Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Synchronizacja serca i oddechu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Odcisk palca czy DNA to nie jedyne unikatowe cechy, po których można odróżnić ludzi od siebie. Izraelscy naukowcy donoszą właśnie na łamach Current Biology, że badając wzorzec oddychania możemy z 96,8-procentową dokładnością zidentyfikować konkretną osobę. Wzorzec oddychania przez nos daje też wgląd w nasze zdrowie fizyczne i psychiczne.
Uczeni z Instytutu Weizmanna i Uniwersytetu w Hajfie dokonali swojego odkrycia podczas badań nad zmysłem węchu. Ssaki czują zapachy podczas wdychania powietrza, a za przetwarzanie informacji o zapachach odpowiedzialny jest mózg. A skoro każdy mózg jest unikatowy, zaczęli zastanawiać się uczeni, czy znajduje to odzwierciedlenie we wzorcu oddychania?
Żeby rozstrzygnąć tę kwestię naukowcy stworzyli niewielkie ubieralne urządzenie, które przez 24 godziny rejestrowało wzorzec przepływu powietrza przez nos. Do badań zaangażowano 100 zdrowych młodych dorosłych i poproszono ich, by nosili urządzenie przez całą dobę. Zebrane w ten sposób dane poddano analizie i okazało się, że wzorzec oddychania pozwala na zidentyfikowanie konkretnej osoby z równie duża dokładnością, jak niektóre technologie rozpoznawania głosu. Badania powtarzano wielokrotnie w ciągu dwóch lat i zawsze otrzymywano ten sam wynik.
Sądziłam, że bardzo trudno będzie zidentyfikować kogoś po oddechu, gdyż w ciągu dnia wykonujemy różne czynności: ćwiczymy, odpoczywamy, uczymy się, pracujemy. Okazało się jednak, że wzorce oddychania pozostają unikatowego", mówi Timna Soroka z Instytutu Weizmanna.
O ile jednak możliwość identyfikowania osób po oddechu jest pewną ciekawostką, to wzorce oddychania mogą mieć bardzo praktyczne zastosowanie. Z badań wynika bowiem, że ten unikatowy „oddechowy odcisk palca” był skorelowany z BMI, cyklem snu i czuwania, poziomem odczuwanego niepokoju i depresji, a nawet z zachowaniami. Na przykład osoby, u których występował wyższy poziom lęku, miały krótszy oddech i większe zróżnicowanie przerw w oddychaniu podczas snu. Takie wyniki sugerują, że długoterminowe badania wzorców oddechu może stać się narzędziem pozwalającym diagnozować dobrostan fizyczny i emocjonalny.
Naukowcy pracują obecnie nad łatwiejszymi w obsłudze i noszeniu urządzeniami do monitorowania oddechu. Rozpoczęli też badania, których celem jest sprawdzenie, czy ludzie mogą naśladować wzorzec zdrowego oddychania i poprawić w ten sposób swój stan fizyczny i psychiczny.
Źródło: Humans have nasal respiratory fingerprints, https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(25)00583-4
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdy na początku XX wieku naukowcy zaczęli wykorzystywać elektrody do rejestrowania aktywności mózgu, zauważyli sygnały, które nazwali „falami mózgowymi”. Od tamtej pory są one przedmiotem intensywnych badań. Wiemy, że fale są przejawem zsynchronizowanej aktywności neuronów, a zmiany w intensywności fal reprezentują zmniejszającą się i zwiększającą aktywność grup neuronów. Powstaje pytanie, czy i w jaki sposób fale te uczestniczą w przekazywaniu informacji.
Kwestię tę postanowił rozstrzygnąć doktorant Tal Dalal z Multidyscyplinarnego Centrum Badań nad Mózgiem na Uniwersytecie Bar-Ilan. Z artykułu opublikowanego na łamach Cell Reports [PDF] dowiadujemy się, że badacze zmienili poziom synchronizacji fal mózgowych w obszarze przekazywania informacji. Następnie sprawdzili, jak wpłynęło to na przekazanie informacji i jak została ona zrozumiana przez obszar mózgu, do którego dotarła.
Badacze skupili się na części mózgu zawiadującej układem węchowym. Charakteryzuje się ona bowiem silną aktywnością fal mózgowych, a za ich synchronizację odpowiada w tym regionie szczególny typ neuronów. Uczeni wykorzystali metody optogenetyczne, pozwalające na włączanie i wyłączanie aktywności neuronów za pomocą impulsów światła. Dzięki temu mogli obserwować, w jaki sposób włączenie i wyłączenie synchronizacji w jednym regionie wpływało na przekazywanie informacji do innego obszaru mózgu.
Manipulacji dokonywano w miejscu (nazwijmy je regionem początkowym), w którym dochodzi do wstępnego przetwarzania informacji z układu węchowego. Stamtąd informacja, zsynchronizowana lub niezsynchronizowana, trafiała do kolejnego obszaru (region II), gdzie odbywa się jej przetwarzanie na wyższym poziomie.
Naukowcy odkryli, że zwiększenie synchronizacji neuronów w regionie początkowym prowadziło do znaczącej poprawy tempa transmisji i przetwarzania informacji w regionie II. Gdy zaś poziom synchronizacji zmniejszono, do regionu II trafiała niepełna informacja.
Naukowcy dokonali też niespodziewanego odkrycia. Ze zdumieniem zauważyliśmy, że aktywowanie neuronów odpowiedzialnych za synchronizację, prowadziło do spadku ogólnej aktywności w regionie początkowym, więc można się było spodziewać, że do regionu II trafi mniej informacji. Jednak fakt, że dane wyjściowe zostały lepiej zsynchronizowane kompensował zmniejszoną aktywność, a nawet zapewniał lepszą transmisję, mówi Dalal.
