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

Delfiny potrafią świadomie regulować tempo bicia swojego serca

Recommended Posts

Delfiny bultonose (Tursiops truncatus) potrafią świadomie regulować tempo bicia serca tak, by dobrać do planowanej długości zanurzenia, czytamy na łamach Frontiers in Physiology. Badania te rzucają nowe światło na sposób, w jaki ssaki morskie oszczędzają tlen i radzą sobie z ciśnieniem podczas nurkowania.

Autorzy badań, naukowcy z Czech, USA, Kanady, Włoch, Hiszpanii i Wielkiej Brytanii, pracowali z trzema samcami Tursiops truncatus. Zwierzęta wytresowano tak, by na umówiony sygnał wstrzymywały oddech tak, jak robią to przed nurkowaniem. Delfiny nauczono trzech różnych sygnałów: długiego nurkowania, krótkiego nurkowania oraz nurkowania o dowolnie wybranej przez nie długości.

Gdy prosiliśmy je, by wstrzymały oddech, tempo bicia ich serca zmniejszało się natychmiast przed lub natychmiast po wstrzymaniu oddechu. Zauważyliśmy też, że delfiny zmniejszały tempo bicia serca szybciej i bardziej, gdy przygotowywały się do długotrwałego nurkowania, mówi doktor Andreas Fahlman z hiszpańskiej Fundación Oceanográfic.

Uzyskane wyniki sugerują, że delfiny – a możliwe że i inne ssaki morskie – potrafią świadomie zmieniać tętno w zależności od planowanej długości nurkowania. Delfiny mogą również łatwo zmieniać tempo bicia serca jak my możemy zmieniać szybkość oddychania. To pozwala im na oszczędzanie tlenu i może być też kluczowym elementem pozwalającym na unikanie problemów związanych z nurkowaniem, takich jak choroba dekompresyjna, dodaje Fahlman.

Celem badań jest uchronienie morskich ssaków przed problemami, jakie powodują ludzie. Wywoływanie przez człowieka zjawiska, takie jak np. podwodne eksplozje związane z wydobywaniem ropy naftowej, są powiązane z pojawianiem się choroby dekompresyjnej u zwierząt. Jeśli umiejętność spowalniania tętna jest im potrzebna do uniknięcia choroby dekompresyjnej, a nagłe głośne dźwięki powodują, że mechanizm ten zawodzi, to powinniśmy unikać generowania takich dźwięków. Zamiast tego możemy spróbować stopniowo zwiększać głośność dźwięku, by zminimalizować stres u zwierząt. Innymi słowy, nasze badania mogą dostarczyć wskazówek, w jaki sposób zastosować proste rozwiązania, by ludzie i zwierzęta mogły bezpiecznie korzystać z oceanu.


« 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
      Marcel Młyńczak już w czasie studiów zaczął pracę nad urządzeniem pozwalającym na monitorowanie częstości i głębokości oddechu oraz powiązanie ich ze zmiennością rytmu serca czy aktywnością. Jako członek koła naukowego uczestniczyłem w spotkaniu z lekarzami. Rozmawialiśmy o ich potrzebach. Przygotowałem sobie wtedy notatki, do których wróciłem na etapie wyboru pracy inżynierskiej, mówi naukowiec. Teraz, po latach prac, doktor Młyńczak zaprezentował Pneumonitor.
      Olbrzymią zaletą Pneumonitora jest nieinwazyjność. Pomiaru dokonuje się za pomocą elektrod przyczepianych do ciała, które w żaden sposób nie krępują ruchów. Nie wykonujemy pomiaru punktowego, czyli oceny jednego wydechu (jak w spirometrii), możemy rejestrować sygnały fizjologiczne 24 godziny na dobę, także poza środowiskiem szpitalnym, mówi Młyńczak. Nie ma konieczności stosowania specjalnej maski, więc sam pomiar nie zaburza przestrzeni oddechowej. Pneumonitor pozwala też na powiązanie czynności oddechowych z aktywnością badanego i pozycją jego ciała. Poza tym kiedy lekarz wykonuje spirometrię, nie przeprowadza badania EKG i odwrotnie. Urządzenie umożliwia wykonanie obu badań jednocześnie. To jest innowacja procesów, dodaje twórca innowacyjnego urządzenia.
