Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Alzheimera da się wyleczyć za pomocą... diod LED i głośników?

Recommended Posts

Obecnie choroba Alzheimera jest nieuleczalna. Istnieje nieco leków, które czasowo poprawiają funkcjonowanie chorych, jednak żaden z nich nie powstrzymuje ani znacząco nie spowalnia postępów choroby. Wszystkie dotychczasowe próby farmakologicznego leczenia zawiodły.

Tymczasem pojawiła się nadzieja na leczenie bez użycia środków chemicznych.

W najnowszym numerze Cell czytamy o eksperymentach, w wyniku których w mózgach myszy z alzheimerem poddanych działaniu światła i dźwięku doszło do zmniejszenia liczby blaszek amyloidowych oraz splątków neurofibrylarnych.

To fascynujący artykuł. I bardzo prowokacyjny pomysł. To nieinwazyjny, łatwy do zastosowania i tani sposób. Jeśli przynosiłoby to korzyści ludziom, byłoby cudownie, mówi neurolog Shannon Macauley z Wake Forest School of Medicine, która nie była zaangażowana w opisywane badania.

Wszystko zaczęło się w 2015 roku, gdy neurolog Li-Huei Tsai, dyrektor The Picower Institute for Learning and Memory w MIT prowadziła eksperyment, którego celem było manipulowanie aktywnością mózgu myszy za pomocą błysków białego światła.

Gdy duże grupy neuronów wspólnie oscylują, dochodzi do powstawania fal mózgowych. Tsai poddawała myszy działaniom światła o częstotliwości 40 Hz, czyli migającego 40 razy na sekundę. W odpowiedzi ich mózgach pojawiły się fale gamma o częstotliwości 40 Hz. Wówczas stało się coś niespodziewanego, o czym uczona przekonała się, gdy poddała mózgi myszy sekcji.

Zauważyła wówczas, że zmniejszyła się w nich liczba blaszek amyloidowych i splątków neurofibrylarnych. To było coś niezwykłego. Stymulowanie za pomocą błyskającego światła wywołała silną odpowiedź mikrogleju. To komórki odpornościowe mózgu, które oczyszczają go z resztek i toksyn, w tym z amyloidu. W chorobie Alzheimera ich działanie jest upośledzone, jednak wydaje się, że światło przywraca im ich zdolności, mówi uczona.

Proces oczyszczania przebiegł tylko w korze wzrokowej, gdzie mózg przetwarza informacje uzyskiwane ze światła. Uczona postanowiła sprawdzić, czy możliwe jest pobudzenie innych obszarów mózgu i do światła o częstotliwości 40 Hz dodała dźwięk podobny do kliknięć delfina, również o częstotliwości 40 Hz. Badane myszy umieszczono w pomieszczeniu, gdzie przez godzinę dziennie przez tydzień były poddawane działaniu zarówno światła jak i dźwięku. Okazało się, że liczba blaszek amyloidowych i splątków neurofibrynalnych zmniejszyła się nie tylko w korze wzrokowej i słuchowej, ale również w korze przedczołowej i w hipokampie.

To jedna z najważniejszych informacji, gdyż są to centra uczenia się i pamięci. A liczba blaszek i splątków zmniejszyła się o 40–50 procent. To imponujące, mówi Macauley.

Tsai poddała swoje myszy testom poznawczym. Miały one przyjrzeć się obiektom, które już wcześniej znały oraz takim, które widziały po raz pierwszy. Okazało się, że myszy, które nie było poddawane terapii za pomocą światła i dźwięku traktowały wcześniej widziany obiekt jak zupełnie nowy. To wskazuje na problemy z pamięcią, mówi Tsai. Z kolei myszy poddawane terapii spędziły na badaniu widzianego wcześniej obiektu o 1/3 czasu mniej niż myszy nieleczone. To niewiarygodne. Po raz pierwszy stwierdziliśmy, że nieinwazyjna stymulacja poprawiła funkcje poznawcze. Tego nie zrobił lek, przeciwciało czy cokolwiek innego. Tylko światło i dźwięk, mówi uczona.

Naukowcy nie wiedzą, dlaczego uzyskali takie wyniki. Jedna z możliwych hipotez mówi, że w mózgach chorych na alzheimera mamy do czynienia z nieregularną aktywnością neuronów. Stymulacja za pomocą regularnych sygnałów może dostrajać mózg do odpowiedniej pracy.

