Forming New Habits in the Era of the Coronavirus

注:这篇文章是加州理工学院科学家系列文章的一部分,这些科学家正在根据各自的专业研究COVID-19大流行。从生物学,到化学,到社会科学,再到计算机,对抗这种疾病的关键还有待发现。

随着冠状病毒的流行,人们很容易形成新的习惯,比如更频繁地洗手,通过Zoom等视频平台与同事交流。当大流行结束时,这些习惯中哪些会继续存在,哪些会消失?

加州理工学院天桥和Chrissy Chen神经科学研究所社会与决策神经科学领导中心主任、行为经济学教授科林·卡默勒正在研究习惯形成的问题,即科学家们所说的“习惯化”。他说,冠状病毒大流行可能会产生连锁反应,导致公共卫生、教育等领域的行为持续改变。

卡莫勒是行为经济学领域的先驱,该领域将经济学、心理学和神经科学结合在一起,以更好地理解人们所做的选择。例如,在2018年,他和他的同事进行了一项研究,表明人们在做出购物决定时更喜欢8到15个选择;不仅如此,他们还会经历心理学家所说的“选择超载”。

现在,Camerer把他的注意力转向了人们在冠状病毒爆发期间形成的习惯。我们和他谈了这些习惯,如果他们将继续坚持下去,以及他未来的学习计划。

某物被habiized到底是什么意思呢?

当人们早上起床的前五分钟,他们会做一些非常常规的事情。他们可能会去冰箱找一些冰茶或煮咖啡。这就是运动系统接管大脑的时候,你有了一个习惯。这些习惯节省了时间和精力。例如,现在由于冠状病毒,人们洗手的次数比以往任何时候都多。这可能在未来变得更加habi化。当你在机场的时候,你会去洗手间或厨房看肥皂,或洗手液,这些东西会起到我们所说的提示作用。这基本上就是经典条件反射。当你看到那根球杆时,你会想,"。噢,在过去,当我看到那根球杆时,我会洗手。"可以很自动化。

为什么学习习惯很重要?

在第一线抗击病毒是至关重要的,但它也与考虑改变行为有关。以洗手为例。在这次流感大流行中,人们已经认识到,普通流感杀死了许多人,而这些人大多是易受致命流感感染的同一类型的人:老年人和免疫系统较弱的人。几十年来,医生们一直在说,"请在家里洗手,握手后也要洗手等等。"基本上和我们从COVID-19得到的建议是一样的。如果人们在未来更有规律地洗手,这可能会在未来许多年里挽救许多人的生命,使他们免于患上流感。当然,在这一点上这只是推测,但这是我们想要进一步研究的东西。

总的来说,我们的团队正在计划研究哪些东西已经被habi化了,哪些没有。这样的爆发往往会产生意想不到的后果或连锁反应。我们想知道行为是否会产生积极的溢出效应,而我们一直都应该这样做。像NSF(国家科学基金会)和NIH(国家卫生研究院)这样的资助机构意识到了这一点,并知道改变行为是等式的重要组成部分。

有没有其他疾病爆发后形成的习惯的例子?

总是有一个大的社会科学行为部分与爆发。在艾滋病方面,我们看到了行为上的变化,比如人们戴上避孕套,进行针头交换。研究这些行为模式很重要,因为它关系到公共健康,而且在理想情况下,解决这些行为模式比使用经济激励措施更经济、更容易。

你还在学习其他什么习惯?

我们还想看看大学水平的教育。包括加州理工学院(Caltech)在内的大学已经转向了在线学习,这有很多优势。学生可以随时在线观看课程,当他们注意力最集中、不困或压力最大时,他们可以按下“倒带”键。我认为,未来许多教授将采用"flipped"的课堂模式,他们将为自己的讲座制作视频,并利用课堂进行讨论。我们已经看到,在很多情况下,学生更喜欢这个。我们想要探讨的公开问题是:在这次大流行期间形成的哪些习惯将继续在物理课堂上形成?

你认为还有其他可能改变的习惯吗?

