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試験管の中の脳

04.06.2015

機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) の助けを借りて、脳内で何が起こっているかを知ることができます。これにより、神経組織の特定の部分の活動を確認し、この活動を特定のタスクのパフォーマンスと非常に正確に比較できます。しかし、細胞レベル、ニューロンおよびニューロン間接触のレベル、シナプス、ニューロンに栄養を与えるだけでなく干渉する補助グリア細胞のレベルまで浸透しなければ、脳についてすべてを学ぶことはできません。神経化学信号の伝導で。そして、多くの神経の種類があることを覚えておく必要があります。たとえば、大脳皮質を注意深く調べると、さまざまな種類のニューロンの比率が互いに異なるXNUMXつの層が見つかります。高次認知機能が分子細胞レベルでどのように実現されているか（つまり、大脳皮質がそれらに関与しているか）を理解するには、構造とその層の相互関係を微妙に理解する必要があります。

もちろん、齧歯類や霊長類の脳で何かを研究することができます。さらに、ニューロンの相互作用は細胞培養でよく研究されています。細胞は実験容器の底にある栄養培地に住んでおり、神経科学者は、たとえば、特定の刺激に反応してシナプスの強度がどのように変化するかを監視しています。その結果、統合失調症、自閉症、およびその他の認知障害の原因についていくつかの結論を導き出すことができます。結局のところ、そのような病状の場合、侵害されているのはニューロンの相互接続である神経構造です。しかし、細胞培養の平らな層は、XNUMX 層の樹皮ではありません。別の方法は、亡くなった人から採取したサンプルを分析することです。言うまでもなく、ここでは細胞構造の死後の変化について常に覚えておく必要があり、そのようなサンプルの信号伝導を研究することは不可能です. 理想的には、脳全体ではないにしても、脳構造の XNUMX つまたは別の要素を完全に再現する XNUMX 次元の細胞モデルを手に入れたいと考えています。スタンフォード大学の研究者の実験は、私たちをこの理想に近づけます。

もちろん、問題は幹細胞なしではありませんでした.Sergiu Pasca（Sergiu Pasca）と彼の同僚は、人間の皮膚から人工幹細胞を受け取り、それらをニューロンに変えました. 現在、これはほとんど標準的な手順です。分化した細胞は、幹細胞であり、分裂する以外に何もできなかったときに、「若さを思い出す」ことを余儀なくされています. しかし、それらは他のどの細胞タイプにも変えることができます。分子信号を使用して正しい経路に沿ってそれらを導く必要があるだけです. 最初は、すべてがいつものように進みました。人工幹細胞は培養皿で平らに成長しました。しかし、その後、それらは底から分離され、特別な新しい「居住地」に移植されました。そこでは、壁や底にしっかりと取り付けることができなくなりました。数時間以内に、細胞は結合してマイクロバルーンになり、その中で分裂を続けました。そしてここで、それらは神経組織の細胞に変わり始めました.

80 週間後、細胞の 7% は、分子およびその他の特性により、神経細胞に類似したものになりました。さらに、XNUMX% はニューロンではなく、グリアアストロサイトになり、ニューロンをサポートして栄養を与え、血液からの有害物質の侵入からニューロンを保護し、ニューロンの活動を調節します。これまで、同じ幹細胞からニューロンとそれらをサポートする細胞の両方を成長させることはできませんでした。別の幹細胞株から取得したサードパーティの星状細胞を使用する必要がありました。つまり、両方が遺伝的に異なることが判明しました。一方、脳ではすべての細胞が同じ遺伝子を持っています。さて、どうやら、この困難はなくなります。

しかし、最も重要なことは、細胞複合体 (皮質スフェロイドと呼ばれていた) の構造を分析したときに明らかになりました。その構造は、大脳皮質にあるものと似ていることが判明しました。さらに、ニューロンの80%が外部刺激に反応し、86%が自発的な活動を示し、互いに神経鎖を形成し、信号を伝達し合っていました。つまり、かなり納得できる大脳皮質の三次元モデルを得ることができたのです。

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量子もつれのエントロピー則の存在が証明された 09.05.2024

