英国南极调查局
南极与探险家、企鹅和冰川联系在一起，但南极也是太空研究的理想场所。英国南极调查局是制作太空天气预报的合作组织的一部分。太空天气预报通过预测来自太阳的粒子辐射来帮助保护卫星。
《地球脉动》播客的主持人苏·纳尔逊去见了《Spacecast》团队的三位成员:莎拉·格劳艾特、奈杰尔·梅雷迪思和——你听到的第一个声音——项目协调员理查德·霍恩……
理查德:我们现在正在做一个预报，我们从各种卫星和地面基站获取信息，我们把这些信息输入到计算机模型中，我们提前三小时为卫星运营商预测太空中的辐射水平。
苏——奈杰尔——你们参与了一些实际用于预测的输入。这个计算机模拟需要你做些什么?
奈杰尔-没错。我正在制作空间中对辐射带环境有影响的波的模型。我收集了来自5颗不同卫星的波数据库，结合了大约16年的观测数据，制作了一个太空波的全球模型。
苏:当你说波浪时，你指的是哪些波浪?微波，无线电波?
奈杰尔:这些是低频波，在无线电频谱的低端，频率通常在20赫兹到20千赫兹之间，所以它们在音频范围内。
苏:音频——这意味着我们能听到他们的声音吗?
奈杰尔:这意味着我们可以回放它们，听它们，就像它们真正发生的自然波一样，我相信我们现在可以在电脑上听一个例子……
…你们刚刚听到的那个波是哨声模式的合唱，这是一个特别重要的波，它可以加速辐射带中的粒子，达到很高的能量，这是我们观察到的一种辐射。
苏:所以在某种程度上，它就像在这些波浪上冲浪的粒子。海浪越快，到达这里的速度就越快。
奈杰尔-没错。粒子本身实际上可以在波浪上冲浪并以小的增量逐渐获得能量，但随着时间的推移，通过在许多波浪上冲浪，它们可以将能量积累到非常高的能量，达到所谓的MeV能量，这是“杀手电子”的代表，它们可以在通常一到两天的时间尺度上加速到这种能量。
苏:现在，莎拉，你把这些信息输入到模拟程序中。肯定有很多变数吧?
萨拉:我们当然需要，比如太阳的活动，太空中地磁活动的水平。它们都进入了模型。还有很多其他的方式以不同的方式相互作用，驱使粒子更接近地球，诸如此类的事情。这个模型包含了很多不同的方面。
苏:有多准确?你如何测试它的准确性?
Sarah:好的，我们通过模拟而不是预测来开发这个模型，所以我们有卫星数据，我们可以试着用这个模型重建一段时间，这样我们就知道我们做得有多好了。如果你看一下SPACECAST的页面，你会看到GOES卫星的数据和对这些数据的模型预测。所以你可以自己判断我们做得有多好，你会看到我们有时做得好，有时做得不好。
苏:这里涉及的时间尺度是什么?从太阳真正打嗝到我们感觉到它的呼吸之间的时间尺度是多少?
奈杰尔:这可能会有所不同。物质从太阳流出到达地球的最快速度大约是17个小时。但一般来说，通常是两天，两到三天左右。一旦它撞击地球磁场，扰乱地球磁场，所有这些波就会开始起作用，加速带电粒子这是一个发生在地球磁场内部的过程，然后可能需要一天，也许两天，大概这样。
苏-理查德，你是美国宇航局几周前发射的研究太阳对地球影响的任务的共同调查员。这个任务将如何补充我们已经知道的?
辐射带风暴探测器是一项非常重要的任务。它将测量非常低频率的无线电波，这将帮助我们改进预报系统。我们将访问这些数据，对其进行处理，然后将其纳入我们的模型，并帮助验证我们的模型，从而提高我们的预测能力。它将进入一个我们没有太多数据的地区所以这对我们来说非常重要在英国南极调查局我们在这个任务中有一个共同调查员的身份我认为我们是唯一一个拥有这个身份的英国组织这对我们来说非常重要这是一个非常重要的国际合作。
保护神经元免受与年龄相关的衰退
迈克尔·科尔曼博士，巴伯拉罕研究所
随着时间的推移，神经细胞或神经元会受损，它们可能会不幸死亡，或者失去与邻居的联系。我们已经听说当这种情况在大脑中发生时，它会随着年龄的增长而导致认知能力下降。迈克尔·科尔曼博士是巴伯拉罕研究所的神经学家
他实际上是在2010年2月加入我们的——我不敢相信已经两年半了!——谈论一种因子的发现，当神经细胞因中风或受伤而受损时，它能使神经细胞存活．非常感谢你再次参加我们的节目。在我们继续看你的最新研究进展之前，今天我们来谈谈老龄化。这种神经退化过程与衰老有什么关系?
