全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

探討神經細胞特異性磷酸化PaxillinS119的進核機制與其在神經細胞生長中所扮演的角色

本研究發現在初代神經細胞於活體外生長至第七天時,位點 Serine119 被磷酸化的 Paxillin (p-PaxillinS119) 會從細胞質轉位進入至細胞核。我們使用 N2a 細胞進行轉染來探討 p-PaxillinS119 進核的分子機制,發現 p-PaxillinS119 進入細胞核需要位點Serine119被磷酸化,且得知Paxillin的 LIM 結構域中有 PY-NLS 序列,分別為 P516/Y517 及 P575/Y576,是藉由轉運蛋白 Importin β2 辨識該序列,並與其蛋白結合後帶入細胞核中。為了瞭解 p-PaxillinS119 進核對神經生長的影響,我們抑制 Importin β2 的蛋白核輸入功能,以及對 Paxillin 的 PY-NLS 進行點突變,皆觀察到軸突起始段的位置和長度異常,表示阻斷p-PaxillinS119進核會使神經細胞的成熟度延緩。我們亦發現神經細胞的 p-PaxillinS119 在細胞核中會呈現顆粒狀,與 RNA 剪接因子 P-SR 共定位在核斑點,也確認了 p-PaxillinS119 顆粒是具有核斑點的特性,顯示 p-PaxillinS119 進入細胞核後參與了 RNA 的剪接。

見「塑」不見「鱗」?-魚鱗環保薄膜的研發及應用

本研究探討富含膠原蛋白的魚鱗,藉由嘗試各種電器及配合熬煮時間長短,萃取出最佳濃度之魚鱗萃取液,並找出最佳成膜配方為魚鱗萃取液20 g、5 %TG酵素水溶液0.8 mL、甘油 1 mL、乙醇 1.5 mL,以冰箱冷藏方式製作出魚鱗薄膜,接著以自製儀器測量魚鱗薄膜之透水性、穿刺強度、彈性、水溶溫度、膠熔溫度等物理性質,再將製作出的魚鱗薄膜包覆胡椒乾粉及油料醬包,以熱壓來密封包裝膜封口,封膜效果好不會溢出,放入熱水中 2 分鐘內皆可完全溶解,攪拌後調味料分布平均,是很適合當作泡麵調味包的包裝材料,故將魚鱗廢棄物再利用,製作的薄膜不但能食用,亦能取代塑膠,預期可達到「低污染、省資源、無廢棄」等減量減廢之環保理念。

高基氏體如何在細胞中偏安一隅?

高基氏體為細胞內重要的胞器,可加工修飾蛋白質並運輸胞囊。我們利用螢光染色法觀察三種不同物種的細胞,高基氏體顯著地聚集在細胞一側。細胞分裂時如何平均分配高基氏體給子細胞?實驗利用基因重組轉殖螢光蛋白標記中心體、微管、內質網、粒線體,發現只有中心體與其延伸的微管會與高基氏體顯著地聚集在同一側,而破壞掉中心體延伸出的微管會使高基氏體無法聚集,由此可推測細胞利用中心體延伸的微管來聚集高基氏體。我們還發現細胞分裂時,高基氏體會先分散到細胞質各處,細胞分裂後再聚集到中心體周遭。在拍攝活細胞細胞分裂的實驗中,顯示中心體會藉由微管聚集高基氏體,以重新排列微管的方式來牽動平均分配高基氏體至兩側。本實驗確認高基氏體的位置與微管、中心體移動有高度相關。高基氏體移動並聚集一側有助於建立細胞極性,這與物質運送分泌、細胞爬行皆有關聯。

以大腸直腸癌預測為例進行缺失值處理方式的探討與實驗

機器學習和精準醫療是目前醫學界的熱門話題。機器學習在醫療領域的應用越來越普及,可幫助臨床更快速及精準診斷疾病,並提供個人化治療方案。例如,通過訓練大量醫學影像數據,建立深度學習模型,可用於腫瘤的自動辨識與分類。通過醫療資料大數據分析,可以為臨床提供及時的疾病預測和預防建議。然而,如何讓臨床資料結合機器學習建立模型預測,是很重要的議題。本研究使用臺北醫學大學數據處蒐集衛生福利部雙和醫院的大腸直腸癌與大腸炎病患三年的臨床資料,結合機器學習進行模型的建立與預測。經處理數據的缺失值、特徵的排序與選取及向前特徵選取法來訓練與驗證模型,找出分辨大腸直腸癌和大腸炎的最佳檢驗項目組合及效能,以預測大腸直腸癌。

光學式震動裝置

本研究開發的多軸向光學式震動測量裝置,結合物聯網技術達到監測震動訊號並即時警示的目的,首先確認慣性單擺的光柵繞射光學特性能有效測量出震動訊號,並可在連續震動狀態下,有效且持續記錄震動訊號。其次在震動訊號分析上,以OBSPY程式輸出訊號頻譜圖,並自行開發的Python程式利用增加執行緒的模式,提升影像紀錄取樣率達到符合資料分析所需之奈奎斯特頻率(Nyquist frequency)條件,並進行運算與濾波將數據有效運用。更透過3D列印技術製作出可記錄平面震動與垂直震動訊號的微小化多軸測量裝置,將監測與紀錄震動訊號之數據,透過物聯網傳輸,儲存於雲端資料庫內,同時可即時偵測震動訊號是否超過警示數值,並透過line notify將警示訊息發送出去,達到即時監測與警報的目的。