我认为很多知识型的工作,比如写作、法律和技术方面的工作,将会转向远程办公。如果你问人们是什么让他们开心和不开心,是什么让他们发疯,最糟糕的事情就是失去工作,失去配偶,以及其他明显的非常糟糕的事情。如果你问关于日常生活的事情,你会听到很多人抱怨通勤。他们希望能够在家工作。对于很多企业来说,让员工在家工作最大的担忧是,他们认为员工会穿着睡衣坐在那里偷懒。而组织中往往会有人抵制这种变化。

但现在这种变化已经强加在我们身上。公司会意识到远程办公实际上是一种有价值的额外福利,员工们会更快乐、更有效率。这叫做强迫实验。强迫实验对行为经济学家有好处,因为它让我们提出这样的问题:在此之前我们是否应该做一些事情,如果现在强迫尝试,是否会对我们的工作、生活和教学产生非常大的影响?

还有其他强迫实验导致习惯改变的例子吗?

我要告诉你一个小故事,有一点证据表明,有更好的方法来做事情或更好的例程,人们不总是探索。有一项关于伦敦地铁的研究。这是一个庞大的系统,很多人早上乘地铁上下班。地铁工人举行罢工,因为他们认为没有受到很好的待遇,但是罢工只有48小时,而且只发生在地铁系统的一部分。

从科学的角度来看,这是一个自然实验:你可以看看发生了什么事的人减刑在罢工期间没有列车运行和地区人们不得不寻找一个不同的火车路线上班,你可以比较他们的人,在相同的日子,可以保持正常上下班。这个强迫实验的结果是,5%的员工找到了稍微更好的通勤方式。

习惯的全部意义就在于你是在自动驾驶仪上,不去尝试新事物。但是尝试新事物是有益的。

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Caltech Trustee and Professor Named Members of American Academy of Arts and Sciences

维多利亚j .孤儿,加州理工学院# x27;年代詹姆斯欧文教授环境科学和生物学中心主任环境微生物的相互作用(CEMI)和李路,加州理工学院的理事和喜马拉雅资本的创始人兼董事长,被评为新成员的美国艺术与科学学院(AAAS)。这两个人加入了一个由约翰·亚当斯、詹姆斯·鲍登、约翰·汉考克和其他学者于1780年成立的大会,为紧迫的问题提供切实可行的解决方案。

美国科学促进会(AAAS)在其新闻发布会上公布了今年276名新成员的名单,其中包括"艺术家、学者、科学家以及公共、非营利和私营部门的领导人,"。加州理工学院现在有107名AAAS教员。

欧凡德是艾伦·戴维斯和勒纳贝尔·戴维斯主持的CEMI的领导主席,他关注的是与硫、碳和氮等元素的循环有关的微生物群落。在最近的一项研究中,她和她的合著者发现了一种以甲烷为食的细菌和深海蠕虫之间的共生关系。在细菌从甲烷中获取碳和能量后,蠕虫消化细菌来吸收这些益处。

她花了几十年的时间研究一种细菌和一种生活在深海甲烷渗出物中的古生菌之间的伙伴关系。在一个被称为“共生”的过程中,这两种微生物共同作用,消耗掉海底喷口所释放的80%的甲烷,从而防止甲烷成为大气中的温室气体,加剧气候变化。孤儿在2016年被授予麦克阿瑟奖(MacArthur Fellow),她帮助发现了这种共生关系。她的团队后来发现,即使没有身体接触,两个物种也可以共用电子来完成它们的任务。

作为**广场抗议活动的学生领袖之一,李在1990年的回忆录《移山:我在中国的生活从文化大革命到天安门广场》(Moving the Mountain: My Life in China from the Cultural Revolution to天安门广场)中讲述了这段经历。1997年,他创办了喜马拉雅公司,这是一家专注于亚洲和美国长期投资的数十亿美元的公司。

李获得了哥伦比亚大学的约翰·杰伊奖、国会人权基金会的拉乌尔·瓦伦堡人权奖和锐步人权奖。此外,他还参加了美国国家历史博物馆的声音家族在线展览。

除了Orphan和Li,还有四位加州理工的校友被提名为AAAS会员:

