Синтетичні нерви працюють на світлі. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Синтетичні нерви працюють на світлі

09.04.2016

Дослідники з Оксфорда створили штучний аналог нервового ланцюжка: синтетичні клітини, упаковані за допомогою 3D-принтера в якусь подобу провідної тканини, виявилися здатними проводити електричний імпульс.

Клітини, крихітні краплі води об'ємом 50-100 піколітрів, укладені в одношарову ліпідну мембрану. У таких краплях містилася як вода, у яких була ще ДНК з генами, кодирующими трансмембранные білки, і весь необхідний апарат білкового синтезу. Трансмембранні білки, що синтезувалися в "клітині", формували в мембрані наскрізний канал - так між двома краплями з'являвся "міжклітинний контакт", через який міг проскочити електричний сигнал. Робота "нервового ланцюга" залежала від освітлення - в "клітинах" знаходився ще й особливий фоточутливий білок, який під дією світла зв'язувався з ДНК та активував записані в ній гени трансмембранних білків.

Щільного упорядкованого укладання крапель досягали, як було сказано вище, за допомогою 3D-принтера. Сама технологія тривимірного друку з таких "клітин" розроблена вже давно, але зараз авторам роботи довелося розробити для них новий рецепт, щоб і самі "клітини", і молекулярні машини для транскрипції (синтезу РНК-копій на ДНК), що містяться в них, і трансляції ( синтезу білка на РНК), пройшовши через принтер, залишалися б у робочому стані.

Головними досягненнями Майкл Бут (Michael J. Booth) та його колеги вважають те, що їм вдалося вбудувати в нервовий ланцюжок світловий вимикач, і що поширення імпульсу не обмежувалося двома "клітинами", що сигнал йшов далі - до третьої краплі, четвертої, десятої і т. д. У такій штучній системі цілком можна вивчати деякі закономірності поширення імпульсу по провідних тканинах, проте в перспективі дослідники хочуть поєднати штучні клітини із справжніми.

Для цього потрібно вирішити дві технологічні проблеми: по-перше, надруковані 3D-принтером комплекси крапель "живуть" у масляному середовищі, а справжнім клітинам потрібен водний розчин; по-друге, білки пір у штучних клітинах вбудовуються в одношарову ліпідну мембрану, тоді як у справжніх клітин вона двошарова, і невідомо, чи між ними сформується трансмембранна білкова пора. Можливо, контакт між штучною та справжньою клітиною вдасться організувати у вигляді синапсу, коли між клітинними мембранами залишається певний простір, а передача імпульсу відбувається за допомогою спеціальних хімічних молекул-нейромедіаторів.

<< Назад: Дощові батареї 10.04.2016

>> Вперед: Синтетичний матеріал, що імітує функції живих клітин 09.04.2016

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Жінкам важче кинути наркотики 14.02.2015

Відомо, що наркотична залежність у жінок розвивається швидше, ніж у чоловіків, і ймовірність рецидиву після наркологічного лікування у жінок також вища. Нейробіологічні причини вдалося з'ясувати дослідникам з Медичного коледжу Вейл Корнелл при Корнельському університеті (США). Хоча експерименти ставили на щурах, є всі підстави вважати, що тут маємо справу з досить універсальною властивістю нервової системи і що отримані результати цілком можна застосувати і до людей.

Залежність від наркотичних речовин у жінок протікає у більш тяжкій формі – можливо, не в останню чергу через особливості роботи опіоїдних рецепторів мозку.

Розвиток залежності пов'язаний з асоціативною роботою нервової системи. Безумовно, здатність формувати асоціації – властивість дуже корисна, проте, коли йдеться про наркотичні речовини, асоціації виникають там, де не треба. Виявилося, що у щурів-самок інакше, ніж у самців, працюють ділянки гіпокампу, пов'язані з асоціативними зв'язками. (Гіппокамп - один з головних центрів пам'яті в мозку, і зрозуміло, що асоціативне мислення без нього обійтися не може.) У особин жіночої статі на роботу асоціативних нейронів сильний вплив надавав жіночий статевий гормон естроген. Чим більше його було (а рівень естрогену коливається по ходу менструального циклу), тим сильнішими були синапси між нейронами, тим сильнішими були з'єднані між собою нервові клітини, і не було жодних перешкод для проведення нервового імпульсу.

У посиленні міжнейронних зв'язків під впливом естрогену важливу роль грала система опіоїдних рецепторів. У статті Journal of Neuroscience автори пишуть, що один з них, мю-рецептор, підтримує фонову активність нейронів у самок, але не у самців. Інший, під назвою дельта-рецептор, стимулює довготривалу потенціацію, тобто допомагає зберігати синапс у робочому стані навіть після того, як вихідний подразник зник. Під дією естрогену кількість дельта-рецепторів у самок ставало втричі більше, ніж у самців.

Опіоїдні рецептори спрацьовують тоді, коли потрібно заспокоїтися, зняти психічне та фізіологічне збудження, зменшити болючі відчуття, створити відчуття ейфорії. Щоб їх увімкнути, є ендогенні опіоїди, що виробляються самим організмом. Якщо ж опіоїди починають надходити ззовні у вигляді якогось наркотику, то в результаті утворюється міцний нервовий ланцюжок, який запам'ятає приємні відчуття, пов'язані з прийомом речовини. А оскільки опіоїдні рецептори впливають на активність асоціативних шляхів, то всілякі асоціації будуть зав'язані на наркотичне відчуття. У жіночій нервовій системі всі ці зв'язки будуть міцнішими завдяки естрогену.

Отримані результати можуть стати в нагоді не тільки в лікуванні наркозалежності. Багато сучасних знеболюючих препаратів, що працюють з опіоїдною системою, діють на мю-рецептори, і, хоча такі ліки ефективно знімають біль, вони ж, на жаль, ще й можуть викликати звикання та залежність. Автори роботи вважають, що можна створити інші анальгетики, які по-особливому діятимуть на дельта-рецептори, не загрожуючи хворому на наркозалежність.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт