Inekcija kao privremeno rešenje za slepilo

Inekcija posebne supstance, ubačena direktno u oči, može vratiti vid kod slepih miševa (ne kod ljiljka – njima ni ne treba bolje). Ovo dostignuće može dovesti do terapije koja može pomoći ljudima koji su u nekom trenutku izgubili vid. Barem tako kaže jedna od skorašnjih studija. Istraživači koji su otkrili hemijsku smešu nastavljaju istaživanje, kako bi ostvarili napredniju verziju, namenjenu ljudskoj upotrebi.

Dva najveća uzroka slepila su retintis pigmentosa (genetička bolest) i postepena degradacija, kao posledica starenja. Obe pojave karakteriše oštećenje ćelija mrežnjače oka (štapićaste ćelije). Na taj način oko gubi svoje fotoreceptivne ćelije. Postoje terapije za lečenje takvih simptoma, koje se fokusiraju na obnavljanju funkcija mrežnjače. Neki od pristupa su ubacivanje matičnih ćelija u oko, implantacija smeša koje su osetljive na svetlost – uz pomoć virusa, kao i ugradanja električnih uređaja i veštačkih mrežanjča. Sada, hemikalija nazvana AAQ može učiniti da oštećene ćelije postanu ponovo osetljive na svetlost, i nije potrebna druga supstanca ili prisustvo matičnih ćelija.

Ričard Kramer (Richard Kramer), profesor molekularne biologije i citologije sa univerziteta u Kaliforniji (Barkli) je sa svojim timom izabrao AAQ, jer se ponaša kao specifični fotoprekidač, sposoban da uzbudi neurone u prisustvu svetlosti. Vezuje se za jone kalijuma (K) na površini ćelija i kada je hemikalija izložena svetlosti, ona menja tok jona. Ovaj protok jona aktivira neurone. Kramer i koautor rada, Dirk Trauner (Dirk Trauner), hemičar sa univerziteta u Minhenu su bili prvi koji su sintentizovali AAQ pre nekoliko godina.

U ovom eksperimentu, tim je radio na miševima koji su bili genetički modifikovani, na taj način da bi štapićaste ćelije u njihovim očima jednostavno izumrele posle nekoliko meseci od rođenja. Kada su miševi primili inekciju supstance AAQ oni bi se sklonili od svetla i njihove zenice bi kontrahovale, što ukazuje da je njihov mozak primio svetlosne signale, tvrde istraživači.

Slep i onaj ko vidi: mišije oko na levoj strani ne reaguje na svetlost; na desnoj strani je oko koje prima svetlosne signale

U posebnoj studiji objavljenoj u istom žurnalu gde i prva studija, naučnici su pokazali da genetička terapija može povratiti sluh kod gluvih miševa. To je prvi put da je genetička (nasledna) gluvoća kod miševa uspešno tretirana. Naravno, to predstavlja novu polaznu tačku u medicinskim istraživanjima koja bi pomogla gluvim ljudima.

Međutim, ključni napredak u studiji koja se bavi slepilom jeste činjnica da nema učešća spoljnih gena. Nema potreba ni za matičnim ćelijama ili virusima – AAQ radi sam ceo posao, i to je relativno jednostavna hemikalija, pa se može koristiti uporedo sa drugim terapijama. Postoji mana – efekat hemikalije iščezava u periodu od nekoliko dana, kažu istraùivači. Neki smatraju da bi periodično davanje inekcija prestavljalo manje invazivan pristup prilikom rešavanja problema vida kod ljudi sa gubitkom istog. Rad koji detaljno objašnjava eksperiment se pojavio u čaospisu Neuron.

Radijacijom protiv glaukoma

Pre 10 godina, laboratorija John lab je došla do iznenađujućeg otkrića. Samo jedna doza zračenja celog tela, propraćena presađivanjem koštane srži, daje za rezultat neočekivanu zaštitu od glaukoma (bolest očnog živca). Kod opitne grupe gde samo 20% ljudi nije imalo glaukom, posle godinu dana od sprovedenog tretmana radijacijom, procenat ljudi koji nema  znakove glaukoma se popeo na 96%. Uprkos činjenici da je rezultat neočekivan, postoje naznake da izlaganje radijaciji može biti način zaštite od glaukoma, kod ljudi. Epidemiolozi koji su pratili preživele u Japanu posle atomskog bombardovanja, tokom drugog svetskog rata, su primetili da je izloženost radijaciji povećala rizik dobijanja raka, ali je delovalo da u isto vreme pruža zaštitu od glaukoma.