      Wykorzystywane przez Pneumonitor elektrody są przyklejane pod pachami i na rękach. Mogą być też umieszczone na klatce piersiowej. Urządzenie wykorzystuje technikę pneumografii impedancyjnej. To pomiar zmian oporu elektrycznego (impedancji) tkanek w obrębie klatki piersiowej. Gdy w płucach mamy więcej powietrza, a więc jesteśmy po wdechu, impedancja jest większa, gdy wypuszczamy powietrze, impedancja spada. Pneumonitor rejestruje te zmiany, dając lekarzowi wgląd w proces oddychania.
      Pneumonitor może znaleźć wiele zastosowań. Skorzystają z niego pacjenci, dla których lekarze chcą przygotować profil krążeniowo-oddechowy. Myślimy przede wszystkim o osobach starszych, osobach z problemami kardiologicznymi czy alergiami oddechowymi, ale i sportowcach, przygotowujących się do startu w zawodach, wyjaśnia doktor Młyńczak.
      Obecna wersja Pneumonitora to prototyp stworzony z ogólnodostępnych części. Doktor Młyńczak planuje zdobycie dofinansowania z Narodowego Centrum Nauki i przygotowanie wygodniejszej zminiaturyzowanej wersji. Chce również stworzyć aplikację, która pozwoli na łatwą obsługę danych zbieranych przez Pneumonitor.
      Takie wygodne i proste w obsłudze miniaturowe urządzenie z pewnością zainteresuje sportowców. Od kilku lat współpracuję z Centralnym Ośrodkiem Medycyny Sportowej, który bada znaczną grupę olimpijczyków, zwłaszcza uczestników letnich igrzysk. Na testy przyjeżdżają specjalnie do Warszawy, co często jest kłopotliwe. Badania są punktowe, a po nich sportowcy wracają do domu. Nie ma tu żadnej wartości dodanej, mówi Młyńczak. Dzięki Pneumonitorowi sportowcy mogliby sami przeprowadzać tego typu testy, powiązać je ze swoim programem treningowym i wynikami sportowymi.
      Marcel Młyńczak mówi, że wszystko jest gotowe. Urządzenie działa, jak powinno. Teraz potrzebne są pieniądze, by zrobić kolejny krok, dzięki któremu Pneumonitor trafi do użytkowników.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opisze pracę serca i aktywność mięśni, przeanalizuje temperaturę i potliwość w trakcie wysiłku. Koszulka opracowana przez naukowców z Wojskowej Akademii Technicznej jest uzupełniona aplikacją, która zapisuje szczegółowo przebieg treningu, trasę marszu, biegu lub przejazdu rowerem, i pozwala na rywalizację online z innymi sportowcami.
      Technologia opracowana przez zespół pod kierunkiem dr. inż. Mariusza Chmielewskiego, a w części cyfrowej przez dr. inż. Tadeusza Sondeja, jest rozwijana we współpracy uczelni z firmą NUTPro odpowiedzialną za jej dalszą komercjalizację.
      Jak wyjaśnia dr inż. Chmielewski, koszulka ma funkcje, które spotyka się w profesjonalnej aparaturze medycznej, takiej jak Holter. Grafitowe elektrody są połączone ubraniem tak, aby umożliwiały dokładny pomiar danych biomedycznych. Nawet centymetrowe czujniki skutecznie przylegają do ciała, z kolei tkanina koszulki ma tak zintegrowane włókna przewodzące, aby nie powodowała otarć, o które – jak wie każdy długodystansowiec – nietrudno nawet w dobrej jakości biegowych koszulkach technicznych.
      Pomiar biomedyczny mobilny u sportowca zwykle wykonywany jest za pomocą fotopletyzmografii – tak nazywa się technologia wykorzystywana w urządzeniach klasy wearable. Nasza koszulka to urządzenie tekstroniczne integrujące elektronikę z tekstyliami – wyjaśnia dr inż. Chmielewski.
