aCforEternity

Основа для воссоединения

«Чтобы поддерживать отношения в течение долгого времени, должна присутствовать мотивация быть с этим человеком, когда вы находитесь вдали от него. Это наша первая статья, в которой указана потенциальная нейронная основа для мотивации воссоединения», - говорит ведущий автор исследования, доцент кафедры поведенческой неврологии в Университете Колорадо в Боулдере Зои Доналдсон.

На фото: Университет Колорадо в Боулдере, США

В исследовании отмечается последнее открытие многолетней работы Доналдсон с мышами-полёвками, которые склонны к созданию пары на всю жизнь. Наблюдая за поведением и мозговой активностью моногамных грызунов, она стремится лучше понять, какие области мозга (вплоть до клеточного уровня) заставляют инстинкт образовывать прочные связи.

В конечном итоге результаты могут быть использованы для разработки методов лечения больных аутизмом, тяжелой депрессией и другими расстройствами, которые затрудняют выявление таких эмоциональных связей. Но прямо сейчас, по её словам, исследование также дает представление о том, почему социальное дистанцирование так сложно переносится.

«У нас есть уникальная возможность принимать близкие отношения в качестве источника комфорта, и это часто происходит через тактильную связь», - утверждает Доналдсон.

Визуализация in-vivo-calcium

Для исследования Доналдсон использовала крошечные камеры и передовую технологию, называемую визуализация in-vivo-calcium, чтобы скрытно наблюдать за мозгами десятков полёвок в трех временных точках:

1. когда они просто встречали другую полевку;

2. через три дня после их спаривания;

3. и через 20 дней после того, как они по существу стали жить вместе.

Предыдущие исследования в области визуализации мозга у людей показали изменение мозговой активности в области, называемой accumbens core – того же центра вознаграждения, который активируется при употреблении некоторых наркотических веществ, когда субъекты исследования держали руку своего партнера вместо руки незнакомца. Итак, сначала команда Доналдсон предположила, что мозговая активность полёвок будет заметно отличаться, когда они будут сближаться с партнёром, а не с другой случайной полёвкой.

Только когда полёвки были вдали от своего партнера и бежали к ним навстречу (представьте себе классическую романтическую сцену воссоединения в аэропорту или тему любых любовных стихов) - уникальный кластер клеток в мозге постоянно активировался.

Чем дольше животные были в паре, тем сильнее становилась их связь и тем больше «светился» активный кластер клеток на проекции мозга.

Примечательно, что совсем другой кластер клеток «загорелся», когда полёвка приблизилась к незнакомцу.

Доналдсон предполагает, что в этот процесс вовлечены химические вещества мозга, такие как окситоцин, дофамин и вазопрессин, которые, как было показано в исследованиях на животных и людях, играют роль в укреплении доверия и близости. Пока не ясно, вызывает ли те же самые эмоции у людей определенный «нейрональный код», связанный с желанием воссоединиться, зафиксированный у полёвок. Ведутся дальнейшие исследования.

Источник:

Jennifer L. Scribner, Eric A. Vance, David S. W. Protter, William M. Sheeran, Elliott Saslow, Ryan T. Cameron, Eric M. Klein, Jessica C. Jimenez, Mazen A. Kheirbek, Zoe R. Donaldson. A neuronal signature for monogamous reunion. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 201917287 DOI: 10.1073/pnas.1917287117

Возможность Вечности - информация о научных достижениях в области продления и улучшения качества жизни.

Ранее мы писали про умные контактные линзы, а также про автокалибрующийся интерфейс мозг-компьютер.

На фото: Pohang University of Science & Technology (POSTECH)

Интеллектуальные контактные линзы

Профессор Сэй Кван Хан и аспиранты До Хи Кеум и Су-Кьюнг Ким из Отдела материаловедения и инженерии POSTECH, а также профессор Хо-Юн Сим и аспирант факультета электроники и электротехники Яхин Kу разработали интеллектуальные контактные линзы с беспроводным питанием, которые могут диагностировать и лечить диабет, контролируя доставку лекарств с помощью электрических сигналов. Результаты были недавно опубликованы в журнале Science Advances. Интеллектуальные контактные линзы, разработанные исследовательской группой, изготовлены из биосовместимых полимеров и объединяют биосенсоры и системы доставки лекарств и передачи данных.