Uczeni nie wiedzą też, czy podobny efekt można będzie zauważyć przy innych częstotliwościach światła i dźwięku. I, co najważniejsze, nie wiedzą też, czy podobne skutki uda się uzyskać u ludzi.

Li-Huei Tsai już pracuje nad odpowiedziami na te pytanie. Wraz z kolegą Edem Boydenem założyła firmę Cognito Therapeutics i rozpoczęła testy na ludziach. Na razie zauważono, że stymulacja światłem i dźwiękiem wydaje się zwiększać ilość fal gamma u zdrowych osób i nie występują żadne skutki uboczne. Nikt się nie pochorował, nikt się na nic nie skarżył. Jednak minie dużo czasu zanim będziemy mogli mówić o ewentualnych działaniach terapeutycznych. Jeśli ta metoda działa, to pierwsze potwierdzenie otrzymamy nie wcześniej niż po pięciu latach eksperymentów, zastrzega uczona.


« 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
      Przełom na gruncie inżynierii i fizyki ogłosili naukowcy z CUNY ASRC i Georgia Tech. Jako pierwsi w historii zaprezentowali bowiem porządek topologiczny bazujący na modulacjach czasu. Osiągnięcie to pozwala na propagację fal dźwiękowych wzdłuż granic metamateriałów topologicznych bez ryzyka, że fale wrócą czy też zaczną propagować się poprzecznie z powodu niedoskonałości materiału.
      Topologia zajmuje się badaniem właściwości, które nie ulegają zmainie nawet po zdeformowaniu obiektów. W izolatorze topologicznym prąd płynie wzdłuż granic obiektu, a na przepływ ten nie mają wpływu niedoskonałości struktury obiektu. W ostatnich latach dzięki postępom na polu metamateriałów udało się w podobny sposób kontrolować rozprzestrzenianie się światła i dźwięku.
      Andrea Alu z CUNY ASRC i profesor Alexander Khanikaev z City College of New York wykorzystali asymetrie geometryczne do stworzenia porządku topologicznego w metamateriałach akustycznych. Fale dźwiękowe rozprzestrzeniały się wzdłuż ich krawędzi i brzegów. Jednak poważnym problemem był tutaj fakt, że mogły one rozprzestrzeniać się zarówno w przód jak i w tył. To zaś bardzo zaburzało odporność materiału na zakłócenia i ograniczało topologiczny porządek propagacji dźwięku. Zaburzenia w strukturze materiału mogły bowiem prowadzić do odbicia dźwięku.
      Najnowsze badania pozwoliły na przezwyciężenie tych problemów. Ich autorzy wykazali, że do uzyskania porządku topologicznego można wykorzystać złamanie parzystości operacji odwrócenia czasu (parzystość T), a nie tylko asymetrii geometrycznych. Dzięki takiemu podejściu dźwięk rozprzestrzenia się tylko w jednym kierunku i jest bardzo odporny na wszelkie niedoskonałości materiału.
      To przełom na polu fizyki topologicznej. Uzyskaliśmy porządek topologiczny dzięki zmianom w czasie, co jest procesem zupełnie innym i dającym więcej korzyści niż cała topologiczna akustyka opierająca sie na asymetriach geometrycznych, mówi Andrea Alu. Dotychczasowe metody wymagały istnienia kanału, który był wykorzystywany do odbijania dźwięku, co znacząco ograniczało ich właściwości topologiczne. Dzięki modulacjom czasowym możemy uniemożliwić powrót dźwięku i uzyskać silną ochronę topologiczną.
      Przełomy dokonano dzięki stworzeniu urządzenia składającego się z zestawu okrągłych piezoelektrycznych rezonatorów ułożonych w strukturę powtarzających się heksagonów. Całość przypominała plaster miodu. Całość podłączono do zewnętrznego obwodu, który dostarczał sygnał modulujący odpowiedzialny za złamanie parzystości T.
