بلاگ

  • تبدیل مستقیم دی اکسید کربن به اکسیژن در چین با این روش جدید

    یک دستگاه الکتروشیمیایی جدید پتانسیل تجزیه مستقیم دی اکسید کربن (CO2) به کربن و اکسیژن خالص را دارد. تیمی از دانشگاه نانجینگ در چین اظهار داشت که این تکنیک می‌تواند برای تولید کارآمد اکسیژن در محیط‌های سخت مانند زیر آب زمین و حتی در مریخ مفید باشد.

    جالب اینجاست که دستگاه جدید نیاز به شرایط فشار و دمای سختگیرانه‌ای که معمولاً برای چنین واکنش‌هایی مورد نیاز است را از بین می‌برد.

    اگر انرژی مورد نیاز از انرژی‌های تجدیدپذیر تأمین شود، این روش راه را به سوی خنثی‌سازی کربن هموار می‌کند. در عین حال، این یک روش عملی و قابل کنترل برای تولید O2 از دی اکسید کربن با پتانسیل کاربرد گسترده است – از کاوش مریخ و تأمین اکسیژن برای لباس‌های فضایی گرفته تا پشتیبانی از حیات در زیر آب، ماسک‌های تنفسی، تصفیه هوای داخل ساختمان و تصفیه زباله‌های صنعتی.

    روش جدید ۹۸ درصد اکسیژن تولید می‌کند.

    گیاهان از فتوسنتز استفاده می‌کنند و CO2 را به اکسیژن و گلوکز تبدیل می‌کنند. این فرآیند به اتم‌های هیدروژن که به عنوان عوامل واسطه عمل می‌کنند، بستگی دارد. سال‌هاست که دانشمندان برای تکرار مصنوعی این واکنش در شرایط متوسط ​​تلاش کرده‌اند.

    محققان دانشگاه نانجینگ، با همکاری دانشگاه فودان، تکنیک جدیدی را برای تجزیه مستقیم دی اکسید کربن به کربن و اکسیژن توسعه داده‌اند. برخلاف روش‌های سنتی که به هیدروژن متکی هستند، فرآیند آنها از لیتیوم به عنوان واسطه اصلی استفاده می‌کند.

    محققان یک دستگاه الکتروشیمیایی جدید برای دستیابی به تجزیه مستقیم CO2 طراحی کرده‌اند. این دستگاه دارای یک کاتد گازی با یک کاتالیزور نانومقیاس ساخته شده از روتنیوم و کبالت و یک آند لیتیوم فلزی است.

    نحوه کار آن به این صورت است. هنگامی که دی اکسید کربن به کاتد وارد می‌شود، تحت یک کاهش الکتروشیمیایی دو مرحله‌ای قرار می‌گیرد که توسط لیتیوم تسهیل می‌شود. ابتدا، دی اکسید کربن با لیتیوم واکنش می‌دهد تا کربنات لیتیوم (Li2CO3) تشکیل شود. پس از آن، این کربنات لیتیوم بیشتر واکنش می‌دهد و منجر به تولید اکسید لیتیوم (Li2O) و کربن عنصری می‌شود.

    دی اکسید کربن

    در نهایت، از طریق یک فرآیند اکسیداسیون الکتروکاتالیستی، اکسید لیتیوم تولید شده (Li2O) دوباره به یون‌های لیتیوم تبدیل می‌شود و گاز اکسیژن (O2) را به عنوان یک محصول جانبی آزاد می‌کند. این فرآیند به طور موثر CO2 را به کربن و اکسیژن قابل استفاده تبدیل می‌کند. کاتالیزور بهینه‌شده به بازده اکسیژن بیش از ۹۸.۶ درصد دست می‌یابد.

    این تیم در بیانیه مطبوعاتی خاطرنشان کرد: “استفاده از کاتالیزور بهینه‌شده RuCo امکان بازده بسیار بالای O2، بیش از ۹۸.۶ درصد، را فراهم می‌کند که به طور قابل توجهی از راندمان فتوسنتز طبیعی فراتر می‌رود.”

    ایده‌آل برای جو مریخ

    فناوری جدید تجزیه دی اکسید کربن با عملکرد موفقیت‌آمیز نه تنها با دی‌اکسید کربن خالص، بلکه با طیف وسیعی از گازهای مخلوط، تطبیق‌پذیری خود را نشان می‌دهد. این شامل گاز دودکش شبیه‌سازی‌شده، که از انتشار گازهای صنعتی تقلید می‌کند، مخلوطی از CO2 و اکسیژن و حتی یک جو شبیه‌سازی‌شده مریخ است.

    جو نازک مریخ عمدتاً از دی اکسید کربن تشکیل شده است – با فشاری کمتر از یک درصد فشار اتمسفر زمین.برای شبیه‌سازی این محیط برای آزمایش فناوری تجزیه دی اکسید کربن، محققان مخلوطی از گاز متشکل از آرگون و غلظت بسیار کمی (۱ درصد) از CO2 ایجاد کردند. با این حال، این تیم میزان اکسیژن تولید شده در شرایط مشابه مریخ را فاش نکرده است.

    اگر این فناوری به خوبی کار کند، می‌تواند به کاوشگران انسانی آینده در مریخ کمک کند. جالب اینجاست که این فناوری پتانسیل پشتیبانی از زیستگاه‌های زیر آب و همچنین توسعه سیستم‌های پیشرفته تصفیه هوا را دارد.

  • سلول های ستاره دریایی مهندسی و تولید شده در MIT میتوانند تغییر ظاهر دهند

    اینبار پای ستاره دریایی درمیان است. پایه و اساس حیات با یک سلول متحرک آغاز می‌شود. سلول‌ها در پاسخ به سیگنال‌های بیوشیمیایی، منقبض، تغییر شکل و تقسیم می‌شوند و در نهایت به موجودات زنده پیچیده تبدیل می‌شوند. اکنون، محققان MIT راهی برای دستکاری این حرکات سلولی اولیه با استفاده از نور کشف کرده‌اند که ابزاری جدید برای کنترل شکل و حرکت سلول با دقت قابل توجه ارائه می‌دهد.

    این مطالعه به طور خاص به سلول‌های تخم ستاره دریایی می‌پردازد که به عنوان یک ارگانیسم مدل برای مطالعه رفتار و توسعه سلول مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تیم توانست حرکات سلولی مانند انقباضات، انقباضات و حتی تبدیل شکل از دایره به مربع را هدایت کند. این کار با اصلاح ژنتیکی سلول برای داشتن یک آنزیم حساس به نور و استفاده از الگوهای متمرکز نور برای تحریک فعالیت‌های سلولی انجام شد.

    نیکتا فخری، نویسنده ارشد این مطالعه و دانشیار فیزیک در MIT، می‌گوید: “با آشکار کردن اینکه چگونه یک سوئیچ فعال شده توسط نور می‌تواند سلول‌ها را در زمان واقعی تغییر شکل دهد، ما در حال کشف اصول اولیه طراحی برای چگونگی خودسازماندهی و تکامل شکل سیستم‌های زنده هستیم. قدرت این ابزارها این است که ما را در رمزگشایی تمام این فرآیندهای رشد و نمو راهنمایی می‌کنند تا به ما در درک چگونگی انجام آن توسط طبیعت کمک کنند.”

    شکستن کد حرکت سلولی در ستاره دریایی

    فخری می‌گوید: “ستاره دریایی یک سیستم جذاب است. زیرا با یک سلول متقارن شروع می‌شود و در مراحل اولیه به یک لارو متقارن دو طرفه تبدیل می‌شود و سپس به تقارن پنج ضلعی بالغ تبدیل می‌شود. بنابراین تمام این فرآیندهای سیگنالینگ در طول مسیر اتفاق می‌افتند تا به سلول بگویند که چگونه باید سازماندهی شود.”