Autorzy badań doszli więc do wniosku, że synchronizacja jest niezwykle ważna dla przekazywania i przetwarzania informacji. To zaś może wyjaśniać, dlaczego zmniejszenie poziomu synchronizacji neuronów, co objawia się mniejszą intensywnością fal mózgowych, może prowadzić do deficytów poznawczych widocznych np. w chorobie Alzheimera. Dotychczasowe badania pokazywały, że istnieje korelacja pomiędzy zmniejszonym poziomem synchronizacji, a chorobami neurodegeneracyjnymi, ale nie wiedzieliśmy, dlaczego tak się dzieje. Teraz wykazaliśmy, że synchronizacja bierze udział w przekazywaniu i przetwarzaniu informacji, więc to może być powód obserwowanych deficytów u pacjentów, mówi Dalal.
Badania prowadzone przez Dalala i profesora Rafiego Haddada mogą doprowadzić do pojawienia się nowych terapii w chorobach neurodegeneracyjnych. Nie można wykluczyć, że w przyszłości uda się przywrócić odpowiednią sychnchronizację fal mózgowych u chorych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Pacjenci znajdujący się w stanie minimalnej świadomości mają marzenia senne.
Badacze z Université de Liège w Belgii podkreślają, że dotąd w ramach badań elektrofizjologicznych nie dokonywano raczej rozróżnień między pacjentami w stanie wegetatywnym i minimalnej świadomości. Tymczasem o ile stan wegetatywny oznacza brak dostępu do świata zewnętrznego, o tyle stan minimalnej świadomości zakłada występowanie resztek świadomości środowiska. Mają tu miejsce pewne fluktuacje, ale zjawisko to jest jak najbardziej realne.
Zespół z Coma Science Group (który utworzyli specjaliści z Université de Liège i Centre Hospitalier Universitaire de Liège) porównywał z akademikami z Uniwersytetu w Mediolanie i University of Wisconsin-Madison wzorce snu osób w stanie wegetatywnym i minimalnej świadomości. Wyniki ich studium opublikowano właśnie w piśmie Brain.
Naukowcy badali 11 osób: 6 w stanie minimalnej świadomości i 5 w stanie wegetatywnym. Posłużyli się 256-elektrodowym EEG o wysokiej gęstości kanałów (hd-EEG). Celem studium było określenie struktury, czyli inaczej mówiąc organizacji snu obu podgrup pacjentów. Za markery pobudzenia [czuwania] uznaliśmy otwarcie oczu i napięcie mięśni oka, a za oznaki snu zamknięcie oczu i nieaktywność mięśni oczu – wyjaśnia dr Steven Laureys, dyrektor Coma Science Group.
Ustalono, że u osób w stanie wegetatywnym aktywność elektryczna mózgu podczas czuwania i snu różniła się jedynie nieznacznie, a w grupie pacjentów w stanie minimalnej świadomości wykryto cechy bardzo zbliżone do normalnego snu zdrowych ludzi. Wydaje się m.in., że występowały u nich zarówno faza NREM (non-rapid eye movement), tzw. sen głęboki, oraz faza REM (rapid eye movement), czyli sen paradoksalny z szybkimi ruchami gałek ocznych. To w fazie REM pojawiają się marzenia senne.
Wszystko wskazuje więc na to, że nadal śnią. W rezultacie uprawnione jest przypuszczenie, że w połączeniu z określoną świadomością świata zewnętrznego chorzy ci nadal przejawiają pewną postać świadomości siebie. Jednym słowem - amerykańsko-włosko-belgijskie studium unaocznia istnienie związku między elektrofizjologią snu a stopniem świadomości u pacjentów z poważnie uszkodzonym mózgiem.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W Wielkiej Brytanii cierpiąca na zespół zamknięcia kobieta po udarze komponowała i odtwarzała muzykę za pomocą myśli. Chora przeszła udar, po którym jest w stanie lekko poruszać oczami, mięśniami twarzy i głową.
Pacjentka uwielbiała uczestniczyć w eksperymencie. Powiedziała później, że po raz pierwszy od udaru poczuła, że znowu sprawuje nad czymś kontrolę – opowiada dr Palani Ramaswamy ze Szkoły Informatyki i Inżynierii Elektronicznej Uniwersytetu w Essex.
Projekt to wspólne przedsięwzięcie Ramaswamy'ego i Eduarda Mirandy, specjalisty ds. muzyki komputerowej z Uniwersytetu w Plymouth. Podczas testów wykorzystywano fale mózgowe do operowanie skomputeryzowanym systemem muzycznym. Na głowę pacjentki założono czepek z elektrodami do EEG. W zależności od tego, na co kobieta patrzyła – w tym przypadku były to drgające z różnymi częstotliwościami obiekty – powstawały odmienne wzorce fal i elektrody je wychwytywały. Efekt podążania za częstotliwością zaadaptowano później w mechanizmach kontrolnych. Różne częstotliwości powiązano z różnymi instrumentami muzycznymi, na których pacjentka grała za pomocą oczu.
To, co czyniło tę próbę tak wyjątkową, był fakt, że intensywność spoglądania na ekran, definiowana w kategoriach koncentracji uwagi, zapewniała większą kontrolę, a w tej konkretnej sytuacji większy zakres dźwięków [nut] dla każdego instrumentu – wyjaśnia Ramaswamy. Po paru godzinach kobieta z zespołem zamknięcia była w stanie zagrać minisolo orkiestrowe. Eksperyment prowadzono w szpitalu w Londynie (po raz pierwszy technologię wykorzystano nie w laboratorium i z pomocą kogoś chorego). Wyniki badań opublikowano w piśmie Music and Medicine.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.