Теплые наночастицы стимулируют мозг

18.03.2015

Наночастицы, разогретые магнитным полем, могут заменить обычные мозговые имплантаты с электродами и внешними источниками питания.

Многие слышали про методы транскраниальной стимуляции мозга, когда на ту или иную зону коры полушарий без какого-либо хирургического вмешательства воздействуют магнитным полем или слабым электрическим током. В прошлом году в Science была опубликована статья, где говорилось, что с помощью внешнего магнитного поля можно улучшить память, а в 2013 году исследователи из Университета Бен-Гуриона сумели с его помощью избавить нескольких курильщиков от их вредной привычки - по крайней мере, на полгода.

Но чисто транскраниальные методы не отличаются высокой специфичностью. С другой стороны, существуют инвазивные способы, когда мы имплантируем в мозг электроды, которые избирательно действуют на определенные группы клеток. С помощью таких электродов можно, к примеру, подавить мышечный тремор у больных синдромом Паркинсона, однако неудобства такого метода очевидны: хирургическое вмешательство плюс необходимость внешнего источника питания.

Полина Аникеева из Массачусетского технологического института и сотрудники ее лаборатории разработали остроумный метод, который позволяет обойтись без постоянного мозгового имплантата и при этом обеспечивает специфичность стимуляции. Суть его в том, что в мозг вводятся наночастицы из оксида железа, которые не несут никаких лекарств, однако могут нагреваться в магнитном поле. Нагревшись, они стимулируют рецепторы капсаицина на клеточных мембранах. Капсаицин - алкалоид, обеспечивающий жгучий вкус стручковому перцу, рецепторные белки к нему (TRPV1) есть у разных клеток, в том числе и у некоторых нейронов головного мозга. Однако в случае отсутствия рецепторов можно генноинженерными способами заставить клетку их синтезировать - что и было сделано в данном случае.

Белки, чувствительные к капсаицину, реагируют на нагретые наночастицы и открывают ионный канал в мембране, в результате клетка возбуждается и генерирует импульс. Обычно такие горячие наночастицы рассматривают как противоопухолевое средство, позволяющее убивать раковые клетки, однако на сей раз исследователи были заинтересованы как раз в том, чтобы просто возбуждать клетки, не убивая их. Отрегулировав силу магнитного поля, можно добиться нужной температуры частиц и нужного эффекта. Сами они, будучи химически полностью инертными по отношению к живой ткани, могут довольно долго оставаться там, куда их ввели. Как пишут авторы работы в своей статье в Science, их метод позволил в течение месяца стимулировать у мышей область среднего мозга, называемую вентральную областью покрышки (которая, к слову, вовлечена в систему подкрепления и участвует в формировании наркотической зависимости).

В будущем наночастицы с магнитным полем можно использовать как беспроводной и "долгоиграющий" стимулятор нейронов, который позволял бы решать самые разные исследовательские и медицинские задачи. Разумеется, до практического применения здесь еще далеко, однако у нас есть принципиальное доказательство того, что такой метод возможен и работает - а это уже немало.

<< Назад: Тараканы-киборги 19.03.2015

>> Вперед: TCA9554 - расширитель цифровых портов для шины I2C 18.03.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Регулярная сексуальная активность продлевает жизнь 13.05.2025

Новое исследование, проведенное учеными Вашингтонского университета в Сент-Луисе, раскрыло важную роль сексуальной активности в поддержании здоровья и сокращении риска преждевременной смерти. Доказано, что регулярные интимные отношения могут значительно уменьшить вероятность раннего ухода из жизни. В ходе 11-летнего исследования было проанализировано состояние здоровья 15 269 человек, средний возраст которых составлял 39 лет. Участники исследования были разделены на две группы в зависимости от частоты их сексуальной активности. Примерно 72% из них занимались сексом как минимум раз в месяц, и 36% - не реже одного раза в неделю. В течение исследования 228 человек скончались, среди причин смерти были болезни сердца, рак и другие заболевания. Оценив данные, исследователи пришли к выводу, что высокая интенсивность сексуальной активности существенно влияет на продолжительность жизни. В частности, люди, имеющие сексуальные отношения хотя бы раз в неделю, имели в два раза меньший риск пр ...>>

4K лазерный проектор Samsung The Premiere 5 13.05.2025

Компания Samsung представила модель 4K ультракороткофокусного лазерного проектора The Premiere 5, который обещает изменить подход к домашнему кинотеатру и развлечениям. Samsung The Premiere 5 предлагает пользователям не только высокое качество изображения, но и интуитивно понятное управление и гибкость использования. Главной особенностью новинки является уникальная тройная лазерная система, обеспечивающая ультракороткофокусную проекцию с разрешением 4K. Проектор способен отображать изображение с диагональю до 100 дюймов, при этом для этого требуется всего лишь 43 сантиметра расстояния от поверхности. Это позволяет установить устройство в самых ограниченных пространствах и проецировать картинку на любую плоскую поверхность, будь то пол, стол, стена или экран. Кроме отличного качества изображения, Samsung The Premiere 5 предлагает и необычное взаимодействие с пользователем. Проектор оснащен инфракрасной камерой и лазерным модулем, которые отслеживают движение рук и пальцев. Это ...>>

