W jakim wieku są nasze organy wewnętrzne? Odpowiedź może zaskoczyć
By
KopalniaWiedzy.pl, in Medycyna
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Amerykańscy naukowcy stworzyli pierwsze żywe maszyny. Zbudowali je z komórek żaby szponiastej (Xenopus laevis), bezogonowego płaza zamieszkującego Afrykę. Roboty poruszają się i można je dostosowywać do swoich potrzeb. Jednym z najbardziej udanych jest miniaturowa maszyna wyposażona w dwie nogi. Z kolei inny projekt zawiera wewnątrz otwór, w którym może transportować niewielkie ładunki.
Jak zapewnia Michael Levin, dyrektor Allen Discovery Center na Tufts University, to całkowicie nowe formy życia. Nigdy wcześniej nie istniały one na Ziemi. To żywe, programowalne organizmy. Tego typu rozwiązanie ma olbrzymie zalety w porównaniu z tradycyjnymi robotami. Po pierwsze, żywe roboty potrafią samodzielnie się naprawić. Po drugie zaś, można je zaprogramować tak, by po wykonaniu zadania ginęły, ulegając naturalnemu rozkładowi, jak inne organizmy żywe.
Ich twórcy uważają, że w przyszłości tego typu roboty mogą np. oczyszczać oceany z mikroplastiku, samodzielnie lokalizować i przetwarzać toksyczne substancje, dostarczać leki do wyznaczonego miejsca w organizmie czy w końcu oczyszczać ze złogów ściany naczyń krwionośnych.
Projektowaniem robotów zajmuje się specjalny „algorytm ewolucyjny” działający na superkomputerze. Projektowanie zaczyna się od symulacji przypadkowego połączenia 500 do 1000 komórek skóry i serca. Następnie każdy z takich robotów jest wirtualnie testowany. Te projekty, które najlepiej odpowiadają oczekiwaniu naukowców, mają największą szansę wykonać założone zadania, są dalej rozwijane i na ich podstawie tworzy się nowe roboty.
Urządzenia są napędzane przez komórki serca, które spontanicznie kurczą się i rozszerzają, działając jak niewielkie silniki. Robotów nie trzeba niczym zasilać. Komórki mają na tyle dużo energii, że żyją przez 7-10 dni.
Grupa Levina poczekała na 100. generację robotów stworzonych przez algorytm i z niej wybrała niektóre projekty do zbudowania ich w laboratorium. Jako, że do stworzenia maszyn użyto komórek Xenopus, urządzenia zyskały miano „xenobotów”.
Architektura xenobotów jest, jak zapewniają twórcy, skalowalna. Podczas eksperymentów z prawdziwymi robotami powstały takie, które poruszały się w wodzie po linii prostej, inne krążyły w kółko, jeszcze inne tworzyły grupy. Można je wyposażyć w naczynia krwionośne, układ nerwowy czy komórki odbierające np. bodźce świetlne i stworzyć w ten sposób proste oczy. Jeśli do zbudowania robotów użyjemy komórek ssaków, urządzenia będą mogły pracować na suchym lądzie.
Głównym celem prac zespołu Levina jest zrozumienie życia i tego, jak ono powstaje i funkcjonuje. Oczywiście rodzi to wiele pytań etycznych, chociażby o status xenobotów. Czy należy uznawać je za roboty, czy za organizmy żywe. I do jakiego stopnia złożony powinien być ich układ nerwowy.
Xenoboty zostały szczegółowo opisane na łamach PNAS, w artykule A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Psy spontanicznie przetwarzają liczby w wydzielonym obszarze mózgu, który blisko odpowiada obszarowi mózgu odpowiedzialnemu za przetwarzanie liczb u ludzi, wykazali naukowcy z Emory University. Nasze badania nie tylko wykazały, że do przetwarzania liczb psy wykorzystują te same obszary mózgu co ludzie, ale pokazały również, że nie muszą być w tym celu szkolone, mówi profesor Gregory Berns.
Zrozumienie tego mechanizmu, zarówno u ludzi jak i u zwierząt, daje nam wgląd w ewolucje mózgu i jego obecne funkcjonowanie, dodaje współautorka badań, profesor Stella Lourenco. Jak zauważa uczona, dzięki takim badaniom możemy w przyszłości leczyć różne choroby nózgu czy udoskonalać systemy sztucznej inteligencji.