      Naukowiec jest instruktorem sportów siłowych i pasjonatem biegania. Testy funkcjonalne i precyzji pomiarów prowadzi... na sobie. Każdy spośród zarejestrowanych treningów dokumentuje pomiarami, raportami tras oraz zdjęciami. Pozostali testerzy przeprowadzają treningi marszowe i rowerowe, sprawdzając, czy system sprawdza się przy uprawianiu innych sportów i aktywności.
      Jak tłumaczy dr inż. Chmielewski, pomiar za pomocą czujników zewnętrznych jest dla twórców wereables dużym wyzwaniem naukowym. Koszulka wyposażona w sensory wszyte w materiał umożliwia jednak taki pomiar. Sportowiec może poznać swoją wydolność m.in. poprzez analizę zmian pulsu i diagnozować swój organizm pod kątem przeciążeń i uszkodzeń. W ten sposób można uniknąć zasłabnięć, omdleń, a nawet udarów. Analiza potliwości pozwala uprzedzić użytkownika o zbliżającym się odwodnieniu organizmu, np. w czasie długotrwałego treningu lub skrajnego wycieńczenia lub pośrednio hipoglikemii itd.
      W tej koszulce można nie tylko biegać, ale również wykonać trening crossfit lub pełny trening siłowy. Koszulka pokazuje, czy ćwiczenia były realizowane poprawnie i działały odpowiednio na mięśnie. W powszechnie stosowanych smartwatchach również oferowana jest opcja monitorowania treningu siłowego. Jednak tam polecenie +rozpocznij serię+ rozpoczyna proces rozpoznawania charakteru ruchu i badania zmian puls. Smartwatch nie bada, czy ćwiczenie rzeczywiście było wykonywane przy maksymalnych naprężeniach mięśni. Koszulka bada taką aktywność rozróżniając akton mięśnia osobno na klatce piersiowej i plecach. W przypadku wersji symetrycznej koszulki pozwala ona sprawdzić, czy ciało jest równomiernie obciążone – tłumaczy płk Chmielewski.
      Algorytmy pozwalają wnioskować o fizjologii wysiłku, a w konsekwencji analizować prawidłowe wzorce treningowe optymalne dla danego użytkownika.
      Aplikacja mobilna – czyli mózg systemu zintegrowany z koszulką – ma opcję do treningów wielosegmentowych. Twórcy przeanalizowali cenione przez użytkowników aplikacje Garmin Connect, Endomondo i Strava. W oparciu o wymagania i funkcjonalności tych narzędzi skomponowali własny wachlarz funkcji użytkowych.
      Z naszą aplikacją mogę wykonać trening, który rozpoczynam marszem do lasu, biegiem, w połowie tego biegu podejmuję trening siłowy, a w kolejnym segmencie wykonuję interwały biegowe, natomiast kończę ćwiczeniami rozciągającym. Koszulka jest w stanie zarejestrować komplementarne cały mój trening wykonywany w asyście badań sensorycznych – wyjaśnia dr inż. Chmielewski.
      System dzielenia się wynikami ma motywować do sportowej rywalizacji i zdobywania kolejnych progów sprawności. Dane biomedyczne są szyfrowane i przechowywane na serwerze środowiska produkcyjnego utrzymywanego przez NUTPro. Naukowcy dołożyli wszystkich starań, stosując algorytmy kryptograficzne, żeby informacje te były przechowywane bezpiecznie.
      Projekt wyglądu koszulki nawiązuje do Iron Mana – człowieka który dzięki technologii staje się super bohaterem. NUTPro Super Sport Hero ma kosztować około 2 tys. zł. Zdaniem twórców, cena jest atrakcyjna, jeśli weźmie się pod uwagę, że narzędzia profesjonalne typu "Holter" kosztują 20-25 tys. zł.
      Aplikacja mobilna i koszulka wyposażona w bezprzewodowy integrator sygnałów biometrycznych zdobyła m.in. dwa złote medale międzynarodowych wystaw innowacji i wynalazków EUROINVENT oraz IWIS 2020.
