All posts by Clara Thaysen

Associate Science Editor 2017-2018

铲除毒驾行为

自十月十七日起,加拿大大麻合法化法案正式实施。 该法案修正了有关大麻的持有、分发以及销售的相关法律。

 

但是,个别法律条款并未进行修正,比如吸食大麻后驾车仍然算作非法行为。这也是理所应当的——好几项研究数据表明,吸食大麻后的撞车的风险明显升高,尤其是致命性车祸。

 

吸食大麻后驾车在加拿大已不是什么罕见的事了。加拿大卫生部 (Health Canada) 2017年的调查报告显示,有39%的大麻吸食者曾在吸食大麻两小时之后驾车。

 

今年夏天,加拿大议会通过了 C-45议案。此议案明确了驾驶人血液中四氢大麻酚(THC)的合法计量。四氢大麻酚是大麻中让人产生幻觉的分子。当吸食大麻的驾驶员每毫升血液中含有二至五毫微克的四氢大麻酚时,此行为构成简易程序罪。如果四氢大麻酚含量高于五毫微克,驾驶员有可能会进监狱。然而,对于在道路上测量四氢大麻酚浓度的程序仍然不清晰。

 

目前的测试方法

 

目前,加拿大的法律措施对于毒驾与酒驾的监管是一样的。当警察怀疑你不正当驾驶,比如驾驶员看起来驾驶行为不正常,或者当车停下来时闻到酒精或毒品的味道,他们有权利让你进行标准道路醉酒测试(SFST)。这种测试就像杂技试镜一样,可以测验你的平衡和协调能力。

 

除了此项测试,你还有可能被要求进行一项毒品认知评估(DRE)。然而,如果警察认为你需要酒精检测,他可以使用呼气酒精检测仪对你进行检查。如果无需此项,警察将会使用体检的方式来测试你是否吸食毒品,比如测量你瞳孔的大小。除了以上这些,尿液、口水和血液等毒物学样本,都是可以被送到法医实验室进行检测的。

 

检测酒后驾车和检测吸毒后驾车最大的区别就是检测的时间长度。酒驾的检测非常之快,警察在路边很快就可完成。而毒驾检测的结果则需毒物学样本被送到实验室后才能出来。

 

不能快速在路边进行毒驾检测令人担忧,因为毒驾撞车事故发生率很高,而且SFST和DRE两个测试的主观性非常强。就母亲反醉驾组织 (Mothers Against Drunk Driving) 的数据显示,2014年中毒驾造成的致命事故是酒驾的两倍。而这些毒驾致命事故中,大麻毒驾占百分之四十五。

 

呼吸测毒

 

很多公司正在着手研发大麻呼吸测毒器,包括位于基奇纳 (Kitchener) 的一家名为SannTek的公司。

 

SannTek公司的呼吸测毒器目前在面向相关行业进行推广,比如煤矿业、交通业和建筑工业。在这些行业,吸毒后工作会导致安全问题。公司表示,希望相关法律能够把呼吸测试落实在工业场所。SannTek公司CEO 和联合创始人诺亚•德不林卡特(Noah Debrincat)写到,作为一个测试手段,呼吸测试的优点是它可以用于检测最近的毒品使用。

 

德不林卡特写道:“呼气测试仪的优点是它测试的是一个大麻使用者对大麻所造成影响的急性反应。如果用尿液作为样本的话,一个人周六晚上娱乐性地吸食了大麻,即便周一他早已回归正常了,周一早上他的尿液仍然会显示含有大麻。”

 

薇薇安•陆(Vivienne Luk)是多伦多大学密西加沙校区的助理教授,也是一名法医毒理学家。她表示,大麻呼气测试仪的作用是有限的。陆教授写道:“关于四氢大麻酚在呼气中浓度和在体液包括血液中浓度之间的关系,目前科学研究很有限”。

 

