Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Rdzeń kręgowy jest w stanie przetwarzać i kontrolować bardziej złożone funkcje, takie jak położenie ręki w przestrzeni.

Badanie pokazuje, że co najmniej jedna ważna funkcja jest wykonywana na poziomie rdzenia. Pojawiają się [więc] nowe obszary badań i pytania o to, co jeszcze jest realizowane na poziomie rdzenia i co potencjalnie pominęliśmy w tej dziedzinie - podkreśla prof. Andrew Pruszynski z Uniwersytetu Zachodniego Ontario.

Kanadyjczycy tłumaczą, że wspomniany rodzaj kontroli wymaga dopływu danych z wielu stawów, głównie z łokcia i nadgarstka. Dotąd sądzono, że są one przetwarzane i przekształcane w komendy motoryczne w korze mózgowej.

Podczas testów wykorzystano robotyczne egzoszkielety z trzema stopniami swobody. Ochotników proszono o utrzymanie ręki w docelowej pozycji. Następnie robot to zaburzał, jednocześnie zginając bądź prostując łokieć i nadgarstek. Naukowcy mierzyli czas latencji (odroczenia) reakcji mięśni i sprawdzali, czy reakcje te pomogą ustawić rękę w pierwotnej pozycji. Czas latencji pozwalał stwierdzić, czy przetwarzanie zaszło w mózgu, czy w rdzeniu.

Odkryliśmy, że odpowiedzi pojawiały się tak szybko, że jedynym miejscem, gdzie mogły być generowane, były obwody rdzeniowe. Stwierdziliśmy, że dla obwodów tych nie jest ważne, co się dzieje w poszczególnych stawach. Ważne jest to, gdzie ręka się znajduje w zewnętrznym świecie, stąd reakcja, która ma [skorygować odchylenia i] przywrócić stan wyjściowy - wyjaśnia dr Jeff Weiler.

Ta reakcja generowana przez rdzeń jest nazywana odruchem na rozciąganie (ang. stretch reflex). Historycznie uważano, że taki odruch rdzeniowy ma prowadzić do odtworzenia pierwotnej długości mięśnia. My pokazaliśmy, że chodzi o coś o wiele bardziej skomplikowanego - kontrolę ręki w przestrzeni.

 


« powrót do artykułu

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
      W Uniwersyteckim Szpitalu Klinicznym w Opolu przeprowadzono endoskopową separację nowotworu kręgosłupa z wykorzystaniem nowoczesnych implantów. To pierwszy taki zabieg w Polsce - podkreśla dr hab. n. med. Dariusz Łątka, kierownik Kliniki i Oddziału Neurochirurgii.
      Naszym zadaniem podczas tej operacji było usunięcie części nowotworu kręgosłupa, będącej w bezpośrednim kontakcie z rdzeniem kręgowym, żeby umożliwić kolejny, właściwy, etap radykalnego leczenia onkologicznego przez stereoradioterapię - wyjaśnia.
      Zabieg przeprowadzono u 50-letniego pacjenta ze zdiagnozowanym nowotworem w piersiowym odcinku kręgosłupa (wywołuje on postępujący niedowład kończyn dolnych). Kompleksowa terapia jest realizowana we współpracy z onkologiem - lek. med. Kornelem Pawlakiem z Opolskiego Centrum Onkologii.
      Dzięki separacji radioterapeuta będzie mógł tak zdefiniować obszary chronione, by przy napromienianiu nie doszło do uszkodzenia rdzenia kręgowego.
      Takie zabiegi neurochirurgiczne wykonywane są w kilku ośrodkach zajmujących się chirurgią onkologiczną kręgosłupa. Innowacyjność naszego rozwiązania polega - po pierwsze - na zastosowaniu do tego techniki endoskopowej, wykorzystywanej dotychczas w neurochirurgii do leczenia zmian zwyrodnieniowych kręgosłupa. Separacja nowotworu przez endoskop, czyli jakby przez "dziurkę od klucza", pozwoli na dużo szybszą rekonwalescencję pacjenta przed zasadniczą częścią leczenia, czyli radioterapią. Zakładamy, że powinien być gotowy do leczenia onkologicznego już po kilku dniach.