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NASA Develops COVID-19 Prototype Ventilator in 37 Days

美国国家航空航天局的工程师研发了一种新型的高压呼吸机,专门用来治疗冠状病毒(covid19)患者。

这种设备被称为VITAL(呼吸机干预技术,可在当地使用),是由喷气推进实验室的工程师开发的。该实验室位于南加州,由加州理工学院为NASA管理。

喷气推进实验室主任迈克尔·沃特金斯说:“我们专门从事航天器而不是医疗设备的制造。”",但优秀的工程,严格的测试和快速成型是我们的一些专长。当喷气推进实验室的人们意识到他们可能有能力支持医学界和更广泛的社区时,他们觉得分享他们的独创性、专业知识和驾驶技术是他们的责任

详情请参阅JPL新闻。

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Pandemics and Pollution: A Conversation with Atmospheric Scientist Paul Wennberg

注:这篇文章是加州理工学院科学家系列文章的一部分,这些科学家正在根据各自的专业研究COVID-19大流行。从生物学,到化学,到社会科学,再到计算机,对抗这种疾病的关键还有待发现。

你可能已经看到了前后对比鲜明的照片:以前被浓重的雾霾笼罩的城市现在天空晴朗,covid19的“居家订单”让汽车交通和工业陷入停顿。

但加州理工学院大气化学和环境科学与工程学院教授保罗·温伯格(Paul Wennberg)表示,空气质量改善的问题并不像照片所显示的那么简单。温伯格是大气化学家和环境地球化学家,研究人类活动对全球大气的影响。

我们通过Zoom与温伯格进行了交谈,了解他对我们通过观察covid对空气污染的影响可以了解到什么,以及为什么我们在洛杉矶地区没有看到世界其他地方所观察到的同样显著的影响。

你能描述一下COVID-19“家庭主日指令”对环境的影响吗?

这取决于你在哪里。根据二氧化氮(NO2)水平,我们已经看到空气污染水平大幅下降,首先是在中国,然后是在欧洲和北美。但是,在你如何解释这些观测结果时,会有很多细微的差别,因为它们对天气之类的事情非常敏感。

例如,洛杉矶有一个非常多雨的时期后,开始在家里的订单,雨水有助于清除空气中的许多可溶性污染物,如气溶胶和颗粒。减少排放和改善空气质量之间的联系,在印度和中国这样的地方要比在洛杉矶这样的地方容易得多。

这是为什么呢?

人们有时没有意识到这一点,但在洛杉矶,汽车被认为只造成了空气污染的一小部分。与过去几十年相比,汽车已经变得非常干净。我们预计,汽车交通的减少将减少大约10%的主要污染物的排放,这是相当可观的,但总体来说还是很小的。如今,洛杉矶的氮氧化物排放主要来自卡车和其他柴油发动机。如果你现在走在高速公路上,你会看到还有很多卡车。

世界其他地方呢?

在其他地方,与COVID-19有关的交通减少与空气污染减少之间的联系更容易建立。在欧洲,有更多的柴油汽车,它们排放大量的氮氧化物。把它们从马路上拿开会产生更明显的影响。

在印度,电力需求大幅下降——10天内下降了26%——所以他们正在关闭燃煤电厂,这也带来了更清洁的空气。你可以将其与加州进行对比,加州的用电量有所下降,但降幅并不大。我们可能下降5%到10%。我们都在家里,但我们仍然在线,使用我们的电脑。许多需要电力的活动并没有像在印度或中国这样制造业占主导地位的地方那样发生改变。

全球气候模式最终会产生均质化效应,导致各地空气更清洁吗?

在某种程度上。我们期望看到大气中臭氧的背景水平以更全球化的方式减少,这是一件好事。但是很多颗粒物并不能传播很远,所以环境对此的反应仍然是局部的。

空气质素的改变会对云的形成有什么影响?

