Znajdź zawartość

Pomiar średnicy komórek w polu elektrycznym pozwala na łatwą identyfikację komórek nowotworowych, a nawet na określenie stadium zaawansowania choroby - twierdzą eksperci z Uniwersytetu Purdue. Naukowcy uzyskali patent na użycie technologii analizującej ten parametr i planują jej wprowadzenie do użycia przez lekarzy. Odkrycie jest efektem eksperymentu przeprowadzonego z wykorzystaniem osiagnięć tzw. nauki o mikropłynach (ang. microfluidics). Badanie komórek przeprowadza się w mikroskopijnym naczynku wygrawerowanym w przezroczystym tworzywie. Przepuszcza się przez nie prąd elektryczny, który prowadzi do powstania porów w błonach komórkowych oraz wprawia komórki w ruch. Przez powstałe otwory do wnętrza błony dostaje się woda, prowadząc do powiększenia objętości. Gdy poruszająca się komórka dotrze do specjalnie zaprojektowanego przewężenia w mikroskopijnym kanaliku, jest analizowana z użyciem szybkiej i precyzyjnej kamery. Możliwa jest dzięki temu ocena "puchnięcia" komórek pod wpływem napierającej do wnętrza wody, co pozwala na określenie, czy badany materiał pochodzi ze zdrowej tkanki, czy też dzieje się z nim coś niepokojącego. Dlaczego komórki pęcznieją? Odpowiedź leży w białkowym ich "rusztowaniu", zwanym cytoszkieletem. Struktura ta, składająca się z rozległej sieci różnego rodzaju białek, decyduje o kształcie i wytrzymałości pojedynczych komórek, a nawet, w pewnym stopniu, całych tkanek. W komórkach nowotworowych matryca ta jest najczęściej uszkodzona ze względu na liczne mutacje prowadzące ostatecznie do zezłośliwienia. Gdy proces degeneracji cytoszkieletu jest posunięty jeszcze dalej, może prowadzić do oderwania komórki od pierwotnego guza i migracji do odległych rejonów ciała, czyli tworzenia przerzutów. Właśnie dlatego materiał wyizolowany z przerzutów najłatwiej poddaje się impulsom elektrycznym. Autorem eksperymentu jest dr Chang Lu, specjalista z zakresu inżynierii rolniczej i biologicznej pracujący dla Uniwersytetu Purdue. Do badania użyto tzw. linii komórkowych, czyli komórek wyizolowanych z danego typu tkanki (w tym wypadku był to guz piersi) o dokładnie zdefiniowanych właściwościach. Jako grupa odniesienia, względem której porównywano przyrost objętości komórek nowotworowych, posłużyły komórki pobrane ze zdrowej tkanki. Naukowiec wykazał, że pod wpływem impulsu o określonych parametrach zdrowe komórki "rosną" średnio o jedną czwartą, wyizolowane z nowotworu - o połowę, zaś komórki wyizolowane z przerzutu - aż o 75%. Ogromną zaletą opacowanej techniki jest jej szybkość. Z użyciem mikroskopijnego użycia możliwe jest przebadanie aż pięciu komórek na sekundę, co pozwala na szybką i wydajną analizę wykonywaną "od ręki", np. podczas wizyty w gabinecie lekarza. Dr Lu planuje jak najszybsze rozpoczęcie badań na tkankach pobranych wprost od pacjentów, by upewnić się, czy uzyskane wyniki potwierdzą się z tymi uzyskanymi z wykorzystaniem modelowych linii komórkowych. Jeżeli tak się stanie, istnieje duża szansa na szybkie wprowadzenie technologii do pwoszechnego użycia przez lekarzy.

Golfiści grający lepiej postrzegają dołki jako większe niż słabiej wypadający zawodnicy – twierdzi Jessica K. Witt z Purdue University (Psychonomic Bulletin and Review). Sportowcy powiedzieli, że gdy grają dobrze, wlot dołka wydaje się tak duży jak wiadro lub obręcz kosza, lecz kiedy grają źle, ten sam otwór ma rozmiary 10-centówki lub dziurki wewnątrz pączka – opowiada pani psycholog. Wiemy, że istnieje związek między wykonaniem a percepcją, ale nie mamy pewności, jaki jest kierunek tej zależności. Czy golfiści widzą większy dołek, więc grają lepiej, czy też może wydaje im się większy, bo dobrze im idzie? Sądzę, że mamy do czynienia z kołową zależnością, ale trzeba to jeszcze dokładniej zbadać. Uzyskane ostatnio wyniki są spójne z rezultatami studium Witt sprzed 3 lat. Wtedy psycholog skupiła się na softbolu (grze przypominającej bejsbol). Zaobserwowała związek między postrzeganą wielkością piłki a wskaźnikiem trafień. Witt zaznacza, że w przeszłości zajmowano się problematyką percepcji sportowców w bardzo ograniczonym zakresie. Analizowano wyłącznie postrzeganie i przetwarzanie przychodzących danych. Tymczasem okazuje się, że percepcja nie opiera się wyłącznie na informacjach wzrokowych. Zespół Amerykanki przeprowadził 3 eksperymenty. W pierwszym 46 golfistów poproszono o ocenę wielkości dołka po rozegraniu jednej rundy. Średnica dołka wynosiła 10,8 cm. Z planszy, na której widniało 9 czarnych kół o średnicy 9-13 cm, sportowcy wybierali to, które, ich zdaniem, odpowiadało średnicy otworu na polu. Osoby wybierające największe koła były zarazem graczami, którzy zdobyli największą liczbę punktów. Drugi i trzeci eksperyment przeprowadzono w laboratorium. Dzięki nim naukowcy chcieli sprawdzić, czy osiągane wyniki wpływają na postrzeganą/zapamiętaną wielkość dołka. Wolontariusze grali w minigolfa. W jednym przypadku oceniali wielkość otworu z pamięci, w drugim na podstawie obserwacji. I w jednym, i w drugim eksperymencie osoby, które trafiały bliżej, rysowały większe dołki niż mniej celni badani. W przyszłości Witt chce sprawdzić, jakie triki wzrokowe "powiększają" rozmiary dołka. Na pewno pomaga koncentrowanie się na otworze. Kiedy na niego patrzymy, obraz pada na centralną część siatkówki z największym zagęszczeniem receptorów.

