CP v2

Tag: Mikroskopija

  • Pažvelkite į nuotrauką: atrodo kaip miškas, bet tai – gecko pėdos paslaptis po mikroskopu

    Pažvelkite į nuotrauką: atrodo kaip miškas, bet tai – gecko pėdos paslaptis po mikroskopu

    Pirmas įspūdis klaidina

    Iš pirmo žvilgsnio vaizdas primena tankų mišką, nufotografuotą iš viršaus: šakotos, glaudžiai susispaudusios struktūros beveik nepalieka tarpų. Tokie kadrai dažnai pateikiami kaip „mikroskopo mįslės“, kurios tikrina pastabumą ir žinias.

    Šį kartą atsakymas netikėtas: tai ne samanos, ne kilimo pluoštas ir ne dantų šepetėlio šereliai. Mikroskopinis „miškas“ iš tiesų yra gecko pėdos apatinė dalis.

    Kas iš tikrųjų matoma?

    Gecko pirštų apačią dengia ne įprasti plaukeliai, o milijonai itin smulkių darinių, vadinamų setomis. Kiekviena seta savo gale išsišakoja į dar smulkesnes ataugas, kurios sudaro daugybę kontaktinių taškų su paviršiumi.

    Svarbu tai, kad gecko nekimba klijais ir nenaudoja siurbtukų ar kabliukų. Sukibimas atsiranda tada, kai šios ataugos priartėja prie paviršiaus taip arti, kad ima veikti silpnos tarpmolekulinės sąveikos, vadinamos van der Valso jėgomis.

    Kiek stiprus toks sukibimas?

    Mokslininkų skaičiavimai rodo, kad teoriškai, jei vienu metu maksimaliai įsijungtų visi kontaktiniai taškai, gecko pėdos galėtų išlaikyti apie 133 kilogramus. Praktikoje gyvūnui to nereikia, tačiau toks potencialas paaiškina, kodėl jis lengvai bėgioja sienomis ir lubomis.

    Ne mažiau svarbu ir tai, kaip gecko atsikabina. Jis „nulupa“ pirštus tam tikru kampu, sumažindamas kontaktinį plotą, todėl sukibimas atlaisvinamas beveik akimirksniu net judant dideliu greičiu.

    Kodėl vaizdas toks neįprastas?

    Tokie kadrai dažniausiai daromi skenuojančiu elektroniniu mikroskopu, kuris vietoje šviesos naudoja elektronų pluoštą. Taip išgaunamas detalumas, kurio įprasti optiniai mikroskopai paprastai nepasiekia.

    Nuotraukose matomos spalvos paprastai nėra „tikros“: jos pridedamos vėliau, kad būtų lengviau atskirti struktūras ir vizualiai paaiškinti, ką žiūrovas mato. Būtent todėl gecko pėda gali atrodyti kaip fantastinis peizažas.

    Įkvėpimas technologijoms

    Gecko pėdų sandara jau seniai domina inžinierius, kuriančius naujos kartos sausas lipnias medžiagas. Tikslas yra sukurti paviršius, kurie tvirtai sukimba be klijų, bet prireikus lengvai ir greitai atsiklijuoja.

    Tokių sprendimų potencialas siejamas su robotika, medicininiais tvarsčiais, pramoninėmis tvirtinimo sistemomis ir kitomis sritimis, kur svarbus pakartotinis, švarus ir patikimas sukibimas.

  • DI sukurtas kūno atlasas parodė nutukimo žalą: netikėtas smūgis nervams ir jutimams

    DI sukurtas kūno atlasas parodė nutukimo žalą: netikėtas smūgis nervams ir jutimams

    Naujas dirbtinio intelekto įrankis padėjo mokslininkams itin detaliai pamatyti, kaip nutukimas veikia visą organizmą ląstelių lygiu. Tyrėjai teigia, kad žala apima gerokai daugiau nei riebalinį audinį ir gali paliesti kelias organų sistemas vienu metu.

    Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature“, jį atliko Helmholtz Munich ir Liudviko Maksimiliano universiteto Miunchene mokslininkai su partneriais. Jie sukūrė DI sistemą „MouseMapper“, kuri formuoja viso kūno trimatį atlasą ir vienoje analizėje atpažįsta dešimtis milijonų struktūrų.

    Kaip sudaromas viso kūno žemėlapis

    Atlasą tyrėjai kūrė naudodami peles: nervų ir imuninės sistemos ląstelės buvo pažymėtos fluorescenciniais žymenimis. Vėliau pritaikytos audinių skaidrinimo technologijos, kurios padaro kūną optiškai skaidrų, bet išsaugo švytinčius signalus.

    Tuomet buvo atlikti viso kūno didelės raiškos trimačiai skenavimai šviesos lakšto mikroskopija. DI automatiškai išanalizavo vaizdus ir sužymėjo 31 organą bei audinių tipą, leidžiant uždegimo ar pažeidimų zonas matyti vienu vaizdu.

    Ką atskleidė nutukimo modelis

    Platforma buvo išbandyta su pelėmis, maitintomis daug riebalų turinčia dieta, kuri sukelia nutukimą ir medžiagų apykaitos pokyčius, panašius į stebimus žmonėms. Rezultatai parodė, kad uždegiminiai ir struktūriniai pakitimai fiksuojami ne vien riebaliniame audinyje, bet ir, pavyzdžiui, kepenyse bei raumenyse.

    Didžiausia staigmena buvo nervų sistemoje. Tyrėjai nustatė ryškius trišakio nervo, atsakingo už veido jutimus, pokyčius: nutukusių pelių nervas turėjo mažiau šakų ir galūnėlių, o elgsenos testai rodė silpnesnį atsaką į prisilietimą.

    Ar tai galiotų ir žmonėms?

    Mokslininkai papildomai ištyrė žmonių audinių mėginius iš asmenų, turinčių nutukimą. Juose aptikti panašūs molekuliniai pokyčiai trišakio nervo mazge, o tai leidžia manyti, kad pelėse matomas nervų pažeidimo mechanizmas gali būti aktualus ir žmonėms.

    Vis dėlto tyrėjai pabrėžia, kad gyvūnų modeliai ne visada tiesiogiai atspindi žmogaus organizmą, todėl išvadoms patvirtinti reikės daugiau klinikinių duomenų. Tuo pačiu tokio tipo atlasai gali padėti greičiau identifikuoti rizikos vietas, kurias verta tikrinti pacientams.

    Komanda tikisi, kad ateityje tokios platformos leis ligas vertinti kaip tarpusavyje susijusių sistemų visumą, o ne atskirų organų problemą. Ilgalaikė kryptis – vadinamieji skaitmeniniai dvyniai, kai ligos eiga modeliuojama kompiuteriu ir taip galima greičiau atrinkti perspektyviausias gydymo strategijas.