Исследовательская группа подтвердила, что уровень глюкозы в слезах кроликов-диабетиков, анализируемых с помощью умных контактных линз, соответствовал уровню глюкозы в крови с помощью обычного датчика глюкозы, который использует взятую кровь. Команда также подтвердила, что лекарства, помещенные в умные контактные линзы, могут лечить диабетическую ретинопатию.

В последнее время, применяя технологию интеллектуальных контактных линз, было проведено исследование для расширения области применения электрохимических препаратов, использующих электростимуляции для лечения заболеваний мозга, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона, и психических заболеваний, включая депрессию.

Исследовательская группа ожидает, что эта разработка самоконтролируемых терапевтических интеллектуальных контактных линз с биометрическим анализом в реальном времени будет скоро применена на практике.

Профессор Сэй Кван Хан, возглавлявший исследование, заявил: «Несмотря на полномасштабные исследования и разработку носимых устройств от мировых компаний, коммерциализация медицинских устройств с беспроводным питанием для диагностики и лечения диабета и ретинопатии недостаточна. Мы ожидаем, что это исследование внесет значительный вклад в развитие смежных отраслей, поскольку будет первым в разработке интеллектуальных контактных линз с беспроводным питанием, оснащенных системой доставки лекарств для диагностики и лечения диабета, а также для лечения ретинопатии».

Это исследование было финансово поддержано Фондом науки и технологий Samsung, проектом Global Frontier (директор: профессор Килвон Чо), Программой исследователей среднего звена Национального исследовательского фонда Кореи и проектом World Class 300 Министерства малого и среднего бизнеса и стартапов. Результаты исследований по технологиям на основе интеллектуальных контактных линз были представлены в январском выпуске материалов Nature Reviews, который привлек внимание академических кругов. Исследовательская группа готовится к проведению клинических испытаний для оценки безопасности и обоснованности коммерциализации интеллектуальных контактных линз в сотрудничестве с Interojo Inc.

Источник:

Geon-Hui Lee, Hanul Moon, Hyemin Kim, Gae Hwang Lee, Woosung Kwon, Seunghyup Yoo, David Myung, Seok Hyun Yun, Zhenan Bao, Sei Kwang Hahn. Multifunctional materials for implantable and wearable photonic healthcare devices. Nature Reviews Materials, 2020; 5 (2): 149 DOI: 10.1038/s41578-019-0167-3

Возможность Вечности - информация о научных достижениях в области продления и улучшения качества жизни.

Ранее мы писали про новый класс вкусовых рецепторов - опсины, а также про автокалибрующийся интерфейс мозг-компьютер.

На фото: Питтсбургский университет

Разработка технологий интерфейса

«Допустим, в течение рабочего дня вы планируете вечернюю поездку в продуктовый магазин. Этот план сохраняется где-то в вашем мозгу в течение дня, но, вероятно, не достигнет моторной коры, пока вы на самом деле не доберетесь до магазина. Мы разрабатываем технологии интерфейса мозг-компьютер, которые, надеюсь, однажды будут функционировать на уровне нашего повседневные намерения», - говорит Аарон Батиста, адъюнкт-профессор биоинженерии в Свансонской Школе Инженерии в Питтсбурге.

Аарон Батиста, научный сотрудник Эмили Оби и исследователи из Университета Карнеги-Меллона сотрудничают в разработке прямых путей от мозга к внешним устройствам. Они используют микроэлектроды, которые регистрируют нервную активность и делают ее доступной для алгоритмов управления.

В первом исследовании команды, опубликованном в июне прошлого года в PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), группа изучала, как меняется мозг в ходе обучения новым навыкам взаимодействия с компьютером.

«Когда субъекты формируют двигательное намерение, это вызывает паттерны активности на электродах, и мы отображаем их как движения на экране компьютера. Затем субъекты изменяют свои паттерны нейронной активности таким образом, чтобы вызывать движения, которые они хотят», - объясняет один из руководителей проекта Стивен Чейз, профессор биомедицинской инженерии в Институте нейронауки в Карнеги-Меллон.

Автокалибровка

В новом исследовании команда разработала технологию, при которой интерфейс мозг-компьютер непрерывно перестраивается в фоновом режиме, гарантируя, что система всегда находится в калибровке и готова к использованию.