Eksperyment polegał na obrazowaniu mózgu psów za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) podczas gdy zwierzętom wyświetlano na ekranie rożną liczbę kropek. Badania wykazały istnienie reakcji w korze ciemieniowo-skroniowej w odpowiedzi na zmieniającą się liczbę kropek. Kropki, niezależnie od ich liczby, miały zawsze taką samą powierzchnię, dzięki czemu wiadomo było, że mózg reaguje na zmiany liczby, a nie powierzchni.
Mózg potrafi zgrubnie oszacować liczbę przedmiotów, dzięki czemu można np. ocenić liczbę zbliżających się drapieżników czy ilość jedzenia. Mamy dowody, że tego typu reakcja zachodzi już u ludzkich niemowląt. Teraz widzimy, że wykazują ją też psy i to w podobnym obszarze mózgu.
Podstawowa umiejętność oceny liczby przedmiotów nie opiera się na myśleniu symbolicznym ani treningu i wydaje się powszechnie występować u zwierząt. Jednak dotychczas większość badań prowadzono na zwierzętach, które przed eksperymentami były intensywnie trenowane. Wiele takich badań prowadzono np. na małpach, ale nie było wiadomo, czy podobne zdolności wykazują inne zwierzęta poza naczelnymi nieczłowiekowatymi, gdyż małpy były wcześniej trenowane i nagradzane za wybranie obrazka z większą liczbą kropek. Podobne badania na psach wykazały, że i one potrafią odróżniać liczbę przedmiotów. Jednak również w tym wypadku psy były wcześniej trenowane.
Berns to pomysłodawca Dog Project, w ramach którego badane są różne mechanizmy ewolucyjne u psów. To właśnie w ramach tego projektu przeprowadzono obecne badania. Pierwsze, podczas których kwestię odróżniania liczby przez psy postanowiono sprawdzić za pomocą rezonansu magnetycznego u zwierząt, których wcześniej nie uczono.
W eksperymencie wzięło udział 11 psów różnych ras. Nauczono je jedynie wchodzenia do maszyny i pozostawania w niej bez ruchu. Następnie zwierzętom wyświetlano różną liczbę kropek. U 8 z 11 psów zauważono większą aktywność kory ciemieniowo-skroniowej w reakcji na zmieniającą się liczbę kropek.
Odwołaliśmy się do źródła, obserwując bezpośrednio mózgi psów i sprawdzaliśmy, jak reagują neurony na zmiany liczby kropek. Pozwoliło nam to na wyeliminowanie słabości poprzednich badań behawioralnych nad psami i innymi zwierzętami, mówi główna autorka badań, Lauren Aulet.
Psy i ludzi dzieli 80 milionów lat ewolucji. Badania te dowodzą, że zdolność do postrzegania liczb jest co najmniej tak stara, dodaje Berns. Jesteśmy zdolni do przeprowadzania skomplikowanych obliczeń właśnie dlatego, że posiadamy podstawową zdolność do postrzegania liczby. Zdolność, którą dzielimy z innymi zwierzętami. Chciałabym się dowiedzieć, jak wyewoluowaliśmy umiejętność przeprowadzania złożonych obliczeń i jak zdolność ta rozwija się u każdego z osobna, dodaje Aulet.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Potrząsanie głową w celu pozbycia się wody, która nalała się do ucha, może prowadzić do... uszkodzenia mózgu. Do takich wniosków doszli naukowcy z Cornell University i Virginia Tech, którzy zbadali przyspieszenie potrzebne do wyrzucenia wody z kanału słuchowego. O wynikach swoich badań poinformowali podczas odbywającego się właśnie 72. Dorocznego Spotkania Wydziału Dynamiki Płynów Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.
W opublikowanym abstrakcie pracy czytamy: jeden z końców zamkniętej szklanej hydrofobowej tuby o różnej średnicy został użyty jako uproszczony model kanału słuchowego. Tuba została umieszczona na strunie i symulowaliśmy potrząsanie głowy. Badania wykazały, że krytyczne przyspieszenie potrzebne do pozbycia się wody zależy w dużej mierze od ilości wody i jej pozycji w kanale. Stwierdziliśmy, że krytyczne przyspieszenie dochodzi do 10g, co może spowodować poważne uszkodzenie ludzkiego mózgu. Krytyczne przyspieszenie jest znacznie wyższe w tubach o małym przekroju, co oznacza, że pozbycie się wody z ucha poprzez potrząsanie jest trudniejsze dla dzieci niż dla dorosłych.