When the optic nerve deteriorates, blind spots develop in your visual field, starting with your peripheral (side) vision.

Kada dođe do degenracije optičkog nerva, nastaju slepe tačke u vašem vidnom polju, gde prvo strada periferni deo vašeg vida

Izovr SicenceDaily

Kvantni efekt vidljiv golim okom

Na prvi pogled zvuči vrlo zanimljivo i novo: prilikom eksperimenta, ispitivanja kvantnih efekata, umesto mehaničkih ili bilo kojih drugih detektora, korišćeno je ljudsko oko! Kvatni efekti se dešavaju na nivou atoma i na nivou sitnijih pod česetica, stoga… Kako su išta mogli da vide?

Nicolas Gisin, fizičar sa univerziteta u Ženevi, Švajcarska, smislio je novi test koji bi omogućio ljudkom oku da detektuje, primeti znake vezanih fotona (photon entanglment).

Zarad jasnosti, objasnimo šta to tačno znači. Fotoni, kao čestice (pridaje im se čestično-talsna priroda, ali mi ih ovde tretiramo kao da su čestice) mogu imati nekoliko osobina, ali najvažnije među njima su spin i polarizacija. Barem, za opis ovog efekta. Dva fotona koji imaju iste osobine (isti spin i polarizaciju) pokazuju zanimljivo ponšanje bez obzira na distancu koja ih deli. Kada izvršite merenje nad jednim fotonom, tada se momentalno dešava promena parametara, osobina drugog fotona koji je uparen sa prvim. Da bi ovo imalo smisla treba napomenuti da: merenje kvantnih efekata podrazumeva promenu osobina merenog subjekta. Da, iskustva iz makro sveta ne važe u mikro svetu. Znači, ova miskorskopska pojva je postala vidljiva i za ljudsko oko. Zvuči vrlo neverovatno…

Gisin i njegove kolege su, ustvari, bile inspirisane jednim starijim eksperimentom koji je obavio Fabio Šiarino (Fabio Sciarrino) i njegov tim na rimskom univerzitetu La Sapienza (Saznanje) u Italiji, još 2008. godine. Uglavnom, kada se fizičari bave vezanim fotonima, oni se bave manjim brojem njih u isto vreme. Rimski eksperiment je posmatrao dva vezana fotona i jedan od njih je “pojačan”, tako što je iskorišćen da se napravi cela lavina fotona (na stotine hiljada) koji imaju njegovo originalno stanje. Naizgled, ova kaskada fotona predstavljaju dovoljno jasnu vizuelizaciju kvantnog efekta vezanih fotona.

Do toga zaključka je Gisin odmah došao i pokušao je da to i pokaže, sprovede kroz svoju adaptaciju eksperimenta. Dok je italijanski ogled koristio uređaje za detekciju, dotle je švajcarski koristio same eksperimentatore, tačnije njihove oči.

Rezultat – naučnici sede u mraku svoje laboratorije, iščekujući svetlosnu potvrdu eksprimenta kome su dali da se stalno ponavlja. I da.. bi svetlost. Na taj našin kvantni efekat je postao vidljiv za ljudsko oko, prvi put u istoriji.

Naravno, ovo nije samo sedenje i piljenje u mrak. Korišćen je Bell test da bi se pokazala identičnost u polarizaciji i spinu, tačnije da su fotoni vezani. Dobijen je pozitivan rezultat, da su foton 1 i lavina fotona od fotona 2 u vezanom paru, svi sa istim osobinama (spin i polarizacija).

Gisin je imao, samo, zamerku da “su standardni detektori, ipak, brži i pouzdaniji i nisu se žalili na zamor.” Kada je neko nezadovoljan, onda je nezadovoljan…

Znači, to je bilo neko svojevrsno mikro-makro vezivanje fotona. Međutim, Gisin je sumnjao u verodostojnost Bellovog testa za makroskopske objekte. Pre nego što je ponovio eksperimet on je odlučio da tesira foton 2 sa Bellovim testom pre nego što napravi lavinu od njega. Prema već pomenutom principu merenja u kvantnoj mehanici, ovo merenje bi poremetilo spin i polaritet fotona 2 i lavina nastala od njega ne bi imala iste parametre kao foton 1. Potonji test nastale lavine ne bi dao poklapanje sa spinom i polarizaciojm fotona 1. Naravno, test je opet bio pozitivan, foton 1 i lavina su delili iste osobine.