以孔雀魚行為表現探討食物中特定成分對其Tourette Syndrome症狀之影響

透過瞭解妥瑞氏症症狀的發生緣由,並分析目前已被認證「可對症狀造成正面影響」的特定成分,如鎂、維生素B6等。並施以富含該成分之天然食品,觀察其是否能在實驗魚身上造成相同效果。 我們利用孔雀魚的平均尾鰭擺動角度超過25度以上來定義為孔雀魚的類妥瑞氏症症狀,並利用特定藥物來進行其類妥瑞氏症的誘發。 且以含有豐富鎂含量的酪梨與含有豐富維生素B6的蒜頭進行投餵,並測量其影響孔雀魚尾鰭擺動角度的各時間段之度數,且經過分析實驗數據,可總結出此兩項食品具有一定程度可以達到近似妥瑞氏症藥物帶給實驗對象的抑制效果。 並根據實驗結果,來探討是否能以一般食品來緩解妥瑞氏症患者的症狀,甚至降低患者對於藥物的依賴性,進而取代藥物。

雙殼綱潛沙行為之物理機制探討

文蛤與西施舌為台灣西南沿海沙岸常見的潛沙型雙殼綱動物,然殼型瘦長的西施舌潛沙總深度遠大於鈍胖的文蛤,故本研究欲探討兩者殼型是否具導致行為差異之物理特性。透過觀測潛沙行為、受力特性,發現西施舌不僅單次潛沙深度較文蛤大,潛沙時的受力、耗能還小於文蛤。此外,西施舌潛沙時相比文蛤幾乎不轉動,應是受限於較大的單位質量轉動慣量。進一步以模型殼分析後,發現其受力與殼長(L)、殼寬平方(W2)和殼高平方(D2)等參數呈線性正相關,其中W、D直接影響殼體潛沙時的最大截面;L則間接影響殼體在沙面下的外殼弧形。本研究結果可解釋潛沙型雙殼綱動物以特定入沙角度潛沙之行為實具有減少潛沙阻力之物理意義,未來值得應用於鑽研工具之設計。

金刻遇鎳,突鈀錳進

本研究利用電位儀三電極系統,於foam-Ni上電沉積MnO2及Pd金屬,並以EDS、SEM進行電極表面的深度分析,協助瞭解電極表面產物之分佈及降解效能。 研究發現,使用孔洞數較多的110 ppi foam-Ni,搭配錳試劑MnSO4及電解質K2SO4,於酸洗後以掃描速率0.05 V/s,掃描圈數12圈下電沉積MnO2,能達到較佳效果,再以定電流法400~800秒電沉積Pd金屬,能有效降解有機物,為最佳複合電極製作方式。 透過自製複合電極降解有機物RB,在50分鐘內能趨近於完全降解,且能有效改善單一MnO2或Pd金屬複合的降解效果,在五重複實驗中,第五次降解效果為第一次的90.6%,顯示其具有良好重複性。 本研究自製電極一片成本約16~17元,便宜且具有良好效果,未來可以更廣泛地應用於其他廢水的處理。

聲之形―探討膜管與聲音間的關係

本實驗以彈力膜、塑膠杯、鋼球為主體,將彈力膜繃緊於塑膠杯口作為發聲裝置,並以鋼球撞擊膜,使膜帶動腔體空氣一同振動,利用音訊分析軟體進行錄音、分析,藉以探討此裝置發聲的成因與相關參數對聲音的影響。 本研究中利用並聯彈簧機械模型解釋單膜與腔體間的交互關係,並透過實驗證明裝置的發聲取決於振動體間交互作用的強弱,且膜張力與聲音頻率呈正相關、杯子容積與聲音頻率呈負相關。 此外我們延伸探討兩端開管皆套膜的實驗,研究結果顯示此實驗上膜與純膜頻率相近,符合兩質量三彈簧振動模型,且一邊膜頻率>純膜(上膜)頻率,綜合各個實驗變因可知彈簧振動模型之有效性。

助長!抑制?讓眼動與腦科學數據說「真」話

隨著資訊科技日新月異,每位中學生幾乎都有智慧型手機等3C產品。下課時,教室「人手一機」景象已屢見不鮮。對此,學生是否適合在下課時間使用智慧型手機等3C產品?各方觀點尚未有定論。因此,本研究使用「眼動儀」與「腦波儀」等腦神經科學儀器,邀請48位15歲中學生參與本實驗,探究他們從事不同類型「下課活動或行為」歷程,其「專注度」與「放鬆度」差異情形。本研究的主要結果是:1.中學生無論從事哪一種「下課活動或行為」,對於他們後續進行「問題解決」時「專注度」的影響,並沒有顯著性的差異。此結果「反駁」當前多數師長主張「把玩3C產品影響學習」論述。2.中學生從事「回交友訊息」活動時,其「專注度」呈現「先上升後下降」的趨勢。因此,本研究建議中學生於下課時段,可以在前3分鐘先「閱讀或複習重點」,然後「閉目養神」,如此,可能在後續學習能獲得較佳的學習效果。但是,本研究仍建議中學生在下課時盡量避免從事「玩線上遊戲」活動,以避免後續學習「專注度」下降。