Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Amerykańscy uczeni dowiedli, że serce można stymulować nie tylko impulsami elektrycznymi, ale również światłem. Odkrycie może doprowadzić do pojawienia się laserowych rozruszników serca, nowej klasy urządzeń medycznych oraz pozwoli na przeprowadzenie niedostępnych dotychczas badań.

Naukowcy z Case Western Reserve University oraz Vanderbilt University wykorzystali laser działający w podczerwieni, do regulowania rytmu serca kilkudniowego embrionu przepiórki. Mogli dzięki niemu przyspieszać i zwalniać puls, regulując w ten sposób siłę, z jaką krew uderza o mięsień. Metoda ta przyda się do sprawdzenia, w jaki sposób różny rytm serca może wpłynąć na pojawienie się w przyszłości chorób serca.

Już wcześniejsze badania wykazały, że mięsień sercowy jest wrażliwy na różne tempo przepływu krwi, co znajduje swoje odbicie odpowiedzi genetycznej i molekularnej. Wykorzystanie lasera otwiera przed badaczami możliwości, których nie dają tradycyjne rozruszniki. "Gdy przykładam do tkanki napięcie elektryczne, prąd rozchodzi się wszędzie i stymulowany jest znacznie większy region. Tutaj możemy skoncentrować promień i, teoretycznie, stymulować nawet pojedynczą komórkę" - mówi Michael Jenkins z Case Western. Użycie lasera ma i tę zaletę, że nie niszczy komórek. Wykorzystanie prądu często prowadzi co zniszczenia części z nich, co wprowadza do eksperymentów niepożądane zmienne.

Być może w przyszłości powstaną laserowe rozruszniki serca. Jednak zanim to się stanie, naukowcy muszą zbadać, co powoduje, że światło wpływa na działanie serca. Jedna z teorii mówi, że fotony są absorbowane przez molekuły wody, co prowadzi do lokalnego wzrostu temperatury. To z kolei wpływa na transport sodu przez błony komórkowe i wolniejsze lub szybsze skurcze. Teoria ta jest tym bardziej prawdopodobna, że niedawno uczeni z Vanderbilt University wykazali, iż za pomocą lasera można wywołać impulsy elektryczne w obwodowym układzie nerwowym.

Światło wykorzystuje się do stymulacji komórek od niedługiego czasu. Jednak obecnie wykorzystywane techniki zakładają wprowadzenie do komórek genów z bakterii wrażliwych na działanie światła.

Użycie lasera, a zatem stymulacja za pomocą molekuł wody a nie bakteryjnego DNA, jest znacznie prostszą techniką. Jednak, jak zauważa Loren Frank, profesor fizjologii z University of California z San Francisco, laser ma swoje ograniczenia. Może być użyty tylko tam, gdzie komórki odpowiadają na zmiany temperatury oraz gdzie dominuje jeden typ komórek. Laser, zdaniem Franka, nie sprawdzi się zatem przy stymulowaniu komórek mózgu.

Jednak świetnie powinien spisać się w stymulacji serca. Chociażby dlatego, że krzemowe i szklane elementy laserów są znacznie bardziej obojętne dla komórek niż elementy metalowe, wykorzystywane w tradycyjnych rozrusznikach. Ponadto pacjenci z laserowymi rozrusznikami mogliby bezpiecznie korzystać z rezonansu magnetycznego. Ponadto, jak zauważył profesor E. Duco Jensen, problem z pobudzaniem komórek mózgu można częściowo obejść, badając odpowiedzi nerwów znajdujących się poza mózgiem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Co definiuje nas, ludzi, jako odrębny i wyjątkowy gatunek? Myślenie abstrakcyjne, język - takie są najczęstsze odpowiedzi. Od dawna było wiadomo, które obszary mózgu odpowiadają za umiejętności językowe, ale tylko mniej więcej. Próby dokładniejszego określenia które to są obszary i co dokładnie robią napotykały na trudności. Wyniki otrzymywane przy użyciu dotychczasowych metod były niepewne i budzące wątpliwości. Potrzeba było innej metodyki badań, jaką zaproponowała Evelina Fedorenko, doktorantka znanego MIT.
