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科學(xué)之美.顯微鏡下的人體 版權(quán)信息
- ISBN:9787301290682
- 條形碼:9787301290682 ; 978-7-301-29068-2
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
科學(xué)之美.顯微鏡下的人體 本書特色
《科學(xué)之美·顯微鏡下的人體》通過顯微技術(shù),展現(xiàn)了精美的微觀圖像,讓我們能近距離觀察我們的細(xì)胞、血液、大腦、其他器官、疾病,以及我們發(fā)明的那些藥物,看到我們的身體和造物宛如藝術(shù)品一樣美麗動人。
科學(xué)之美.顯微鏡下的人體 內(nèi)容簡介
我們的身體遠(yuǎn)比我們想象的還要奇妙!犊茖W(xué)之美·顯微鏡下的人體》借用現(xiàn)代科技,精美地展示出一般人很少能見到的很為精彩的人體微觀圖像。人體的微觀元素是如此地迷人和壯觀,在書中我們可以看到我們的大腦、細(xì)胞、血液、荷爾蒙的各種細(xì)節(jié),甚至還有我們體內(nèi)的病菌和藥物治療過程。 這些迷人的圖像不僅是視覺的享受之旅,還可以更為直觀地了解科學(xué)背后的奧秘。閱讀本書,我們將了解到,我們體內(nèi)的白細(xì)胞是如何殺菌的,人體激素如何作用,我們手臂上的細(xì)微毛發(fā)以及體內(nèi)癌細(xì)胞如何活動,或是神經(jīng)末梢的形狀有多么奇妙。圖書以顯微攝影技術(shù)探索科學(xué)與人類美妙的身體構(gòu)造,并以簡明扼要的語言解釋了每幅圖片后的科學(xué),讓我們了解人體內(nèi)在之美。 本書展現(xiàn)了科學(xué)性和藝術(shù)性的絕妙統(tǒng)一,有很高的研究和收藏價值。
科學(xué)之美.顯微鏡下的人體 目錄
光學(xué)顯微鏡圖像—電子顯微鏡圖像—X光照片—電子計算機(jī)斷層掃描和核磁共振掃描—染色
顯微鏡下的細(xì)胞 11
培養(yǎng)基里的人類神經(jīng)細(xì)胞—精子的產(chǎn)生—精子的產(chǎn)生—腦細(xì)胞—大腦中的神經(jīng)細(xì)胞—星形膠質(zhì)細(xì)胞—神經(jīng)節(jié)—神經(jīng)細(xì)胞—神經(jīng)細(xì)胞的生長—成纖維細(xì)胞—小腦中的浦肯野細(xì)胞—神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)—大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞—多極神經(jīng)元—樹突細(xì)胞—神經(jīng)祖細(xì)胞的分化—激素受體神經(jīng)細(xì)胞—肝細(xì)胞—空的脂肪細(xì)胞—脂肪細(xì)胞—X和Y染色體—男性的染色體
顯微鏡下的血液 37
骨髓—血栓中的紅細(xì)胞—白細(xì)胞和血小板—淋巴細(xì)胞—小膠質(zhì)細(xì)胞—小膠質(zhì)細(xì)胞—具有延伸的偽足的巨噬細(xì)胞—淋巴母細(xì)胞 —巨噬細(xì)胞和血小板—吞噬紅細(xì)胞的巨噬細(xì)胞—淋巴結(jié)內(nèi)的漿細(xì)胞—動脈橫截面—十二指腸血管—小腸血管—肺血管—十二指腸絨毛中的血管—胃壁血管—腦血管—視網(wǎng)膜血管—血腦屏障—骨骼肌毛細(xì)血管供血—血凝塊—肥大細(xì)胞—心肌
顯微鏡下的大腦 65
大腦皮層的神經(jīng)元—培養(yǎng)基里的腦細(xì)胞—大腦的血液供應(yīng)—多巴胺—胼胝體—白質(zhì)纖維—小腦切片—小腦—淀粉樣體—腦組織中的星形膠質(zhì)細(xì)胞—腦中的神經(jīng)組織—腦通路—星形膠質(zhì)細(xì)胞—小腦組織—胎兒的腦細(xì)胞—腦垂體