这方面有两个方面正在被跟踪。我们感兴趣的是对飞机在产生高空卷云中的作用进行量化,这些高空卷云可以在16500英尺以上发现,并使地球变暖。9/11之后的研究试图利用袭击后那一周飞机数量不足的情况来确定这一点,这些研究表明,在航空活动对气候的总体影响中,卷云的形成可能占了一半,它会吸收热量,导致全球变暖。

从2月底到3月底,全球航班数量减少了约三分之二,我们看到了9/11对全球的影响。这将更容易解释,因为它会持续很长时间,而且会因地区而异。在很大程度上,中国的航空旅行首先减少,然后是欧洲,最后是美国。回归航空业可能也会是不均匀的,这使得人们可以尝试将局部影响从飞机本身的影响中分离出来。

我们对发生在6500英尺以下的低空云层也很感兴趣。每一个云滴的核心都有一种存在于大气中的粒子,因此有人认为,气溶胶污染导致了云量的变化,而这是气候强迫的一个重要组成部分。云可以吸收热量,使地球变暖。与covid19情况相关的气溶胶污染的减少应该为那些很难用其他方式评估的理论提供一个非常有用的测试,因为气候和污染的故事在过去的50年里一直在共同演变。

这还意味着什么其他的研究机会呢?

就在这件事发生之前,我们向国家科学基金会提交了一份提案,研究如果我们不再排放汽车,从空气质量的角度来看,洛杉矶和美国将会是什么样子。现在我们有了一个更好的基于硬数据的想法。作为一个侧项目提案,Resnick可持续发展研究所和罗纳德·玛克辛林德全球环境科学中心委托的空气质量监测站校园,这是由我的一个员工,约翰Crounse[博士& # x27; 11], 1月和2月,及时开始观察这一点。

还有什么其他工具可以用来分析这个问题呢?

现在,我们还不能获得很多国家的科学资产,你可以用它们来跟踪空气质量。通常,你可以说,"让我们坐上国家科学基金会的飞机,飞过去看看发生了什么事。"现在,那些飞机停飞了。

但是,我们确实有一些遥感仪器,例如轨道碳观测站、OCO-2和OCO-3。大部分的图片你# x27;我在Twitter上看到在报纸上,来自荷兰的仪器称为Tropomi,这是一个传感器,启动只是几年前和地图标准的污染物,我们称之为,从空间分辨率很高。此外,还有一些其他的喷气推进实验室仪器(喷气推进实验室由加州理工学院为美国国家航空航天局管理)正在跟踪例如一氧化碳污染方面的变化。

这是否会产生长期影响,还是说空气污染会回到国内订单增加时的水平?

这实际上是一个社会问题,而不是环境问题。一旦你重新启动那些造成空气污染的活动,它就会卷土重来。但是有些地方历史上曾经有过非常严重的空气污染,很多人从来没有真正经历过干净的空气。突然之间,他们正在经历这样的事情,我简直不能相信这不会有什么效果。人们将会看到一些不同的东西,如果他们届时提出要求,我不会感到惊讶。我们已经在美国表明,你们既可以拥有良好的空气质量,又可以拥有大量的经济活动。我想世界上很多地方的人都没有经历过这种情况。

下一个是什么?

洛杉矶的春季天气变化无常,这使得我们现在收集的空气质量数据的解释变得很复杂。如果整个夏天都呆在家里的订单持续下去——让我们希望他们不要这样做——我们就能更好地回答这个科学问题:当你把汽车流量减少两倍、三倍或四倍,或者我们已经做过的任何事情时,会发生什么。

从气候变化的角度来看,这就好像我们在进行一项持续了几个世纪的全球实验,缓慢地向大气中排放越来越多的二氧化碳和颗粒污染物。由于缺乏历史记录,我们对这些排放的影响的认识受到了挑战。但现在,我们以一种非常戏剧化和直接的方式,尤其是在微粒污染方面,做了相反的事情,而且是在我们有更好的工具来理解它的时候。看到这是如何进行的应该是相当直接的。

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Culinary Caltech: Bring a taste of campus to your home kitchen

