Znajdź zawartość

Jednymi z kluczowych objawów wstrząsu anafilaktycznego jest nagły spadek ciśnienia krwi i temperatury ciała. Dotychczas zjawiska te przypisywano reakcji układu odpornościowego, jednak nowe badania na myszach wskazują, że niepoślednią rolę – szczególnie w obniżeniu temperatury ciała – odgrywa tutaj układ nerwowy. Odkrycie, opisane na łamach Science Immunology, może pomóc w opracowaniu nowych sposobów zapobiegania lub leczenia anafilaksji. Autorzy badań, naukowcy z Duke University i University of Texas, jako pierwsi zwracają uwagę na kluczową rolę układu nerwowego w rozwoju wstrząsu anafilaktycznego. W czasie wstrząsu anafilaktycznego nerwy zaangażowane w regulację temperatury ciała, przede wszystkim nerwy odpowiedzialne za odczuwanie wysokich temperatur otoczenia, wysyłają do mózgu fałszywe informacje, że ciało zostało poddano działaniu wysokich temperatur. To prowadzi do gwałtownego obniżenia temperatury organizmu i ciśnienia, mówi profesor Soman Abraham. Uczony wraz z kolegami przeanalizował sekwencję wydarzeń następujących, gdy alergen aktywuje komórki tuczne. Komórki te stanowią element układu odpornościowego, a w procesie rozwoju reakcji alergicznej wydzielają duże ilości substancji, mogących prowadzić do wstrząsu anafilaktycznego. Amerykańscy naukowcy odkryli, że jednym ze związków chemicznych wydzielanych przez komórki tuczne jest enzym, który wchodzi w interakcje z neuronami czuciowymi, szczególnie tymi zaangażowanymi za termoregulację. W wyniku tej interakcji pojawia się sygnał, który nakazuje natychmiastowe zatrzymanie produkcji ciepła przez brunatną tkankę tłuszczową. To prowadzi do hipotermii i spadku ciśnienia. Naukowcy potwierdzili swoje spostrzeżenia badaniami na myszach. Gdy pozbawili zwierzęta wspomnianego enzymu wytwarzanego przez komórki tuczne, myszy były chronione przed hipotermią. Gdy zaś pobudzili neurony za pomocą tego enzymu, u zwierząt pojawiły się objawy wstrząsu anafilaktycznego – hipotermia i hipotensja. Wykazując, że kluczowym graczem wstrząsu anafilaktycznego są nie tylko komórki układu odpornościowego, ale i układ nerwowy, wskazaliśmy nowe cele dla terapii i zapobiegania anafilaksji. Nie można wykluczyć, że odkrycie to ma również znaczenie dla innych zagrażających życiu wydarzeń, takich jak wstrząs septyczny. Właśnie rozpoczynamy badania w tym kierunku, mówi jedna z głównych autorek badań Chunjing “Evangeline” Bao. « powrót do artykułu

Studia nad snem są prowadzone zwykle pod kątem badań neurologicznych i tak też jest postrzegana rola snu. Tymczasem badania nad jednymi z najprostszych zwierząt – hydrami – wskazują, że sen pojawił się na długo przed pojawieniem się mózgu. A pojawił się z powodów metabolicznych. Hydry (stułbie) to niezwykle proste zwierzęta. To polipy oddychające całą powierzchnią ciała. Żyją przyczepione do podłoża za pomocą stopy. Po drugiej stronie ciała mają otwór gębowy pełniący też rolę odbytu. Otoczony jest on ramionami, za pomocą których stułbia chwyta przepływające zwierzęta. Stułbie nie posiadają mózgu, a jedynie bardzo prosty bardzo rozproszony układ nerwowy. A mimo to, jak właśnie wykazał koreańsko-japońs zespół, stułbie wchodzą w stan spoczynku, który spełnia podstawowe kryteria snu. Od ponad wieku naukowcy badają sen i jego wpływ na mózg i strukturę, rolę dla pamięci i uczenia się. Rejestrują fale mózgowe w różnych fazach snu czy