Określając rozmiary źrenicy, można stwierdzić, kiedy człowiek ulega złudzeniu optycznemu. W swoim eksperymencie naukowcy wykorzystali różne grafiki, m.in. sześcian Neckera. Mając płaski rysunek trójwymiarowej bryły mózg nie może sobie poradzić z perspektywą i nie wie, która ściana jest bliższa, a która dalsza. Dlatego naprzemiennie widzimy kostkę albo od lewej strony z góry, albo od prawej z dołu. Dr Olivia Carter z Uniwersytetu Harvarda, profesor Christof Koch z California Institute of Technology i zespół badali wielkość źrenicy tuż przed i zaraz po zmianie interpretacji sześcianu Neckera. Naukowcy zauważyli, że w momencie przełączania jej średnica bardzo się zmieniała, a stopień rozszerzenia pozwalał trafnie przewidzieć, jak długo dana osoba pozostanie przy danym wariancie postrzegania (Proceedings of the National Academy of Sciences). Źrenica nie jest zwykłą "dziurą" w oku. Ciągle zwęża się i rozszerza zarówno pod wpływem zmian oświetlenia, jak i pod wpływem stanu chemicznego mózgu – wyjaśnia dr Carter. Heroina zmniejsza źrenicę do rozmiarów łebka szpilki, a wykorzystywana przez okulistów atropina szeroko ją rozwiera. Źrenica rozszerzała się przy każdej zmianie interpretacji niejednoznacznego bodźca (oprócz sześcianu Neckera naukowcy posłużyli się też złudzeniem twarze-waza). Za zmianę średnicy źrenic odpowiada adrenalina. To hormon zaangażowany w podejmowanie decyzji: walczyć czy uciekać. Opisany eksperyment sugeruje, że pozwala też w krótkim czasie określić, co właściwie widzimy. Mózg stale podejmuje tego typu decyzje, a z punktu widzenia przetrwania w niepewnej sytuacji lepiej zobaczyć źle i profilaktycznie wziąć nogi za pas niż nie zobaczyć w ogóle. Carter podaje tu przykład człowieka idącego ciemną ulicą, który nagle widzi ukrytego w kącie osobnika. Po kilku sekundach okazuje się jednak, że to tylko cień. Brzmi znajomo niemal dla każdego...

Sammy Phang z Politechniki w Queensland uważa, że skanowanie tęczówki stanie się czymś powszechnie wykorzystywanym w ciągu najbliższych 10-20 lat. Technologia ta da nam łatwy dostęp do konta w banku czy do naszego mieszkania, bez konieczności noszenia ze sobą kart oraz kluczy albo zapamiętywania jakichkolwiek haseł. Jest ona stosowana również obecnie, do tej pory nie udawało się jednak przezwyciężyć pewnych utrudnień. W różnych warunkach oświetleniowych zmieniała się wielkość źrenicy, a więc wygląd tęczówki. Czasami zmiana była tak znaczna, że kompletnie zaburzało to pracę układu rozpoznającego wzór. Phang stworzyła więc oprogramowanie, które potrafi ocenić zmiany zachodzące w tęczówce w różnych warunkach oświetleniowych. W zależności od nich, źrenica może mieć 0,8 lub 8 mm średnicy. Pani inżynier zastosowała kamerę, która pracuje z szybkością 1200 klatek na sekundę. Dzięki niej udało się prześledzić ruchy powierzchni tęczówki i stwierdzić, jak jej wygląd zmienia się pod wpływem wahań rozmiarów źrenicy. Studium wykazało, że u każdej osoby tęczówka porusza się inaczej. Kiedy w różnych warunkach oświetleniowych porównywano prawdziwy wygląd tęczówki z obrazem wygenerowanym przez program, okazało się, że są one zbliżone, co może znacznie usprawnić proces weryfikacji. Wzór tęczówki jest charakterystyczny tylko dla danego człowieka (nie zmienia się też z wiekiem). Co ciekawe, tęczówka prawego oka nie jest taka sama, jak tęczówka oka lewego.