      Wiadomo było, że za poszczególne aspekty języka najprawdopodobniej odpowiadają różne obszary mózgu. Wskazywały na to badania osób, które po wypadkach cierpiały na rzadkie i specyficzne trudności w mówieniu: na przykład niemożność układania zdań w czasie przeszłym. Ale próby precyzyjnego umiejscowienia tych obszarów spełzały na niczym. Aktualne techniki obrazowania pracy mózgu dawały mało wiarygodne wyniki. Za przyczynę takiego stanu rzeczy uznano fakt, że dotychczasowe badania opierały się na uśrednionych statystycznie analizach badań wielu osób, co mogło wprowadzać szum statystyczny i zniekształcać wyniki.
      Sposobem na obejście problemu było uprzednie zdefiniowanie „regionów zainteresowania" osobno u każdej z badanych osób. Aby tego dokonać, rozwiązywali oni zadania aktywizujące różne funkcje poznawcze. Opracowane w tym celu przez Evelinę Fedorenko zadanie wymagało czytania na zmianę sensownych zdań oraz ciągu pseudosłów, możliwych do wymówienia, ale nie mających żadnego sensu.
      Na otrzymanych obrazach aktywności mózgu wystarczyło teraz odjąć obszary aktywowane przez pseudosłowa od obszarów uruchamianych przez pełne zdania, żeby precyzyjnie - dla każdego badanego oddzielnie - określić obszary umiejętności językowych. Nowe podejście do badań mózgi pozwoli bardziej precyzyjnie określać obszary kory mózgowej odpowiedzialne za konkretne, poszczególne zdolności poznawcze: muzyczne, matematyczne i inne. Zestaw narzędzi do takich badań został udostępniony na domowej stronie Eveliny Fedorenko. Ma ona nadzieję, że akumulacja wyników przeprowadzanych w laboratoriach na całym świecie przyspieszy rozwój nauk o mózgu.
      Artykuł omawiający wyniki badań przeprowadzonych na McGovern Institute for Brain Research at MIT ukazał się w periodyku Journal of Neurophysiology.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Najnowsze odkrycie naukowców z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu dowodzi, że dotychczasowe podejście do korygowania błędów wynikających z opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze było wadliwe.  Dlatego proponują zupełnie nowe rozwiązanie, dzięki któremu obserwacje m.in.: kształtu Ziemi, topniejących lodowców oraz zmian poziomu wód oceanicznych będą dokładniejsze.
      Pomiary laserowe opierają się na rejestracji różnicy czasu pomiędzy momentem wysłania impulsu laserowego na stacji a momentem powrotu tego samego impulsu po tym, gdy zostanie on odbity przez retroreflektor na satelicie lub Księżycu. Podczas pomiaru wiązka laserowa przechodzi dwukrotnie przez atmosferę ziemską, gdzie ulega ugięciu i opóźnieniu. Technologia detektorów laserowych pozwala na uzyskanie dokładności sub-milimerowych. Jednakże błędy wyznaczenia opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze są wielokrotnie większe i stanowią główne źródło błędów w pomiarach laserowych do satelitów i Księżyca.
      Na czym polega nowatorstwo rozwiązania Polaków?
      Naukowcy z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu zaproponowali zupełnie nowe i innowacyjne podejście do korygowania opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze. Podejście opiera się na uwzględnieniu grubości warstw atmosfery, przez które przechodzi laser. Do wyznaczenia wartości opóźnienia lasera wykorzystuje się odczyty meteorologiczne na stacji, do których wyliczana jest poprawka zależna od wysokości satelity nad horyzontem oraz od początkowej wartości opóźnienia wiązki lasera. W zaproponowanej metodzie analizuje się wszystkie pomierzone odległości na wszystkich stacjach i wylicza się dla każdej stacji poprawki, które są wprost proporcjonalne do opóźnienia wiązki lasera wynikającego z bezpośrednich pomiarów meteorologicznych i grubości atmosfery, którą musi pokonać laser. Poprawkę meteorologiczną wystarczy wyliczać raz na tydzień dla każdej stacji laserowej, dzięki czemu obliczenia pozostają stabilne nawet dla stacji z niewielką liczbą zarejestrowanych pomiarów laserowych do satelitów, a zarazem błąd wynikający z opóźnienia atmosferycznego zostaje prawie całkowicie usunięty. Metoda opracowana przez polski zespół pozwala na skuteczną eliminację od 75 do 90% błędów systematycznych w pomiarach laserowych wynikających z błędów opóźnienia atmosferycznego.