      Jak informuje dr inż. Adam Bartnicki z Centrum Transferu Technologii WAT, Akademia przekazała wszelkie prawa własności do tego dobra intelektualnego na rzecz NUTPro zgodnie z podpisaną z firmą umową.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed tygodniem w Mszczonowie pod Warszawą otwarto najgłębszy basen na świecie. Można w nim zejść na głębokość 45 metrów. Tym samym obiekt Deepspot o 3 metry pobił dotychczasowego rekordzistę, Y-40 Deep Joy w Montegrotto Terme we Włoszech. Obiekt w Mszczonowie powinien przyciągnąć nurków i freediverów z całego świata.
      Budowę podwarszawskiego basenu rozpoczęto w 2018 roku, a jego otwarcie było planowane na jesień 2019 roku. Prace się opóźniły, dlatego też otwarcia obiektu dokonano rok później.
      Deepspot już może przyjmować gości. Nie jest bowiem traktowany jak zwykła pływalnia, a jak obiekt treningowy dla nurków. Jego twórcy pomyśleli o wszystkim. Nad basenem znajdują się sale konferencyjne, restauracje i pokoje hotelowe. Sam basen, o pojemności 8000 m3, również nie jest po prostu przestrzenią wypełnioną wodą. Nurkowie mogą przemieszczać się w korytarzach przypominających zatopione świątynie, a osoby, które chciałyby pooglądać nurków mają do dyspozycji suchy tunel, czyli kładkę przykrytą kopułą.
      Deepspot niedługo będzie cieszył się mianem najgłębszego na świecie. W przyszłym roku ma zostać otwarty angielski Blue Abyss, w którym będzie można zajeść na głębokość 50 metrów.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zyfie gęsiogłowe od dłuższego czasu są znane jako świetni nurkowie. Wiadomo było, że potrafią zanurzać się na głębokość około 3000 metrów i przebywać pod wodą przez pół godziny. Jednak ostatnie badania pokazały, że możliwości tych ssaków znacznie przekraczają najśmielsze oczekiwania i obliczenia naukowców.
      Dotychczasowe wyliczenia wykazywały, że te stosunkowo niewielkie walenie powinny być w stanie zanurzyć się na około 33 minuty zanim zapasy tlenu w ich płucach i tkankach ulegną wyczerpaniu. Jednak Nicola Quick i jej koledzy z Duke University wiedzieli z własnego doświadczenia, że zyfie potrafią dłużej przebywać pod wodą. Postanowili więc przeprowadzić badania i zdobyć naukowe dowody dotyczące ich możliwości.
      Badania nie były jednak łatwe. Zwierzęta te spędzają na powierzchni bardzo mało czasu. Dlatego też potrzebny jest spokojne morze, doświadczony zespół i odpowiednie łodzie. Zyfie wynurzają się bowiem średnio zaledwie na 2 minuty. Przyczepienie im znacznika nie jest więc łatwe, mówi uczona. Ponadto tak krótki okres spędzony na powierzchni oznacza, że jest niewiele czasu, by dane ze znacznika trafiły do satelity.
      W ciągu 5-letnich badań naukowcom udało się zamontować zwierzętom 23 znaczniki, dzięki którym zarejestrowali ponad 3600 zanurzeń. Okazało się, że zyfie przebywają pod wodą od 33 do 133 minut. To zadziwiające osiągnięcie w świetle tego, co wiemy o waleniach. Z dotychczasowych badań wynika bowiem, że aż 95% nurkowań walenie przerywają zanim jeszcze wyczerpie im się zapas tlenu. Jeśli więc zyfie postępują podobnie, to mogą przebywać pod wodą przez 77,7 minuty. "Byliśmy zaskoczeni tym, jak bardzo możliwości tych zwierząt wykraczają poza nasze przewidywania co do granicy ich możliwości przebywania pod wodą", mówi Quick.
      Jednak nie był to koniec niespodzianek. W 2017 roku naukowcy zanotowali bowiem dwa niezwykle długie zanurzenia. Jedno ze zwierząt przebywało pod wodą niemal 180 minut, a inne zanurkowało na... 222 minuty. Początkowo nie wierzyliśmy naszym danym. Przecież to są ssaki, a wydawało się niemożliwe, by jakikolwiek ssak mógł spędzić pod wodą tak dużo czasu, mówi Quick.
