Znajdź zawartość

Profesor Noam Sobel oraz współpracujący z nim Anton Plotkin, Aharon Weissbrod i Lee Sela z Instytutu Weizmanna opracowali technologię, która pozwala sterować urządzeniami za pomocą... powietrza wydmuchiwanego i wciąganego nosem. Izraelski system wykrywa zmiany ciśnienia w nozdrzach i przekłada te dane na sygnały elektryczne. Głównym celem naukowców jest umożliwienie osobom z niewładnymi kończynami sterowania wózkiem czy komunikowania się z innymi. Technologia została przetestowana zarówno przez osoby zdrowe, jak i całkowicie sparaliżowane. Okazało się, że pozwala ona pokonać wózkiem inwalidzkim skomplikowany tor przeszkód. Umożliwia też na korzystanie z gier komputerowych z niemal taką samą prędkością jak za pomocą klawiatury czy myszy. Wdychanie i wydychanie powietrza nosem to bardzo precyzyjny i łatwy do kontrolowania mechanizm. Odbywa się on dzięki pomocy podniebienie miękkiego. Ono jest z kolei sterowana za pomocą nerwów połączonych bezpośrednio z mózgiem. To skłoniło Sobela i jego zespół do stwierdzenia, że nawet u osób najciężej sparaliżowanych kontrola podniebienia miękkiego została zachowana. Badania przeprowadzone za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego pokazały, że uczeni mają rację, a w kontroli podniebienia miękkiego bierze udział kilka obszarów mózgu. Zauważono też, że obszary te w dużej mierze pokrywają się z obszarami odpowiedzialnymi za naukę mówienia, co sugerowało, iż kontrola przepływu powietrza nosem jest intuicyjna. Izraelczycy stworzyli więc urządzenie z czujnikiem montowanym przy ujściu nozdrzy. Zbudowano też odpowiednią wersję dla osób korzystających z respiratora. Testy na zdrowych wypadły pomyślnie, urządzenie wypróbowano więc na chorych. Jedna z pacjentek, która przeszła udar przed 7 miesiącami, po kilku dniach nauki napisała list do swojej rodziny. Z kolei pacjent, który jest sparaliżowany od 18 lat stwierdził, że nowe urządzenie jest znacznie łatwiejsze w użyciu niż systemy wykorzystujące ruchy powiek. Chorzy byli w stanie pisać listy i grać w gry komputerowe. Nauczenie się sterowania wózkiem inwalidzkim zajmowało im 15 minut. Dwa wciągnięcia powietrza informują urządzenie, że wózek ma jechać do przodu. Dwa wydmuchnięcia powodują jazdę w tył. Wydmuchnięcie i wciągnięcie to skręt w lewo, wciągnięcie i wydmuchnięcie - w prawo. Testy pokazały, że osoba sparaliżowana od szyi w dół radzi sobie z wózkiem równie dobrze, jak osoba zdrowa. Jako że przepływ powietrza jesteśmy w stanie precyzyjnie kontrolować, powietrze wciągamy i wydmuchujemy, podmuch może być słaby i mocny, długi i krótki, programiści będą w stanie stworzyć skomplikowany "język" umożliwiający precyzyjne sterowanie różnymi przedmiotami. Izraelska technologia ma sporo zalet. Jest tania, prosta i łatwo się z niej korzysta. Przyda się ona nie tylko niepełnosprawnym. Może posłużyć przecież jako "trzecia ręka" pilotom czy chirurgom.