量子力学は、その神秘的な現象や予期せぬ発見で私たちを驚かせ続けています。最近、理化学研究所量子コンピューティングセンターの Bartosz Regula 氏とアムステルダム大学の Ludovico Lamy 氏が、量子もつれとそのエントロピーとの関係に関する新しい発見を発表しました。量子もつれは、現代の量子情報科学技術において重要な役割を果たしています。ただし、その構造は複雑であるため、理解と管理が困難になります。レグルスとラミーの発見は、量子のもつれが古典系と同様のエントロピー規則に従うことを示しています。この発見は、量子情報科学技術の分野に新たな視点をもたらし、量子のもつれと熱力学との関係についての理解を深めます。研究結果は、もつれ変換の可逆性の可能性を示しており、これにより、さまざまな量子技術での使用が大幅に簡素化される可能性があります。新しいルールを開く ... >>

ミニエアコンソニーレオンポケット5 09.05.2024

夏はリラックスしたり旅行したりするのに最適な時期ですが、多くの場合、暑さが耐え難い苦痛に変わることがあります。ソニーの新製品、Reon Pocket 5 ミニエアコンをご紹介します。ユーザーにとって夏をより快適にすることを約束します。ソニーは、暑い日に体を冷やすユニークなデバイス、Reon Pocket 5 ミニコンディショナーを導入しました。首にかけるだけでいつでもどこでも涼しさを楽しめます。運転モードの自動調整と温度・湿度センサーを搭載したミニエアコンです。革新的なテクノロジーのおかげで、Reon Pocket 5 はユーザーのアクティビティや環境条件に応じて動作を調整します。ユーザーはBluetooth経由で接続された専用モバイルアプリを使用して簡単に温度を調整できます。さらに、ミニコンディショナーを取り付けられる、便利な特別デザインのTシャツとショーツも用意されています。デバイスはああ、 ... >>

スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

海洋の炭素レベルは不均一です 09.04.2013

最近の研究が示しているように、科学者たちはプランクトンが吸収できる炭素の量について深刻な誤解をしていました. 海の特定の地域では、この値が以前考えられていたよりもほぼ 2 倍大きいことが判明しました。したがって、世界の海洋における二酸化炭素の挙動に関する現在のモデルは修正されるべきです。カリフォルニア大学アーバイン校の科学者による大規模な研究によると、海洋の暖かい海域に生息するプロクロロコッカスのような何兆もの微視的生物は、驚くほど大量の炭素を吸収しています。

研究者たちは、何十年にもわたって揺るぎない科学原理、いわゆるレッドフィールド比を実際に否定してきました。有名な海洋学者アルフレッド・レッドフィールドにちなんで名付けられたこの原理は、プランクトンとそれらが滲出する物質が、すべての深さで炭素、窒素、リンを同じ比率 (106:16:1) で含むことを示しています。一般に、これは、土壌の組成が深さによって異なることをよく知っている初心者の庭師にとっても奇妙に聞こえます。新しい研究は、同じことが世界の海にも当てはまることを明らかにしました.

この研究の著者は、海のさまざまな地域で物質の比率が劇的に異なることを発見しましたが、緯度は深さよりも重要であることが判明しました。特に、科学者たちは、海洋の温暖で食物が豊富な地域で、はるかに高いレベルの炭素を発見しました (195:28:1)。次に、赤道帯とは対照的に、極域では炭素が少なくなります (78:13:1)。

「レッドフィールド比は、これまで海洋生物学と化学の中心的な原則でした。しかし、プランクトンの栄養素の比率は一定ではないことがはっきりとわかります。つまり、レッドフィールド比は放棄する必要があります。」

したがって、科学者は海洋化学の現在のモデルを再考する必要があります。これは、個々の生態系のモデリングから地球温暖化の影響の予測まで、現代科学のさまざまな分野に深刻な影響を与えるでしょう。

この研究のデータは、カリフォルニア大学アーバイン校の科学者によって、ベーリング海、北大西洋、カリブ海などへの 7 回の遠征中に収集されました。分子レベル。さらに、データは他の 1 の研究の結果と比較されました。

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