顯微鏡下的器官 85
血清素晶體—肺細(xì)胞—肺泡—肺泡和支氣管—肺組織—腎上腺素晶體—血清素晶體—內(nèi)耳中的螺旋器官—內(nèi)耳中的耳石—眼球晶狀體—視網(wǎng)膜—眼球虹膜—視網(wǎng)膜—肝組織—膽囊表面—腎小球—腎小球—腎小球—腸道微絨毛—胰島素晶體—胰島素晶體—胰島—胰島—輸卵管絨毛—舌組織—食管的微褶皺—甲狀腺毛細(xì)血管—皮膚—褪黑素晶體
顯微鏡下的疾病 123
上皮癌細(xì)胞—結(jié)核分枝桿菌—禽流感病毒H5N1—正在吞噬結(jié)核菌的巨噬細(xì)胞—被瘧原蟲感染的紅細(xì)胞—甲型H1N1流感病毒顆!懡Y(jié)石晶體—陰道癌細(xì)胞—食道癌切片—肝癌細(xì)胞—睪丸癌切片—乳腺癌切片—甲狀腺癌切片—前列腺癌切片—腫瘤血管—葡萄球菌—軍團(tuán)菌—化膿性鏈球菌—唾液鏈球菌—大腸桿菌—腦膜炎雙球菌—擴(kuò)大的心臟—心臟病發(fā)作后的心臟—皰疹病毒感染的細(xì)胞—麻疹病毒—阿爾茨海默病患者的大腦—肌營養(yǎng)不良的肌肉組織—噬菌體—沙門氏菌—賈第蟲
顯微鏡下的藥物 159
二甲雙胍晶體—紫杉醇晶體—海拉細(xì)胞—海拉細(xì)胞—偏頭痛藥物晶體—阿司匹林晶體—阿司匹林晶體—尿囊素晶體—舒喘靈晶體—大麻葉片表面的毛狀體—青霉孢子—青霉菌—青霉菌—青霉菌—青霉菌—撲熱息痛晶體—格列本脲晶體—地達(dá)諾新晶體—紅霉素晶體—藥物載體—人造血管—咖啡因晶體—葉酸晶體
索引 190
圖片致謝 193
科學(xué)之美.顯微鏡下的人體 節(jié)選
本書圖像是怎么拍攝的 大部分時間我們都看不到我們身體內(nèi)部發(fā)生了什么——不是因為它嬌氣,而是因為它的內(nèi)部系統(tǒng)極其復(fù)雜。我們可能會問,我們的機(jī)體如樂器般復(fù)雜又完美精細(xì),是如何應(yīng)對每天源源不斷的“碰撞和摩擦”的?這些精密設(shè)計的零部件是如何應(yīng)對日常使用的磨損,又是如何抵抗衰老的? 很遺憾,我們的身體并不能阻止磨損和衰老的發(fā)生。身體的零件有時候不僅會出現(xiàn)磨損甚至?xí)霈F(xiàn)損壞,而且還經(jīng)常需要修理和更換——這正是醫(yī)生的工作,他們需要探究我們身體的“內(nèi)部情況”。當(dāng)然,不僅僅是醫(yī)生,對于我們而言,了解我們的身體如何運作也是非常重要的。因為如果我們身有病痛但對病痛的原因毫無了解的話,真的是一件很糟糕的事。因此適當(dāng)?shù)亓私馕覀兊纳窠?jīng)、消化和循環(huán)系統(tǒng)如何運作,對我們預(yù)防疾病、改善健康是很有幫助的。 同所有實踐科學(xué)一樣,醫(yī)學(xué)也講究觀察和推理。在人類文明剛開始時,我們的祖先就觀察到,一些植物在某些情況下具有藥用價值。而公元前1600 年的埃及人就記載了當(dāng)時戰(zhàn)場上所使用的外科手術(shù)技術(shù),這足以證明當(dāng)時人們已經(jīng)掌握關(guān)于人體主要器官的解剖學(xué)知識了。從那時起,我們一步步地對我們身體內(nèi)部運行機(jī)制有了越來越深入的了解。當(dāng)然,古埃及的先人們是無法想象本書圖片所呈現(xiàn)的機(jī)體的微觀圖像的,而這些微觀圖像對于我們了解自己的身體卻起到了前所未有的重要作用。 那么,我們?nèi)绾慰吹饺梭w內(nèi)部的這些細(xì)節(jié)呢?你會看到本書中每張圖片旁邊都有一段注釋/ 說明文字。如果仔細(xì)閱讀這些注釋的話,不難發(fā)現(xiàn)本書中絕大多數(shù)的圖片都是顯微圖像,也就是通過顯微鏡對微小細(xì)節(jié)進(jìn)行放大成像。而實際上,要想獲得這各式各樣的圖片,我們有著很多不同的方法。 光學(xué)顯微鏡圖像 光學(xué)顯微鏡圖像是由傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡產(chǎn)生的圖像。