CP v2

Tag: Mikroskopija

  • Mokslininkai apstulbo: kalmarų oda slepia žmogaus ausiai panašias ląsteles – ką tai reiškia?

    Mokslininkai apstulbo: kalmarų oda slepia žmogaus ausiai panašias ląsteles – ką tai reiškia?

    Naujas tyrimas parodė, kad ilgaūsių pakrančių kalmarų (Doryteuthis pealeii) kūno paviršių dengia plaukelius primenančios jutiminės ląstelės, stebėtinai panašios į tas, kurios žmogaus vidinėje ausyje padeda girdėti. Mokslininkai teigia, kad šis atradimas gali padėti geriau suprasti ne tik kalmarų orientaciją vandenyje, bet ir klausos sutrikimų mechanizmus.

    Tyrimas publikuotas mokslo žurnale „Current Biology“. Autoriai, naudodami modernius vaizdinimo metodus, nustatė, kad kalmaro odoje yra įvairių tipų jutimo plaukelių sankaupos, išsidėsčiusios ne vienoje linijoje, o ir plačiuose regioniniuose laukuose.

    Kaip tai siejasi su žmogaus klausa

    Žmogaus klausa prasideda nuo garso bangų, kurios suvirpina ausies būgnelį ir klausos kauliukus, o galiausiai sukelia skysčio bangas sraigėje. Būtent šias skysčio bangas „gaudo“ vidinės ausies plaukuotosios ląstelės, paversdamos judesį nerviniais signalais smegenims.

    Skirtingos plaukuotosios ląstelės ausyje nėra vienodos: jų plaukelių pluoštai skiriasi ilgiu ir jautrumu, todėl padeda atpažinti skirtingus dažnius. Tyrėjai pabrėžia, kad kalmaruose aptiktas panašus principas: skirtingose kūno vietose plaukelių struktūros ir ilgiai skiriasi, tad gali būti pritaikyti fiksuoti skirtingus vandens judesius.

    Kuo išskirtiniai kalmarų jutimo „plaukeliai“

    Skirtingai nei sausumos stuburiniai, kurie plaukuotąsias ląsteles dažniausiai turi tik klausos ir pusiausvyros organuose, daugelis vandens gyvūnų aplinkos virpesius jaučia ir per kūno paviršių. Žuvys tam naudoja šoninę liniją, leidžiančią aptikti sroves, grobio judesius ar plėšrūnų artėjimą.

    Tyrėjų teigimu, kalmarų atveju nustatyta sudėtingesnė ir įvairesnė jutimo sistema, nei manyta iki šiol. Visa kūno danga, įskaitant mantiją ir galvos sritį, yra „ornamentuota“ skirtingomis šoninės linijos struktūromis, kurios, sprendžiant iš anatominių skirtumų, gali būti specializuotos konkretiems dirgikliams.

    Mokslininkai kelis ką tik išsiritusius kalmarus detaliai „nuskenavo“ šviesos lakšto mikroskopija, leidžiančia tiksliai žemėlapiuoti smulkias struktūras visame kūne. Taip identifikuotos dvi pagrindinės sandaros schemos: anksčiau aprašytos linijinės struktūros ir platesni regioniniai laukai, kurių kalmaruose iki šiol nebuvo aiškiai fiksuota.

    Kodėl tai svarbu medicinai

    Vienas iš tyrimo autorių, otorinolaringologas Brianas McDermottas iš Case Western Reserve universiteto, pabrėžia, kad didelė dalis klausos praradimo atvejų siejama su plaukuotųjų ląstelių pluoštų pažeidimu. Dėl to nauji modeliai, padedantys aiškintis, kaip šios struktūros formuojasi, funkcionuoja ir pažeidžiamos, gali tapti reikšmingi klausos tyrimams.

    „Kalmarai turi įvairią plaukuotųjų ląstelių populiaciją kūno paviršiuje, o tai gali padėti suprasti ne tik jų gebėjimą aptikti vandens judesius, bet ir tai, kaip žmonėms atsiranda klausa bei kurtumas“, – sakė B. McDermottas.

    Tyrėjai priduria, kad kalmarų jutimo plaukelių įvairovė ir jų išsidėstymas skirtingose kūno zonose gali atverti naujų krypčių, ieškant atsakymų, kodėl tam tikros struktūros yra jautresnės pažeidimams. Tolimesni darbai turėtų parodyti, kaip šios ląstelės vystosi ir kokie biologiniai mechanizmai lemia jų atsparumą ar pažeidžiamumą.