aktywność poszczególnych komórek. Badania te skupiają się na mózgu i w odniesieniu do tego organu rozważana jest rola snu. Z czasem zaczęły pojawiać się doniesienia,że molekuły powstające w mięśniach i innych tkankach mogą regulować sen. Prowadzono kolejne badania wskazujące, że śpią też coraz prostsze zwierzęta z coraz prostszym mózgiem. A jako, że sen wpływa na metabolizm, pojawiły się sugestie, że jego znacznie wykracza poza funkcje neurologiczne. W 1913 roku Henri Pieron zauważył, że sen nie jest tym samym co hibernacja, śpiączka czy inny podobny stan. Badania nad snem prowadzono głównie za pomocą EEG, zatem na zwierzętach, którym można przyczepić elektrody. Dopiero pod koniec lat 70. zaczęto badać sen u bezkręgowców. Pionierka takich badań, Irene Tobler z Uniwersytetu w Zurichu, opracowała kryteria snu, które można było stosować bez EEG. Musiało minąć ponad 20 lat badań, by w roku 2000 niezależnie od siebie ukazały się dwa artykuły naukowe dowodzące, że muchy też śpią. Mimo to, środowisko naukowe przez kolejne lata ze sceptycyzmem podchodziło do takich twierdzeń. Obecnie ponad 50 laboratoriów na całym świecie wykorzystuje muchy do badania fenomenu snu. A kolejne artykuły naukowe dowodzą, że sen jest czymś powszechnym w świecie zwierząt. I na muchach się nie skończyło. Gdy już wykazaliśmy, że muchy śpią, możliwym stało się, że wszystko śpi, mówi Paul Shaw z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Waszyngtońskiego, jeden z autorów artykułu z roku 2000. Zwierzęta nie zawsze jednak śpią tak, jak ludzie. Dotychczas dowiedzieliśmy się, że delfiny i ptaki migrujące potrafią wprowadzić w stan snu jedną półkulę mózgu, wydając się przy tym całkowicie rozbudzone. Słonie prawie nie śpią, tymczasem pewien gatunek nietoperzy śpi niemal w każdej godzinie doby. W 2008 roku David Raizen i jego zespół zauważyli sen u nicienia Caenorhabditis elegans, a pięć lat później doniesiono o śpiących krążkopławach z rodzaju Cassiopea. To wskazywało, że sen wyewoluował może nawet około miliarda lat temu u bardzo prostych zwierząt. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kiusiu w Fukuoce, Uniwersytetu Tokijskiego oraz Narodowego Instytutu Nauki i Technologii Ulsan poinformowali, że śpią też stułbie, organizmy pozbawione mózgu. A są to zwierzęta jeszcze bardziej proste niż Cassiopea. To zaś wskazuje, że sen pojawił się wiele milionów lat temu, nie wymaga mózgu, odgrywa zatem znacznie szerszą rolę, niż mu przypisujemy. Stułbie śpią w sposób szczególny. Dopamina, która zwykle powoduje, że zwierzęta śpią mniej, u stułbi wywołuje bezruch. Naukowcy zaobserwowali, że nie śpią one w cyklu 24-godzinnym, ale zasypiają co 4 godziny. Jednak na poziomie genetycznym ich sen jest podobny, do snu innych zwierząt. Co najmniej niektóre geny, występujące u innych zwierząt, są zaangażowane w regulowanie snu u stułbi, wyjaśnia jeden z liderów najnowszych badań, profesor Taichi Itoh z Uniwersytetu Kiusiu. Ostatnie odkrycia wskazują, że parzydełkowce, do których należą stułbiopławy i krążkopławy, posiadały pewne genetyczne składniki snu zanim jeszcze oddzieliły się od wspólnego przodka z innymi zwierzętami. Te inne zwierzęta z czasem wykształciły centralny układ nerwowy, a sen zaczął odgrywać w nim nową rolę. Pozostaje jednak pytanie o rolę snu u zwierząt, które nie posiadają mózgu. Część naukowców przypuszcza, że odgrywa on rolę