    این تحقیق بر اساس پیشرفت‌های قبلی در درک معماری یک سلول و مدار مولکولی که حرکات آن را کنترل می‌کند، بنا شده است.

    در این مورد، آنزیمی به نام GEF از همه مهم‌تر است و معمولاً در سیتوپلاسم سلول یافت می‌شود. وقتی GEF فعال است، پروتئینی به نام Rho را فعال می‌کند که به غشای سلولی میل ترکیبی دارد. پروتئین Rho در توسعه فیبرهای شبه ماهیچه‌ای که بسیار کوچک هستند، شرکت می‌کند. این فیبرها منقبض می‌شوند و به سلول اجازه می‌دهند شکل و موقعیت خود را تغییر دهد.

    ستاره دریایی

    افزایش غلظت GEF در داخل سلول منجر به افزایش انقباضات شد و بنابراین این سوال را مطرح کرد که آیا می‌توان با استفاده از این مدار مولکولی، نحوه و زمان حرکت سلول را مستقیماً کنترل کرد یا خیر.

    فخری می‌گوید: “این ایده ما را به این فکر انداخت که آیا هک کردن این مدار امکان‌پذیر است، نه تنها برای تغییر الگوی حرکات سلول، بلکه برای دستیابی به یک پاسخ مکانیکی مطلوب.”

    کاربردهای زیست‌پزشکی آینده

    یکی از یافته‌های به‌ویژه شگفت‌انگیز، کشف «آستانه تحریک‌پذیری» در سیستم پاسخ سلول بود. محققان مشاهده کردند که اعمال نور به یک نقطه واحد روی سلول، اگر غلظت آنزیم به اندازه کافی بالا باشد، می‌تواند انقباضات فراگیر و کامل سلول را تحریک کند.

    فخری می‌گوید: “ما متوجه شدیم که این مدار Rho-GEF یک سیستم تحریک‌پذیر است، جایی که یک محرک کوچک و به‌موقع می‌تواند یک پاسخ بزرگ همه یا هیچ را ایجاد کند. بنابراین می‌توانیم کل سلول یا فقط یک مکان کوچک روی سلول را روشن کنیم، به طوری که آنزیم کافی به آن ناحیه جذب شود تا سیستم برای انقباض یا انقباض خود به خودی شروع به کار کند.”

    برای پیش‌بینی چگونگی واکنش سلول‌ها به الگوهای نوری مختلف، این تیم یک چارچوب نظری ایجاد کرد که بازسازی سلولی را بر اساس تحریک نوری ترسیم می‌کند. این چیزی بیش از یک مدل است؛ این مدل درک بهتری از پدیده‌های بیولوژیکی اساسی مانند رشد جنین و بهبودی ارائه می‌دهد.

    او در پایان می‌گوید: “این کار ( آزمایش روی ستاره دریایی)طرحی برای طراحی سلول‌های مصنوعی «قابل برنامه‌ریزی» ارائه می‌دهد و به محققان اجازه می‌دهد تغییرات شکل را به دلخواه برای کاربردهای زیست‌پزشکی آینده هماهنگ کنند.”

  • مغز طوطی مشابه مغز انسان در تولید کلمات عمل می کند

    توانایی طوطی‌ها در تقلید گفتار انسان مدت‌هاست که مردم را مجذوب خود کرده است، اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که استعداد آنها در سخنوری فراتر از تقلید ساده است. محققان دریافته‌اند که مغز طوطی‌های کوچک معروف به مرغ عشق، این توانایی را به آنها می‌دهد که دقیقاً منعکس‌کننده گفتار انسان است.

    مایکل لانگ، متخصص علوم اعصاب در مرکز سلامت لانگون دانشگاه نیویورک، گفت که مرغ عشق تنها حیواناتی هستند که تاکنون شناخته شده‌اند و مراکز تولید زبان مشابه مراکز تولید زبان در انسان دارند. او گفت: “این واقعاً اولین حیوان غیر انسانی است که این موضوع در آن نشان داده شده است.”

    مرغ عشق (Melopsittacus undulatus)، که به عنوان پاراکیت نیز شناخته می‌شود، طوطی‌های کوچک و پر جنب و جوش بومی مناطق داخلی استرالیا هستند. آنها با یادگیری صوتی استثنایی، می‌توانند طیف وسیعی از صداها، از جمله گفتار انسان را تقلید کنند.

    یک مرغ عشق قابل توجه، پاک، با دایره لغات چشمگیر ۱۷۲۸ کلمه، رکورد جهانی گینس را به خود اختصاص داد. ماهیت اجتماعی و پرحرفی آنها مدت‌هاست که آنها را به سوژه‌های جذابی برای مطالعات زبانی تبدیل کرده است.

    نحوه پردازش گفتار در مرغ‌های عشق

    در طول مطالعه، لانگ و همکارش زتیان یانگ، فعالیت سلول‌های عصبی منفرد در مغز چهار مرغ عشق (نوعی طوطی)را هنگام جیک‌جیک کردن آنها زیر نظر گرفتند. این دو نفر از پروب‌های سیلیکونی برای ثبت فعالیت الکتریکی استفاده کردند.

    هنگامی که مرغ‌های عشق آواز می‌خواندند، لانگ و یانگ تغییرات در فعالیت الکتریکی آنها را زیر نظر داشتند و نحوه واکنش نورون‌های آنها به صداهای مختلف را نقشه‌برداری کردند. محققان دریافتند که این سلول‌ها که در ناحیه‌ای از مغز به نام آرکوپالیوم قدامی قرار دارند، مستقیماً با صداهایی که پرندگان تولید می‌کنند مرتبط هستند.

    لانگ گفت: “سلول‌هایی وجود دارند که برای صامت‌ها فعال هستند. برخی دیگر در مصوت‌ها تخصص دارند، برخی به صداهای زیر و برخی دیگر به صداهای زیر پاسخ می‌دهند.”

    لانگ با استفاده از یک صفحه کلید به عنوان یک قیاس، توضیح داد که سازماندهی فعالیت این نورون‌ها بسیار ساده است. درست مانند یک کیبورد که می‌تواند طیف وسیعی از صداها – صامت‌ها، مصوت‌ها، صداهای زیر و بم – را تولید کند، این نورون‌ها به گونه‌ای چیده شده‌اند که به مرغ‌های عشق اجازه می‌دهد صداهای متنوعی تولید کنند.

    طوطی

    “این نوع مجموعه کلیدها، یا در این مورد، مجموعه‌ای از سلول‌های مغزی را دارد که می‌تواند هر یک از این خروجی‌های صوتی را نشان دهد و سپس هر چه می‌خواهد پخش کند. آنچه طوطی ارائه داده است، این راه حل زیبا و ظریف برای تولید صداهای صوتی است.” مغز انسان نقشه‌های صوتی مشابهی دارد.

    یک سیستم صوتی منحصر به فرد

    لانگ و یانگ آزمایش‌های خود را روی سهره‌های گورخری (Taeniopygia guttata) تکرار کردند که تقلیدکننده صدا نیستند. این پرندگان یک آهنگ واحد، معمولاً کمتر از یک ثانیه، را یاد می‌گیرند و ماه‌ها طول می‌کشد تا آن را کامل کنند.

    برخلاف مرغ‌های عشق، سهره‌های گورخری هیچ نقشه‌برداری واضحی از صداهای صوتی در مغز خود نشان ندادند. در عوض، مغز آنها آهنگ خود را به روشی پیچیده و دشوار برای رمزگشایی رمزگذاری می‌کند. محققان اظهار داشتند که سایر تقلیدکنندگان ماهر، مانند مرغ‌های چنگ‌، ممکن است نقشه‌های صوتی مشابهی در مغز خود داشته باشند، «اما این موضوع به سادگی بررسی نشده است.»