Za “pozitivno” pogrešan rezultat nije razlog u prirodi detektora nego u urođenoj nesavršenosti bilo kog detektora, tačnije nivou osteljivosti koji predstavlja svojversnu “rupu”, kroz koju prođu određeni fotoni, a da ne budu detektovani. Kada se bavite malim brojem čestica, fotona, to ne dolazi toliko do izražaja, ali što je veči broj u uzorku, to je uticaj ovog nedostatka veći, do nivoa, da se konačni rezultat merenja znatno menja.

Cela ova kvantna priča još jednom potvrđuje pradavni problem kod izovđenja eksperimenata. Ne poznavanje svih uslova pod kojima se izvodi ogled, može dovesti do pogrešnih zakljuačka. Pogrešno može dovesti do zabluda, a zabulde do novih problema. U ovom slučaju, još jednom je potvrđeno vezivanje fotona na mikro nivou, ali to isto vezivanje na relaciji mikro-makro nivou nije potvrđeno, jer će Bell test uvek davati potvrdni rezultat.

Sciarrino i njegov tim su već neko vreme svesni da je njihov eksperiment mogao imati neki nedostatak u samoj postavci. Zbog toga, već neko vreme rade na preradi svog osnovnog eksperimenta, gde neće biti korišćeno ljudsko oko kao dektor – laser za amplifikaciju signala bi mogao da ga sprži.

Primene kvantnog ekfekta vezivanja fotona postoje, i najupečatljivija od njih je kod kompjuterskih mikro čipova. Bez dubljeg ulaženja u konkretnu primenu, ovaj eferkat omogućava da čipovi budu upola manji od onoga što se nekada smatralo fizičkim ograničenjem. Procenjuje se da to nije kraj mogućnosti i da čipovi mogu biti još više minjaturizovani zbog ovog efekta. Teoretski, naravno…

Do nedavno se smatralo da je, zahvaljujući ovom efektu, možda, moguća trenutna komunikacija, jer sama pojava ne trpi bilo kakvo kašnjenje u prenosu, bez obzira na rastojanje. Na žalost, trenutna komunikacija i dalje nije moguća, ali prakatični aspekti vezanosti fotona se i dalje ispituju, i mahom se mogu primeniti u razvoju kompjutera.

JPG mapa mozga ili kako mozak pamti slike

Svi znamo, da kompjuteri duguju svoje postojanje ljudima. S druge strane, proučavanje kompjutera i njihov razvoj je doveo do mnogih pitanja, na koja čovek možda nikda ne bi potražio odgovore da nije kompjutera.

Da bi smo smo razumeli ko smo i šta smo, ne retko dolazimo u situaciju da prvo potražimo odgovore oko sebe, da bi smo naučili da postavimo pitanja koja će nam pomoći da sebe bolje spoznamo.

Ovaj mehanizam posrednog učenja se dešava stalno, a jedan od primera je način na koji naš mozak izlazi na kraj sa velikim brojem vizuelnih informacija koje prima u toku jednog jedinog dana; da ne pominjemo ceo život.

Još kraće rečeno, kako mi, ZAISTA, pamtimo sve te slike koje nam dolaze?

Priča o pamćenju i skladištenju podatka kreće od kompjutera. Kada neka slika biva sačuvana u datoteku ili fajl (file), ustvari biva pokrenut poseban mehanizam koji optimizuje i smanjuje količinu informacija koje su potrebne da bi se određena slika sačuvala i što je još važnije, verodostojno reprodukovala. Ima puno različitih algoritama, i sve su ih ljudi smislili (značajna opaska), i među njima su najpoznatiji i najviše korišćeni formati koji su pozanti pod skraćenicama JPG i PNG. Tu su i prastari BMP, vremešni GIF i ogromni TIFF, i pored njih, cela galerija algoritama je danas u upotrebi. Svi ti algoritmi su uvek u procepu između kvaliteta (očuvanja verodostojnosti sadržaja – slike) i količine potrebnih podataka da bi se ta verodostojnost sačuvala. Stalno sučeljavanje dvaju osobina: kvaliteta i kvantieta. Svi ti algoritmi su rešenja za kompjutere, jer da nije njih, slanje slika bi, i dan danas trajalo dugo i zahtevalo od nas da budemo jako strpljivi prilikom slanja i prijema e-maila.