Naukowcy z izraelskiego Instytutu Weizmanna udowodnili istnienie użytecznych quasi-cząsteczek. Te zadziwiające cząstki mogą w przyszłości przydać się m.in. do budowy komputerów kwantowych. Istnienie quasi-cząsteczek zostało przewidziane teoretycznie 20 lat temu. Miały one towarzyszyć kwantowemu efektowi Halla. Izraelczycy po raz pierwszy natknęli się na quasi-cząsteczki już przed 10 laty. Quasi-cząsteczki to cząstki, które posiadają jedynie część ładunku elektronu. I to właśnie czyni je niezwykłymi, gdyż elektron jest niepodzielną cząstką. Okazuje się jednak, że jeśli ułożymy elektrony w dwuwymiarową strukturę wewnątrz półprzewodnika, schłodzimy do temperatury bliskiej zeru absolutnemu i poddamy działaniu pola magnetycznego prostopadłego do warstwy elektronów, to zaczną się one zachowywać jak quasi-cząsteczki o ładunkach mniejszych, niż ładunek elektronu. Dotychczas jednak udawało się uzyskać quasi-cząsteczki o ładunku, który miał nieparzysty mianownik. Ich ładunek był więc 1/3 czy 1/5 ładunku elektronu. Merav Dolev, student profesora Moty Heibluma, wraz z doktorami Vladimirem Umanskym i Dianą Mahalu oraz profesorem Adym Sternem, znaleźli sposób na stworzenie quasi-cząsteczki o precyzyjnie ustalonym przez nich ładunku. Stanowi on 1/4 ładunku elektronu. Naukowcy wykorzystali do produkcji półprzewodnika niezwykle czysty arsenek galu. Utworzyli następnie dwuwymiarową strukturę elektronów, umieszczając około 3 miliardów tych cząstek na powierzchni milimetra kwadratowego w taki sposób, by na każdą fluktuację pola magnetycznego przypadało po pięć elektronów. Stworzona przez nich struktura ma kształt spłaszczonego szkiełka od zegarka, z lekkim zgrubieniem pośrodku, które umożliwia ruch ograniczonej liczby naładowanych cząstek. Fluktuacje spowodowane ruchem cząstek w tym zgrubieniu umożliwiły naukowcom precyzyjne zmierzenie ładunku cząstek. Uczeni szukali quasi-cząstek o ładunku z parzystym mianownikiem, potrzebnym do stworzenia teoretycznego "topograficznego komputera kwantowego". Quasi-cząstki z mianownikiem nieparzystym, w przeciwieństwie do tych z parzystym, nie są bowiem dobrymi nośnikami informacji.

Naukowcom z izraelskiego Instytutu Weizmanna udało się osiągnąć niespotykany dotychczas stopień uporządkowania węglowych nanorurek. Jak wiadomo, nanorurki mają wiele bardzo pożytecznych właściwości i z ich wykorzystaniem wiąże się olbrzymie nadzieje. Pracują nad nimi zarówno onkolodzy, jak i elektronicy. Ci drudzy napotykają jednak na poważne przeszkody. Nanorurki są niezwykle małe i wykazują tendencję do samodzielnego chaotycznego łączenia się grupy. Z tego też powodu nie udało się dotychczas stworzyć większego, kompleksowego urządzenia elektronicznego. Specjaliści zaprezentowali na razie dość proste struktury. Doktor Ernesto Joselevich wraz z Arielem Ismachem oraz Noamem Geblingerem opracowali technologię za pomocą której zmusili nanorurki do samodzielnego łączenia się w uporządkowany sposób. Swoją technikę nazwali "porządek poprzez chaos". Joselevich tak mówi o badaniach: Próba stworzenia porządku poprzez chaos może wydawać się paradoksem, ale to często spotykane zjawisko w mikroświecie. Systemy znajdujące się pod wpływem skrajnych sił, mają większą tendencję do samoorganizowania się w bardziej zorganizowane struktury niż systemy, na które aż tak skrajne siły nie oddziałują. Zastosowaliśmy ten mechanizm w nanoskali by sprawdzić, czy zadziała. Udało się. W wyniku eksperymentu nanorurki uporządkowały się struktury o kształcie serpentyn. Taki kształt jest powszechny w geometrii wielu już działających urządzeń: w antenach, odbiornikach ciepła czy mechanizmach chłodzących. Poniższa animacja obrazuje "mechanizm spadającego spaghetti" zastosowany do uformowania pożądanego kształtu z nanorurek.