Michael:那么，我来回答你之前的一个问题，我们大脑中神经和白质束的丧失肯定发生在你们这个年龄段，甚至发生在20多岁的人身上。我们直到中年才真正注意到它的影响，因为我们的大脑天生就有足够多的连接来弥补这一点。但这是一个持续的过程。它贯穿整个成年生活，当然，当你进入老年时，它会开始对认知表现产生非常重大的影响，并容易患上与年龄有关的疾病。这是理解这个过程的两个非常重要的原因。
本:你知道我们为什么会丢掉这些东西吗?它们只是受伤或意外的结果，还是我们以同样的方式自然地失去一些，就像我们之前听到的衰老细胞一样，衰老细胞是在一定时间后关闭并停止分裂的细胞?我们在神经细胞中也看到了同样的事情吗?
迈克尔-我们当然总是很自然地失去他们，确切的原因，我们不知道。这确实是我的小组现在想要找出的一部分。因此，我们已经研究了很长一段时间研究损伤后影响神经存活的机制以及某些类型的神经退行性疾病。如果你愿意的话，衰老是生物医学科学的一个巨大的新增长领域。如果你愿意，我们正在赶上养老金行业和医疗服务，意识到这是一个非常重要的问题需要处理。因此，许多科学家现在都在问，在他们已经专攻的与衰老相关的领域，他们能做些什么，他们如何才能对该领域的机制有所了解。
本:当你两年半前加入我们的时候，我们谈论的是一种似乎可以保护这些神经细胞的蛋白质。你能再给我们讲讲这是怎么回事吗?
迈克尔:是的，我们的神经需要携带许多蛋白质，以保持神经末端的活力和功能。在这些蛋白质中，我们发现了一个限制远端神经或轴突存活的因素。我们之所以能够做到这一点，是因为老鼠身上有一种特殊的自发基因突变——一种无害的突变，使这些神经细胞存活得更长，我们知道它是如何工作的。从本质上讲，它是在补偿受损神经中正常蛋白质的损失。
所以，我们的想法是，如果你中风了，你就可以注射一些这种蛋白质，这将有助于保持这些神经的正常运转，直到你可以通过手术干预或其他任何方式恢复正常功能。
Michael -是的，所以无论是给蛋白还是给药都可以增强或阻断相关蛋白的活性从而改变整个通路的结果。
那么，这是否表明，调整这些基因或服用这种药物也可以预防与年龄相关的衰退，而不仅仅是中风或损伤相关的衰退?
迈克尔:嗯，这正是我们现在要弄清楚的。关于衰老研究的重要一点是，它不可避免地是一个非常缓慢的过程，因为衰老本身是非常缓慢的。我们可以考虑一个单独的研究项目，通常是3年的资助。如果你研究的是能活2年的老鼠，这是研究项目的重要组成部分。所以它确实不可避免地需要一定的时间来做，实际上，我们现在的一个方向是问，在正常的衰老过程中这种蛋白质发生了什么，这是与年龄相关的轴突损失的关键决定因素之一吗?
本-再说一遍，上次你加入我们的时候，这些都是在盘子里做的。你刚才看到的是细胞培养。你刚刚提到了老鼠。我们是否在小鼠和细胞培养中看到了这种蛋白质的真正活性?
迈克尔:是的，所以这是未发表的作品。在我们宣布全部结果之前，这项工作要经过其他科学家的同行评审，这一点非常重要，但早期的迹象很清楚地表明，我们在培养皿中看到的，在培养环境中看到的确实是老鼠身上的情况，是的。
本，细胞确实有一种自然死亡的方式。这是细胞凋亡或程序性细胞死亡。它对避免肿瘤等非常重要。我们让那些想要退化、不再存活的细胞存活是否会增加风险?
迈克尔:嗯，这是个非常有趣的问题。当我给其他科学家做研讨会时，我想最后最常被问到的一个问题是，我们是如何进化出一个过程，通过这个过程我们可以在受伤后迅速失去神经?这样做有什么好处呢?是的，这当然是我们想要弄清楚的事情。其中一个可能的原因是，如果在我们的神经和大脑中，随着年龄的增长，轴突会持续丧失，那么这种丧失必须以一种非常受控制的方式发生。如果它失去控制，就有严重的危险，它会损害神经内邻近的轴突。在一根神经中可能有成千上万的轴突。如果一个细胞死亡，你想要限制对这一个轴突的损害，而不是伤害它的邻居。
本:今天我们一直在讨论认知能力下降，所以我想我们可能主要考虑的是大脑中的神经当然是一堆乱七八糟的神经和神经连接。但据推测，这些都适用于那些有非常长的轴突的神经以及沿着脊柱向下延伸，一直延伸到我们四肢的神经。它不仅仅与大脑有关。
迈克尔-是的。对于一门本质上只需要观察的科学来说，我们对与年龄相关的轴突损失的理解目前是非常基础的，国际科学的理解。这是一个区域，作为第一步，我们需要得到更多的信息，关于大脑的哪些区域和神经系统的其他部分正在更快地失去轴突和神经元。当这种情况发生时，当你到达它们的末端时，大脑中的许多轴突分支非常多。有些树的末端可以有超过10万个分支。现在，有一些非常初步的，非常早期的信息，关于损失的大部分发生在分支数量的减少，而不是主要轴突主干本身的损失。但这只在大脑的一些特定区域显示出来，我们需要更多地了解这是整个大脑的普遍现象还是只在某些区域出现。
最后，直到最近，我们才看到了神经发生的确凿证据，即在我们的一生中，我们仍在形成新的神经细胞。这种蛋白质相关吗?你可能会鼓励更多的新神经生长，或者这纯粹是保护现有的神经?