    محققان همچنین گفتند که مطالعه چگونگی ایجاد گفتار در مغز مرغ‌های عشق می‌تواند به درک اختلالات گفتاری در انسان کمک کند.افرادی که دچار سکته مغزی شده‌اند اغلب دچار آفازی می‌شوند، وضعیتی که در آن برای به خاطر آوردن کلمات صحیح مشکل دارند. لانگ توضیح می‌دهد که این تحقیق فرصتی برای درک بهتر علل اساسی بسیاری از اختلالات ارتباطی که می‌توانند تأثیر شدیدی بر زندگی افراد داشته باشند، ارائه می‌دهد.

  • ریز ربات های جراح مغز

    یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه تورنتو در کانادا مجموعه‌ای از ابزارهای مینیاتوری با نیروی مغناطیسی را توسعه داده‌اند که می‌توانند جراحی مغز با سوراخ کلید را متحول کنند و در مقایسه با روش‌های سنتی، بهبودی سریع‌تر، درد کمتر و حداقل جای زخم را ارائه دهند.

    این ابزارهای رباتیک که قطر آنها تنها 0.1 اینچ (3 میلی‌متر) است، قادر به گرفتن، کشیدن و برش بافت هستند و اندازه کوچک خود را مدیون این واقعیت هستند که نه توسط موتور، بلکه توسط میدان‌های مغناطیسی خارجی تغذیه می‌شوند.

    برای توسعه این ابزارها، متخصصان مهندسی دانشگاه تورنتو با محققانی از مرکز نوآوری و مداخله درمانی هدایت‌شده با تصویر ویلفرد و جویس پوسلون در بیمارستان کودکان بیمار (SickKids) همکاری کردند.

    اریک دیلر، دکترا، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه تورنتو و نویسنده همکار این مطالعه، می‌گوید: “در چند دهه گذشته، شاهد انفجار عظیمی از ابزارهای رباتیک بوده‌ایم که جراحی کم‌تهاجمی را امکان‌پذیر می‌کنند و می‌توانند زمان بهبودی و نتایج را برای بیماران بهبود بخشند. در چند دهه گذشته، شاهد انفجار عظیمی از ابزارهای رباتیک بوده‌ایم که جراحی کم‌تهاجمی را امکان‌پذیر می‌کنند و می‌توانند زمان بهبودی و نتایج را برای بیماران بهبود بخشند.”

    نحوه کار ابزارهای رباتیک

    دیلر توضیح می‌دهد که چگونه ابزارهای جراحی رباتیک فعلی، با استفاده از سیستم‌های کابلی مشابه تاندون‌هایی که انگشتان را از طریق عضلات مچ دست حرکت می‌دهند، دست انسان را تقلید می‌کنند. با این حال، این رویکرد در مقیاس‌های طولی کوچک‌تر شروع به شکست می‌کند.

    دیلر توضیح می‌دهد: “هرچه کوچکتر شوید، کشیدن کابل‌ها سخت‌تر می‌شود. در یک نقطه خاص، با مشکلاتی در اصطکاک مواجه می‌شوید که منجر به عملکرد کمتر قابل اعتماد می‌شود.”

    اکنون، ابزارهای نوآورانه به جای کابل‌ها و قرقره‌ها از مواد واکنش‌پذیر مغناطیسی استفاده می‌کنند و به جراحان اجازه می‌دهند تا آنها را با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی خارجی هدایت کنند. این سیستم از دو بخش تشکیل شده است – مجموعه‌ای از ابزارهای کوچک، شامل یک گیره، چاقوی جراحی و فورسپس، و یک میز سیم‌پیچ با سیم‌پیچ‌های الکترومغناطیسی داخلی که حرکت آنها را کنترل می‌کند.

    جراح

    او می‌افزاید: “اکنون می‌توانیم حرکات مچ دست و دست یک جراح را در مقیاس سانتی‌متر شبیه‌سازی کنیم و این ابزارها به طور گسترده در جراحی‌هایی که در تنه انجام می‌شوند، استفاده می‌شوند. اما وقتی صحبت از جراحی مغز و اعصاب می‌شود، ما با فضایی حتی محدودتر کار می‌کنیم.”

    این روش شامل قرار دادن سر بیمار روی سیم‌پیچ‌های الکترومغناطیسی است که در آن ابزارهای رباتیک از طریق یک برش کم‌تهاجمی وارد مغز می‌شوند. با تنظیم سطح الکتریسیته ارسالی به سیم‌پیچ‌ها، تیم می‌تواند میدان‌های مغناطیسی را کنترل کند و ابزارها را وادار به گرفتن، کشیدن یا بریدن بافت در صورت نیاز کند.

    آزمایش ابزارها

    محققان برای آزمایش ابزارها، یک مدل مغز در اندازه واقعی از لاستیک سیلیکونی ساختند که شکل و ساختار مغز واقعی انسان را شبیه‌سازی می‌کند. سپس از تکه‌های کوچک توفو و تکه‌های تمشک برای شبیه‌سازی خواص مکانیکی بافت مغزی که ابزارها برای عمل روی آن طراحی شده‌اند، استفاده کردند.

    چانگیان هی، دکترا، و دانشجوی سابق فوق دکترا در دانشگاه تورنتو، می‌گوید: “توفو برای شبیه‌سازی برش‌ها با چاقوی جراحی بهترین گزینه است، زیرا قوام آن بسیار شبیه به جسم پینه‌ای است که بخشی از مغز است که ما هدف قرار داده بودیم. از تمشک‌ها برای وظایف گرفتن استفاده شد تا ببینیم آیا می‌توانیم آنها را به روشی که یک جراح بافت بیمار را برمی‌دارد، برداریم یا خیر.”

    نتایج نشان داد که چاقوی جراحی مغناطیسی برش‌های باریک و ثابتی با میانگین ۰.۳ تا ۰.۴ میلی‌متر ایجاد می‌کند که دقت بیشتری نسبت به ابزارهای دستی سنتی که از ۰.۶ تا ۲.۱ میلی‌متر متغیر بودند، ارائه می‌دهد. در همین حال، گیره‌ها به میزان ۷۶ درصد در برداشتن هدف موفق بودند. نتایج مشابهی هنگام آزمایش این ابزارها روی مدل‌های حیوانی مشاهده شد.

    هی می‌گوید: “فکر می‌کنم همه ما از عملکرد خوب آنها کمی شگفت‌زده شدیم. کار قبلی ما در محیط‌های بسیار کنترل‌شده بود، بنابراین فکر می‌کردیم که ممکن است یک سال یا بیشتر آزمایش طول بکشد تا آنها را به نقطه‌ای برسانیم که با ابزارهای انسانی قابل مقایسه باشند.”

    دیلر می‌گوید: “جدول زمانی توسعه فناوری برای دستگاه‌های پزشکی – به ویژه ربات‌های جراحی – می‌تواند سال‌ها تا دهه‌ها باشد.” او تأکید می‌کند که هنوز ممکن است مدت زیادی طول بکشد تا این ابزارها نور اتاق عمل را ببینند. “هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که باید بفهمیم.”

    دیلر در یک بیانیه مطبوعاتی نتیجه می‌گیرد: “این واقعاً یک ایده‌ی بکر است” و می‌افزاید که تیم اکنون می‌خواهد مطمئن شود که می‌تواند این سیستم را با ابزارهای تصویربرداری مانند فلوروسکوپی مبتنی بر اشعه ایکس سازگار کند. “این یک رویکرد کاملاً متفاوت در مورد چگونگی ساخت و راه‌اندازی این نوع ابزارها است، اما همچنین می‌تواند به قابلیت‌هایی منجر شود که بسیار فراتر از آن چیزی است که امروز می‌توانیم انجام دهیم.”

  • خاطرات کودکی فراموش نمیشوند بلکه جایی در مغز ما پنهان هستند

    دورهمی‌های خانوادگی اغلب داستان‌هایی درباره دوران کودکی شما تعریف می‌کنند. به نظر می‌رسد همه به یاد دارند که شما در کودکی چقدر شیطنت می‌کردید، به جز خودتان. خاطراتی که گویا به راحتی فراموش شده اند.

    آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چطور اعضای خانواده‌تان آن را به یاد می‌آورند اما شما نه؟ این ناتوانی در به یاد آوردن سال‌های اولیه زندگی ما مدت‌هاست که طبیعی تلقی می‌شود. اما تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که این داستان ممکن است اصلاً مربوط به خاطرات از دست رفته نباشد – بلکه مشکل در بازیابی آنها باشد.

    بازاندیشی در مورد حافظه نوزاد

    برای دهه‌ها، دانشمندان معتقد بودند که نوزادان به دلیل عدم بلوغ برخی از ساختارهای مغز، به ویژه هیپوکامپ، نمی‌توانند خاطرات پایدار تشکیل دهند. با این حال، یک مطالعه جدید به رهبری تریستان یتس و همکارانش این فرض را به چالش می‌کشد.

    آنها با استفاده از اسکن‌های MRI عملکردی (fMRI)، مغز نوزادان بین ۴ تا ۲۵ ماه را در حالی که کودکان در وظایف حافظه با دقت طراحی شده شرکت می‌کردند، مطالعه کردند.

    این وظایف ساده اما گویا بودند – به نوزادان تصاویری از چهره‌ها، اشیاء و صحنه‌ها نشان داده شد، سپس بعداً در طول تصویربرداری عصبی برای نشانه‌های تشخیص مشاهده شدند. یافته‌ها واضح بودند: زمانی که نوزادان به ۱۲ ماهگی می‌رسند، مغز آنها قادر به رمزگذاری خاطرات خاص است.

    این نشان می‌دهد که اگرچه نمی‌توانیم آن چند سال اول را به یاد بیاوریم، اما مغز ما احتمالاً از همان ابتدا اطلاعات را ذخیره می‌کرده است.

    مورد عجیب فراموشی نوزادی و کودکی

    پدیده به یاد نیاوردن چیزی از اوایل کودکی به عنوان فراموشی نوزادی شناخته می‌شود. به طور سنتی، دانشمندان آن را به توسعه نیافتگی هیپوکامپ نسبت می‌دادند، که برای تشکیل خاطرات اپیزودیک ضروری است. اما اگر خاطرات از بین نرفته باشند، فقط قفل شده باشند چه؟

    مطالعات روی حیوانات، به ویژه جوندگان، پیش از این به این احتمال اشاره کرده‌اند. در این مطالعات، خاطراتی که در اوایل زندگی شکل گرفته‌اند در ساختار مغز باقی مانده‌اند اما با گذشت زمان بدون نشانه‌های خاص یا تحریک خارجی غیرقابل دسترسی شده‌اند.

    کودکی

    به عبارت دیگر، خاطرات وجود داشته‌اند اما دفن شده‌اند، نه اینکه پاک شوند. مطالعه جدید fMRI نوزادان با این دیدگاه همسو است و نشان می‌دهد که نوزادان انسان در واقع ردپاهای حافظه ایجاد می‌کنند، اما با رشد آنها، بازیابی آن خاطرات به طور فزاینده‌ای چالش برانگیز می‌شود.

    پیچیدگی‌های حافظه

    جالب اینجاست که نوزادان حافظه را به روش‌هایی نشان می‌دهند که به سادگی یادآوری بزرگسالان نیست. نوزادان می‌توانند اعمالی را که قبلاً دیده‌اند تقلید کنند، چهره‌های آشنا را تشخیص دهند و به محرک‌های تکراری خاص پاسخ دهند – همه نشانه‌هایی از حافظه در حال کار.

    اما اینکه آیا این رفتارها به هیپوکامپ یا سایر قسمت‌های مغز مرتبط هستند یا خیر، تاکنون مشخص نبود. مطالعه جدید تأیید می‌کند که هیپوکامپ در طول وظایف حافظه در نوزادان واقعاً فعال است و نشان می‌دهد که اینها فقط رفلکس یا رفتارهای آموخته شده نیستند، بلکه پاسخ‌های واقعی مبتنی بر حافظه هستند.

    این یافته‌ها درک ما را از نحوه ذخیره خاطرات اولیه و اینکه چرا ممکن است بعداً در زندگی دسترسی آگاهانه به آنها را از دست بدهیم، عمیق‌تر می‌کند. اینطور نیست که مغز ما اولین لبخندها، قدم‌ها یا لحظات غان و غون کودکانه ما را فراموش کند – آنها به سادگی پنهان هستند، شاید منتظر کلید مناسب برای باز کردن آنها باشند.

    این تحقیق همچنین درهایی را برای درک چگونگی عملکرد از دست دادن حافظه در بزرگسالان باز می‌کند. اگر خاطرات اولیه به سادگی پنهان هستند و از بین نرفته‌اند، آیا سایر خاطرات “گم شده” در بزرگسالان نیز پنهان هستند؟ آیا برخی محرک‌ها یا درمان‌ها می‌توانند به بهبود آنها کمک کنند؟

    این مطالعه ممکن است به ما در درک بهتر شرایطی مانند فراموشی و آلزایمر کمک کند. همچنین به ما یادآوری می‌کند که مغز انسان بسیار پیچیده‌تر و توانمندتر از آن چیزی است که گاهی اوقات فکر می‌کنیم – حتی در سن فقط ۱۲ ماهگی.

  • تولید برق از الکل – اولین نیروگاه تبدیل نیشکر به انرژی پاک

    در یک ابتکار پیشگامانه، گروه فناوری فنلاندی Wärtsilä با Energetica Suape II S.A.، یک شرکت انرژی برزیلی که اکثریت سهام آن متعلق به Grupo Econômico 4M است، برای آزمایش یک راهکار نوآورانه انرژی پاک، به این شرکت پیوسته است. هدف از این همکاری، نشان دادن امکان استفاده از الکل (اتانول)، که عمدتاً از نیشکر تولید می‌شود، برای تولید برق در مقیاس بزرگ است.

    این آزمایش در نیروگاه Suape II در رسیف، برزیل انجام خواهد شد و گامی مهم در کاوش سوخت‌های زیستی به عنوان منابع انرژی پایدار است.

    اولین نیروگاه اتانول جهان

    کارلوس آلبرتو منصور فیلیو، یکی از سهامداران Grupo Econômico 4M، این همکاری را برای ارائه راهکارهای انرژی پاک‌تر و قابل اعتمادتر آغاز کرد. او در مورد تعهد مشترک به نوآوری و پایداری که Wärtsilä را به همکار مناسبی برای این سرمایه‌گذاری تبدیل کرده است، اظهار داشت.

    انتظار می‌رود این پروژه شامل چیزی باشد که می‌تواند به اولین موتور اتانول‌سوز جهان تبدیل شود که برای تولید برق در مقیاس بزرگ طراحی شده است و آزمایش آن قرار است در آوریل ۲۰۲۶ آغاز شود و پیش‌بینی می‌شود که طی دو سال تا ۴۰۰۰ ساعت کار کند.

    اتانول مدت‌هاست که به عنوان عنصر اصلی چشم‌انداز انرژی برزیل شناخته می‌شود؛ این کشور بزرگترین تولیدکننده و مصرف‌کننده اتانول از نیشکر در سطح جهان است. با این حال، کاربرد آن در تولید برق تاکنون به طور کامل مورد بهره‌برداری قرار نگرفته است.

    مشارکت بین Wärtsilä و Energetica Suape II با ارائه آزمایش‌های گسترده برای ارزیابی چگونگی ادغام الکل در سیستم برق برزیل، به دنبال تغییر این وضعیت است. آژانس بین‌المللی انرژی بر اهمیت روزافزون سوخت‌های زیستی در ترکیب انرژی جهانی تأکید می‌کند.