Рок-музыка помогает хирургам работать точнее 12.05.2025

Многие хирурги по всему миру включают любимые композиции во время операций - не столько ради развлечения, сколько для создания благоприятной рабочей атмосферы. Однако, как выяснилось, музыкальное сопровождение способно не только поднимать настроение, но и напрямую влиять на качество и скорость медицинских манипуляций. Новое исследование, проведенное в Техническом университете Дрездена, проливает свет на неожиданный эффект рок-музыки в условиях хирургической практики. Ученые провели серию экспериментов, чтобы выяснить, как различные музыкальные жанры воздействуют на точность движений врачей и общее время выполнения задач. Испытуемыми стали профессиональные хирурги, которым предлагалось выполнять стандартные процедуры - такие как разрез и зашивание - под музыкальное сопровождение. Особое внимание было уделено известным композициям рок-групп, в частности AC/DC и The Beatles. Результаты оказались весьма примечательными. При прослушивании энергичных треков AC/DC, таких как "Highway To ...>>

Портативный суперкомпьютер для спортивной аналитики GigaIO 12.05.2025

Новая разработка от компании GigaIO, получившая название Gryf, стала первым в мире суперкомпьютером, который можно взять с собой - он помещается в обычный чемодан и предназначен для оперативной аналитики прямо на месте событий. Gryf был создан в сотрудничестве с компанией SourceCode, и уже сейчас демонстрирует свою эффективность в спортивной индустрии. Эта система позволяет в реальном времени собирать и обрабатывать физиологические и механические показатели спортсменов - от частоты сердечных сокращений до нагрузки на мышцы и скорости передвижения. Благодаря этому тренеры получают возможность незамедлительно вносить корректировки в тренировочный процесс, адаптировать нагрузку и, что особенно важно, предотвращать потенциальные травмы еще до их возникновения. Лорен Сперлин, аналитик в области спортивных данных, подчеркнула значимость такого подхода. По ее словам, эпоха, когда приходилось ждать часами или даже днями для обработки и анализа информации, уходит в прошлое. Gryf дает дост ...>>

Краска, уничтожающая бактерии и вирусы 11.05.2025

Британские ученые из Ноттингемского университета создали уникальное антимикробное покрытие, способное активно уничтожать широкий спектр опасных микроорганизмов. В центре этой технологии - краска на основе эпоксидной смолы, в которую встроено антисептическое вещество хлоргексидин. Известный в медицине как мощный дезинфицирующий агент, он был равномерно распределен в составе покрытия, активизируясь в процессе высыхания. Благодаря такому подходу, покрытие превращается в долговечную защитную пленку, активно нейтрализующую микроорганизмы, соприкасающиеся с ее поверхностью. Уникальность новинки заключается в ее универсальном действии: краска эффективна против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а также грибков. Результаты лабораторных испытаний показали, что поверхность, обработанная этим составом, успешно уничтожает кишечную палочку, золотистый стафилококк и даже частицы коронавируса. Такое широкое действие делает материал особенно ценным для применения в высокори ...>>

Случайная новость из Архива Перспективные водные аккумуляторы 22.04.2025 Вопрос безопасного и устойчивого хранения энергии сегодня стоит особенно остро. В условиях растущей зависимости от электроэнергии и активного внедрения возобновляемых источников возрастает необходимость в разработке аккумуляторов, способных сочетать высокую эффективность с экологичностью. Одним из перспективных направлений в этой области стали водные аккумуляторы, которые, несмотря на определенные ограничения, привлекают внимание ученых по всему миру. Команда исследователей из нескольких научных учреждений США недавно достигла заметного прогресса в создании водно-электролитных аккумуляторов. Им удалось разработать экспериментальную модель, которая демонстрирует стабильную работу на протяжении двух тысяч циклов зарядки и разрядки. Это значительное достижение в сравнении с ранними версиями водных батарей, которые страдали от недостаточной долговечности и сравнительно низкой энергоэффективности. Главное преимущество таких аккумуляторов заключается в их безопасности. В отличие от широко распространенных литий-ионных батарей, которые при повреждении могут воспламеняться, водные устройства принципиально неспособны загореться. Однако за это приходится платить сниженной плотностью энергии, что и стало одной из ключевых проблем, которую исследователи стремились решить. В рамках своей работы ученые сосредоточились на совершенствовании ионного транспорта и стабильности двухфазных электролитов. Для этого они применили так называемые литий-ионофоры - соединения, улучшающие движение ионов лития между водной и органической фазами. Эти вещества обладали высокой литофильностью, что позволило эффективно уменьшить сопротивление внутри аккумулятора и добиться равномерного взаимодействия жидкостей. Результатом этих усилий стало значительное снижение внутреннего импеданса устройства до 2,7 Ом·см2, а также расширение диапазона рабочих напряжений от 0,0 до 4,9 вольт. Такие характеристики делают батарею не только более надежной, но и экологически предпочтительной, ведь водные компоненты легче поддаются переработке и не несут в себе серьезной угрозы для окружающей среды. Тем не менее, несмотря на оптимистичные показатели, специалисты подчеркивают, что путь к массовому применению водных аккумуляторов все еще долог. Необходимо провести дополнительные исследования, направленные на повышение энергетической плотности и адаптацию технологии к промышленным условиям. Однако уже сегодня ясно, что этот подход может стать серьезной альтернативой существующим решениям в ближайшем будущем. Разработка нового поколения безопасных и устойчивых водных аккумуляторов открывает перспективы для создания более экологичной и доступной энергетической инфраструктуры. Если усилия ученых увенчаются успехом, то батареи на водной основе вполне смогут составить конкуренцию литий-ионным аналогам, сохраняя при этом ключевые преимущества - безопасность, экологичность и высокую степень надежности.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025