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揭開變化球的神秘面紗 --- 探討丘腦至前額葉的路徑連結
During the evolution of humankind, development of frontal cortex has played a critical role, where higher brain function like emotions, self-consciousness, decisions…etc, were all related to frontal cortex. On the other hand, thalamus is usually associated with relaying the sensory signals from peripheral receptors. In order to understand the functional role of frontal cortex, the signal processing mechanisms in the thalamo-frontal cortical pathway became an important research issue. The aim of this experiment was to find a method to dissect a brain slice that contains a connecting route in vitro between thalamus and frontal cortex with functional activity. Through nerve fibers tracking technique using fluorescent-dye (DiI), it was understood that the 3D-space connection between thalamus and frontal surface was an upward curve with a turn of about 110 degrees and bending inwards from the two sides. If a conventional horizontal section was performed, the route would be cut-off and its integrity lost regardless of the direction. To solve this problem, a novel section method was developed to retain the route. Based on the route direction shown by the fluorescent-dye, a piece of brain block was cut and flattened of about 110 degrees. Other sections were performed as control for studying the effectiveness of the sectioning on the plane of the route. Finally, electrophysiological methods were used to verify the connection route was complete and functional. Thalamus-evoked extracellular field potentials in the frontal cortex were observed by changing stimulation strength, adjusting slice temperature and prepared oxygen supply and administration of drugs like CNQX and picrotoxin in the 110 degree flattened slice but not the others. It was found that the reaction was essentially a neuronal response, indicating the pathway between thalamus and frontal surface was retained substantially. With this novel brain slice technique, we can assess the functional connection between thalamus and frontal cortex and investigate the cellular mechanisms of the signal processing in this connection pathway. It is anticipated that present technique provides an important step to further elucidate the functional role of the frontal cortex. 在人類的演化史上,前額葉的發展扮演了極為重要的角色,凡舉情緒、自我意識、決策等,皆與前額葉有關。而丘腦通常與視覺、聽覺及本體感受如痛覺、觸覺、溫度覺的訊息傳遞有關。要了解前額葉的功能,丘腦到前額葉的徑路及訊息處理機制,便成為一個很重要的研究課題。本實驗的目的是尋找一個方法能在離體的腦切片上維持具有丘腦到前額葉連結的徑路並且有功能的活性。經由螢光染料(DiI)神經束追蹤技術,了解從丘腦至前額葉路徑的三度空間連結為一先向下再向上約110度的角度轉折,並同時先由內向外再轉向內的曲線,若用一般水平之切片方法,無論何種方向,其路徑必定會被切斷,不能保持其完整性。為了解決此問題,發展出一種可以保存其路徑的腦切片方法。依照螢光染料所顯示出的的路徑走向,在腦塊的皮質上切一刻痕,將腦塊以110度的角度展平,使其路徑處在一個平面上再切片。最後利用電生理的方法來證明所切出的連結路徑是完整且具有活性。改變在丘腦的刺激強度、調整腦切片(腦脊髓液)溫度、氧氣的供給以及施予藥物CNQX、picrotoxin,觀察其前額葉之電位變化,發現其反應確實為神經反應,表示從丘腦至前額葉的路徑已在這種特殊的腦切片中被完整保存。藉由這個方法,將有助於研究丘腦至前額葉功能性連結,神經網路結構,及其訊息處理機制,並期待以這樣一個全新的方法將來有助於瞭解前額葉的功能。
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本研究目的主要在瞭解昆蟲的複眼(compound eyes)結構,比較晝行性與夜行性昆蟲複眼之差異,探討其視覺遠近和複眼結構的關連,及進一步觀察其對不同波長光源反應的差異。本實驗使用反射式及倒立式顯微鏡來觀察複眼及其小眼的結構,及觀察其成像情形,並使用攝影式接觸分析儀與放大管來探討視覺遠近和小眼表面曲率之關連,另外在暗室利用不同波長的光源照射蝴蝶以觀察其反應。實驗結果顯示複眼是由數千至數萬個小眼組成,小眼表面曲率半徑隨選用物種在25.3μm 至117.6μm 之間,蜻蜓複眼上半部和下半部小眼曲率半徑分別為30.6μm、117.6μm,印證了蜻蜓複眼上看遠下看近的說法,也發現蝦子小眼是正方形,其他實驗物種則皆為六邊形,而蝴蝶對光的反應程度則是隨波長漸增而遞減。The main purpose of this study is to understand the structure of the compound eye of insects, to compare the difference between the diurnal insect’s compound eye (apposition eye) and that of the nocturnal insect (superposition eye), to explore the relationship between the vision and the structure of the compound eye, and to observe the eye’s reaction to the different light wave length. In this study, a microscope (OLYMPUS BX51M) and an inverted microscope (OLYMPUS 1X71) were used to observe the structure of the compound eye and its ommatidia, as well as the resulting image. A contact angle measuring instrument (Dataphyscis OCA 20) and a microscope (Mitutoyo NAVITAR) were used to determine the connection between the vision distance and the facet curvature of ommatidia. The butterfly’s reaction to the light source with different wave length was also observed in a darkroom. It was observed that the compound eye of insects is composed of more than a thousand ommatidia. Among the subject insects, the facet curvature radius of their ommatidia ranged from 25.3μm to 117.6μm. The radius of the top and bottom half of a dragonfly is 30.6μm and 117.6μm. It confirms a scientific finding that dragonfly’s top compound eye focuses farther than the bottom half. The facet of each ommatidium observed is hexagonal in insects compared with the square shape found in the eye structure of shrimp. Regarding the reaction to light of the butterfly eye; the reaction decreased when the light wave length increased.