    سناریوی انتشار خالص صفر تا ۲۰۵۰ این آژانس نشان می‌دهد که برای دستیابی به اهداف اقلیمی، مصرف جهانی سوخت‌های زیستی برای تولید برق باید تا سال ۲۰۳۰ تقریباً دو برابر شود.در سال ۲۰۲۳، سوخت‌های زیستی تقریباً ۷۰۰ تراوات ساعت برق تولید کردند که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ به تقریباً ۱۲۵۰ تراوات ساعت افزایش یابد. این تغییر برای تکمیل منابع انرژی تجدیدپذیر و افزایش قابلیت اطمینان سیستم بسیار مهم است.

    الکل

    تبدیل نیشکر به برق

    خوزه فاستینو کاندیدو، مدیر ارشد فناوری در Energetica Suape II، بر اهمیت این پروژه تأکید کرد. وی گفت: “این ابتکار با هدف تغییر روایت پیرامون الکل در تولید برق انجام شده است و ما امیدواریم پتانسیل آن را از طریق آزمایش‌های گسترده نشان دهیم.”

    وی همچنین خاطرنشان کرد که این تلاش با همکاری Wärtsilä و حمایت Business Finland، آژانس دولتی فنلاند که از برنامه WISE (انرژی پایدار گسترده و هوشمند) حمایت مالی می‌کند، امکان‌پذیر شده است. دولت فدرال برزیل پیش از این با گنجاندن سوخت زیستی در حراج ظرفیت انرژی ذخیره که قرار است ژوئن ۲۰۲۵ برگزار شود، ادغام الکل در چارچوب انرژی خود را آغاز کرده است.

    منصور مزایای حمایت از فناوری‌های تولید برق مبتنی بر الکل را برجسته کرد و اظهار داشت که این فناوری می‌تواند انرژی قابل اعتماد و مقرون به صرفه‌ای را برای مردم برزیل فراهم کند. آندرس لیندبرگ، رئیس شرکت انرژی وارتسیلا، به تأثیر بالقوه این ابتکار بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش امنیت انرژی اشاره کرد.

    او توضیح داد: “اتانول به عنوان یک گزینه محلی در دسترس است که می‌تواند نقش مهمی در کربن‌زدایی از بخش برق ایفا کند. این ماده به راحتی قابل حمل است و می‌تواند به عنصر کلیدی راه‌حل‌های انرژی قابل دسترس و مقیاس‌پذیر تبدیل شود.”

    به عنوان بخشی از این همکاری، شرکت Wärtsilä خدمات بهره‌برداری و نگهداری را تحت توافقنامه بهره‌برداری و نگهداری امضا شده در سه‌ماهه چهارم سال 2024 ارائه خواهد داد که در طول قرارداد خرید برق با Energetica Suape II تا پایان سال 2026 معتبر خواهد بود.

    نتیجه این آزمایش می‌تواند زمینه را برای پذیرش گسترده‌تر الکل به عنوان یک منبع انرژی پایدار در چشم‌انداز رو به رشد برق برزیل فراهم کند.

  • ۷ گیاهی که میتوانند صنعت داروسازی را متحول کنند

    انسان ها هزاران سال است که از گیاهان در پزشکی استفاده کرده اند. در واقع، سومری ها اولین کسانی بودند که در حدود 5000 سال پیش استفاده خود از گیاهان دارویی را بر روی یک تخته سفالی ثبت کردند. این مصنوع باستانی حتی شامل 12 دستور العمل برای تهیه دارو با بیش از 250 گیاه مختلف است.

    اما آنها تنها نبودند. مصری ها همچنین فواید گیاهان دارویی را مورد بررسی قرار دادند و از آنها به طور گسترده در درمان ها و مراسم خود استفاده کردند. آنها با دقت نزدیک به 850 مورد از این داروها را در چیزی که امروزه یکی از قدیمی ترین متون پزشکی باقی مانده به حساب می آید – پاپیروس ابرس – یادداشت کردند. این سند که قدمت آن به 1550 سال قبل از میلاد برمی گردد، حتی درمان هایی را برای بیماری های روزمره مانند درد و درد با استفاده از پوست درخت بید، پیش ساز آسپرین، ارائه می دهد.

    همانطور که پزشکی در طول قرن ها تکامل یافت، دانشمندان با ترکیبات فعال گیاهان مختلف آزمایش کردند که منجر به ترکیب آنها در بسیاری از داروهای پرمصرف امروزی شد. به عنوان مثال، کینین – یک آلکالوئید مشتق شده از پوست درخت سینچونا – به یک درمان مهم برای مالاریا تبدیل شد. خشخاش، به نوبه خود، مورفین، یک مسکن قوی مخدر را فراهم کرد. حتی متفورمین، یک داروی دیابت نوع 2 که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، منشأ آن را به گیاه یاس بنفش فرانسوی می رساند.

    با این حال، با وجود نزدیک به 400000 گونه گیاهی روی زمین و حدود 31000 گونه از آنها که حداقل یک مورد استفاده ثبت شده دارند، نمی توان پیش بینی کرد کدام گونه به پیشرفت بزرگ پزشکی بعدی کمک می کند. آیا ممکن است در جنگل های بارانی آمازون پنهان شده باشد؟ یا شاید در حیاط خلوت کسی رشد می کند؟ از گل ماداگاسکار گرفته تا خون اژدهای آمریکای جنوبی، در اینجا هفت گیاه وجود دارد که می توانند آینده پزشکی را متحول کنند.

    1. پریونک ماداگاسکار (Catharanthus roseus)

    پری وینکل ماداگاسکار که با نام گل سرخ نیز شناخته می شود، یک گیاه گلدار کوچک است که به صورت گیاهی یا درختچه ای فشرده رشد می کند. این گیاه که بومی جزیره ماداگاسکار است، از دیرباز به دلیل خواص دارویی آن مورد توجه بوده است. از نظر تاریخی، ماهیگیران و ملوانان محلی برگ های آن را می جویدند تا گرسنگی را سرکوب کنند و در طول سفرهای طولانی با خستگی مبارزه کنند. همچنین در طب سنتی برای درمان دیابت و عفونت استفاده می شد.

    با این حال، پتانسیل دارویی واقعی آن در دهه 1950 زمانی که محققان خواص قدرتمند مبارزه با سرطان را کشف کردند، آشکار شد. آنها سپس دو داروی کلیدی از عصاره گیلاس را توسعه دادند، وینبلاستین و وین کریستین، که اکنون در شیمی درمانی برای لوسمی و در درمان بیماری هوچکین استفاده می شود.

    با پیشرفت تحقیقات، دانشمندان امیدوار هستند که بیشتر ترکیبات فعال گل ماداگاسکار بتواند پیشرفت‌های پزشکی قوی‌تری را در آینده باز کند.

    گیاه

    2. خون اژدها (Croton lechleri)

    Croton lechleri ​​که از جنگل های بارانی آمازون می آید و در سراسر برزیل، بولیوی، ونزوئلا، برزیل، اکوادور و پرو پراکنده شده است، درختی همیشه سبز است که ارتفاع آن تا 39 فوت می رسد. این درخت که معمولاً به عنوان “خون اژدها” نامیده می شود، بیشتر به دلیل لاتکس قرمز تیره متمایزش شناخته می شود که هنگام بریدن پوست آن بیرون می زند.

    شیره خون مانند که سرشار از ترکیبات فعال زیستی مانند تاسپین و پروآنتوسیانیدین است، قرن هاست که در طب سنتی مورد توجه بوده است. مردم بومی آمریکای جنوبی به طور سنتی از آن برای درمان انواع مختلف اسهال، از جمله وبا و همچنین نیش حشرات، عفونت های ویروسی، التهاب و زخم ها استفاده می کردند.