如果在厨房里有什么时候可以发挥创造力,那就是现在。19年的流行性感冒把我们隔离在家里,我们中的一些人可能会有一种冲动,想要打破我们的烹饪常规,尝试一些新的东西。对于那些在加州理工学院附近或远处想念校园和校园里的人来说,这些食谱应该有助于把加州理工学院的精神带进你的厨房。

一杯可可

Cocoa recipe图像灯箱Cocoa recipe下载完整图像

除了在20世纪20年代和30年代建立加州理工学院的化学部门外,阿瑟·a·诺伊斯(Arthur A. Noyes)还至少引入了加州理工学院的一个早期传统:热可可。每周的研究会议都以可可为主题,按照诺伊斯创造的精确配方制作,并张贴在盖茨化学实验室(现在的帕森斯-盖茨行政大厅)厨房的公告栏上。

来自汤姆·曼尼恩的厨房

25年来,学生活动和项目的高级主管汤姆·曼尼恩(Tom Mannion)一直在加州理工学院教授烹饪课程,并通过演示分享他的烹饪专长。今年春季学期,曼尼恩将开设他的热门烹饪基础课程SA 16C,作为一个不受正常班级规模限制的在线课程。

南方风格饼干

去年感恩节,曼尼恩指导加州理工学院学生宿舍的居民们准备并呈现了一场盛宴,与大家分享他制作南方风格饼干的简单配方,以及烘焙背后的科学原理。

软椒盐卷饼

如果你有精力再吃一份含淀粉的零食,这里有一份软椒盐卷饼的食谱,Mannion在4月2日为加州理工学院学生紧急基金筹款的在线活动#CaltechTogether上与大家分享。

面团
3杯通用面粉
一杯水
½茶匙盐
1½茶匙酵母
2汤匙糖
浸泡液体
4杯热水
5茶匙小苏打
其他
粗椒盐

  1. 烤箱预热至475华氏度
  2. 将所有的面团原料放入面包机中,进行面团循环(约90分钟)
  3. 把面团撕成小块,卷成小棍,扭成椒盐卷饼……没有简单的方法来描述如何,只是尝试和错误!
  4. 在滚烫的液体中浸泡15-30秒,翻转一次
  5. 加上粗盐
  6. 在华氏475度下烘烤约10分钟,直到金黄酥脆

香料起来

shrimp图像灯箱shrimp下载完整图像

詹妮弗·于(Jennifer Yu, BS '93)在她颇受欢迎的“使用真正的黄油”(Use Real Butter)博客上分享了食谱,其中包括泰国爆竹虾的食谱,还有她的狗狗的照片,以及她在科罗拉多州落基山脉生活和冒险的故事。

举起酒杯

城市的星星

2017年,加州理工学院联合团队为他们在格里菲斯天文台举行的招待会设计了一款特色饮料。

1½盎司杜松子酒
½盎司柠檬汁
½oz薰衣草糖浆
最后再来点儿Prosecco
,可选:洒一点雪碧来增加甜味

的破坏者

在2019年一个名为“"华尔街新搅局者”的小组讨论中,加州理工学院(Caltech Associates)的"给出了这一武断的奠酒词。

2盎司巴卡第8朗姆酒
¾oz新鲜柠檬汁
½oz 2:1红糖的一种糖浆
¼盎司黑樱桃酒酒
5 – 6滴苦艾酒
1 dash苦味酒
在调酒壶中加入冰块,把所有成份倒入其中,摇匀后倒入冰镇的鸡尾酒杯。

加州理工学院的橙色

加州理工学院餐饮服务为受托人和其他学院活动创造了这种独特的和适当色调的饮料。

1部分鲜榨柠檬汁
1部分鲜榨橙汁
¼部分气泡矿泉水(可选)
加一点盐
用新鲜罗勒叶浸泡一夜

一个甜蜜的完成

浆果阅览室

Berries Athenaeum图像灯箱Berries Athenaeum下载完整图像

这道经典的雅典娜食谱由行政主厨凯文·伊萨克森提供。

香草豆1½品脱冰淇淋
1½杯混合各种新鲜浆果(草莓、蓝莓、树莓、黑莓)
2盎司金
4 gaufrette饼干

把冰淇淋舀进四个冰冻的高脚玻璃杯里。把浆果混合在一起,用勺子把冰淇淋舀起来。在所有的菜上淋上柑桂甜酒,再配上高弗雷特甜饼干。

devil&27;s囤积巧克力蛋奶酥

旧金山Laughing Monk Brewing创始人安德鲁•卡斯蒂尔(Andrew Casteel, BS '00)提供了一种用Laughing Monk devils窖藏的比利时帝国烈性黑啤酒制作巧克力蛋奶酥的配方。

渴望更多?