陆教授也是一名法院上的专家证人,定期出庭作证。她说,在法庭上,毒品检测装置的功能经常遭到质疑。“吸烟,吃薄荷糖或者嚼口香糖会不会影响此装置的功能?这种问题经常在酒驾的法庭上被问起。因此我确信毒驾的呼气测试仪也会受到同样的质疑。”

 

近日,联邦政府已经批准了唾液测试仪用于路上大麻测试。多伦多警察已经对唾液测试仪进行了试点。唾液测试仪与呼气测试仪有同样的局限性,因为唾液里的毒品浓度其实是血液中毒品浓度的稀释版本,所以使用口水测试仪有可能导致毒品的浓度被低估,或者测试不出来。

 

其他体液

 

如果呼气和唾液都被排除了,那还有哪些体液还可以被考虑呢?多伦多大学机械和工业工程系的教授安德烈斯•曼德里斯 (Andreas Mandelis) 表示,间质性流体是可以被考虑的。

 

曼德里斯教授的实验室正在发明一个非入侵性的大麻感应器。教授表示,间质性流体是一种环绕在体内细胞旁边的一种流体,并且对血液里的物质有很准确的“记忆力”。当四氢大麻酚进入到人体的血管中后,只需几分钟就可以进入间质性流体。

 

曼德里斯和他的团队目前正在用红外线辐射科技来测量间质性流体中四氢大麻酚的浓度。要这是如何运作的,请大家容许我快速回顾一下高中物理。

 

所有的材料和物质都吸收并放射红外射线,包括我们的身体。人类不断地放射出红外射线,而红外射线不像可见光,是不能被我们肉眼所看到的,它以一种热能的形式存在着。

 

曼德里斯教授表示,“就像电影 《铁血战士》一样,狩猎者看不到可见的光谱,但是可以看到红外线的光谱。这就是为什么施瓦辛格把泥巴放到了他的脸和身子上,因为他这样就可以不被发现了…… 这就是我们正在研究的热光子。”

 

《铁血战士》没有解释到的是,有时候一种材料,甚至是一个分子放射出来的辐射的波长是特定属于那个材料或分子的。曼德里斯教授表示:“某种特定的波长和特定的峰值只属于某种特定的分子。所以如果《铁血战士》里的大反派有更复杂的感应器,估计这个大反派不仅能认出施瓦辛格是人类,还能认出施瓦辛格是施瓦辛格。”

 

令人庆幸的是,曼德里斯团队里还有一个更加复杂的感应器。为了能得到属于四氢大麻酚的特定的波长,曼德里斯教授的感应器将一束激光射在你的手指尖上。一旦激光渗透到你皮肤下几微米的间质性流体的那一层,任何流体里的四氢大麻酚分子都可以吸收激光,并且重新放射出四氢大麻酚的特定的红外线光波。

 

曼德里斯教授表示:“一旦放射出了热量,我就有红外线感知器来监视这些热量。”

 

用间质性流体来监视四氢大麻酚的浓度还有一个优点,那就是此方法是对人体来说是没有入侵性的。换句话说,不用刺穿或者戳捏人体,也不用拿走任何身体部分的样本,这种方法照样可以测量四氢大麻酚在人体中的浓度。

 

展望未来

 

无论是呼气检测仪,唾液检测仪还是红外线探测仪,不久的将来我们可能会有一种路边大麻检测仪器出现。科技的发展是非常重要,但是我们不能忘记人类和人体生理的因素也十分重要。陆教授表示,四氢大麻酚在人体内的浓度可能会受到个人因素的影响。无论你是偶尔的吸食者或是长期吸食者,无论你是吸大麻还是食入大麻,都会影响四氢大麻酚到达你血液的速度,在你血液中的浓度,和在血液中所停留的时长。

 

对于当今所用的检测方法,陆教授表示,我们不应该摒弃我们现有的路边检测方法。她表示:“我们需要记住这些仪器的目的只是为了筛查,所以阳性的结果只是一个暂时的结果,还需要一个更加精准的技术来证实这个结果。”

 