    مطالعه‌ای از مجله آمریکایی فیزیولوژی-معده و فیزیولوژی کبد نشان می‌دهد که Croton lechleri ​​دارای پتانسیل درمانی قابل توجهی برای اختلالات گوارشی است، زیرا باعث بهبود زخم‌های معده و اسهال می‌شود. طبق تحقیقات مختلف، برگ‌ها، پوست و شیره آن نیز به دلیل ویژگی‌های بالقوه ضد میکروبی، آنتی‌اکسیدانی، ضد التهابی و ضد توموری مورد توجه دارویی هستند.

    3. ژینگو (Ginkgo biloba)

    ژینگو که به عنوان درخت موی دوشیزه نیز شناخته می شود، یک گونه منحصر به فرد ژیمنوسپرم بومی چین است. این فسیل به عنوان یک “فسیل زنده” در نظر گرفته می شود زیرا برای بیش از 290 میلیون سال تقریباً بدون تغییر باقی مانده است و قدمت آن به دوره پرمین می رسد. مغزها و برگ‌های آن قرن‌هاست که در طب سنتی چینی، عمدتاً برای درمان بیماری‌های قلبی و ریوی و همچنین برای افسردگی و کاهش عملکرد جنسی استفاده می‌شود.

    در سال‌های اخیر، ژینگو به‌خاطر فواید شناختی بالقوه‌اش به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. زیرا برگ‌های آن حاوی ترکیبات قدرتمندی مانند لاکتون‌های ترپن – جین‌گولیدها و دی‌ترپن‌ها – و گلیکوزیدهای فلاون جینکو جین‌گتین، بیلوبتین و سیادوپیتسین هستند. اعتقاد بر این است که مانع از دست دادن حافظه می شود، گردش خون را با گشاد کردن رگ های خونی و کاهش ویسکوزیته خون بهبود می بخشند و علائم آسم و سایر بیماری های تنفسی التهابی مانند COPD (بیماری انسداد مزمن ریه) را کاهش می دهد.

    یک مطالعه منتشر شده در Frontiers in Microbiology نشان می دهد که عصاره دانه ژینگو نیز دارای خواص ضد باکتریایی است و به مبارزه با پاتوژن هایی که باعث بیماری های پوستی مانند آکنه، پسوریازیس، درماتیت و اگزما می شوند، کمک می کند. دکتر کاساندرا کوو، متخصص پوست و نویسنده ارشد این مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: “تا جایی که ما می‌دانیم، این اولین مطالعه‌ای است که فعالیت ضدباکتریایی دانه‌های جینکو را روی پاتوژن‌های پوست نشان می‌دهد.”

    4. شاهدانه (Cannabis sativa)

    بومی آسیای مرکزی، هزاران سال است که برای اهداف دارویی، تفریحی و صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. برخی از کاربردهای تاریخی آن شامل درمان روماتیسم، صرع و حتی مدیریت بیماری های مقاربتی است.

    دلیل کاربرد متنوع آن این است که حاوی کانابینوئیدها – تتراهیدروکانابینول (THC) و کانابیدیول (CBD) – گروهی از ترکیبات فعال است که با سیستم تعامل دارند و درد، التهاب و خلق و خو را تنظیم می‌کنند. تحقیقات در حال انجام نشان می دهد که CBD ممکن است به کاهش فشار خون، درمان اضطراب و اختلالات گوارشی، جلوگیری از تشنج و مبارزه با سرطان کمک کند.

    مطالعه‌ای که اخیراً در Pain منتشر شده است، نشان داده است که ترپن‌های کانابیس ساتیوا – ترکیبات هیدروکربنی کوچکی که به گیاهان عطر و طعم می‌دهند – به اندازه مورفین در کاهش دردهای مزمن عصبی مؤثر هستند. در صورت ترکیب، این دو مسکن تسکین درد بیشتری را بدون هیچ گونه عوارض جانبی ارائه کردند. دکتر جان استرایچر، استاد فارماکولوژی در کالج پزشکی توسان و محقق اصلی در بیانیه ای گفت: “آنچه ما دریافتیم این است که ترپن ها در تسکین نوع خاصی از درد مزمن با عوارض جانبی کم و قابل کنترل واقعاً خوب هستند.”

    5. زردچوبه (Curcuma longa)

    زردچوبه که منشا آن شبه قاره هند و آسیای جنوب شرقی است، در طب آیورودا و سنتی چین به عنوان یک هضم کننده تلخ و ضد نفخ، به هضم غذا کمک می کند و نفخ را کاهش می دهد.

    زردچوبه که به دلیل خواص آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی و محافظت کننده عصبی خود شناخته شده است، حاوی ترکیب فعال کورکومین است که به دلیل پتانسیل آن برای مدیریت شرایط مزمن مانند آرتریت، بیماری های قلبی عروقی و حتی چندین نوع سرطان مورد مطالعه قرار گرفته است.

    یک مطالعه در سال 2023 نشان داد که یک ترکیب طبیعی در زردچوبه ممکن است به اندازه امپرازول، یک داروی رایج کاهش دهنده اسید، در تسکین علائم سوء هاضمه موثر باشد. علاوه بر این، استفاده از درمان فتودینامیک در کنار کورکومین در کاهش بار انگل و حتی از بین بردن انگل‌های لیشمانیا که توسط نیش پشه خاکی آلوده منتشر می‌شوند، موثر بوده است.

    6. آندروگرافیس (Andrographis paniculata)

    آندروگرافیس که معمولاً به نام چیرتای سبز یا کریت شناخته می شود، گیاهی یک ساله با طعم تلخ است که بومی کشورهای جنوب آسیا، عمدتاً هند و سریلانکا است. این گیاه دارویی قابل توجه در سیستم آیورودا هند است که برای درمان بسیاری از بیماری ها از جمله سرماخوردگی معمولی، آرتروز و کولیت اولسراتیو استفاده می شود. اجزای اصلی آن فلاونوئیدها، پلی فنول ها و دی ترپنوئیدها هستند که آندروگرافولید فراوان ترین و فعال ترین ترکیب است.

    علاوه بر کاربردهای اولیه، در درمان بیماری های مختلف از جمله اختلالات کبدی، تب، یرقان و مشکلات گوارشی نیز ارزشمند است. کارشناسان پیشنهاد می کنند که ممکن است این پتانسیل به عنوان یک درمان مکمل برای بیماری های قلبی عروقی مورد استفاده قرار گیرد.

    تحقیقات منتشر شده در مجله Carcinogenesis نشان می‌دهد که وقتی در کنار شیمی‌درمانی استفاده می‌شود، Andrographis – که به آن «پادشاه تلخ‌ها» نیز گفته می‌شود – این پتانسیل را دارد که درمان سرطان کولورکتال مقاوم به شیمی‌درمانی را تغییر دهد.

    گیاه

    7. کندر (Boswellia serrata)

    کُندُر یک درخت رزین‌ساز است که به دلیل تهیه کندر هندی شناخته می‌شود. بومی هند، آفریقا و شبه جزیره عربستان است. علاوه بر استفاده معمول در رایحه درمانی و مراسم مذهبی، بخشی جدایی ناپذیر از طب آیورودا نیز می باشد. به دلیل خواص ضد التهابی، ضد درد و تقویت کننده سیستم ایمنی، عصاره صمغ رزین از کُندُر برای درمان بیماری های التهابی مزمن مختلف استفاده شده است.

    نشان داده شده است که عصاره آن به طور موثر علائم آسم و سندرم روده تحریک پذیر را کاهش می دهد، در حالی که در درمان آرتریت روماتوئید، درماتیت آتوپیک و سایر بیماری های التهابی نیز بسیار مفید است. این به دلیل وجود اسیدهای بوسولیک در رزین درخت است که شناخته شده است که مسیرهای التهابی را مسدود می کند و آن را به یک درمان طبیعی امیدوارکننده تبدیل می کند. دکتر اولیور ورز، استاد دانشگاه فردریش شیلر ینا در آلمان در بیانیه‌ای توضیح می‌دهد: “رزین تنه درختان کُندُر حاوی مواد ضدالتهابی است.