光學(xué)顯微鏡是16 世紀(jì)發(fā)明的一種傳統(tǒng)的顯微鏡,它通過透鏡把標(biāo)本在自然光或人造光下進(jìn)行放大。當(dāng)光線照射到物體上時,光線會按照物體顏色、紋理和角度的狀況被物體表面反射。而這些被反射的光線進(jìn)入我們的眼睛或者(在一些情況下)再次通過透鏡射入我們眼球并在視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞上產(chǎn)生刺激信號。大腦處理這些細(xì)胞收集到的關(guān)于形狀、大小以及顏色和紋理的信息,這就是我們*熟悉不過的感覺之一—— 視覺的成像過程。實際上,光學(xué)顯微鏡顯示的和我們?nèi)庋勰芸吹降牟畈欢,它只是起到了一個放大的作用。 17世紀(jì)晚期,顯微鏡成為科學(xué)研究的重要工具。顯微鏡是觀察微觀事物*簡單的低技術(shù)、低成本的工具。顯微鏡自被發(fā)明的400 年以來,它的本質(zhì)幾乎沒有什么變化。而其*主要的一些革新在于觀察標(biāo)本的光線。例如,將偏振光照射到標(biāo)本上,就能像偏光太陽鏡一樣,顯示出標(biāo)本特定的顏色和結(jié)構(gòu)圖案。你可以從這本書里的一些藥品圖片中看到這些偏振光顯微鏡的顯示效果。微分干涉相差顯微鏡則使用了兩束偏振光,它們生成的對比度圖像被結(jié)合在一起以顯示標(biāo)本細(xì)節(jié)。這對于研究透明材料有著更重要的意義。熒光可以幫助顯示原本不可見的細(xì)節(jié)。生物樣本中的特定成分可以被熒光化學(xué)物質(zhì)標(biāo)記染色,這些熒光化學(xué)物質(zhì)在特別窄的波長的光線范圍內(nèi)可見,于是我們可以獲得熒光顯微圖像。免疫熒光顯像技術(shù)則是利用了機(jī)體免疫系統(tǒng)中的抗體反應(yīng)給觀察目標(biāo)染上熒光。多光子熒光顯微鏡比通常的熒光顯微鏡使用波長更長的光——其能量更小,因此對被觀察的細(xì)胞造成的損害更少,而這一優(yōu)勢在更長的觀察周期,或在研究活細(xì)胞時就能夠發(fā)揮出來。 當(dāng)通過顯微鏡,特別是高倍鏡觀察厚的標(biāo)本時,可能無法在一個焦距下觀察到整個標(biāo)本,但我們也有許多技術(shù)克服這個困難。共焦顯微照相術(shù)能夠?qū)?biāo)本的失焦部分從圖像中刪除,這種技術(shù)被應(yīng)用于熒光顯微成像過程以避免模糊的背景熒光對圖像的干擾。反卷積熒光顯微成像術(shù)則采用了不同的方法,它并不舍棄虛化的圖像成分,而是通過計算機(jī)計算出是什么形狀導(dǎo)致了模糊,然后用數(shù)字技術(shù)“恢復(fù)”清晰的圖片。 電子顯微鏡圖像 20世紀(jì)初,科學(xué)家們研發(fā)出了一種技術(shù)含量極高的新型顯微鏡來替代傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡。**臺電子顯微鏡于20 世紀(jì)30 年代問世,它不使用光束而是使用電子槍發(fā)出的電子流來“照射”目標(biāo)。傳統(tǒng)顯微鏡利用透鏡來改變光的傳播方向,而電子顯微鏡則用電磁體來改變電子束方向。如果電子束密度足夠大,我們就有機(jī)會看到更多光學(xué)顯微鏡下不可見的細(xì)節(jié)——換句話說,人類**次有機(jī)會看到我們?nèi)庋鄄豢赡芸吹降臇|西。 電子顯微鏡有兩種類型:透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)。如同它們的名字,透射電子顯微鏡發(fā)出的電子是透射的——也就是說,它們直接穿透被觀察目標(biāo)。正如可見光線通過彩色玻璃時會受到影響,電子穿透觀察目標(biāo)時也會受到目標(biāo)材料的影響。