      Sposób redukcji błędów meteorologicznych już niedługo ma szansę stać się standardem w laserowych pomiarach odległości do satelitów zwiększając dokładność nawet historycznych obserwacji Księżyca i satelitów, dzięki swojej prostocie i uniwersalności. Pozwala również na wykrycie błędnych odczytów z barometrów, które wcześniej negatywnie wpływały na satelitarne obserwacje Ziemi i Księżyca. Przełoży się to na poprawę przyszłych oraz wcześniejszych obserwacji kształtu Ziemi, tzw. geoidy, zmiany centrum masy Ziemi i obserwacji nieregularności w ruchu obrotowym, obserwacji topniejących lodowców oraz zmian poziomu wód oceanicznych.
      Po co mierzymy odległości do satelitów?
      Dzięki pomiarom laserowym do sztucznych i naturalnego satelity Ziemi dowiedzieliśmy się, ile wynosi stała grawitacji i masa Ziemi, o ile zmienia się spłaszczenie Ziemi w czasie, możemy korygować i wyliczać poprawki pozycji satelitów Galileo i GLONASS oraz zidentyfikowaliśmy, gdzie znajduje się środek masy Ziemi i jak przemieszcza się w czasie za sprawą topniejących lodowców na Grenlandii. Pomiary laserowe do Księżyca pozwoliły odkryć, że Księżyc oddala się od Ziemi o 3,8 cm rocznie. Ponadto pozwoliły na dokładny opis wahań w ruchu Księżyca, czyli tzw. libracji oraz zrewidować pochodzenie srebrnego globu.
      Wrocławskie centrum obliczeniowe pomiarów laserowych
      Grupa badawcza kierowana przez profesora Krzysztofa Sośnicę od wielu lat zajmuje się rozwojem technik laserowych i mikrofalowych w geodezji satelitarnej, a także wyznaczaniem precyzyjnych orbit sztucznych satelitów i parametrów opisujących Ziemię. W Instytucie Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu od 2017 roku funkcjonuje Stowarzyszone Centrum Analiz Międzynarodowej Służby Pomiarów Laserowych do Sztucznych Satelitów i Księżyca (ang. International Laser Ranging Service, ILRS). Centrum odpowiada za monitorowanie jakości orbit satelitów Globalnych Nawigacyjnych Systemów Satelitarnych (GNSS): Galileo, GLONASS, BeiDou i QZSS z wykorzystaniem orbit opartych o obserwacje mikrofalowe i bezpośrednie pomiary laserowe. Jako jedyne na świecie, wrocławskie centrum specjalizuje się w kombinacji dwóch technik obserwacyjnych sztucznych satelitów: laserowej i mikrofalowej GNSS. 

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Skrajne wcześniactwo wiąże się z dużym ryzykiem uszkodzenia mózgu. Naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego i Medycznego Uniwersytetu Wiedeńskiego znaleźli potencjalny cel terapeutyczny, który może pomóc leczyć takie uszkodzenia. Co interesujące, znajduje się on poza mózgiem, a są nim... bakterie mikrobiomu jelit. Uczeni odkryli, że nadmiar bakterii z rodziny Klebsiella w jelitach skrajnych wcześniaków powiązany jest ze zwiększą obecnością pewnych komórek odpornościowych i rozwojem uszkodzeń mózgu.
      Wiemy, że wczesny rozwój jelit, mózgu i układu odpornościowego są ściśle ze sobą powiązane. Związek ten nazywany jest osią jelita-układ odpornościowy-mózg.
      Mikroorganizmy w mikrobiomie jelit – na który składają się setki niezbędnych do życia gatunków bakterii, grzybów, wirusów i innych mikroorganizmów – są u zdrowych osób w stanie równowagi. Jednak u wcześniaków, u których układ odpornościowy i mikrobiom jeszcze się nie w pełni rozwinęły, z dużym prawdopodobieństwem może dojść do zaburzenia tej równowagi. A to negatywnie wpływa na mózg, wyjaśnia główny autor badań, mikrobiolog i immunolog David Seki.