      Drugą nowością było, jak podkreślono w komunikacie prasowym szpitala, zastosowanie do stabilizacji kręgosłupa ultranowoczesnych implantów karbonowych. Nie zasłonią one pola napromieniania, jak działoby się przy implantach tytanowych - mówi Łątka.
      Zespół chirurgiczny tworzony przez dr. n. med. Kajetana Łątkę i lek. med. Tomasza Krzeszowca nadzorował dr hab. n. med. Dariusz Łątka. Instrumentariuszkami były Aleksandra Babicz, Karolina Tybeńska i Violetta Szopa; znieczulenie prowadziła Agnieszka Wróbel w asyście Doroty Pietrek i Beaty Lechkun.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pojazdy kosmiczne i urządzenia znajdujące się poza Księżycem są uzależnione od komunikacji z Ziemią, dzięki której znają swoją pozycję. Przed 2 laty NASA wysłała w przestrzeń kosmiczną Deep Space Atomic Clock, dzięki któremu oddalone od Ziemi pojazdy i urządzenia mają zyskać więcej autonomii. Agencja poinformowała właśnie o ustanowieniu nowego rekordu długotrwałej stabilności zegara atomowego.
      W celu wyliczenia trajektorii oddalonych od Ziemi pojazdów wykorzystuje się sygnały, wysyłane z Ziemi do pojazdu i odbierane ponownie na Ziemi. Używane są przy tym duże, wielkości lodówki, zegary atomowe na Ziemi, precyzyjnie rejestrujące czasy przybycia sygnałów. Jest to niezbędne do precyzyjnego określenia położenia pojazdu. Jednak dla robota pracującego np. a Marsie czy pojazdu podróżującego w znacznej odległości od Ziemi, konieczność oczekiwania na nadejście sygnału powoduje kumulujące się opóźnienia w pracy, które mogą łącznie trwać nawet wiele godzin.
      Jeśli takie pojazdy czy urządzenia posiadałyby własne zegary atomowe, mogłyby samodzielnie obliczać swoją pozycję i trajektorię. Jednak zegary takie musiałyby być bardzo stabilne. Przykładem niech będą satelity GPS. Każdy z nich jest wyposażony w zegar atomowy, jednak zegary te muszą być wielokrotnie w ciągu dnia korygowane, by zachowały odpowiednią stabilność.
      Wszystkie zegary atomowe mają pewien stopień niestabilności, co prowadzi do odchylenia wskazań od rzeczywistego upływu czasu. Jeśli odchylenia te nie będą korygowane, zaczną się nawarstwiać, co może mieć opłakane skutki dla urządzenia nawigującego w przestrzeni kosmicznej czy pracującego na odległej planecie.
      Jednym z celów misji Deep Space Atomic Clock jest badanie stabilności zegara atomowego w coraz dłuższych odcinkach czasu. NASA poinformowała właśnie, że udało się jej osiągnąć stabilność rzędu poniżej 4 nanosekund na ponad 20 dni. To oznacza, że w tym czasie odchylenie wskazań pokładowego zegara atomowego od czasu rzeczywistego było nie większe niż wspomniane 4 nanosekundy.
      Pozornie te 4 nanosekundy to niewiele, jednak, jak mówi Eric Burt, pracujący przy misji Deep Space Atomic Clock, fizyk specjalizujący się w zegarach atomowych, przyjmuje się, że niepewność rzędu 1 nanosekundy równa się niepewności rzędu 1 stopy, czyli ok. 30 centymetrów. Niektóre zegary systemu GPS muszą być aktualizowane kilkanaście razy na dobę, by zachować odpowiedni poziom stabilności. To oznacza, że GPS jest wysoce zależny od komunikacji z Ziemią. Deep Space Atomic Clock może być aktualizowany raz na tydzień lub rzadziej, co dawałoby takim urządzeniom jak GPS więcej autonomii, dodaje Burt.
      Amerykanie robią więc szybkie postępy. Jeszcze jesienią 2020 roku stabilność ich eksperymentalnego zegara była 5-krotnie mniejsza niż obecnie. Ta różnica wynika nie tylko z udoskonalenia samego zegara, ale również z udoskonalenia metod pomiarów jego stabilności, co było możliwe dzięki zebraniu przez ostatnie miesiące dodatkowych danych.