    تحقیقات همچنین نشان می دهد که کُندُر می تواند نمرات شناختی بالینی را افزایش دهد، التهاب سیستمیک را کاهش دهد، و به طور قابل توجهی نقص یادگیری و حافظه را در بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر خفیف تا متوسط ​​بهبود بخشد.

  • کشف لرزش های طبیعی ویروسی با استفاده از نور

    دانشمندان با موفقیت فرکانس های ارتعاشی طبیعی ساخته شده توسط ویروس های فردی را شناسایی کرده اند. شیمی دانان و میکروبیولوژیست ها در دانشگاه ایالتی میشیگان از یک روش تمام نوری برای این آزمایش ویروسی استفاده کردند.

    مطالعه منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم نشان داد که دانشمندان راهی برای رد کردن نور از ویروس ها و تشخیص الگوهای ارتعاشات ناشی از آن پیدا کردند که به راحتی قابل شناسایی است. محققان نوسانات منسجم طولانی مدت را در یک ویروس در دمای اتاق کشف کردند که برای چندین نانوثانیه باقی می ماند.

    انگشت نگاری ویروسی

    محققان می‌گویند: “این سیگنال‌های منسجم باعث ایجاد یک طیف صوتی می‌شوند که به مورفولوژی ویروس و تعاملات بین گلیکوپروتئین‌های آن و محیط بسیار حساس است.”

    روش مورد استفاده در آزمایش جدید وعده می دهد که پویایی ویروسی را بدون برچسب گذاری روشن کند و می تواند به عنوان وسیله ای برای اثر انگشت ویروسی عمل کند. محققان با استفاده از طیف‌سنجی فوق سریع، حرکات ارتعاشی ذرات ویروس بدون برچسب را در شرایط محیطی دنبال کردند.

    ردیابی مسیرهای ویروس

    طبق این مطالعه، طیف اولتراسونیک یک شبه ویروس لنتی ویروسی 80 تا 100 نانومتری حالت‌های ارتعاشی را در محدوده 19 تا 21 گیگاهرتز حساس به مورفولوژی ویروس و حالت‌های 2 تا 10 گیگاهرتز با زمان‌های کاهش فاز نانو ثانیه نشان می‌دهد که برهمکنش‌های پروتئین پوشش ویروسی را منعکس می‌کند.

    محققان نشان دادند که با ردیابی مسیرهای ویروس در عرض چند دقیقه، جفت حالت صوتی را با واسطه محیط محلی مشاهده کردند. ردیابی تک ذره امکان ضبط جداسازی ویروس را از طریق نرم‌کردن و حذف فاز همبسته فراهم می‌کند.

    محققان بیان کردند که حساسیت، وضوح بالا و سرعت این رویکرد، بینش عمیق‌تری را در مورد پویایی بیولوژیکی و تشخیص مراحل اولیه در سطح میکروارگانیسم منفرد می‌دهد.

    ویروسی

    ویروس ها به روش های منحصر به فرد خود ارتعاش می کردند

    پس از آزمایش چندین ویروس، تیم تحقیقاتی دریافتند که هر یک از آنها به روش های منحصر به فرد خود، متمایز از یکدیگر و از همه مولکول های دیگری که آزمایش کرده اند، ارتعاش می کنند. به گزارش Phys.org، این بدان معناست که BioSonics می تواند به عنوان نوعی حسگر مورد استفاده قرار گیرد و دستگاه هایی را قادر می سازد که به عنوان مثال یک اتاق را اسکن کنند، ویروس های موجود در هوا را شناسایی کرده و آنها را شناسایی کنند.

    محققان در این مطالعه ذکر کرده‌اند که ارتعاشات کم فرکانس سیستم‌های بیولوژیکی مانند پروتئین‌ها، ویروس‌ها و باکتری‌ها از حرکت جمعی همه اتم‌های تشکیل‌دهنده آنها ناشی می‌شود. بنابراین، طیف ارتعاشی این سیستم‌های بیولوژیکی، ساختار سه‌بعدی و انعطاف‌پذیری ساختاری و همچنین برهمکنش‌های حیاتی آن‌ها را با محیطشان منعکس می‌کند.

    دانشمندان از تنظیمات پارامتر مناسب برای تشخیص ارتعاشات منتشر شده توسط ویروس با استفاده از تکنیکی که آنها طیف‌سنجی BioSonics نامیده‌اند، استفاده کردند. آنها فاش کردند که این صدا نه تنها خیلی ضعیف برای شنیدن با گوش انسان نیست، بلکه بسیار زیاد است، با فرکانس 1 میلیون برابر بیشتر از آنچه که انسان می تواند بشنود.

    محققان در این مطالعه می‌گویند: “روش ما ویژگی‌های ساختاری حساس به مورفولوژی ویروس، پروتئین‌های سطحی و شرایط محیطی را نشان می‌دهد و بینش‌هایی را در مورد مکانیک ویروسی و فعل و انفعالاتی ارائه می‌دهد که با روش‌های تک ذره‌ای دیگر امکان‌پذیر نیست.”

  • امواج فراصوت روش جدید انتقال الکتریسیته از طریق هوا

    برای اولین بار، دانشمندان دریافتند که جرقه های الکتریکی را می توان با استفاده از امواج فراصوت هدایت کرد. مطالعه‌ای که اخیرا توسط محققان اسپانیایی، فنلاند و کانادا انجام شد، روشی را کشف کرد که امواج فراصوت برق را از طریق هوا منتقل می‌کند.

    محققان نشان دادند که این راهنمایی به این دلیل اتفاق می‌افتد که جرقه‌ها هوا را گرم می‌کنند که باعث انبساط و کاهش چگالی آن می‌شود. به گفته محققان، سپس هوای گرم توسط امواج مافوق صوت به مناطقی هدایت می‌شود که شدت صدا در آن‌ها بیشتر است و جرقه‌های بعدی به دلیل ولتاژ شکست پایین‌تر این مناطق هوای سبک‌تر را دنبال می‌کنند.

    کنترل در فضای باز سخت است

    با این حال، به گفته محققان، کنترل آنها در فضای باز دشوار است زیرا به شاخه های پر هرج و مرج تقسیم می شوند که تمایل دارند به سمت نزدیک ترین اجسام فلزی بروند.

    دکتر مارزو از دانشگاه دولتی ناوارا، محقق اصلی، توضیح داد که در حالی که آنها این پدیده را بیش از یک سال پیش مشاهده کردند، ماه ها طول کشید تا به کنترل برسند و حتی زمان بیشتری برای درک مکانیسم زیربنایی. به گفته محققان، سطح کنترل جرقه های الکتریکی اجازه می دهد تا جرقه را در اطراف موانع هدایت کند یا به نقاط خاصی برخورد کند، حتی به مواد غیر رسانا.

    کنترل دقیق جرقه ها

    محققان همچنین اظهار داشتند که جرقه‌ها را فقط می‌توان با تخلیه‌های ناشی از لیزر، که در اصطلاح عامیانه Electrolysers نامیده می‌شود، هدایت کرد، که نیاز به استفاده از لیزرهای خطرناک و همچنین زمان‌بندی دقیق بین لیزر و تخلیه الکتریکی دارد.

    روش توسعه یافته به جای لیزر از اولتراسوند استفاده می کند و برای چشم و پوست بی خطر است. محققان افزودند که این تجهیزات جمع و جور، مقرون به صرفه است و می تواند به طور مداوم کار کند.

    فراصوت

    پالس های لیزر می توانند تخلیه ها را هدایت کنند اما به توان بالایی نیاز دارند

    پروفسور آری سالمی از دانشگاه هلسینکی گفت: “کنترل دقیق جرقه ها امکان استفاده از آنها را در کاربردهای متنوعی مانند علوم جوی، روش های بیولوژیکی و قدرت انتخابی مدارها فراهم می کند.”