加州理工学院正在创建一个平台,供校园社区成员分享他们最喜欢的食谱,可以通过带有说明和照片的文档,也可以通过自制的教学视频。请将您的食谱、评论或建议发送到[email protected]

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NASA-Developed Ventilator Authorized by FDA for Emergency Use

美国国家航空航天局(NASA)工程师开发的一种新型高压呼吸机今天获得了食品和药物管理局(FDA)的批准,用于治疗冠状病毒(covid19)患者。

这种设备被称为“至关重要”(呼吸机干预技术,可在当地获得),是由美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)的工程师在南加州开发的,目的是解放美国国家航空航天局有限的传统呼吸机供应,使其可以用于最严重的covid19症状的患者。

"美国国家航空航天局局长吉姆·布里登斯汀说:“FDA的这一授权是一个关键的里程碑,它体现了政府在危机时刻所能做的最好的事情。”"这台呼吸机是纳税人在太空探索上的投资如何转化为改善地球生活的成果的无数例子之一

加州理工学院的技术转让和企业合作办公室为NASA管理喷气推进实验室,为VITAL提供免费许可证,并与商业医疗行业联系,寻找该设备的制造商。

加州理工学院首席创新与企业合作官员弗雷德·法里纳(Fred Farina)说:“现在我们有了设计,我们正在努力把接力棒尽快传递给医学界,最终传递给患者。”为了达到这个目的,我们在免版税的基础上提供设计许可,在流行病期间

详情请浏览JPL新闻。

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Two Faculty Members Inducted into the National Academy of Sciences

今年,两名加州理工学院的教员和几名加州理工学院的校友成为了美国国家科学院(NAS)的新成员。科学院的成员资格被认为是科学家所能获得的最高荣誉之一。

今年加州理工学院的教职工包括桃瑞丝曹(BS '96),生物学教授,霍华德休斯医学研究所研究员,陈系统神经科学技术中心主任和领导主席;雪佛龙公司化学工程和机械工程教授约翰·布雷迪。

布拉德的研究重点是流体力学,特别强调复杂的流体和软物质,如悬浮液、胶体和含有自推进粒子的活性材料。他对这些材料的研究使他开发了Stokesian动力学,这是一种用于模拟许多粒子在粘性流体中移动行为的计算方法。2012年,布雷迪获得了美国物理学会流体动力学奖。1999年,他被选为国家工程院院士。

她的研究领域是系统神经科学,研究灵长类视觉的神经机制。她的目标是发现大脑如何将照射到视网膜上的光线组合成离散的、可识别的物体的视觉体验。她的工作在功能性核磁共振成像的应用上处于领先地位,并在灵长类动物大脑中发现了专门用来识别人脸的"面部区域。2018年曹被授予麦克阿瑟奖。

今年入选的加州理工学院校友有密歇根大学安娜堡分校的乔尔·d·布鲁姆(Joel D. Blum)(博士'90);新墨西哥大学的Carlton M. Caves博士(博士学位:x27;79);加州理工学院杰出校友Chaitan S. Khosla(斯坦福大学博士'90);德克萨斯大学奥斯汀分校的John Kormendy(博士'76);斯坦福大学的理查德·s·刘易斯(Richard S. Lewis,博士,x27;85)。

国家科学院是根据亚伯拉罕·林肯总统1863年签署的国会宪章建立的。它与美国国家工程学院和美国国家医学学院一道,向联邦政府提供科学、工程和卫生政策方面的建议。

要获得今年NAS成员的完整名单,请访问http://www.nasonline.org/news-multimedia/news/2020-nas-election.html