就像需要讓陽光透過彩色玻璃窗,我們才能看到設(shè)計師的匠心設(shè)計,電子透過被觀察的目標(biāo)并受其影響,*終形成了觀察目標(biāo)的圖像。透射電子顯微鏡的圖像是在材料的另一面通過照相機(jī)或熒光屏采集的。 與透射電子顯微鏡不同,掃描電子顯微鏡中的電子并不會穿透樣本,而會像織網(wǎng)一樣掃描樣本。它們與材料中的原子相互作用,然后材料釋放出其他電子。這些次級電子根據(jù)材料表面的形狀和成分向各個方向發(fā)射,然后被探測到。將這些次級電子的信息與原始電子掃描的細(xì)節(jié)相互比對,就能建立掃描電子顯微圖像。 大多數(shù)掃描電子顯微鏡在真空環(huán)境中才能正常運作。當(dāng)然也有一些例外,比如,一些材料在真空中可能會變得非常不穩(wěn)定,這時候我們可以在氣體或是液體中用環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)來觀測。另外,離子磨損掃描電子顯微鏡能利用聚焦的離子束剝離一層薄薄的物質(zhì),如去除細(xì)胞的外膜,如同在考古挖掘現(xiàn)場輕輕拂去出土物表面的泥土一樣。這使得對單個細(xì)胞內(nèi)微小結(jié)構(gòu)的分析成為可能。 因為電子必須通過材料,所以透射電子顯微鏡只能處理非常薄的材料樣本。掃描電子顯微鏡則可以處理體積更大的材料,所得的圖像可以傳達(dá)景深。然而,透射電子顯微鏡具有更高的分辨率和放大倍數(shù),其具體數(shù)值是難以想象的,它可以顯示寬度小于50 皮米(50萬億分之一米)的細(xì)節(jié),并將它們放大超過5000 萬倍。掃描電子顯微鏡可以“看到”一納米(1000皮米)的細(xì)節(jié),并將其放大50萬倍。相比之下,普通的光學(xué)顯微鏡只能顯示大于200 納米的細(xì)節(jié)(比透射電子顯微鏡能顯示的大4000倍),并僅提供2000倍的有效的、不失真的放大倍數(shù)。 為了應(yīng)用顯微鏡觀察人體組織,我們必須把組織從身體里取出來,做成切片,但這在很多情況下是不可能的。因此,為了觀察完整身體里的器官、組織,我們還需要其他技術(shù)。 X 光照片 X 射線成像是檢查人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)*常用的技術(shù)了。X射線由德國物理學(xué)家威廉·倫琴(Wilhelm Röntgen)于1895 年發(fā)現(xiàn)。當(dāng)我們用這種頻率大于紫外線的電磁波照射身體時,大部分射線能穿過身體,在另一側(cè)被收集,*終形成X光照片。而一些X射線會被器官等高密度的部位吸收,或是被骨骼完全阻斷。這些部分*終在X光照片中以陰影的形式呈現(xiàn)出來。 X 光照片*常用于觀察骨折或是意外吞食異物的狀況。雖然X 光照片顯示的信息有限,但有時也可以用來診斷一些基礎(chǔ)的疾病。如通過觀察X 光照片中肺部的透明度是否降低來診斷病人是否患有肺結(jié)核和肺炎。 在拍攝X 光照片前,病人有時需要服用“鋇餐”。這是因為,在X 射線下,胃腸道內(nèi)的鋇劑能夠阻斷X 射線,這樣通過對比就可以幫助顯示出腸道內(nèi)的異常情況。血管造影成像技術(shù)的原理與此類似,如同病人服用“鋇餐”一樣,造影劑被注入血液,它們可以阻斷X射線,從而使動脈、靜脈和其他血管呈現(xiàn)出清晰的網(wǎng)絡(luò),在這些血管網(wǎng)中可以識別出狹窄或阻塞之類的異常 病變。 在某種意義上,閃爍掃描法的原理與X射線成像恰恰相反。閃爍掃描是通過使用放射性同位素顯像的。不同于X射線,同位素從體內(nèi)發(fā)出輻射。身體周圍的攝像頭可以探測到這些排放物,從而揭示出這些同位素傳遞的路徑。輻射濃度高則表明該部位狹窄或出現(xiàn)梗阻。 