Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Patrzenie na głęboką czerwień przez zaledwie 3 min dziennie może znacząco poprawić wzrok
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Zdrowie i uroda
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Na University of Leeds powstał system sztucznej inteligencji (SI), który analizuje skany oczu wykonywane podczas rutynowych wizyt u okulisty czy optyka i wskazuje osoby narażone na... wysokie ryzyko ataku serca. System analizuje zmiany w miniaturowych naczyniach krwionośnych siatkówki, o kórych wiemy, że wskazują na szerszy problem z układem krążenia.
Specjaliści z Leeds wykorzystali techniki głębokiego uczenia się, by przeszkolić SI w automatycznym odczytywaniu skanów oraz wyławianiu osób, które w ciągu najbliższego roku mogą doświadczyć ataku serca.
System, który został opisany na łamach Nature Machine Intelligence, wyróżnia się dokładnością rzędu 70–80 procent i zdaniem jego twórców może być wykorzystany przy diagnostyce chorób układu krążenia.
Choroby układu krążenia, w tym ataki serca, to główne przyczyny zgonów na całym świecie i druga przyczyna zgonów w Wielkiej Brytanii. To choroby chroniczne, obniżające jakość życia. Ta technika może potencjalnie zrewolucjonizować diagnostykę. Skanowanie siatkówki to tani i rutynowy proces stosowany w czasie wielu badań oczu, mówi profesor Alex Frangi, który nadzorował rozwój nowego systemu. Osoby badane przez okulistę czy optometrystę mogą niejako przy okazji dowiedzieć się, czy nie rozwija się u nich choroba układu krążenia. Dzięki temu leczenie można będzie zacząć wcześniej, zanim pojawią się inne objawy.
System sztucznej inteligencji trenowano na danych okulistycznych i kardiologicznych ponad 5000 osób. Uczył się odróżniania stanów patologicznych od prawidłowych. Gdy już się tego nauczył, na podstawie samych skanów siatkówki był w stanie określić wielkość oraz wydajność pracy lewej komory serca. Powiększona komora jest powiązana z większym ryzykiem chorób serca. Następnie SI, łącząc dane o stanie lewej komory serca z informacjami o wieku i płci pacjenta, może przewidzieć ryzyko ataku serca w ciągu najbliższych 12 miesięcy.
Obecnie rozmiar i funkcjonowanie lewej komory serca jesteśmy w stanie określić za pomocą echokardiografii czy rezonansu magnetycznego. To specjalistyczne i kosztowne badania, które są znacznie gorzej dostępne niż badania prowadzone w gabinetach okulistycznych czy optycznych. Nowy system nie tylko obniży koszty i poprawi dostępność wczesnej diagnostyki kardiologicznej, ale może odegrać olbrzymią rolę w krajach o słabiej rozwiniętym systemie opieki zdrowotnej, gdzie specjalistyczne badania są bardzo trudno dostępne.
Ten system sztucznej inteligencji to wspaniałe narzędzie do ujawniania wzorców istniejących w naturze. I właśnie to robi, łączy wzorce zmian w siatkówce ze zmianami w sercu, cieszy się profesor Sven Plein, jeden z autorów badań.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Biochemia widzenia to skomplikowany proces. Molekuły pozwalające oglądać otaczającą rzeczywistość przez długi czas pozostawały nieuchwytne dla naukowców. Zespół prowadzony przez prof. Macieja Wojtkowskiego z Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER) proces ten umożliwia dzięki innowacyjnemu dwufotonowemu skaningowemu oftalmoskopowi fluorescencyjnemu.
Zwykło się mawiać, że oczy są zwierciadłem duszy - bez wątpienia są jednak naszym oknem na świat. Mechanizmy zachodzące w siatkówce są kluczowe dla odbioru bodźców wzrokowych ze środowiska. To pierwszy i bardzo ważny etap drogi, jaką musi przejść impuls światła, by zostać przetworzony na obraz.
Przez wiele lat naukowcy i lekarze nie byli w stanie obserwować procesów zachodzących w fotoczułych komórkach siatkówki u ludzi. Zespół naukowców prowadzony przez prof. Macieja Wojtkowskiego z ICTER w Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) stworzył dwufotonowy skaningowy oftalmoskop fluorescencyjny (TPEF-SLO). Jest to instrument pozwalający na podglądanie biochemii widzenia w żywym oku. Prof. Wojtkowski zwraca uwagę, że „dzięki ścisłej współpracy z biochemikiem prof. Krzysztofem Palczewskim z University of California Irvine oraz laserową grupą prof. Grzegorza Sobonia z Politechniki Wrocławskiej jesteśmy w stanie szybko i skutecznie walidować nową metodę obrazową i wykorzystać ją w praktyce”.