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Arnold and Stuart Elected to Royal Society of Great Britain

弗朗西丝·h·阿诺德,莱纳斯·鲍林化学工程、生物工程和生物化学教授,唐娜和本杰明·m·罗森生物工程中心主任;布伦学院的计算机和数学科学教授安德鲁·m·斯图尔特(Andrew M. Stuart)被任命为英国皇家学会院士。皇家学会成立于1660年,是现存最古老的科学学会。阿诺德和斯图尔特是今年62位入选者中的两位。

皇家学会主席文基·拉马克里什南在一份事先准备好的声明中说:“尽管被选为院士是对个人对科学做出的杰出贡献的认可,但它也是一个可以用来解决具有社会和全球意义的问题的专家网络。”今年的研究员和外国成员通过在人类基因组学、气候科学和机器学习等前沿领域的工作,帮助塑造了21世纪

阿诺德最为人所知的是她在定向进化方面的研究,她的研究被用来制造酶,这种酶可以产生自然界中没有的化学物质,包括含有硅碳键或硼碳键的分子,或者含有能量丰富的碳环的双环丁烷。通过使用制造这种新酶的细菌,研究人员可以用"greener"的方式来制造这些化合物,这种方式更经济,产生的有毒废物更少。2018年,她因在该领域的成就获得了诺贝尔化学奖。

阿诺德于1979年在普林斯顿大学获得机械和航空航天工程学士学位,并于1985年在加州大学伯克利分校获得化学工程硕士学位。1986年,她成为加州理工学院的访问副教授,1987年被任命为助理教授,1992年被任命为副教授,1996年被任命为教授,2000年被任命为迪金森化学工程与生物化学教授,2017年被任命为鲍林教授。

应用数学家Stuart研究数学模型与数据集成框架的开发。这些框架在地球物理科学中有应用,例如天气预报,其目的是使预测更准确。

1983年,他在布里斯托尔大学(University of Bristol)获得了数学学士学位,1986年在牛津大学(University of Oxford)获得了计算机博士学位。2016年,他被任命为加州理工学院的布伦教授。

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Understanding Congenital Heart Defects, One Chicken at a Time

大约10%的婴儿天生就有先天性心脏缺陷,其中最常见的是持续性动脉干——心脏上的一个洞。在一个健康的婴儿体内,缺氧的血液通过一条单向血管泵入肺部,在那里它变成含氧的,然后通过一条相邻的血管泵入心脏,就像两个方向的高速公路交通被中间线干净地隔开一样。但是对于患有持续性动脉干的婴儿,这两个通道中间有一个孔,导致含氧和脱氧的血液混合。因此,进入身体的氧气太少,心脏不得不更加努力地工作。手术是必要的,以修复这个洞,和婴儿经常有身体上的困难,在整个童年。

当心脏在发育过程中不能正常形成时,就会产生这个洞,但直到婴儿出生后才能检测到。现在,加州理工学院的一组研究人员以鸡胚胎为模型生物,发现了某些干细胞用来正确形成心脏组织的遗传途径。研究人员说,用这些遗传指令对其他干细胞进行重新编程,将诱导它们制造心脏组织,即使这不是它们最初的目的。

了解这些遗传过程有一天可能使医生能够在婴儿出生前检测出持续的动脉干,并可能在婴儿还在子宫内时不通过手术纠正缺陷。

这项研究是由生物学教授、贝克曼研究所所长玛丽安·布朗纳的实验室进行的,并在5月4日的《发育细胞》杂志上发表了一篇论文。

由于人类胚胎的使用问题,研究人类的发展可能会很困难。布朗纳实验室使用的是鸡胚,它们的发育过程和基因与人类在胚胎早期阶段的情况类似。

在大约两天的发育过程中,一个鸡胚胎已经发育出了一排未分化的干细胞,称为神经嵴细胞,从头部延伸到尾部。这个发育阶段类似于一个月大的人类胚胎。神经嵴细胞是布朗纳实验室的一个重要研究重点,因为它们最终会迁移到整个成形的身体,帮助形成面部骨骼和心脏的部分,以及其他东西。