      Uczeni chcieli też sprawdzić, jak dużo czasu zyfie muszą regenerować się po długotrwałych zanurzeniach. Analiza wykazała, że brak tutaj oczywistego wzorca. Zaobserwowano na przykład, że jedna z zyfii po trwającym 120 minut zanurzeniu ponownie zanurkowała na długi czas już po 20 minutach. Z kolei inne zwierzę po zanurzeniu trwającym 78 minut spędziło blisko powierzchni niemal 240 minut dokonując w tym czasie krótszych zanurzeń. Dopiero po 4 godzinach zyfia ponownie zanurkowała na dłuższy czas. Gdy rozpoczynaliśmy badania sądziliśmy, że zauważymy, iż w miarę wydłużaniu się czasu przebywania pod wodą, będzie wydłużał się też czas regeneracji. Nic takiego nie stwierdziliśmy, co każe postawić sobie szereg kolejnych pytań, stwierdza Quick.
      Uczoną zastanawia też powód, dla którego doszło do dwóch rekordowo długich nurkowań. Być może zyfie trafiły na szczególnie bogate źródło pożywienia, a może natknęły się pod wodą na jakieś niebezpieczeństwo. Nie można też wykluczyć, że coś zaburzyło ich echolokację, spekuluje uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pewnego dnia będziemy mogli monitorować stan swojego zdrowia używając do tego celu... ołówka i rysując nim urządzenie bioelektroniczne. Tak przynajmniej obiecują naukowcy z University of Missouri, którzy dowiedli, że ołówek i kawałek papieru to wszystko, czego potrzeba, by stworzyć urządzenie do monitorowania stanu zdrowia.
      Profesor Zheng Yan zauważa, że wiele komercyjnych urządzeń biomedycznych umieszczanych na skórze składa się z dwóch podstawowych elementów: modułu biomedycznego oraz stanowiącego podłoże elastycznego materiału, który zapewnia mocowanie do skóry i kontakt z nią.
      Standardowy sposób produkcji takich urządzeń jest złożony i kosztowny. W przeciwieństwie do tego nasza technika jest tania i bardzo prosta. Możemy stworzyć takie urządzenie za pomocą papieru i ołówka, mówi Yan.
      Warto pamiętać, że wkład ołówków stanowi głównie grafit. Naukowcy zauważyli, że ołówki zawierające ponad 90% grafitu są w stanie przewodzić duże ilości energii, jaka powstaje w wyniku tarcia rysika o papier. Szczegółowe badania wykazały, że do stworzenia na papierze różnych urządzeń biomedycznych najlepsze są ołówki, w których rysiku jest 93% grafitu. Yan zauważył też, że pomocny może być biokompatybilny klej w spraju, który można nałożyć na papier, by lepiej przylegał do skóry.
      Naukowcy mówią, że ich odkrycie może mieć olbrzymie znaczenie dla rozwoju taniej, domowej diagnostyki medycznej, edukacji czy badań naukowych. Na przykład jeśli ktoś ma problemy ze snem, jesteśmy w stanie narysować biomedyczne urządzenie, które pomoże monitorować sen tej osoby, stwierdza Yan. Dodatkową zaletą takich urządzeń jest fakt, że papier bardzo szybko ulega biodegradacji, więc produkcja tego typu czujników nie będzie wiązała się z wytwarzaniem zalegających odpadów.
      Autorzy badań twierdzą, że w ten sposób można będzie tworzyć czujniki temperatury, czynności elektrycznej mięśni i nerwów obwodowych, pracy układu krążenia, czujniki oddechu, urządzenia monitorujące pH potu, zawartość w nim glukozy czy kwasu moczowego i wiele innych urządzeń. Jakość przekazywanych przez nie sygnałów jest porównywalna z komercyjnie dostępnymi czujnikami. Całość zaś zasilana będzie dzięki wilgoci obecnej w powietrzu. Jak zauważyli naukowcy, pojedyncze narysowane ołówkiem urządzenie o powierzchni 0,87 cm2 może dzięki wilgotności powietrza generować przez 2 godziny napięcie sięgające 480 mV.
      Opisujący badania Yana artykuł Pencil-paper on-skin electronics został opublikowany w PNAS. Badania były finansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...