Jak to się dzieje, że widzimy?
Ludzkie oko jest jednym z najbardziej precyzyjnych narządów naszego ciała, umożliwiającym rozróżnienie ok. 200 barw czystych. Mieszając te barwy można uzyskać ok. 17 000 rozróżnialnych odcieni, a uwzględniając nasze możliwości odróżnienia ok. 300 stopni nasilenia barw związanych z natężeniem światła, uzyskamy oszałamiającą liczbę 5 milionów odbieranych kolorów.
W siatkówce, czyli części oka, która odbiera bodźce wzrokowe, występują czopki i pręciki. Czopki umożliwiają widzenie i rozróżnianie barw w silnym oświetleniu, a pręciki cechuje wrażliwość na pojedyncze impulsy światła widzialnego o zmroku lub w nocy. Wrażenia wzrokowe są przekazywane nerwem wzrokowym do mózgu (pierwotnej kory wzrokowej), ale impuls, który je przenosi powstaje w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w komórkach siatkówki. Upraszczając możemy powiedzieć, że ludzkie oko jest fabryką biochemiczną, której aktywność jest uzależniona od reakcji chemicznych jednej molekuły – retinalu. Ta cząsteczka jest niezbędna dla funkcji receptorów białek G, np. rodopsyny w pręcikach, i przetwarzania światła na impulsy elektryczne – mówi prof. Maciej Wojtkowski.
Rodopsyna jest światłoczułym receptorem białka G. Zaabsorbowanie kwantu promieniowania powoduje izomeryzację 11-cis-retinalu związanego z rodopsyna, jego uwolnienie i inicjację impulsu wzrokowego przekazywanego do mózgu. W przypadku niedoboru witaminy A, która jest źródłem retinalu, dochodzi do tzw. kurzej ślepoty i ograniczenia zdolności do widzenia o zmroku lub w nocy.
Niestety, praktycznie przez cały cykl widzenia, molekuły niezbędne do prawidłowej funkcji siatkówki pozostają niewykrywalne dla instrumentów naukowych. To dlatego, że łatwo można je pomylić z lipofuscynami, czyli związkami odkładającymi się w siatkówce. Jest jednak jeden proces fizyczny, dzięki któremu molekuły mogą być widoczne - nie możemy ich wykryć za pomocą promieniowania UV, ale możemy je dostrzec stosując fluorescencję ze wzbudzeniem dwufotonowym – dodaje dr inż. Jakub Bogusławski, główny wykonawca projektu.
Proces dwufotonowy, paleta barw
Okulistyczne techniki obrazowania to podstawa w diagnozowaniu patologii siatkówki. Dzięki optycznej tomografii OCT, skaningowej oftalmoskopii laserowej (SLO) i autofluorescencji dna oka, dokonaliśmy postępów w mechanizmach ich zrozumienia. To jednak niewystarczający arsenał do pełnego wglądu w chemię widzenia. Nieinwazyjna ocena procesów metabolicznych zachodzących w komórkach siatkówki (regeneracja pigmentu wzrokowego) jest niezbędna dla rozwoju przyszłych terapii. W przypadku zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem (AMD), które jest jedną z najczęstszych chorób powodujących ślepotę, na wczesnym etapie nie można odróżnić komórek zmienionej i prawidłowej siatkówki. Można jednak je wychwycić dzięki biochemicznym markerom - o ile udałoby się je wzbudzić fluorescencyjnie.
Właśnie taka jest idea obrazowania fluorescencyjnego ze wzbudzeniem dwufotonowym (TPE). Jest to zaawansowana technika pomiaru czynnościowego barwników siatkówki, która może ujawnić różne cechy tej części oka, niewidoczne w innych badaniach. W porównaniu do tradycyjnych metod obrazowania opartych na jednofotonowej fluorescencji, TPE pozwala oglądać metabolity witaminy A, które biorą udział w widzeniu. Oko jest idealnym narządem do obrazowania metodą wielofotonową – mówi prof. Wojtkowski, którego zespół odpowiada za odkrycie. Tkanki oka, takie jak twardówka, rogówka czy soczewka, są wysoce przezroczyste dla światła w bliskiej podczerwieni. To z kolei w sposób nieinwazyjny przenika do tkanek siatkówki.