Uczeni opracowali rodzaj zamka szyfrowego wielkości molekuły. Zamek uaktywnia się (otwiera) tylko wówczas, gdy zostaje wystawiony na działanie właściwego hasła – kombinacji cząstek chemicznych i światła. W przyszłości, jak twierdzą naukowcy, taki zamek może posłużyć do zabezpieczenia ważnych informacji. Może być również pomocny w sytuacji, gdy organizm człowieka zostanie wystawiony na działanie pewnych związków chemicznych, np. gazów trujących czy broni biologicznej. Specjalizujący się w chemii organicznej Abraham Shanzer i jego koledzy z izraelskiego Instytutu Weizmanna oparli swój wynalazek o molekułę FLIP. Zbudowana jest ona z tzw. łącznika, który naśladuje pewną część bakterii pozwalającą temu mikroorganizmowi przyczepić się do żelaza. Do łącznika umocowane są dwie molekuły – jedna może świecić na niebiesko, druga na zielono. W sumie tworzy to zamek składający się z trzech „klawiszy”: molekuły kwasowej, składnika alkalicznego i światła ultrafioletowego. Gdy taki zamek podda się działaniu odpowiedniej sekwencji sygnałów świetlnych i chemicznych, zacznie on emitować światło niebieskie. Inne sekwencja spowoduje świecenie na zielono. Całość działa podobnie do bankomatu: reaguje tylko na odpowiednie kombinacje szyfru. Takie molekularne zamki mogą być zbudowane w taki sposób, by reagować na różne kombinacje sygnałów świetlnych o różnej długości fali i różnym czasie trwania. To otwiera całkowicie nowe możliwości – mówi Shanzer.

Autorzy kontrowersyjnych badań twierdzą, że opracowana prze nich szczepionka może umożliwić ponowne poruszanie się osobom z uszkodzonym rdzeniem kręgowym. Niektórzy eksperci skrytykowali jednak sposób przeprowadzenia badań i nie zgadzają się z ich wnioskami. Badania prowadził zespół naukowców z izraelskiego Instytutu Wiezmanna. Uczeni stwierdzili, że komórki odpornościowe mogą współpracować z komórkami macierzystymi i naprawić uszkodzony rdzeń kręgowy u myszy. Izraelczycy zastosowali szczepionkę, która zwiększa liczbę limfocytów T. Dzięki temu komórki macierzyste, które rozwijały się uszkodzonym rdzeniu kręgowym, były chronione i mogły odbudować go na tyle, że sparaliżowane wcześniej zwierzęta zaczęły ponownie chodzić. Badania wywołały burzę w środowisku neurologów. Zgodnie z obecną wiedzą delikatny centralny system nerwowy, aby mógł prawidłowo funkcjonować i się regenerować, musi być odizolowany od komórek systemu odpornościowego. Z kolei Michal Schwartz, która stała na czele izraelskiego zespołu badawczego, od 10 lat pracuje nad inną teorią, która zakłada, że do samonaprawy centralnego systemu nerwowego konieczne jest znaczne zaangażowanie układu odpornościowego. W lutym bieżącego roku Schwartz w opublikowanym w Nature Neuroscience artykule dowodziła, że komórki odpornościowe odgrywają znaczącą rolę w regeneracji komórek nerwowych. Obecnie Schwartz twierdzi, że podniesienie liczby limfocytów T i jednoczesne wstrzyknięcie myszy komórek macierzystych, które częściowo zmieniły się komórki nerwowe, pozwoliło wyleczyć poważne uszkodzenie kręgosłupa u zwierząt. Samo wstrzyknięcie komórek macierzystych daje niewielki efekt, mniejszy, co interesujące, niż samo podniesienie liczby limfocytów T, mówi Schwartz. Twierdzi ona ponadto, że zastrzyk wykonano w miękkie tkanki i nie trzeba było wprowadzać igły do rdzenia kręgowego. Jej praca spotkała się ze zdecydowaną krytyką. Geoffrey Raisman, dyrektor Spinal Repair Unit w University College London powiedział, że badania te nie mają naukowych podstaw. Wyraził też zdziwienie, że taki artykuł w ogóle został opublikowany. Mniej krytyczny był inny wybitny specjalista, Philip Popovich z Ohio State University. Stwierdził on, że teoria Schwartz jest interesująca. Powiedział jednak, że potrzebne są dodatkowe eksperymenty. Schwartz, odpowiadając na krytykę, stwierdziła: Zdaję sobie sprawę z tego, że moje badania są kontrowersyjne. Myślę jednak, że neurolodzy nie zdają sobie sprawy z licznych funkcji, jakie spełnia układ odpornościowy.