Полученные данные свидетельствуют о том, что процесс овладения людьми новым навыком включает генерацию новых паттернов нейронной активности. В конечном итоге команда хотела бы, чтобы эта технология использовалась в клинических условиях для реабилитации после инсульта.

Процедуры автокалибровки были долгожданной целью в области нейронного протезирования, и метод, представленный в исследованиях команды, не требует от пользователя паузы для самостоятельной повторной калибровки системы.

Источник:

Alan D. Degenhart, William E. Bishop, Emily R. Oby, Elizabeth C. Tyler-Kabara, Steven M. Chase, Aaron P. Batista, Byron M. Yu. Stabilization of a brain–computer interface via the alignment of low-dimensional spaces of neural activity. Nature Biomedical Engineering, 2020; DOI: 10.1038/s41551-020-0542-9

Возможность Вечности - информация о научных достижениях в области продления и улучшения качества жизни.

Ранее мы писали про новый класс вкусовых рецепторов - опсины, а также про то, как металлические поверхности борются с бактериями.

На фото: Университет Пердью (Purdue University, USA)

Техника лазерного текстурирования

«Медь использовалась в качестве антимикробного материала на протяжении веков. Но для того, чтобы естественные поверхности меди убивали бактерии, требуются часы. Мы разработали одностадийную технику лазерного текстурирования, которая эффективно улучшает бактериальные свойства поверхности меди», - сообщает доцент кафедры инженерии материалов Рахим Рахими.

Этот метод еще не приспособлен для уничтожения вирусов, таких как тот, который ответственен за пандемию COVID-19.

Однако после публикации этой работы команда Рахими начала тестировать эту технологию на поверхностях других металлов и полимеров, которые используются для снижения риска роста бактерий и образования биопленки на таких устройствах, как ортопедические имплантаты или носимые пластыри для хронических ран.

По словам Рахими, предоставление имплантатам антимикробной поверхности предотвратит распространение инфекции и устойчивости к антибиотикам, поскольку не будет необходимости в антибиотиках для уничтожения бактерий с поверхности имплантата.

Техника может применяться к металлическим сплавам, которые также обладают антимикробными свойствами.

Такие металлы, как медь, обычно имеют гладкую поверхность, что затрудняет уничтожение бактерий при контакте с металлом.

Техника, разработанная командой Рахими, использует лазер для создания наноразмерных структур на поверхности металла. Образцы создают грубую текстуру, которая увеличивает площадь поверхности и это дает больше возможностей для мгновенного уничтожения бактерий.

Наноразмерные структуры

Исследователи в прошлом использовали различные наноматериальные покрытия для усиления антимикробных свойств металлических поверхностей, но эти покрытия были склонны к выщелачиванию и могли быть токсичными для окружающей среды.

«Мы разработали надежный процесс, который избирательно генерирует микронные и наноразмерные структуры непосредственно на целевую поверхность, не изменяя объем медного материала», - сказал Рахими, чья лаборатория разрабатывает инновационные материалы и биомедицинские устройства для решения проблем здравоохранения.

Лазерное текстурирование имеет двойной эффект: техника не только улучшает прямой контакт, но и делает поверхность более гидрофильной. Для ортопедических имплантатов такая поверхность позволяет костным клеткам надежнее прикрепляться, улучшая то, насколько хорошо имплантат интегрируется с костью. Команда Рахими наблюдала этот эффект с клетками фибробластов.

Исследователи полагают, что из-за простоты и масштабируемости этой технологии ее можно легко внедрить в существующие процессы производства медицинского оборудования.

Источник:

Vidhya Selvamani, Amin Zareei, Ahmed Elkashif, Murali Kannan Maruthamuthu, Shirisha Chittiboyina, Davide Delisi, Zheng Li, Lirong Cai, Vilas G. Pol, Mohamed N. Seleem, Rahim Rahimi. Hierarchical Micro/Mesoporous Copper Structure with Enhanced Antimicrobial Property via Laser Surface Texturing. Advanced Materials Interfaces, 2020; 1901890 DOI: 10.1002/admi.201901890

Возможность Вечности - информация о научных достижениях в области продления и улучшения качества жизни.

Ранее мы писали про новый класс вкусовых рецепторов - опсины, а также про клетки RPE.