      Misja Deep Space Atomic Clock ma zakończyć się w sierpniu. NASA już jednak pracuje nad udoskonalonym Deep Space Atomic Clock-2, który zostanie dołączony do misji VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy). Podobnie jak jego poprzednik, będzie to misja demonstracyjna, której celem będzie zwiększenie możliwości urządzenia i opracowanie nieistniejących obecnie rozwiązań sprzętowych i programowych. W czasie misji VERITAS zegar będzie mógł pokazać, na co go stać i sprawdzimy jego potencjalną przydatność podczas przyszłych misji kosmicznych, zarówno w czasie badań naukowych jak i nawigacji, stwierdził Todd Ely, główny naukowiec Deep Space Atomic Clock.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH) i Wydziału Medycyny Indiana University poinformowali, że zwiększenie dostaw energii do uszkodzonego rdzenia kręgowego myszy może pomóc w ponownym wzroście aksonów i w odzyskaniu części funkcji motorycznych.
      Regeneracja aksonów w centralnym układzie nerwowym to proces bardzo wymagający pod względem energetycznym. Uraz zewnętrzny i wewnętrzne ograniczenia prowadzą do kryzysu energetycznego w uszkodzonych aksonach, przez co rodzi się pytanie, jak deficyty energii wpływają na możliwości regeneracyjne. W naszych badaniach zauważyliśmy, że zwiększenie aksonalnego transportu mitochondrialnego poprzez usunięcie syntafiliny prowadziło do przywrócenia, utraconej w wyniku urazu, polarności błony mitochondrialnej, napisali autorzy badań. Syntafilina jest białkiem wspomagającym przyleganie mitochondriów do cytoszkieletu wewnątrz aksonów. Już z wcześniejszych badań wiemy, że usunięcie syntafiliny powoduje, iż mitochondria poruszają się szybciej.
      Wykorzystaliśmy trzy modele mysie uszkodzenia centralnego układu nerwowego. Wykazaliśmy za ich pomocą, że u myszy pozbawionych syntafiliny dochodzi do lepszej regeneracji drogi korowo-rdzeniowej przebiegającej przez miejsce urazu kręgosłupa, przyspieszonego odrastania aksonów w miejscu urazu oraz szybszego kompensacyjnego rozprzestrzeniania się aksonów w nieuszkodzonych fragmentach drogi korowo-rdzeniowej. Co istotne, zregenerowane aksony drogi korowo-rdzeniowej tworzą funkcjonujące synapsy i wspomagają odzyskanie fukcji motorycznych, stwierdzają autorzy badań.
      Doktor Zu-Hang Sheng z NIH, jeden z głównych autorów studium, powiedział, że jego zespół jest pierwszym, który wykazał, że w wyniku uszkodzenia rdzenia kręgowego dochodzi do kryzysu energetycznego, który jest bezpośrednio powiązany z ograniczeniem zdolności aksonów do regeneracji.
      Molekuły ATP, odgrywające kluczową rolę w wewnątrzkomórkowym transporcie energii, są wytwarzane w mitochondriach. Gdy dochodzi do uszkodzenia aksonów, zwykle też uszkodzone zostają mitochondria, co poważnie zakłóca produkcję ATP w uszkodzonych nerwach. Naprawa nerwów wymaga znacznych ilości energii. Wysunęliśmy hipotezę, że pourazowe uszkodzenie mitochondriów znacznie ogranicza dostawy ATP i to właśnie ten kryzys energetyczny uniemożliwia odrastanie i naprawę aksonów, wyjaśnia Sheng. Dodatkowym problemem jest fakt, że w dojrzałych nerwach mitochondria są zakotwiczone w aksonach, przez co, gdy dochodzi do ich uszkodzenia, trudno jest wymienić je na nieuszkodzone, co tylko zwiększa kryzys energetyczny.
      Dlatego też Sheng i jego zespół, bazując na swoich wcześniejszych pracach z myszami pozbawionymi syntafiliny, zaczęli przypuszczać, że zwiększenie transportu mitochondriów pozwoli na zastąpienie uszkodzonych nieuszkodzonymi.