翻译/Translate: 李雪迪/Xuedi Li

校对/Proof: 余思杭/Sihang(Valerie)Yu

终校/Final Read: 李映雪/Yingxue Li

 

成为CSC108大师

冬季学期伊始,CSC108(初级计算机编程)采用了全新的教学方式:自主通达学习(self-paced, matery based learning)。这次教学改革由校长学习与教育优化基金(Provost’s Learning and Education Advancement Fund)赞助,目的是考查通达学习法在计算机编程教育方面的成效。

多伦多大学计算机科学系的副教授保罗·格雷(Paul Gries)长久以来一直希望在CSC108中采用自主学习模式。然而,他并不确定该如何将其有效实施。现在,通达学习法现成为一个可行方案。通达学习法要求学生证明自己已熟练掌握现有概念,之后才能进入下一个概念的学习。而在传统的教学模式中,同一概念一学期中仅仅会被考核一到两次。课程分为七个单元,称为“探索任务”:学生通过在家观看教学视频完成这些任务,再前往课堂完成相应练习。

为保证概念掌握,学生在测验中达到一定成绩,才能进行下一个单元的学习,而分数线通常在70%-80%之间。

如果他们没有通过测验,也无伤大雅——在课堂中,学生们可以进行更多练习,或与格雷教授或其他助教进行一对一辅导。

为了促进便于共同学习,那些有相同问题的学生将被安排在一起学习。

学生可以根据自己的意愿,或快或慢地来通过探索任务——这是大学课程闻所未闻的事情。格雷认为,通过这种模式,课程材料有可能在学期的中途就能够完成。CSC108有学生退课或不及格的历史,(他们)只能在之后重新上这门课。格雷认为这是有这种情况可能的发生的,是因为学生到期中才意识到他们被课程材料所困扰,而往往这时候已经太迟了。“并没有机制或结构来让他们有效地跟上进度。”格雷如是说。

报名上课的学生很多,因此很难辨识那些觉得课程有难度的同学。CSC108在秋季、冬季和夏季都设置课程,是圣乔治主校区(St. George campus)人数最多的课之一,每学期至少2000名学生报名上课。

当课程是精熟和学生自定进程为主的时候,学生可以非常快速地分辨出自己是否觉得课程很难,同时学生们也给予了一次跟上课程进度的机会。

CSC108的学生之一米希尔·斯派克(Michael Spyker)表达了对通达学习的看法。他相信这种新兴的教学方式消除了传统教学中存在的“恶性循环”Spyker(斯派克)说:“通达学习的部分……提供了更系统的教学学习环境。”

通达学习是在多伦多大学一项新兴教育改革。然而,这并不是CSC108课堂中的第一次出现创新的学习方式——已经实施的教学方法有纯线上学习与反向式学习(inverted version)。

反向式学习和通达学习的最大区别在于:后者由学生自定学习节奏。

格雷说:“还有很多其他研究支持反向式教室比传统教室更好,因为学生在可以主动学习——他们更能理解融入学习材料内容。”并且表示他相信这种持续,短期的材料内容融入能领导学生更好的学习。

大二学生斯潘西·凯(Spencer Ki)在秋季选修了CSC108。他同意了反向式教学的有高效性:“这种在课堂中调动所有人一起解决问题的教学方式大大帮助了我对课堂内容的理解,而不是仅仅记诵教学材料。”

然而,凯更愿意以通达学习的方式上课:“我可以肯定地预言通达学习将是大学课程改革的下一步。”

然而,精熟的课程并不适合所有人。格雷说:“我们预料期待对一些人而言,反向式教学可能是更合适的学习方法。”

凯对于通达学习的版本有着相似的想法:“拖延症的欲望可能会更严重了。”

格雷对于教育改造的热情不仅限于CSC108。如果这次试点成功的,通达学习可能会被引进多伦多大学的多门基础型课程中。

格雷并不觉得通达学习仅仅限于大学课程:“许多高中并不提供(计算机编程)。我们正在寻找在高中开设更多计算机编程课的方式因此,在未来几年中我们会有以通达学习为教学模式的的高中课程体系。”