To właśnie w przypadku dzieci do wytrząśnięcia wody potrzebne jest przyspieszenie nawet 10-krotnie przekraczające przyspieszenie ziemskie.
Na potrzeby badań naukowcy wykorzystali druk 3D za pomocą którego stworzyli model ludzkiego kanału słuchowego opierając się przy tym na danych z tomografu komputerowego. Szklany model został pokryty od wewnątrz krzemowodorem, który dobrze symuluje stopień hydrofobowości jaki panuje wewnątrz ludzkiego ucha.
Z naszych eksperymentów oraz modelu teoretycznego wynika, że jednym z czynników decydujących o wypłynięciu płynu z ucha jest jego napięcie powierzchniowe, mówi Baskota. Zamiast więc potrząsać głową można do ucha wprowadzić coś, co obniży napięcie powierzchniowe. Prawdopodobnie wpuszczenie kilku kropli płynu u niższym napięciu powierzchniowym niż woda, takiego jak alkohol czy ocet, pozwoli zmniejszyć napięcie powierzchniowe i spowoduje wypłynięcie wody z ucha, stwierdził Baskota.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Posługując się rezonansem magnetycznym (MRI), naukowcy wykryli w mózgach otyłych nastolatków oznaki uszkodzeń, które mogą być powiązane ze stanem zapalnym mózgu. Wyniki badań zostaną zaprezentowane na dorocznej konferencji Towarzystwa Radiologicznego Ameryki Północnej.
Dane WHO wskazują, że na świecie liczba niemowląt i dzieci w wieku 5 lat bądź młodszych z nadwagą lub otyłością wzrosła z 32 mln w 1990 r. do 41 mln w roku 2016.
Bezpośrednie badanie uszkodzeń zapalnych w mózgach pacjentów z otyłością umożliwił rozwój metod MRI, np. rezonansu tensora dyfuzji (ang. diffusion tensor imaging, DTI).
W ramach najnowszego studium zespół porównał wyniki DTI 59 otyłych i 61 zdrowych nastolatków w wieku 12-16 lat. Naukowcy opierali się na wskaźniku anizotropii frakcyjnej (FA), który koreluje z kondycją istoty białej; zmniejszenie FA wskazuje na narastające uszkodzenie (spadek integralności) substancji białej.
Naukowcy wykazali, że u otyłych nastolatków występują spadki FA w obrębie ciała modzelowatego (łac. corpus callosum), czyli najsilniej rozwiniętego spoidła (pasma istoty białej) łączącego półkule mózgu. Zmniejszenie FA wykazano także w środkowym zakręcie okołooczodołowo-czołowym, a więc w regionie mózgu związanym z kontrolą emocjonalną i układem nagrody.
Związane z leptynoopornością i stanem zapalnym zmiany w mózgach otyłych nastolatków dotyczyły ważnych regionów, odpowiedzialnych za kontrolę apetytu, emocji i funkcji poznawczych - opowiada Pamela Bertolazzi, doktorantka z Uniwersytetu w São Paulo.
Jak wyjaśniają naukowcy, stwierdzono, że istnieje ujemna korelacja m.in. między TNF-ß i FA w zgrubiałej części tylnej ciała modzelowatego (spelnium corporis callosi) czy między IL6 i FA w środkowym zakręcie okołooczodołowo-czołowym.
Brazylijka tłumaczy, że leptyna to hormon wydzielany głównie przez komórki tłuszczowe (adipocyty), który spełnia ważną rolę w regulacji spożywania pokarmu i gospodarki energetycznej organizmu. U niektórych ludzi z otyłością mózg nie reaguje na leptynę (jest leptynooporny). Prowadzi to do wytwarzania zwiększonych ilości tego białka i jedzenia mimo adekwatnych, a nawet nadmiernych zapasów tłuszczu. A że leptynę powiązano z neurozapaleniem, można przypuszczać, co się w takiej sytuacji dzieje.
Po zakończeniu wielospecjalistycznego leczenia odchudzającego chcielibyśmy powtórzyć MRI u tych nastolatków, by sprawdzić, czy [zaobserwowane] zmiany w mózgu są odwracalne, czy nie.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Popularne przekonanie mówi, że jeden rok życia psa odpowiada 7 latom życia człowieka. Oznaczałoby to, że 14-letni pies to odpowiednik ludzkiego 100-latka. Naukowcy zaproponowali jednak znacznie lepszy przelicznik wieku psiego na ludzki. Przelicznik bazujący na najnowszych osiągnięciach nauki.