Michael:是的，对神经发生的理解是过去10年左右神经科学领域的重大事件之一。我们还不知道的是，这些新生的神经元是否对大脑周围的长投影有贡献，或者它们是否只影响大脑某些区域的局部环境。所以，这种蛋白质是否真的参与了这些神经元轴突的生长，目前还不得而知。
减少热量摄入如何延长寿命?
迈克尔:在无脊椎动物、苍蝇和线虫中，有一些非常令人信服的证据表明，减少卡路里摄入可以在某种程度上增强细胞承受各种压力的能力。所以，这些细胞缺乏营养本身就是一种压力。通过开启对这种压力的抵抗力，它也开启了对许多其他压力的抵抗力。所以这是我们目前所能理解的最好的似乎是某种抗压力能力的普遍上调。
本:我认为有必要指出的是，当我们谈论卡路里限制时，我们并不是在说早上不要多吃甜甜圈或少吃一碗麦片。这些卡路里限制实验真的很极端，不是吗?
迈克尔:是的，很严重。我知道有一些人体研究正在进行测试，但我当然不想成为这些实验的对象。
有髋关节问题的人如何进行心血管运动?
洛林——你可以用手臂和身体的其他部位做一些有氧运动。所以，我不认为行动不便的人不能做任何运动。如果你做不到，那就更难了，但我当然认为你可以举重和做上半身的运动，这有助于提高你的心血管健康。
本，我想一定有很多物理疗法可以做。我当然看到有人骑手扶自行车，你蹬着车，但你不用脚，而是用手。
洛林:是的。
有些细胞是不朽的吗?
迈克尔:是的，当然有一些细胞系我们可以在实验室里培养。它们起源于正常类型的细胞。在某些情况下，它们可能在体内变成肿瘤或癌变，或者在实验室里发生了我们所说的转化。在那之后，它们可以生长很长一段时间，是的。
本:所以，这些是永生的细胞，它们对研究至关重要。
迈克尔:它们是必不可少的，但它们也有局限性。它们的DNA有很多变化。它们有时会有错误的染色体数量，所以它们可以告诉我们一些事情，但我们通常需要在更正常的细胞中证实这一点。
自体骨髓移植能逆转衰老吗?
我是纽卡斯尔大学的汤姆·柯克伍德教授。
衰老是复杂的。我们知道，身体衰老的根本原因是，随着我们的生活，我们的细胞积累了一大堆小毛病，损害了组成细胞的DNA，蛋白质和细胞膜。所以基本上，衰老过程是由出错驱动的，细胞受损，这也会影响身体的干细胞。过去人们认为干细胞可以无限地延续下去，但实际上，我们知道支撑身体许多部位的干细胞本身也会经历某种形式的内在衰老。
因此，从理论上讲，人们可能会认为对抗衰老的一个好方法是用受损程度较低的细胞替换体内因这些累积的缺陷而受损的细胞。你可以使用你生命早期储存的细胞这个想法很有趣。但这也有问题，衰老会影响身体的所有细胞和组织，所以简单地让一个特定的细胞群恢复活力可能对那群细胞有帮助，但对其余的细胞没有任何作用。所以，这不会是一个普遍的效应。
汉娜-自体骨髓移植可能不会逆转整个身体的衰老效应，但它可以用来逆转衰老的一个特定方面。骨髓干细胞在你的一生中不断复制，产生你的血细胞，包括白细胞，如淋巴细胞，它们就像士兵一样，抵抗你体内的感染。你的免疫系统是一个深受衰老影响的身体功能，这就是为什么老年人更容易死于感染。那么，给自己注射更年轻、更新鲜的骨髓干细胞能在以后的岁月里预防流感吗?
安妮-我叫安妮·科科伦。我是剑桥巴伯拉罕研究所的研究小组组长，我的工作是研究身体如何对抗感染。年老的淋巴细胞生长更慢，产生的新抗体也少得多，抗体是识别并消除感染的蛋白质。所以，一个更年轻的骨髓版本仍然有更年轻的干细胞来产生更年轻的淋巴细胞，这可能有助于你的免疫系统对抗感染。
汉娜:在这种情况下，所有40岁以下的人都应该急于进行骨骼钻孔，以获取骨髓干细胞并将其储存起来，以便在以后的生活中增强他们的免疫系统吗?
取骨髓样本可不是件小事。这又不像取血样。此外，我们还不知道长期储存骨髓对其效率有什么影响。
汉娜:相反，安妮建议，通过减少压力、充足的睡眠、富含抗氧化剂的健康饮食、锻炼和一些良好的身体接触来增强老年免疫系统，比如拥抱和握手，以释放内啡肽，促进抗体的产生。
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