      Co więcej, całość jest programowalna, co oznacza, że fale można wysłać wieloma różnymi drogami. Jak mówi Alu, wynalazek ten posłuży do udoskonalenia sonarów, układów elektronicznych wykorzystujących dźwięk czy urządzeń do obrazowania za pomocą ultradźwięków.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science Advances.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy w historii zaobserwowano wpływ fluktuacji kwantowych na obiekt w skali człowieka. Naukowcy pracujący przy detektorze fal grawitacyjnych LIGO informują na łamach Nature o zarejestrowaniu poruszenia się pod wpływem fluktuacji kwantowych 40-kilogramowych luster wykorzystywanych w obserwatorium.
      Zespół naukowy, który pracował pod kierunkiem specjalistów z MIT, a w skład którego wchodzili też uczeni z Caltechu, przeprowadził swoje badania w LIGO Livingston Observatory w Louizjanie.
      Okazało się, że szum kwantowy wystarczy, by przemieścić lustra o 10-20 metra. Takie przesunięcie jest zgodne z teoretycznymi przewidywaniami mechaniki kwantowej. Dopiero jednak teraz udało się to zjawisko zmierzyć. Wykonanie tak dokładnych pomiarów było możliwe dzięki zastosowaniu kwantowego „ściskacza światła”. Wczoraj informowaliśmy o ważnym przełomie dokonanym na polu budowy takich urządzeń.
      Dzięki „ściskaczowi” naukowcy byli w stanie zredukować szum kwantowy, dzięki czemu określili, jak bardzo wpływał on na ruch luster.
      To naprawdę niezwykłe, że ściśnięcie światła może zmniejszyć ruch luster, które ważą tyle, co nieduży człowiek. Przy tych częstotliwościach istnieje wiele źródeł szumu, które powodują ruch luster. To naprawdę duże osiągnięcie, że mogliśmy obserwować wpływ właśnie tego źródła, cieszy się współautorka badań, Sheila Dwyer, która pracuje przy detektorze LIGO w Hanford.
      Profesor fizyki Rana Adhikari wyjaśnia, że ściśnięcie światła zmniejsza ilość szumu kwantowego w promieniu lasera poprzez przesunięcie go z fazy do amplitudy światła. To amplituda światła porusza lustra. Wykorzystaliśmy tę cechę natury, która pozwoliła nam przesunąć szum w obszar, który nas nie interesuje.
      Ściśnięcie światła i zredukowanie tym samym szumu kwantowego naukowcy mogli dokonać pomiarów poza standardowy limit kwantowy. W przyszłości technika ta pozwoli LIGO na wykrywanie słabszych, odleglejszych źródeł fal grawitacyjnych.
      W jeszcze dalszej przyszłości może to zostać wykorzystane do udoskonalenia smartfonów, autonomicznych samochodów i innych technologii, zapowiada Adhikari.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Ben-Guriona oraz Instytutu Weizmanna poinformowali o opracowaniu techniki podsłuchu z... drgań żarówki znajdującej się w pokoju, w której prowadzona jest rozmowa. Wywołane dźwiękiem zmiany ciśnienia powietrza na powierzchni wiszącej żarówki powodują jej niewielkie drgania, które można wykorzystać do podsłuchu w czasie rzeczywistym, stwierdzili naukowcy. Metoda została opisana w najnowszym numerze Science i zostanie zaprezentowana podczas wirtualnej konferencji Black Hat USA 2020, która odbędzie się w sierpniu.
      Podobne metody podsłuchu były już opisywane. Jednak wiele takich metod albo nie działa w czasie rzeczywistym, albo nie jest pasywnych, co oznacza, że konieczne jest wykorzystanie np. światła lasera, które może nas zdradzić. Metoda „lamphone” jest i pasywna i działa w czasie rzeczywistym.
      Ben Nassi i jego koledzy prowadzili swoje eksperymenty za pomocą teleskopów (o średnicach luster 10, 20 i 35 centymetrów), które umieścili w odległości 25 metrów od „podsłuchiwanej” żarówki. W zestawie do podsłuchu znalazł się jeszcze elektrooptyczny czujnik Thorlabs PDA100A2, a celem była 12-watowa żarówka LED.
      Żarówka wibrowała w reakcji na dźwięki w pomieszczeniu. Wibracje te znajdowały swoje odzwierciedlenie w zmianach sygnału świetlnego rejestrowanego przez czujnik umieszczony przy okularze teleskopu. Zbierane sygnały zmieniane są z analogowych na cyfrowe, a następnie przetwarzane przez oprogramowanie odfiltrowujące szumy. Jest ono wspomagane przez Google Cloud Speech API rozpoznające ludzką mowę oraz aplikacje takie jak Shazam czy SoundHound, których zadaniem jest rozpoznawanie utworów muzycznych.