Obrazy uzyskane dzięki TPEF-SLO potwierdziły, że jest to satysfakcjonujący sposób oglądania molekuł niezbędnych dla prawidłowej funkcji cyklu widzenia. Porównanie danych między ludźmi i mysimi modelami chorób siatkówki ujawniło podobieństwo do modeli mysich, w których szybko gromadzą się produkty kondensacji bisretinoidów, składników lipofuscyny. Wierzymy, że molekuły kluczowe dla cyklu wzrokowego i toksyczne produkty uboczne tego szlaku metabolicznego będą mogły być mierzone i określane ilościowo za pomocą obrazowania TPE – mówi dr Grażyna Palczewska, jeden z głównych wykonawców projektu.
Ten instrument pozwalający na nieinwazyjną ocenę stanu metabolicznego ludzkiej siatkówki otwiera liczne możliwości terapeutyczne dla wszystkich chorób degeneracyjnych siatkówki. Może być przydatny także do testowania nowych leków, bo dzięki zrozumieniu biochemii widzenia, lekarze będą w stanie trafiać dokładnie tam, gdzie potrzeba. Badania dotyczące TPEF-SLO zostały opublikowane w czasopiśmie The Journal of Clinical Investigation.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Do poprawy pogarszającego się wzroku wystarczą 3 minuty tygodniowo porannej ekspozycji oczu na światło czerwone o długości fali 670 nm, donoszą naukowcy z University College London. Najnowsze badanie opiera się na wcześniej przeprowadzonych eksperymentach, kiedy to ten sam zespół naukowy zauważył, że wystawienie oka na trzyminutową ekspozycję światła czerwonego uruchamiało mitochondria w siatkówce.
Teraz naukowcy chcieli sprawdzić, jaki wpływ na oczy będzie miała pojedyncza trzyminutowa ekspozycja na światło o odpowiedniej długości fali. Postanowili też sprawdzić, czy skuteczne będzie światło o znacznie mniejszej energii niż w poprzednich badaniach. Jako, że podczas wcześniejszych badań zauważyli, że mitochondria „pracują na zmiany” w zależności od pory dnia, zbadali też, czy istnieje różnica pomiędzy wystawieniem oczu na działanie światła rano i wieczorem.
Okazało się, że po trzyminutowym wystawieniu oka na działanie światła o długości fali 670 nm wiązało się z 17-procentową poprawą postrzegania kontrastu pomiędzy kolorami. Efekt taki utrzymywał się przez co najmniej tydzień. Co interesujące, pozytywny skutek miało wyłącznie poddanie się działania takiego światła rankiem. Oświetlanie oka po południu nie przyniosło żadnej poprawy.
Autorzy badań mówią, że ich odkrycie może doprowadzić do pojawienia się taniej domowej terapii, która pomoże milionom ludzi na całym świecie, doświadczającym naturalnego pogarszania się wzroku. Wykazaliśmy, że pojedyncza poranna ekspozycja na światło czerwone o odpowiedniej długości fali znacząco poprawia wzrok, mówi główny autor badań, profesor Glen Jeffery.
Komórki w naszych siatkówkach zaczynają starzeć się około 40. roku życia. Pogarsza się nam wzrok. Proces ten jest częściowo związany z gorszym funkcjonowaniem mitochondriów. Ich zagęszczenie jest największe w fotoreceptorach, które mają też największe wymagania energetyczne. Z tego też powodu siatkówka jest jednym z najszybciej starzejących się organów naszego organizmu. W ciągu życia dochodzi w niej do aż 70-procentowego spadku produkcji ATP, substancji odgrywającej bardzo ważną rolę w produkcji energii. To prowadzi do znacznego upośledzenia funkcji fotoreceptorów, którym brakuje energii.
Uczeni z UCL najpierw przeprowadzili eksperymenty na myszach, muszkach-owocówkach i trzmielach, u których zauważyli znacznie poprawienie funkcjonowania fotoreceptorów po oświetleniu ich światłem o długości 670 nm. Mitochondria są szczególnie wrażliwe na większe długości fali, które wpływają na ich funkcjonowanie. Fale o długości 650–900 nm powodują zwiększenie produkcji energii przez mitochondria, dodaje Jeffery.