      Naukowcom udało się zidentyfikować liczne wzorce w mikrobiomie i układzie odpornościowym, które są powiązane z głębokością i postępem uszkodzeń mózgu. Co ważne, takie wzorce często ujawniają się, zanim dojdzie do zmian w mózgu. To zaś wskazuje, że istnieje okienko, w którym u skrajnych wcześniaków będziemy mogli powstrzymać uszkodzenia mózgu lub w ogóle im zapobiec, stwierdza David Berry z Uniwersytetu Wiedeńskiego.
      Terapie takich zaburzeń będą możliwe dzięki biomarkerom, które Austriakom już udało się zidentyfikować. Nasze badania pokazują, że nadmierny rozrost Klebsielli i powiązany z tym podniesiony poziom subpopulacji limfocytów Tγδ (gamma delta) najprawdopodobniej zwiększają uszkodzenia mózgu. Byliśmy w stanie wyśledzić ten mechanizm, gdyż jako pierwsi szczegółowo zbadaliśmy, jak u specyficznej grupy noworodków zachodzi interakcja pomiędzy układem odpornościowym, mikrobiomem a rozwojem mózgu, wyjaśnia neonatolog Lukas Wisgrill.
      W badaniach wzięło udział 60 wcześniaków urodzonych przed 28. tygodniem ciąży i ważących mniej niż 1 kilogram. Naukowcy wykorzystali nowoczesne technologie sekwencjonowania genomu, analizowali krew i próbki kału oraz wykorzystywali EEG i rezonans magnetyczny.
      Jak mówią główni autorzy badań, Angelika Berger i David Berry, to dopiero wstęp do jeszcze lepszego zrozumienia rozwoju wcześniaków. Uczeni chcą przez kolejne lata śledzić losy dzieci, które brały udział w ich badaniu. Dopiero po latach dowiemy się, jak pod względem motorycznym i poznawczym będą się te dzieci rozwijały. Naszym celem jest zrozumienie, w jaki sposób bardzo wczesny rozwój osi jelita-układ odpornościowy-mózg wpływa na długoterminowy rozwój, stwierdza Berger.
      Ze szczegółowymi wynikami badań można zapoznać się w artykule Aberrant gut-microbiota-immune-brain axis development in premature neonates with brain damage opublikowanym na łamach Cell Host & Microbe.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wizyty kontrolne u pediatrów obejmują pomiary wzrostu, wagi i obwodu głowy. Dane porównywane są z tabelami, by sprawdzić, czy dziecko prawidłowo się rozwija. Pomiary te nic nie mówią o rozwoju mózgu. Ewentualne odstępstwa od rozmiarów czaszki mogą wskazywać na problemy z rozmiarami mózgu czy ilością płynu mózgowo-rdzeniowego. Dlatego profesor Steven Schiff z Penn State zaczął się zastanawiać, czy współczesne narzędzia jak rezonans magnetyczny, mogą posłużyć do stworzenia znormalizowanych tabel wzrostu mózgu.
      Schiff i jego zespół opublikowali na łamach Journal of Neurosurgery, Pediatrics, artykuł, w którym omawiają 150 lat badań nad mózgiem oraz analizują zebrane przez siebie dane z 1067 skanów mózgu wykonanych u zdrowych osób w wieku od 13 dni do 18 lat. W zebranych danych uwzględniono płeć, rasę, status społeczno-ekonomiczny oraz lokalizację geograficzną badanych.
      Badania nad rozmiarami mózgu i jego wzrostem prowadzone są od dawna, ale nawet w epoce rezonansu magnetycznego studia, próbujące zdefiniować prawidłowy wzrost objętości mózgu opierają się na małych próbkach, ograniczonych algorytmach czy niepełnej reprezentacji wiekowej. Badania te w niewystarczającym stopniu biorą pod uwagę związek pomiędzy wzrostem mózgu a płynem mózgowo rdzeniowym. Tutaj rozwiązaliśmy oba te problemy, stwierdza główna autorka badań Mallory R. Peterson.
      Pierwszym zdumiewającym spostrzeżeniem było odkrycie, że istnieje różnica w wielkości mózgu pomiędzy chłopcami a dziewczętami. Nawet po uwzględnieniu wielkości ciała, chłopcy mieli większe mózgi niż dziewczynki. Oczywiście, co wiemy od dawna, nie istnieją różnice w poziomie inteligencji pomiędzy obiema płciami. I nasze badania tego nie sugerują. Jednak pokazują one, że istnieje różnica we wzroście mózgu męskiego i kobiecego. I jeśli diagnozujemy czy leczymy dziecko, musimy wiedzieć, kiedy jego mózg nie rozwija się w sposób prawidłowy, mówi Schiff.