      Ich hipotezy wydają się sprawdzać, przynajmniej na myszach. U zwierząt pozbawionych syntafiliny zaobserwowano bowiem znacznie większe odrastanie aksonów w miejscu uszkodzenia, niż w grupie kontrolnej. Okazało się też, że prowadziło to do poprawy funkcji motorycznych.
      Na kolejnym etapie badań myszom podawano kreatynę, która zwiększa produkcję ATP. W obu grupach myszy – grupie pozbawionej syntafiliny oraz grupie kontrolnej – zaobserwowano zwiększoną regenerację aksonów po podaniu tego środka w porównaniu z grupą, która otrzymywała placebo. Jednak w grupie pozbawionej syntafiliny regeneracja była silniejsza.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie materiałowi z Northwestern University i neurochirurdzy z Washington University stworzyli pierwsze biodegradowalne bezprzewodowe urządzenie, które przyspiesza regenerację nerwów. Implant dostarcza regularnych impulsów elektrycznych do nerwów obwodowych u szczurów. Zwierzęta wcześniej poddano operacji naprawiającej nerwy, podczas której wszczepiono im też implant.
      Jego zadaniem jest przyspieszenie odbudowy nerwów i poprawienie wyników leczenia, dzięki czemu mięśnie zwierząt są później silniejsze i lepiej kontrolowane. Implant, rozmiarów małej monety i grubości kartki paieru, pracuje przez około dwa tygodnie. Później jest wchłaniany przez organizm.
      Naukowcy uważają, że w przyszłości tego typu urządzenia będą uzupełniały lub zastąpią terapie z wykorzystaniem leków. Tego typu technologia, nazywana „medycyną bioelektryczną”, zapewnia precyzyjne leczenie dokładnie w miejscu, w którym jest ono potrzebne. Zmniejsza więc ryzyko i skutki uboczne związane ze stosowaniem tradycyjnych stałych implantów.
      Te systemy zapewniają aktywne funkcje terapeutyczne w ściśle zaprogramowany precyzyjny sposób, a później bez śladu rozpuszczają się w organizmie. To pozwala nam myśleć o leczeniu wykraczającym poza leki i chemię, mówi pionier takich technologii i współautor najnowszych badań profesor John A. Rogers.
      Dotychczas biodegradowalny implant nie był testowany na ludziach, jednak wyniki badań na zwierzętach dają nadzieję, że sprawdzi się on i na Homo sapiens. Nowa technika może być niezwykle pomocna. Obecnie podczas operacji neurochirurgicznych stymuluje się nerwy prądem, gdyż wiadomo, że przyspiesza to regenerację. Jednak gdy operacja się kończy, kończy się też możliwość stymulacji. Wiemy, że stymulacja elektryczna w czasie zabiegu pomaga. Jednak po zabiegu nie mamy obecnie możliwości by ją nadal prowadzić. Dzięki temu urządzeniu wykazaliśmy, że stymulacja elektryczna przeprowadzona wedle wcześniejszego planu dodatkowo poprawia regenerację nerwów, mówi profesor neurochirurgii i ortopedii Wilson Ray.
      Prace nad urządzeniem trwały przez 8 lat. Rogers i jego zespół stworzyli w tym czasie odpowiednie materiały, zaprojektowali urządzenie i opracowali techniki jego produkcji. Gdy Ray i jego koledzy z Washington University rozpoczęli prace nad ciągłym stymulowaniem uszkodzonych nerwów, mieli do dyspozycji projekt Rogersa. Obie grupy wspólnie wyprodukowały odpowiednie urządzenie i rozpoczęły testy.
      Implant jest zasilany i kontrolowany przez nadajnik znajdujący się poza organizmem. Działa on podobnie jak mata do bezprzewodowego ładowania smartfonu. W ramach testów prowadzonych na szczurach z uszkodzonymi nerwami kulszowymi zwierzęta poddawano elektrostymulacji godzinę dziennie przez 1, 3 lub 6 dni. Grupa kontrolna nie była stymulowana. Następnie naukowcy przez kolejne 10 tygodni śledzili postępy w regeneracji nerwów.
      Okazało się, że w każdym przypadku elektrostymulacja dawała lepsze wyniki niż jej brak. Dzięki niej szczury odzyskiwały masę i siłę mięśniową. Im więcej elektrostymulacji, tym szybsza była regeneracja nerwów. Nie zauważono żadnych skutków ubocznych ani od elektrostymulacji, ani od wchłonięcia implantu przez organizm.