Fotoreceptory składają się z czopków, odpowiedzialnych za widzenie kolorów, oraz pręcików, reagujących na intensywność światła, pozwalających np. na widzenie przy słabym oświetleniu. Autorzy badań skupili się na czopkach i pomiarach postrzegania kontrastu pomiędzy czerwonym a zielonym oraz niebieskim a żółtym.
W badaniach wzięło udział 20 osób w wieku 34–70 lat, u których nie występowały choroby oczu i które prawidłowo widziały kolory. Pomiędzy godziną 8 a 9 rano ich oczy były przez trzy minuty oświetlane za pomocą urządzenia LED przez światło o długości 670 nm. Trzy godziny później zbadano ich postrzeganie kolorów, a u 10 osób badanie powtórzono tydzień później. Średnio widzenie kolorów poprawiło się u badanych o 17% i stan ten utrzymał się przez co najmniej tydzień. U niektórych ze starszych osób doszło do 20-procentowej poprawy widzenia kolorów.
Kilka miesięcy później, po upewnieniu się, że pozytywny efekt poprzedniego eksperymentu już minął, badanie powtórzono na 6 osobach. Przeprowadzono je w taki sam sposób, ale pomiędzy godzinami 12 a 13. Nie zauważono żadnej poprawy widzenia.
Profesor Jeffery mówi, że obecnie brakuje na rynku tanich urządzeń do terapii wzroku czerwonym światłem. Istniejące urządzenie mogą zaś kosztować ponad 20 000 USD. Dlatego też uczony rozpoczął współpracę z firmą Planet Lighting UK i pomaga jej stworzyć tanie urządzenie do domowej terapii. Technologia jest prosta i tania, energia fali 670 nm jest niewiele większa od naturalnie otaczającego nas światła. Biorąc to pod uwagę, jestem przekonany, że uda się stworzyć tanie łatwe w użyciu urządzenie do stosowania w domu, stwierdza uczony.
Naukowcy podkreślają jednak, że przydatne byłyby dodatkowe badania na większej próbce ochotników, gdyż zauważyli, że nawet u osób w podobnym wieku różnica w poprawie wzroku może być znacząca. Być może istnieją jeszcze inne czynniki, które na to wpływają.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Scientific Reports.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zaburzenia neurologiczne, jak choroba Parkinsona czy epilepsja, są częściowo leczone poprzez głęboką stymulację mózgu. Jednak taka metoda wymaga chirurgicznego wszczepienia implantów. Naukowcy z Washington University poinformowali o opracowaniu nowej techniki precyzyjnego stymulowania wybranych obszarów mózgu za pomocą ultradźwięków. Mogli dzięki niej włączać i wyłączać wybrane neurony, kontrolując motorykę organizmu, bez potrzeby chirurgicznej implementacji urządzenia.
Zespół pracujący pod kierunkiem profesor Hong Chen wykazał, że możliwe jest aktywacji konkretnych rodzajów neuronów za pomocą indukowanych ultradźwiękami zmian temperatury i genetyki. Twórcy nowej techniki nazwali ją sonotermogenetyką.
W trakcie naszych badań dostarczyliśmy dowodów na to, że sonotermogenetyka – biorąc na cel głębokie struktury mózgu – wywołuje reakcję behawioralną u swobodnie przemieszczającej się myszy. Sonotermogenetyka może zmienić nasze podejście do badań neurologicznych i ułatwi opracowanie nowych metod rozumienia i leczenia schorzeń mózgu, mówi Chen.
Najpierw naukowcy, za pomocą wektora wirusowego, dostarczyli do neuronów, wybranych na podstawie cech genetycznych, receptor TRPV1. Następnie za pomocą ultradźwięków o niskiej częstotliwości zmienili temperaturę tych neuronów. Ciepło, o kilka stopni wyższe niż temperatura organizmu, doprowadziło do aktywacji kanału jonowego TRPV1, który zadziałał jak przełącznik umożliwiający aktywowanie i dezaktywowanie neuronów.
Możemy swobodnie przesuwać urządzenie umieszczone na głowie myszy tak, by brać na cel różne miejsca w mózgu. To nieinwazyjna technika, którą można skalować na większe zwierzęta, w tym na człowieka, mówi Yaoheng Yang, główny autor artykułu.
Twórcy sonotermogenetyki już teraz zapewniają, że ich technika jest w stanie brać na cel milimetrowej wielkości struktury w całym mózgu, nie czyniąc przy tym żadnej szkody.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.