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台灣位於颱風、地震頻繁的地區,1999 年的921 大地震更是令人震撼。大家是否有手電筒用到一半就沒電;颱風、地震斷水斷電時,無法充電;電池缺貨時,無法使用手電筒、收音機呢?我們利用廢棄的玩具、家電中的馬達及其零組件與淘汰的蓄電池,組裝出實用的手搖發電手電筒。我們將馬達當作發電機使用,正好逆向操作:1.「電動機」變為「發電機」。2.「高轉速轉換為低轉速」變為「低轉速轉換為高轉速」。我們的作品有:1.手搖發電單一小LED 燈泡手電筒、2.手搖發電三顆小LED燈泡手電筒、3.手搖發電19 顆小LED 燈泡手電、4.手搖發電蓄電一顆大LED燈泡手電筒、5.手搖發電蓄電三顆大LED 燈泡手電筒、6.手搖發電蓄電三顆小LED 燈泡手電筒。我們所使用的大部分材料都來自廢棄不用,本來要回收掉的電器。廢棄物的再利用,化腐朽為神奇,運用一般家庭電器的故障品再生成實用的手電筒或其他有用的物品。推展這樣的觀念與做法,既省錢又環保。
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牡蠣在環境中對重金屬之吸附及減碳效應探討
本研究利用建功嶼水域與中蘭海域牡蠣養殖區大潮退潮時取地面潮溝水,檢測水中的鋅、銅、六價鉻、鐵之金屬含量,結果發現建功嶼及中蘭海域水中平均鋅的含量為0.11 mg/l,比海洋放流水標準的4 mg/l 低。銅的含量為3.42 mg/l,比海洋放流水標準的2 mg/l 高1.7倍。六價鉻為0.02比海洋放流水標準的總鉻5mg/l 低。鐵的含量則為0.29 mg/l。另由生物學測量發現上述海域每個牡蠣殼平均的日增重為0.045g, 590公克的殼,可封存35.2公克二氧化碳。
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全球暖化日趨嚴重,環保意識抬頭,越來越多人實行節能減碳運動,以期拯救地球。夏日炎熱,室內外溫差大,室外熱量不斷移進室內。若要降低室內溫度,開冷氣不僅增加巨額電費,且排放的二氧化碳還會在不知不覺中扼殺環境。 太陽的熱輻射大多集中在屋頂,若能有效的降低屋頂溫度,使屋頂和室內溫差小,使用冷氣的次數和時間也會減少許多。我們比較各種屋頂降溫的方法,並研究出簡易實用環保的方法—「屋頂退熱貼」,使用日常生活中隨手可得的材料:夾鏈袋與銀色噴漆,材料全部不到1000塊,就能大幅減少熱能傳進室內。若人們都採用房屋退熱貼降溫,以本實驗的研究結果顯示,能幫全台每年減少約11萬噸二氧化碳排放,對地球的環境保護,我們盡了最大的努力。
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孑孓可生活在農田菜圃水溝儲水槽、路旁臭水溝或小型積水容器, 水量多寡或水質混濁與否都可能出現孑孓, 一般水質呈中性至弱鹼性, 但最酸p H 值3 .9 仍有孑孓存活。在七種常見水中, 以地下水及原生活的水最能存活, 而在R O 水易使孑孓死亡。探討六大類植物共3 6 種植物中, 以大蒜、八角、胡椒、菖蒲葉、樟樹花、苦楝果撲滅孑孓的效果最佳, 只需以2 . 5%的比例就可完全消滅孑孓, 可作為天然孑孓投劑。薄荷葉、九層塔花、防蚊樹葉、天竺葵(葉、花)、萬壽菊(葉、花)、野薑花(葉、花)、羅漢松葉, 馬纓丹花、大花曼陀羅葉、篦麻葉、苦楝葉、軟枝黃蟬花,以及檸檬果、韭菜葉則需以5%比例才能消滅孑孓。而野薑花、八角、防蚊樹及檸檬果4 種植物能同時在滅孑孓及驅蚊方面都有成效, 建議進一步研發相關產品。自來水的餘氯與溶液酸鹼性並非造成孑孓致命的主要因素。