格雷建议计算机专业学生能前往各个高中帮助老师们备课与教学。


翻译/Translate: 李逸然/Yiran Li, 万春潇/Chunxiao Wan

校对/Proof Read: 陈嘉华/Jiahua Chen

终校/Final Read: 沈梦溪/Mengxi Shen

亚马逊鸟类的羽毛

美人鱼,半人马,狮身人面像——有什么能比神话里的杂交更让人充满幻想呢?对物种杂交的尝试是真实但罕见的,杂交动物的种群会与双亲分离以发展新的、独特的物种。

最近在美国国家科学院的一项研究表明,一种头上带有黄色羽毛的绿色小亚马逊鸟,名叫金冠侏儒鸟,它的存在即是物种杂交的成果。

这项由多伦多大学前博士生阿尔弗雷多巴雷拉-古兹曼(Alfredo Barrera-Guzman)及多伦多大学士嘉堡校区副教授杰森(Jason Weir)的研究发现,这种鸟是乳光侏儒鸟和雪顶侏儒鸟异种交配而成的。

金冠侏儒鸟在1957年被首次发现,由于几十年来躲避鸟类学者,直到2002年才被重新发现。尽管如此,人们一直怀疑这只鸟可能有杂交起源。

巴雷拉古兹曼和他的团队通过对金冠侏儒鸟基因组测序证实了这一假设。他们发现金冠侏儒鸟百分之八十的DNA来自于乳光侏儒鸟,而剩下百分之二十来自于雪顶侏儒鸟。

“在传统的物种中,你希望看到基因分化”,巴雷拉古兹曼说,“这一物种甚至没有自己的线粒体DNA”。混合基因组便已清晰表明金冠侏儒鸟是杂交起源的。

金冠侏儒鸟的栖息地位于乳光侏儒鸟和雪顶侏儒鸟的栖息地之间,这正表明了它与其他两个物种之间的关系。

几十万年前的冰川时期,可能迫使乳光侏儒鸟和雪顶侏儒鸟接触,允许它们偶尔异种交配并产生杂交。随着时间的推移,类似山脉这样的物理障碍不断发展,导致这些杂交种的种群隔离,阻碍了它们与亲代物种的繁殖。这将使生殖隔离种群,成为了一个新物种生成的先决条件。

金冠侏儒鸟与其亲代物种的相似性也是一个线索,虽然有它外表仍有一处解释不通的地方:它的颜色。通常情况下,杂交物种会具有双亲的特性,或形成某种中间形式。

金冠侏儒鸟的头既不像乳光侏儒鸟那样闪色的,也不想雪顶侏儒鸟一样亮白色的,黄色并没有介于这两种颜色的中间。

这有部分原因是因为乳光侏儒鸟和雪顶侏儒鸟的颜色都不来源于染料,而是结构着色产生的。它的颜色是由羽毛处微观角蛋白的排列决定的。

研究人员将金冠侏儒鸟的羽毛在显微镜下进行检测,发现实际的体系结构——即羽毛如何排列——是两种亲代物种的中间结构。

不过,这中间结构仍不熟练于产生中间颜色。相反,黄色来自于鸟类饮食中的类胡罗卜素。当类胡萝卜素从羽毛中移出后,鸟就会剩下一个相对暗淡的颜色了。

巴雷拉认为金冠侏儒鸟可能会从零开始着色。他还认为羽毛的颜色与吸引异性相关。

这项研究不仅证实了几十年前的假设,而且还具有保护意义。由于金冠侏儒鸟的栖息地面临森林砍伐的压力,它有着灭绝的风险。“如果我们失去了这个物种,我们会失去一个独一无二的进化的成果”,巴雷拉古兹曼说,“通过学习杂交物种是如何产生的,也许我们可以学习到如何更适当的管理遗传的多样性”。


翻译/Translate: 刘卓颖/Zhuoying Cathy Liu

校对/Proof: 沈梦溪/Mengxi Charlotte Shen