電子計算機(jī)斷層掃描和核磁共振掃描 20世紀(jì)70年代,計算機(jī)技術(shù)被應(yīng)用于X射線成像術(shù)中,由此產(chǎn)生了電子計算機(jī)斷層掃描技術(shù)(CT)。CT用各個方向的X 射線掃描物體,再通過計算機(jī)編譯,*終顯示出人體的橫截面。由于包含人體各個角度的信息,CT 照片能夠比X光照片顯示出的信息多得多。但是CT 中高劑量的X 射線會對身體造成一定的損害。相較而言,20 世紀(jì)80 年代出現(xiàn)的核磁共振成像技術(shù)(MRI)則消除了人們的擔(dān)憂。當(dāng)然,一些身體內(nèi)有特定金屬植入物的患者是不能進(jìn)行該項檢查的。MRI 掃描儀使用磁場強(qiáng)的電磁體刺激身體水分中的氫原子,通過掃描人體各個橫截面,檢測氫原子的輻射頻率和再次穩(wěn)定后的速度,然后就可以描繪出一幅詳細(xì)的人體“地圖”。CT和MRI使我們不用打開病人的肚子就可以找到身體內(nèi)的病變,這為患者和醫(yī)生都帶來了很大的便利。 MRI 中的一些特殊彌散成像方法能夠更進(jìn)一步追蹤水分子的運動。這些技術(shù)通過制作我們大腦神經(jīng)通路的圖像,使我們對大腦的工作機(jī)制研究得更加透徹。 染色 如果你見過人體結(jié)構(gòu)的“真實面目”,你就會發(fā)現(xiàn)它們的顏色與這些圖像所呈現(xiàn)出的截然不同。我們都是由血和肉構(gòu)成的,而事實上,人體有許多細(xì)胞結(jié)構(gòu)是透明的,沒有顏色。因此,這里的許多圖像都是通過人為染色標(biāo)記特定組織來顯示其結(jié)構(gòu)的。比如,雖然有專業(yè)背景的人知道肺部的膜和空腔是粉色的,但對普通讀者來說,對顏色進(jìn)行一些“編輯”則更有助于理解。 利用電腦,我們可以輕松地給圖像賦予不同的顏色。但有時候,我們也可以直接用染色劑給標(biāo)本染色。除了用來制作熒光顯微圖像的熒光染料外,生物學(xué)家還引入了各種各樣的染色劑,以突出樣品中不同的成分,并*終在圖像中呈現(xiàn)出來。特定的顏色可以用來顯示特定的蛋白質(zhì),比如,只對作為研究對象的蛋白質(zhì)染色(稱為陽性染色),或?qū)Υ说鞍踪|(zhì)以外的物質(zhì)染色(稱為陰性染色)。在一般情況下,我們更喜歡陰性染色,這是因為在顯微鏡下,即使是少量的陽性染色也可能模糊一些細(xì)節(jié)。不過無論應(yīng)用哪種方式,染色都是一個非常實用的方法,能夠幫助專業(yè)人士和大眾了解人體內(nèi)微小復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 運用以上技術(shù)手段,我們能夠?qū)ξ覀兊臋C(jī)體一探究竟。追根溯源,這是因為我們渴望了解人體內(nèi)部的運轉(zhuǎn)機(jī)制,在其出現(xiàn)故障時能夠及時對其修復(fù)。我們常說人體如同一臺完美的機(jī)器,很多時候它能修復(fù)損壞的“零件”,能有規(guī)律地運轉(zhuǎn),能決策出*佳的運行方案,能夠保護(hù)自己免受各種外敵的“入侵”。除了適應(yīng)各種外部環(huán)境,這臺“機(jī)器”還懂得欣賞藝術(shù)、感知愛。人體是這樣一個復(fù)雜而又美妙的存在,正如本書所試圖證明的那樣,人體的科學(xué)如此美麗!
科學(xué)之美.顯微鏡下的人體 作者簡介
作者簡介: 科林·索爾特(Colin Salter),英國著名科學(xué)、歷史專欄作家,著有《你所需要知道的發(fā)明》《海洋腹足綱軟體動物的私人生活》《錢伯斯傳記詞典·科學(xué)家條目》等圖書。 主譯者簡介: 吳舟橋,北京大學(xué)第三醫(yī)院2005級八年制連讀臨床博士生,鹿特丹Erasmus醫(yī)學(xué)中心外科學(xué)科研博士。
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