  • „Nikon“ konkursą laimėjęs mikrovaizdas sukėlė audrą: įtaria dirbtinio intelekto klastotę

    „Nikon“ konkursą laimėjęs mikrovaizdas sukėlė audrą: įtaria dirbtinio intelekto klastotę

    Prestižinis vaizdo mikroskopijos konkursas Nikon Small World in Motion šiemet atsidūrė audringų ginčų centre, kai pagrindinis prizas atiteko darbui apie kvėpavimo takų blakstienėlių judėjimą. Netrukus dalis mokslininkų ėmė kelti klausimą, ar galutinis vaizdas nebuvo reikšmingai pakeistas dirbtiniu intelektu.

    Abejones sustiprino tai, kad kai kurios matomos struktūros, kritikų teigimu, neatitinka įprastai aprašomos biologinės anatomijos ir elgsenos. Buvo atkreiptas dėmesys į neįprastus spalvotus elementus po blakstienėlėmis, taip pat į vaizdo artefaktus, kurie, oponentų manymu, primena generatyvinių modelių klaidas.

    Kas sukėlė įtarimus?

    Diskusijoje išryškėjo kelios pagrindinės problemos: ar spalvinimas ir paryškinimas buvo tik estetinė vizualizacija, ar jis galėjo sukurti naujų, realybėje nebuvusių detalių. Kritikai pabrėžia, kad biologijoje mikroskopiniai vaizdai dažnai nėra vien iliustracijos, nes jie naudojami kaip duomenys, iš kurių daromos mokslinės išvados.

    Organizatoriai atnaujino darbo aprašymą ir patikslino, kad autorius naudojo „neprižiūrimą“ DI modelį baigiamojoje apdorojimo stadijoje. Būtent šis patikslinimas sukėlė papildomą bangą, nes dalis dalyvių ir stebėtojų tikisi ypač aiškios ribos tarp leistino vaizdo apdorojimo ir draudžiamo turinio generavimo.

    Autoriaus pozicija ir patikra

    Darbo autorius Ning Xu atmetė kaltinimus, kad DI buvo naudojamas sukurti patį filmą, blakstienėles ar jų judėjimą. Jis teigė, kad technologija taikyta tik atkurtiems pilkumo duomenims apdoroti, kad būtų lengviau atskirti panašios morfologijos sritis ir jas nuspalvinti.

    „DI nebuvo naudojamas sugeneruoti eksperimentinį filmą, blakstienėles ar jų judėjimą“, – sakė Ning Xu.

    Vis dėlto nepriklausomi ekspertai pabrėžia, kad be prieigos prie pirminių failų ir aiškaus apdorojimo aprašymo sunku įvertinti, kiek galutinis rezultatas tiksliai atspindi pradinius duomenis. Dėl to vis dažniau keliama praktika kartu su vizualizacijomis pateikti žaliuosius duomenis ir išsamų filtrų bei algoritmų pritaikymo protokolą.

    Į kilusias abejones sureagavo „Nikon Instruments“ ir pradėjo pakartotinį pateiktos medžiagos patikrinimą, įskaitant informaciją, kuri buvo pateikta pirminės paraiškos vertinimo metu. Organizatoriai nurodė, kad aiškinimosi procedūra vyksta, o sprendimai bus skelbiami tik išnagrinėjus visą techninę dokumentaciją.

    Platesnis kontekstas mokslui

    Ši istorija išryškino bendresnę tendenciją: sparčiai tobulėjant vaizdo generavimo ir tobulinimo įrankiams, mokslinėms ir kūrybinėms bendruomenėms reikia naujų skaidrumo standartų. Vis dažniau akcentuojama, kad būtina aiškiai atskirti duomenis, gautus tiesiogiai iš matavimo įrangos, nuo vėlesnių algoritminių pakeitimų.

    Ginčas taip pat primena, kad vien estetiškai įspūdingas vaizdas mokslo komunikacijoje gali tapti rizika, jei žiūrovui nepaaiškinama, kurie elementai yra realiai užfiksuoti, o kurie tik vizualiai sustiprinti. Dėl to konkursams ir institucijoms tenka peržiūrėti taisykles, kad būtų vienodai suprantama, kokios DI taikymo formos yra leidžiamos.

  • 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.