      Podczas swoich eksperymentów naukowcy byli w stanie zebrać różne dźwięki w podsłuchiwanego pomieszczenia, w tym rozpoznać piosenki Let it Be Beatlesów czy Clocks Coldplay oraz przemówienie prezydenta Trumpa We will make America great again.
      Autorzy nowej techniki podsłuchu mówią, że sprawdzi się ona na odległość większą niż 25 metrów. Należy użyć większego teleskopu lub innego konwertera analogowo-cyfrowego.
      Przeciwdziałać podsłuchowi można przyciemniając światło, gdyż metoda ta tym słabiej działa im mniej światła przechwytuje czujnik, lub używając cięższej żarówki, która mniej drga pod wpływem dźwięku.
      Zaprezentowany przez Izraelczyków sposób podsłuchu ma sporo ograniczeń. Przede wszystkim teleskop musi widzieć bezpośrednio światło emitowane z żarówki. Można więc zgasić światło czy zaciągnąć kotary. Jednak mimo tych niedoskonałości powyższa praca pokazuje, że z jednej strony warto rozważyć możliwość wykorzystania różnych źródeł światła w technikach podsłuchowych, z drugiej zaś warto zastanowić się, w jaki sposób można przed takim podsłuchem się chronić.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W elektronice konsumenckiej kropki kwantowe wykorzystywane są np. w telewizorach, gdzie znacząco poprawiają odwzorowanie kolorów. Używa się ich, gdy telewizory LCD wymagają tylnego podświetlenia. Standardowo do podświetlenia używa się białych LED-ów, a kolory uzyskuje dzięki filtrom. Zanim pojawiły się kropki kwantowe znaczna część światła nie docierała do ekranu, była blokowana przez filtry. Zastosowanie kropek kwantowych w LCD wszystko zmieniło.
      Obecnie telewizory QD LCD wykorzystują niebieskie LED-y jako źródło światła, a kropki kwantowe, dzięki efektom kwantowym, zmieniają to światło w czerwone i zielone. Do filtrów docierają wówczas wyłącznie trzy składowe kolorów – czerwony, zielony i niebieski – a nie całe spektrum światła białego, to znacznie mniej światła jest blokowane i marnowane dzięki czemu otrzymujemy jaśniejsze, bardziej nasycone i lepiej odwzorowane kolory.
      Okazuje się, że ta sama technologia może być przydatna przy uprawie roślin. Wykazują one bowiem preferencje odnośnie kolorów światła. Wiemy na przykład, że nie absorbują zbyt dużo światła zielonego. Odbijają je, dlatego wydają się zielone. Niedawne badania wykazały, że różne rośliny są dostosowane do różnych długości fali światła. W Holandii niektórzy plantatorzy już od dłuższego czasu eksperymentują i uprawiają pomidory pod światłem w kolorze fuksji, róże ponoć lubią bardziej białe światło, a papryka żółte.
      W 2016 roku Hunter McDaniel i jego koledzy z UbiQD zaczęli zastanawiać się nad wykorzystaniem kropek kwantowych w hodowli roślin. Biorąc bowiem pod uwagę fakt, że kropki kwantowe pozwalają na bardzo precyzyjne dobranie długości fali światła oraz fakt, że światło nie jest blokowane, więc i nie mamy tutaj dużych strat energii, takie rozwiązanie mogłoby się sprawdzić.
      Wcześniej McDaniel był badaczem w Los Alamos National Laboratory. Pracował tam właśnie nad kropkami kwantowymi i tam zdał sobie sprawę, że toksyczny kadm, wykorzystywany w kropkach, można zastąpić siarczkiem miedziowo-indowym. W 2014 roku założył UbiQD by skomercjalizować opracowaną przez siebie technologie.
      Na początku naukowiec wyobrażał sobie kilka pól zastosowania dla nowych kropek kwantowych. I wtedy wpadliśmy na pomysł wykorzystania ich w rolnictwie. Ten rynek ma gigantyczny potencjał. Może on wchłonąć nawet ponad miliard metrów kwadratowych powierzchni kropek kwantowych rocznie.