    این مطالعه که در مجله Science Advances منتشر شد، نشان داد که پلاسمای الکتریکی جرقه هایی را در هوا تشکیل می دهد که جریان الکتریکی را منتقل می کند. این جریان می تواند برق الکترونیکی با ولتاژ بالا را تامین کند، باکتری ها را از بین ببرد، حس لامسه ایجاد کند یا برای جوشکاری استفاده شود. با این حال، تشکیل جرقه آشفته است و کنترل آن سخت است. محققان تاکید کردند پالس‌های لیزر می‌توانند تخلیه‌ها را هدایت کنند، اما به قدرت بالایی نیاز دارند و کنترل آن مختل‌کننده و دشوار است.

    جرقه الکتریکی 4 سانتی متری با استفاده از میدان های فراصوت به اطراف یک مانع هدایت شد

    محققان در این مطالعه گفتند: “در اینجا، ما نشان می‌دهیم که میدان‌های فراصوت (اولتراسونیک) می‌توانند جرقه‌های پلاسما را حتی در اطراف موانع هدایت کنند. پرتوهای فراصوت را می‌توان به صورت پویا و در عرض میلی‌ثانیه هدایت کرد و امکان کنترل دقیق، غیرخطرناک و سریع جرقه‌های ولتاژ بالا را فراهم کرد.”

    این پدیده را می توان برای کاربردها در سوئیچینگ ولتاژ بالا و درمان های پلاسما استفاده کرد. در این مطالعه، یک جرقه الکتریکی 4 سانتی متری با استفاده از میدان های اولتراسونیک به اطراف یک مانع هدایت شد.

    محققان به این نتیجه رسیدند که جرقه الکتریکی هوا را گرم می کند. این هوای گرم شده منبسط می شود و در نتیجه چگالی آن کاهش می یابد. هوای با چگالی کمتر گرم شده توسط میدان فراصوت شکل می‌گیرد که آن را به مناطق با دامنه بالا هل می‌دهد و منطقه هوای با چگالی کمتر مسیر تخلیه ترجیحی است.

    به گفته محققان، این در راستای تخلیه هدایت شده با لیزر است، اما به گفته محققان، ناحیه گرم شده هوا با چگالی کمتر توسط خود جرقه ایجاد می شود و توسط میدان اولتراسونیک شکل می گیرد.

    جوسو ایریساری، نویسنده اول این نشریه از دانشگاه عمومی ناوار، گفت: “من از امکان استفاده از جرقه های بسیار ضعیف برای ایجاد محرک های لمسی کنترل شده در دست، شاید ایجاد اولین سیستم بریل بدون تماس، هیجان زده هستم.”

  • کشف مدارهای مغزی که میتوانند اضطراب و استرس را درمان کنند

    محققان در Weill Cornell Medicine پیشرفت‌های امیدوارکننده‌ای در درک چگونگی کاهش اضطراب از طریق مدارهای خاص مغز داشته‌اند که به طور بالقوه منجر به درمان‌های مؤثرتر بدون عوارض جانبی معمول مرتبط با درمان‌های فعلی می‌شود. در مطالعه ای که در 28 ژانویه در ژورنال Neuron منتشر شد، محققان بررسی کردند که چگونه یک نوع گیرنده مغزی به نام گیرنده متابوتروپیک گلوتامات 2 (mGluR2) می تواند برای کاهش علائم مرتبط با اضطراب مورد هدف قرار گیرد.

    این گیرنده‌ها در مغز گسترده هستند و توسعه داروهایی را که آنها را فعال می‌کنند، پیچیده می‌کنند و اغلب منجر به عوارض جانبی شناختی در بیماران می‌شوند.

    با این حال، این تحقیق جدید نشان می‌دهد که فعال کردن mGluR2 در یک مدار مغزی خاص که به آمیگدال (ناحیه‌ای مرتبط با تنظیم هیجانی) متصل می‌شود، می‌تواند مسیری برای تسکین اضطراب بدون چنین اشکالاتی فراهم کند.

    اضطراب را درمان کنید

    این مطالعه به رهبری جاشوآ لویتز، دانشیار بیوشیمی، شامل آزمایشات دقیق با ترکیبات دارویی بود که برای فعال کردن mGluR2 در مغز طراحی شده بودند. محققان دریافتند در حالی که این گیرنده ها در مدارهای مغزی متعددی وجود دارند، تمرکز بر عملکرد آنها در یک مدار خاص می تواند منجر به نتایج درمانی بهتری شود.

    این تیم شناسایی کردند که ناحیه اصلی درون آمیگدال مسئول اثرات کاهش اضطراب این ترکیبات، آمیگدال قاعده‌ای جانبی (BLA) است. آنها دو مسیر عصبی مجزا را با استفاده از ابزارهای ژنتیکی و ویروس‌های ردیاب طراحی‌شده ویژه به BLA جدا کردند. هر مسیر فعالیت mGluR2 و رفتارهای اضطراب مشاهده شده در مدل‌های موش را مرتبط می‌کند.

    محققان با استفاده از تکنیکی به نام فتوفارماکولوژی – روشی که توسط لویتز در دوران تحصیلات تکمیلی خود توسعه یافت- از مولکول های حساس به نور استفاده کردند که mGluR2 را فعال می کند. روشن کردن این مولکول ها با طول موج های خاص نور می تواند فعالیت گیرنده ها را در مدارهای مغزی خاص کنترل کند.

    مغزی

    آزمایشات آنها نتایج متفاوتی به همراه داشت. در یک مدار که از قشر جلوی پیشانی شکمی نشات می‌گیرد، فعال کردن mGluR2 یک رفتار اضطرابی رایج به نام اجتناب فضایی را کاهش داد. با این حال، این مزیت تحت الشعاع یک اختلال در حافظه فعال قرار گرفت که به چالش های شناختی که اغلب با درمان های اضطراب موجود مرتبط است اشاره می کند.

    بدون دارو

    برعکس، زمانی که mGluR2 را در مدار دوم متصل به BLA از اینسولا، بخشی از مغز که به ادغام اطلاعات حسی با سیگنال‌های داخلی بدن کمک می‌کند، مطلوب‌تر بود.

    این مداخله باعث افزایش رفتار اجتماعی و عادی سازی الگوهای تغذیه بدون تأثیر منفی بر حافظه شد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که مدار insula-BLA ممکن است به عنوان یک هدف امیدوارکننده برای درمان‌های اضطراب آینده که عوارض جانبی شناختی ندارند، عمل کند.

    لویتز بر اهمیت تعیین دقیق این مدار خاص برای تحقیقات بیشتر تاکید کرد و تاکید کرد که مطالعات آینده باید به جای تکیه بر mGluR2 که در سراسر مغز فراوان است، بر ایجاد درمان هایی متمرکز شود که به طور انتخابی مسیر insula-BLA را هدف قرار دهند. این تحقیق هنوز در مراحل اولیه خود است، اما یافته های آن چارچوبی برای توسعه درمان هایی ارائه می دهد که می تواند اختلالات اضطرابی را کاهش دهد و در عین حال عوارض جانبی را به حداقل برساند.

    این تیم قصد دارد به اصلاح تکنیک‌های خود و کاوش در سایر کلاس‌های دارویی، مانند مواد افیونی و داروهای ضد افسردگی، با استفاده از همان رویکرد نقشه‌برداری مدار ادامه دهد. این تحقیق از سوی مؤسسه ملی بهداشت حمایت شد و بر اهمیت آن در پیگیری درمان‌های مؤثر سلامت روان تأکید کرد.

    همانطور که محققان عمیق تر می شوند، بینش های جدید در مورد مدارهای مغزی می تواند راه را برای رویکردهای نوآورانه برای مدیریت اضطراب و شرایط مرتبط در انسان هموار کند.