      Drugie zaskakujące odkrycie polegało zaś na zauważeniu podobieństw, nie różnic. Niezależnie od płci czy wielkości dziecka, niespodziewanie okazało się, że stosunek pomiędzy wielkością mózgu, a objętością płynu mózgowo-rdzeniowego, jest taki sam. [...] Dotychczas o tym nie wiedziano, a to przecież stosunek płynu mózgowo-rdzeniowego do mózgu jest tym, co próbujemy regulować, gdy leczymy dziecko z wodogłowia, stwierdza uczony.
      Naukowcy chcą teraz badać stosunek wielkości mózgu do objętości płynu mózgowego i mają nadzieję znaleźć mechanizm, który za to odpowiada oraz funkcje, którym ten stały stosunek służy.
      Amerykanie mówią też, że rozstrzygnęli spór dotyczący płata skroniowego. Po 2. roku życia lewy płat skroniowy, w którym ulokowane są ośrodki językowe, jest przez okres dzieciństwa wyraźnie większy niż prawy płat. Jednocześnie jednak hipokamp, którego zaburzenia mogą być przyczyną epilepsji, jest większy w prawym płacie skroniowym.
      Ustalenie prawidłowych krzywych wzrostu tych często zaangażowanych w epilepsję struktur pozwoli nam sprawdzić, czy zostały one uszkodzone lub czy są mniejsze niż powinny, dodaje Schiff. Pozwoli to też lepiej zrozumieć prawidłową wielkość mózgu w późniejszym okresie życia.
      Mózg osiąga największą objętość w okresie dojrzewania. Później się kurczy, a u osób z pewnymi typami demencji kurczy się szybciej. Jeśli lepiej zrozumiemy wzrost mózgu i stosunek wielkości mózgu do objętości płynu mózgowo-rdzeniowego w każdym wieku, to nie tylko poprawimy diagnostykę, ale też metody leczenia, zapewnia Schiff.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wszystkie mózgi kurczą się wraz z wiekiem. Dominujący pogląd mówi, że im wyższy poziom wykształcenia danej osoby, tym wolniej przebiega proces kurczenia się mózgu. dotychczas jednak przeprowadzone badania nie dawały jednoznacznej odpowiedzi wskazującej, czy pogląd taki jest prawdziwy. Aż do teraz.
      Badacze z Norweskiego Instytutu Zdrowia Publicznego przyjrzeli się wynikom badań rezonansem magnetycznym mózgów ponad 2000 osób. Uczestników eksperymentu badano trzykrotnie w ciągu 11 lat. To właśnie czyni te badania wyjątkowymi. To długotrwałe studium na dużą skalę, powtórzone na dwóch niezależnych próbkach, jedno z największych tego typu, mówi Lars Nyberg.
      W badaniu wzięły udział osoby w wieku 29–91 lat. Porównywano tempo kurczenia się hipokampu i kory mózgowej u osób, które przed 30. rokiem życia studiowały z osobami, które nie studiowały.
      Okazało się, że mózgi wszystkich osób, niezależnie od poziomu wykształcenia, kurczyły się w podobnym tempie. Co prawda zauważono, że, które studiowały, miały większą pojemność kory mózgowej w kilku miejscach, ale tempo kurczenia się tych miejsc nie było uzależnione od kontaktu z wyższą edukacją.
      Naukowcy podkreślają, że podobne tempo kurczenie się mózgu nie oznacza, że poziom wykształcenia nie ma znaczenia dla tego organu i naszego zdrowia. Jeśli ludzie z wyższym poziomem wykształcenia mają większe mózgi, to ten fakt może odwlekać w czasie wystąpienie demencji i innych objawów związanych z pogarszającym się funkcjonowaniem poznawczym", stwierdzają naukowcy.
      Podstawowy wniosek z badań jest jednoznaczny – tempo kurczenia się mózgów ludzi jest podobne, niezależne od tego, jak długo się uczyli.
      Wyniki badań opublikowano na łamach PNAS.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...