metaboliczną, pozwalając na zachodzenie reakcji, które nie mogą pojawić się, gdy zwierzę znajduje się w stanie czuwania. Procesy takie wówczas nie zachodzą, gdyż wymagałyby użycia energii potrzebnej do innych czynności, jak poruszanie się, polowanie czy pozostanie czujnym. Na przykład w przypadku nicienia C. elegans wydaje się, że sen umożliwia mu rośnięcie i regenerację tkanek. U pozbawionych snu stułbi dochodzi do zatrzymania podziału komórkowego. Podobne zjawiska zauważono u pozbawionych snu szczurów i muszek owocówek. Niewykluczone zatem, że główną rolą snu jest zarządzanie przepływem energii. Powyższe badania każą też się nam zastanowić, jakie zwierzę spało jako pierwsze. Prawdopodobnie zniknęło ono z powierzchni Ziemi setki milionów lat temu. Jeśli było wspólnym przodkiem człowieka i stułbi, to prawdopodobnie posiadało neurony i coś w rodzaju mięśni. Sen mógł pomagać w utrzymaniu zaczątków układu nerwowego, ale mógł też mieć znaczenie dla metabolizmu i trawienia. Zanim pojawił się mózg, istniał układ trawienny, zauważa Michael Abrams z University of California, Berkeley. Pojawiają się też kolejne pytania. Jeśli sen wymaga obecności neuronów, to jaka jest minimalna liczba neuronów potrzebna, by sen wyewoluował. I czy sen może być wywoływany przez inne typy komórek, co sugerują badania nad komórkami mięśni i wątroby. W końcu powstaje pytanie, czy zwierzęta nie posiadające neuronów mogą spać. Takimi zwierzętami są płaskowce czy gąbki. Być może w przyszłości uda się to zbadać. « powrót do artykułu

Pojawiają się kolejne niepokojące doniesienia o komplikacjach związanych z zachorowaniem na COVID-19. Jak wiemy, choroba ta atakuje głównie układ oddechowy, ale – jak informowaliśmy – u dużego odsetka pacjentów pojawiają się też uszkodzenia serca. Chińscy naukowcy poinformowali właśnie na łamach JAMA Neurology, że w Wuhan u 36,4% pacjentów pojawiły się objawy ze strony układu nerwowego. Uczeni z Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong w Wuhan oraz Szpitala św. Józefa w Phoenix w Arizonie, przeprowadzili retrospektywne obserwacyjne badania 214 pacjentów, na temat których dane zebrano pomiędzy 16 stycznia a 19 lutego w trzech wyspecjalizowanych centrach walki z COVID-19 założonych w szpitalu uniwersyteckim. U każdego z tych pacjentów testy laboratoryjne potwierdziły infekcję SARS-CoV-2. Zespół naukowy przeprowadził analizę ich dokumentacji medycznej, a dane dotyczące objawów neurologicznych były sprawdzane przez 2 specjalistów. Eksperci zauważyli, że objawy ze strony układu nerwowego można podzielić na trzy grupy: – objawy ze strony centralnego układu nerwowego (bóle głowy, zawroty głowy, zaburzenia świadomości, ostra choroba naczyniowa mózgu, niezborność ruchów, drgawki), – objawy ze strony peryferyjnego układu nerwowego (zmniejszone odczuwanie smaków i zapachów, problemy ze wzrokiem, nerwobóle), – uszkodzenie mięśni szkieletowych. Analizą objęto dane 214 pacjentów. Mediana ich wieku wynosiła 52,7 roku. Wśród nich u 88 osób (41,1%) stwierdzono ciężki przebieg choroby. Objawy ze strony układu nerwowego wystąpiły u 78 pacjentów (36,4%). Osoby z ciężkim przebiegiem choroby byli starsi i mieli więcej chorób towarzyszących. U osób z ciężkim COVID-19 stwierdzono też więcej poważnych objawów ze strony układu nerwowego. Ostra choroba naczyniowa mózgu pojawiła się u 5 z nich (5,7%), gdy tymczasem w średnim przebiegu