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上健康教育營養與健康時,志欣提出問題說曾在報上看到一則新聞,有一家庭購買鹹酥?回家食用後,造成一死四重傷慘劇,據說禍首是回鍋油,回鍋油為何會使人中毒呢?凱貞亦說我們家愛吃油炸食品,而媽媽最苦惱的是油炸過後的油,若再用來炒菜食後有礙健康,丟棄又會污染環境,引來蟑螂、老鼠等病媒,真是傷腦筋!俊良說記得在環華百科看過肥皂是用油脂皂化而做成的,若能把回鍋油製成肥皂真可說是一舉兩得,不但可減少環境污染又能保健身體,因此,請老師指導我們研究此問題。
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藉著物質可在相同密度溶液中懸浮的特性,利用密度差距極微小的BB 彈,呈現許多溶液中不易察覺的現象,加以研究。本實驗探討許多主題:(一)在溶液濃度與密度的關係研究中,電解質與非電解質有很明顯的差異,可能與溶解後帶電的情形有關。(二)不均勻的溶液呈現水平層狀分布,要使靜止的溶液自行擴散到均勻非常不容易(三)在溶液的溫度與密度關係研究中,在我們研究範圍內溫度每升高10℃密度將會降低約0.001406g/cm3。(四)擴散研究中,不均勻溶液的溶質在濃度愈高的地方擴散的愈慢。
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本主題由一本科學雜誌中提及的各種紙玩具,發覺「紙蜻蜓」造型的玩具能夠在空中停留最久的時間;並進一步探相同大小、重量的紙蜻蜓,如何藉由改良各部位的特徵而延長在空中停留的時間。經探討螺旋槳的長度、機身兩側往內摺的寬度、機尾翹起的長度以及螺旋槳的造型變化,實驗螺旋槳長度8 公分、機身左右兩側向內摺0.9 公分、機尾往外翹起1 公分的情況下,發現紙蜻蜓能夠在空中停留的時間最久。
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Tic tac toe (井字棋)是大家童年時期常玩的小遊戲,本研究希望能以人工智慧的概念編寫出能在遊戲中立於不敗之地的程式,並將程式寫入LEGO EV3主機,利用LEGO積木打造出一台能與人對下井字棋的機器人。在研究的過程中先將井字棋遊戲可能出現的棋路一一列出,再從中找出中最適合的應對棋路,並在遊戲過程中利用顏色辨識零件去偵測對手下棋的位置。經過測試,它的確能夠在遊戲過程中立於不敗之地。未來希望能針對更加複雜的賽局,例如象棋、五子棋或4*4、5*5的方格等,設計出能從人手中輕易取勝的機器人。
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本研究可改善一般家用或市售的電源插座,讓一般電器使用者,能夠容易的從本裝置上LED BAR 的顯示知道,目前插座所提供的電流大小,是否已達安全的限度,有指示與警示作用,防止過載的發生,LED BAR 的顯示效果也能夠提醒電器使用者養成節約能源的習慣,隨手關閉不需要的電器設備。本裝置是使用霍爾IC 來檢出導体電流大小所產生相對應的磁場強度,再轉換成電壓訊號輸出,是屬於非接觸式的電流感測,安全性佳,檢出訊號經放大電路處理後,驅動LED BAR,過電流時(15A) 15A),內部蜂鳴器會發出警告聲響,進而送出訊號使的無熔絲開關(附漏電斷路器者)跳脫,達到過載保護的功能。
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