Obecnie nauka o starzeniu się bazuje na zachodzących z wiekiem chemicznych modyfikacjach DNA, czyli na zegarze epigenetycznym. Każde dodanie grupy metylowej do DNA oznacza odliczanie naszego wieku, czyli wpływu chorób, tryb życia i genetyka na kondycję naszego organizmu. Podobny mechanizm działa też u innych zwierząt.
Genetyk Try Ideker z University of California, San Diego (UCSD) wraz z zespołem, postanowił sprawdzić, jak zegary biologiczne zwierząt różnią się od zegara biologicznego człowieka. Uczeni rozpoczęli prace od psów. Wybrali właśnie te zwierzęta, gdyż żyją one w tym samym środowisku co ludzie, a wiele z nich jest otoczonych podobną opieką medyczną co ludzie.
Wszystkie psy, niezależnie od rasy, osiągają dojrzałość płciową około 10. miesiąca życia i umierają przed 20. rokiem życia. Ideker, chcąc zwiększyć swoje szanse na zidentyfikowanie psiego zegara biologicznego skupił się na jednej rasie – labradorach retrieverach.
Naukowcy przeanalizowali wzorce metylacji u 104 psów, których wiek wahał się od 4 tygodni do 16 lat. Badania ujawniły, że psy – a na pewno labradory – wykazują podobne do ludzi wzorce metylacji DNA związane z wiekiem. Podobieństwa mutacji w tych samych regionach DNA były najbardziej widoczne u młodych psów i młodych ludzi oraz starych psów i starych ludzi.
Najważniejszym spostrzeżeniem było odkrycie, że w pewnych grupach genów odpowiedzialnych za rozwój metylacja w miarę starzenia się zachodzi bardzo podobnie. To zaś sugeruje, że – przynajmniej pod niektórymi względami – proces starzenia się jest tym samym, co proces rozwoju oraz że przynajmniej te zmiany są ewolucyjnie podobne u ssaków.
Już wcześniej wiedzieliśmy, że psy wraz z wiekiem cierpią na te same choroby i podlegają takim samym zmianom poznawczym co ludzie. Tutaj mamy dowód na to, że również na poziomie molekularnym zachodzą podobne zmiany, mówi Matt Kaeberlein, biogerontolog z University of Washington, który nie był zaangażowany w najnowsze badania. Widać zatem, że dzielimy z psami również zegar biologiczny.
Na podstawie swoich badań naukowcy stwierdzili, że wzór na przeliczenie wieku psa na wiek człowieka wygląda następująco: wiek człowieka = 16 ln(wiek psa) + 31. Innymi słowy należy logarytm naturalny z wieku psa pomnożyć przez 16 i dodać 31.
Wynika z tego, że 7-tygodniowy szczeniak, gdyby był człowiekiem, miałby 9 miesięcy. W tym mniej więcej czasie u młodych obu gatunków zaczynają wyżynać się zęby. Formuła ta dobrze też pasuje do przeciętnej długości życia labradora i człowieka. W przypadku tej rasy wynosi ona bowiem 12 lat, a w przypadku ludzi jest to 70 lat.
Na początku życia zegar biologiczny psa bije znacznie szybciej niż człowieka. Dwuletni labrador wciąż zachowuje się jak szczeniak, ale gdyby był człowiekiem, wchodziłby w wiek średni.
Wspomniany wyżej Matt Kaeberlein rozpoczął niedawno Dog Aging Project, który jest otwarty dla wszystkich ras psów. Uczony chce dowiedzieć się, dlaczego niektóre psy chorują we wczesnym wieku i szybciej umierają, a inne cieszą się długim życiem bez chorób.
Wiek psa (w latach)Odpowiednik wieku człowieka (w latach) 1 31,0 2 42,1 3 48,6 4 53,2 5 56,8 6 59,7 7 62,1 8 64,3 9 66,2 10 67,8 11 69,4 12 70,8 13 72,0 14 73,2 15 74,3 16 75,4 17 76,3 18 77,2 19 78,1 20 78,9 21 79,7 22 80,5
« powrót do artykułu
-