COVID-19 pojawiła się ona u 1 osoby (0,8%), zaburzenia świadomości zaobserwowano u 13 osób (14,8%) z ciężkim przebiegiem COVID-19 i u 3 osób (2,4%) z lekkim lub średnim. Z kolei uszkodzenie mięśni szkieletowych zaobserwowano u 17 (19,3%) pacjentów z ciężkim przebiegiem i u 6 (4,8%) z lekkim bądź średnim. Jak napisali autorzy badań SARS-CoV-2, obok infekowania układu oddechowego, może infekować układ nerwowy i mięśnie szkieletowe. U pacjentów z ciężką infekcją objawy neurologiczne są poważniejsze, pojawia się m.in. ostra choroba naczyniowa mózgu, zaburzenia świadomości i uszkodzenie mięśni szkieletowych. Stan takich pacjentów może się pogorszyć i mogą oni umrzeć wcześniej. [...] Szczególnie istotne jest zbadanie, czy u osób z ciężkim przebiegiem COVID-19 szybkie pogarszanie się stanu zdrowia może być powiązane z zaburzeniem neurologicznym, takim jak udar, który może przyczyniać się do wysokiego odsetka zgonów. « powrót do artykułu

Już wkrótce roboty i protezy mogą zyskać zmysł dotyku podobny do ludzkiego lub nawet od niego doskonalszy. Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES) to sztuczny system nerwowy opracowany na National University of Singapore. Nowa elektroniczna skóra charakteryzuje się wysoką czułością,szybkością reakcji i odpornością na uszkodzenia, może być łączona z dowolnymi czujnikami. Jej twórcy to profesor Benjamin Tee i jego zespół z Wydziału Inżynierii i Nauk Materiałowych. Ludzie wykorzystują zmysł dotyku do zrealizowania niemal każdej czynności, od podniesienia filiżanki kawy po wymianę uścisków dłoni. Bez niego tracimy równowagę podczas chodzenia. Podobnie jest z robotami, które potrzebują zmysłu dotyku, by lepiej wchodzić z interakcje z ludźmi. Jednak współczesne roboty wciąż nie czują zbyt dobrze obiektów, mówi profesor Tee, który od  opnad dekaty pracuje nad elektroniczną skórą. System ACES wykrywa sygnały podobnie, jak ludzki układ nerwowy, jednak – w przeciwieństwie do niego – są one przesyłane za pomocą pojedynczego przewodu. To zupełnie inne podejście niż w istniejących elektronicznych skórach, która korzystają ze złożonego systemu przewodów, co powoduje, że całość jest podatna na uszkodzenia i trudna w skalowaniu. ACES wykrywa dotknięcie nawet 1000-krotnie szybciej niż ludzki układ nerwowy. Jest w stanie odróżnić fizyczny kontakt z poszczególnymi czujnikami w czasie krótszym niż 60 nanosekund. Nawet gdy impuls został odebrany jednocześnie przez wiele czujników. To szybciej, niż jakikolwiek wcześniej stworzony system. W ciągu zaledwie 10 milisekund – a więc 10-krotnie szybciej niż mrugnięcie okiem – ACES jest w stanie określić kształt, teksturę i twardość dotykanego obiektu. Platforma ACES pozwala też na stworzenie wytrzymałej elektronicznej skóry. To niezwykle ważna cecha dla urządzenia, które ma często wchodzić w kontakt fizyczny z otoczeniem. Olbrzymimi zaletami ACES są prostota okablowania całego systemu oraz szybka reakcja na impuls, nawet w przypadku wykorzystywania wielu czujników. To znakomicie ułatwia skalowanie ACES i wykorzystanie jej w wielu różnych zastosowaniach. Skalowalność to podstawowa cecha, gdyż potrzebujemy dużych wydajnych połaci elektronicznej skóry, którą możemy pokryć robota czy protezę, wyjaśnia profesor Tee. ACES można łatwo łączyć z dowolnymi czujnikami, np. rejestrującymi temperaturę, dotyk czy wilgotność, dodaje uczony. « powrót do artykułu