Konačno, na osnovu izloženog, uviđemo da se naš mozak nalazi u sličnoj situaciji.. da ne kažemo problemu. Ćelije, u mrežnjači oka, koje su osteljive na svetlost imaju sposobnost razlaganja slike koja se meri megapikselima. Mozak, sa druge strane nema mogućnost, niti memorijsku sposobnost, da tokom životnog veka barata sa slikama takvog formata. Zbog toga, mozak je prinuđen da bira najvitalnije informacije i da na osnovu njih razume vizuelni svet.

U jednom od skorašnjih izdanja časopisa Current Biology (Savremena biologija), tim istrživača predvođen naučnicima Ed Connor i Kechen Zhang sa univerziteta John Hopkins opisuju sledeće zrnce znaja, koje će nam pomoći da bolje razumemo kao mozak skladišti i kompresuje vizuelne informacije (svaka sličnost sa kompjuterima NIJE slučajna).

Istraživanja su pokazala da postoje ćelije u mozgu primata (znači ne samo kod čoveka) koje su vrlo selektivne za delove slike koje sadrže oštre i izražene krivine. Kada se kaže “krivine” ne misli se, samo, na linije nego i na cele oblasti koje se na neki način, izuzetno, izdvajaju od ostatka slike (još jedno značajno primećivanje). Oblast mozka gde se nalaze te ćelije je označena sa oznakom “V4” i nalazi se u središnjem delu zone mozga koja je zadužena za obradu slike. Prostije rečeno, negde na pola puta od oka do mozka, dobijene informacije se filtriraju, gde je parametar po kome se filtrira, ustvari, podatak o krivama koje sačinjavaju sliku. Za te ćelije, ravne ivice i blage krivine uopšte nisu zanimljive, samo oštro i ćoskasto.

Imajući ovo sazanje ispred sebe, istraživači i jedan od koautora Russell Rasquinha su razvili kompjuterski model ćelija iz zone V4. Ove ćelije su pažljivo “trenirane” na hiljadama slika koje pokazuju razne objekte iz prirode. Posle pregledanja neke slike, od ćelija je traženo da prizovu nazad sliku, koju su do malo pre “gledale” (nije rečeno kako je tačno rađeno). Kompjuterske V4 ćelije su regovale sasvim suprotno od prirodnih, njima su se više svidele ravne ivice i blage i plitke krive!

Međutm, broj veštačkih ćelija koje su učestvovale u procesu rekonstrukcije slike nije bio ograničen. Sledeća faza eksperimenta je tražila da se broj ćelija zančajno smanjuje,  pri svakom novom “skeniranju” slike. Što je broj aktivnih ćelija više opadao, to je njihova selektivnot sve više naginjala kao oštrom i ćoškastom aspektu slike. Znači, modelirane V4 ćelije nisu loše odrađene, samo su imale bolju poziciju od prirodnih. Čim su se uslovi izjerdnačili, i jedne i druge su reagovale na isti način.

U redu, i šta je toliko značajno kod tih oštrih krivina?

Oštrina ili oštra linija je nekoliko puta ređa u prirodi nego ravna linija ili blaga krivina. Koristeći oštrinu, kao kritični element prepoznavanja i reporodukovanja objekta, u vizuelnom smislu, čuvanje slike biva znatno ekonomičnije. Izuzetnost je uvek više privlačila pažnju nego, na široko, prisutna običnost.

“U sadašnjem trenutku, kompjuteri nas pobeđuju u šahu i bolje rešavaju određene matematičke probleme nego mi, međutim, i dalje nam ne mogu prići u sposobnosti razlikovanja, prepoznavanja, razumevanja, sećanja i manipulacije objekata koji čine naš svet.”, podcrtava Connor.

Ova prednost je postignuta zahvaljujući ljudskoj sposobnosti da dobijene informacije kondenzuje na nivo prepoznavanja i praćenja, umesto čuvanja celokupne informacije. Kompjuterski gledano, čovekov mozak je i dalje najbolji algoritam za kompresiju vizuelnog podatka.

Neko će reći da je to sasvim prirodna stvar, jer kada muškarac vidi određene “krivine”, naravno da je odmah jasno, ko je tu izuzetan a ko ne… i.. ako mislite da žene nemaju oko za “krivinu”, grdno se varate, znaju one šta treba da bude krivo i šta pravo. Znaju one to i bez kompjutera…