      Przedstawiciele UbiQD postanowili produkować długie płachty zawierające kropki kwantowe, które byłyby podwieszane pod dachami szklarni i zmieniałyby spektrum wpadającego światła słonecznego. Pierwsze takie płachty dawały światło pomarańczowe o długości fali około 600 nm. Badacze testowali je na badawczych uprawach sałaty na University of Arizona. Z czasem zaczęto prowadzić testy na większą skalę. Inne płachty, dające inne kolory światła, sprawdzano w Nowym Meksyku na pomidorach, ogórkach i ziołach, w Holandii badano wpływ światła z kropek kwantowych na uprawy truskawek i pomidorów, w Kolorado do testów wybrano konopie przemysłowe, w Kalifornii i Oregonie konopie indyjskie, a w Kanadzie ogórki i pomidory. UbiQD nawiązała tez współpracę w firmą Nanosys, która od 2013 roku produkuje kropki kwantowe w ilościach przemysłowych na potrzeby producentów telewizorów.
      Niedawno UbiQD rozpoczęła komercyjną sprzedaż swoich płacht z kropkami kwantowymi. Mogą je kupić producenci z Azji, Europy i USA. Obecnie na skalę przemysłową produkowane są jedynie płachty dające światło pomarańczowe, jednak trwają badania nad innymi kolorami.
      UbiQD otrzymała też kilka grantów od NASA. Za te pieniądze ma stworzyć produkt do użycia w warunkach kosmicznych. Tego typu płachta powinna blokować szkodliwe dla roślin promieniowanie ultrafioletowe i zamieniać je w światło o takiej długości, by rośliny mogły przeprowadzać fotosyntezę.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor inżynier Jacek Wilk-Jakubowski z Politechniki Świętokrzyskiej jest autorem innowacyjnej gaśnicy, która gasi pożar... falami dźwiękowymi. Jego urządzenie nie tylko tłumi ogień, ale ma i tę kolosalną zaletę, że nie niszczy otoczenia w takim stopniu jak gaśnice wodne czy pianowe. Ponadto jest tańsze w eksploatacji.
      Dźwiękowa gaśnica działa z odległości nienal 2 metrów i może być obsługiwana zdalnie. Człowiek nie musi więc znajdować się blisko ognia. Działanie gaśnicy polega na wykorzystaniu fali akustycznej, które zwiększa ruch powietrza na krawędzi płomieni. Tym samym zmniejsza się obszar, na którym następuje proces spalania, cząsteczki tlenu pod wpływem fali dźwiękowej zagęszczają się i rozrzedzają. W wyniku tego falującego ruchu odchylone płomienie rozrywają się na części i przestają na siebie oddziaływać, gdyż tlenu jest coraz mniej w miejscu, w którym zachodzi proces spalania. W efekcie, po zaledwie kilkunastu sekundach od uruchomienia urządzenia ogień udaje się ugasić, czytamy na stronach Politechniki Świętokrzyskiej.
      Ponadto w przeciwieństwie do tradycyjnych gaśnic, ta akustyczna może działać przez długi czas, gdyż nie występuje tutaj problem wyczerpania się środka gaśniczego, nie musi być cykliczne sprawdzania pod kątem występowania odpowiedniego ciśnienia. Mankamentem jest zaś konieczność zapewnienia źródła zasilania.
      Z eksperymentów przeprowadzonych przez doktora Wilka-Jakubowskiego wynika, że do gaszenia ognia najlepiej nadają się niskie dźwięki, znajdujące się na granicy słyszalności ludzkiego ucha. Wynalazca, we współpracy z Pawłem Stawczykiem i naukowcami z Uniwersytetu Technicznego w Bułgarii przeprowadził już pierwsze próby polowe prototypu. Gaśnica skutecznie tłumiła palące się ciecze i gazy.
      Naukowcy przeprowadzili już wstępne rozmowy z ekspertami ds. pożarnictwa. Wynika z nich, że nowatorska gaśnica najlepiej sprawdziłaby się jako wbudowany element systemu przeciwpożarowego budynku. Mogłaby w tej roli zastąpić tradycyjne spryskiwacze.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...