      Zanim nie rozpoczęliśmy badań nie byliśmy pewni, czy więcej elektrostymulacji da lepsze wyniki. Teraz wiemy,że im więcej tym lepiej. Pracujemy więc nad określeniem idealnego przedziału czasowego, w którym należy stymulować nerwy. Czy jeśli zamiast 6 dni stymulowalibyśmy je przez 12 to osiągnęlibyśmy lepsze wyniki? Może. Właśnie nad tym teraz pracujemy, mówi Ray.
      Uczeni informują, że możliwe jest też kontrolowanie czasu, w jakim implant zostanie wchłonięty przez organizm. Jest to bowiem uzależnione od wykorzystanych materiałów i grubości urządzenia. Nowe wersje implantu mogą pozostawać w organizmie przez wiele tygodni. Zbudowaliśmy znikające urządzenie. Moja grupa przez niemal 10 lat myślała o stworzeniu biodegradowalnego urządzenia elektrycznego. To było olbrzymie wyzwanie na polu inżynierii materiałowej. Jesteśmy niezwykle podekscytowani, gdyż teraz mamy to, nad czym pracowaliśmy – odpowiednie materiały, urządzenia, proces produkcyjny i całą inżynieryjną koncepcję, cieszy się Rogers.
      Badania wykazały też, że implant znajdzie szersze zastosowanie niż jedynie dostawca impulsów elektrycznych wspomagających regenerację obwodowego układu nerwowego. Okazało się bowiem, że może pracować też jako tymczasowy rozrusznik serca oraz interfejs dla rdzenia kręgowego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szwajcarscy archeolodzy ogłosili, że metalowa ręka znaleziona w 2017 roku w pobliżu jeziora Bielersee jest najstarszą metalową częścią ciała odkrytą na terenie Europy. Wiek zabytku wynosi 3500 lat. Ręka, nieco mniejsza niż prawdziwa, wykonana została z brązu, u nadgarstka ma przyklejoną złotą folię. Można ją było montować na kiju.
      Nigdy nie widzieliśmy niczego podobnego. Nie byliśmy początkowo pewni, ani co to jest, ani czy to autentyk, mówi Andrea Schaer, stojąca na cele Wydziału Historii Starożytnej i Rzymskiej w Berneńskiej Służbie Archeologicznej.
      Datowanie radiowęglowe resztek kleju organicznego użytego do zamocowania złotej folii ujawniło, że zabytek powstał pomiędzy 1500 a 1400 rokiem przed Chrystusem. Potwierdzenie wieku metalowej ręki skłoniło archeologów do udania się w miejsce, w którym poszukiwacze skarbów znaleźli rękę. Po siedmiu tygodniach wykopalisk znaleziono poważnie uszkodzony grób znajdujący się na płaskowyżu powyżej Bielersee, w pobliżu wioski Preles. W grobie znaleziono kości mężczyzny w średnim wieku, długą szpilę z brązu, spiralne spinkę do włosów oraz fragmenty złotej folii odpowiadające tej na metalowej ręce. Dowodem, że ręka spoczęła w grobie z mężczyzną był znaleziony tam odłamany palec.
      W pochówkach z epoki brązu rzadko znajduje się metalowe przedmioty, a złota niemal nigdy nie znajduje się takich grobach na terenie Szwajcarii. Najprawdopodobniej też takie znaleziska są unikatowe na terenie Europy. Fakt, że znamy tysiące miejsc pochówki z epoki brązu i nigdy nie natrafiliśmy na nic podobnego, pokazuje, że to wyjątkowe odkrycie, stwierdza Stefan Hochuli, który stoi na czele Wydziału Zachowania Zabytków i Archeologii kantonu Zug.
      Specjaliści próbują teraz określić, do czego służyła sztuczna ręka. Jej konstrukcja wskazuje, że była na czymś mocowana. Być może zdobiła rzeźbę, może mocowano ją na kiju i była symbolem władzy, albo też noszono ją podczas jakichś rytuałów. Okoliczności odkrycia znacząco utrudniają badania. Nie wiemy, jakie było położenie ręki względem pochowanego mężczyzny, nie znamy kontekstu jej złożenia w grobie.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...