虽然神经嵴细胞都是同一类型的细胞,但它们的工作却因它们在迁移前的发源地不同而不同。例如,来自颈部的神经嵴细胞,或心脏神经嵴细胞,可以继续形成心肌,而来自背部的神经嵴细胞,即躯干神经嵴细胞,则不能。如果心脏的神经嵴细胞被破坏,胚胎就不能正常形成心脏,导致诸如动脉干持续存在等缺陷。从头部或背部移植的神经嵴细胞无法修复这种情况。

在这项新的研究中,研究生Shashank Gandhi发现了使心脏神经嵴细胞有别于其他类型神经嵴细胞的基因和遗传途径。甘地与洛约拉·玛丽蒙特大学的马克斯·埃辛合作,在鸡胚胎中实验剔除了这些基因,发现心肌没有正常形成。

更重要的是,甘地通过表达这个心脏神经嵴基因回路,在遗传上重新编码了这个主干神经嵴细胞。甘地说,"重编程类似于在Mac电脑上安装Windows操作系统。"我们预测这组基因可能会覆盖这些细胞的原始程序,从而改变它们的功能。为了验证这个想法,甘地和埃辛将这些重新编程的细胞移植到颈部。值得注意的是,这些细胞迁移到心脏并发育成心脏组织,其行为类似于心脏神经嵴细胞。

布朗纳说:“我们对这些结果感到非常兴奋,因为这是首次表明少量的基因能够使神经嵴细胞形成屏障,将流入和流出心脏和肺的血液分隔开来。”我们希望这能使人们对引起心脏异常的先天缺陷有更好的了解

这篇论文的题目是"Reprogramming axial level identity来拯救与神经嵴相关的先天性心脏缺陷。沙尚克·甘地是这篇论文的第一作者。除了Bronner之外,Ezin也是作者之一。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和美国心脏协会(American Heart Association)提供了资助。Marianne Bronner是加州理工学院天桥和Chrissy Chen神经科学研究所的附属教员。

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New Ultrafast Camera Takes 70 Trillion Pictures Per Second

几乎每个人都有过在拍照时眨眼的经历。相机咔哒一声,你的眼睛闭上了,等它们再次睁开时,照片就毁了。加州理工学院(Caltech)开发了一种新型的超快相机,如果它的目标是你可爱的脸,它还可以在你闭着眼睛的时候拍下你看起来像个傻瓜的样子,只不过它不是在你眨眼的时间里拍一张照片,而是可以拍数万亿张照片。

这款新相机是由陈正昌夫妇医学工程系的医学工程和电子工程教授王立红的实验室开发的,每秒可以拍摄70万亿帧。这个速度足以看到光波的传播和分子的荧光衰减。

这种被王称为“压缩超快光谱摄影”(CUSP)的相机技术,在某些方面与他之前制造的高速相机类似,比如他的相敏压缩超快摄影(pCUP)设备,它可以每秒拍摄1万亿帧的透明物体和现象。

CUSP是一种结合了光学和一种特殊类型的照相机的激光,这种激光可以发出非常短的激光脉冲,持续时间只有1万亿分之一秒(1飞秒)。光学元件将单个飞秒激光脉冲分解成一串更短的脉冲,每一个脉冲都能在相机中产生图像。

王说,这项技术可以在基础物理、下一代半导体微型化和生命科学等领域开辟新的研究途径。

" Wang说:“我们设想在各种各样的极快现象中应用,比如超短光传播、波传播、核聚变、云和生物组织中的光子传输、生物分子的荧光衰减等。”

一篇题为《"单镜头超快成像达到每秒70兆帧》的论文发表在4月29日的《自然通讯》杂志上。王的合著者包括医学工程博士后王鹏和梁金阳,他曾在加州理工学院工作,现在在魁北克国家科学研究所工作。

这项研究的部分资金由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)提供。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.caltech.edu/about/news/new-ultrafast-camera-takes-70-trillion-pictures-second

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