새로운 MRI 센서로 뇌의 깊은 움직임을 이미지화 할 수 있습니다

.美 우주탐사기업, 승객 태우고 우주 왕복비행 최초 성공

송고시간 | 2019-02-24 17:05 (서울=연합뉴스) 김서영 기자 = 리처드 브랜슨 버진그룹 회장이 이끄는 민간 우주탐사기업 버진 갤럭틱(Virgin Galactic)이 지난 22일(현지시간) 처음으로 승객을 태우고 시험 우주여행을 하는 데 성공했다. 버진 갤럭틱의 우주선 '스페이스십 투' 발사 장면 버진 갤럭틱의 우주선 '스페이스십 투' 발사 장면 [EPA=연합뉴스]

AFP 통신에 따르면 버진 갤럭틱의 유인 우주선 '스페이스십 투'(Spaceship Two)는 두 명의 조종사와 탑승객 한 명을 태운 채 미국 모하비 사막에서 수송 비행선에 실려 가던 중 공중에서 발진해 55.87마일(89.9㎞) 상공에 도달한 뒤 지상으로 귀환했다. 지난해 12월 고도 50.9마일(81㎞) 높이까지 유인 우주선을 쏘아 올리는 시험 비행에 성공한 지 두 달 반만이다. 이들은 수송선에서 분리된 후 자체 엔진을 이용해 마하3(음속의 3배)의 속도로 1분간 우주를 향해 날아간 뒤 몇 분간의 무중력 상태를 경험하고 무사히 지상으로 돌아왔다. 이날 스페이스십 투에 동승한 탑승객이자 우주비행사 교관인 베스 모지스는 앞으로 우주여행을 하게 될 일반인 승객의 탑승 전 훈련을 담당할 예정이다. 미 항공우주국(NASA)은 통상적으로 우주의 시작이라 여겨지는 '카르만 선'(Karman Line·고도 62마일, 100㎞)에 못 미치는 고도 50마일(80㎞)부터 우주로 정의하고 있어 미국 기준으로 첫 민간인 왕복 우주 비행에 성공한 셈이다.

스페이스십 투에서 바깥을 바라보며 환호하는 탑승객 스페이스십 투에서 바깥을 바라보며 환호하는 탑승객 [EPA=연합뉴스]

스페이스십 투는 지난 2014년 조종사가 사망하는 사고로 당초 예정보다 일정이 지연된 바 있다. 브랜슨 회장은 이달 초 인터뷰를 통해 7월까지는 시험 비행을 끝내고 자신도 탑승객 중 하나가 되기를 바란다고 밝혔다. 한편 아마존의 창업자 제프 베이조스는 올해 말부터 자신이 이끄는 우주탐사업체 '블루 오리진'에서 개발한 우주선 '뉴 셰퍼드'로 스페이스십 투보다 더 먼 우주까지 여행하게 될 것이라고 발표했다. 버진 갤럭틱과 블루 오리진을 시작으로 민간 우주탐사 기업들의 우주여행 경쟁이 본격적으로 불붙을 전망이다. sykim@yna.co.kr

https://www.yna.co.kr/view/AKR20190224040200009?section=it/science

 

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나훈아"고향으로 가는 배"

 

 

.새로운 이론은 더 나은 배터리, 연료 전지로 이어질 수 있습니다

2019 년 2 월 22 일 Emily Venere, Purdue University ,이 이미지에서 다양한 색상은 연료 전지 및 기타 에너지 응용 분야에서 사용되는 Yttria Stabilized Zirconia라는 재료를 구성하는 마이크로 미터 크기의 입자의 결정 학적 방향을 나타냅니다. 회색 음영은 입자 경계 구조 "장애"를 나타내며 아쿠아 및 파랑 색조는 무질서한 영역을 나타냅니다. 빨간색은 음전하를 나타내고 파란색은 음전하를 나타냅니다. 신용 : Purdue 대학 이미지 / Vikrant Karra와 Edwin García

새로운 이론은 연구원과 업계가 2 차 전지, 연료 전지 및 기타 에너지 응용 분야에서 이온 세라믹이라고 불리는 물질의 성능을 조정하고 향상시킬 수있게 해줍니다. 이온 세라믹스는 연료 전지가 얼마나 많은 전력을 전달할 수 있는지 또는 얼마나 빨리 배터리를 충전 할 수 있는지 그리고 얼마나 오래 충전 할 수 있는지에 영향을 미치는 방식으로 경계면에서 만나는 여러면으로 된 " 입자 "로 구성됩니다. "내 핸드폰은 고정 된 양의 전하를 가지고 있으며, 그 입자 경계는 제한적인 요소입니다."그 책임의 상당 부분이 퍼듀 대학교 의 재료 공학 교수 인 에드윈 가르시아 (Edwin García)에 의하면 말했다 . 이온 세라믹스를 사용하는 기술을 완성하는 한 가지 과제는 " 상전이 "(구조적 및 전기 화학적 변화) 를 거쳐 재료 특성에 영향을 미치는 결정립 경계 (입자 간 계면)의 절연 효과를 극복하는 것입니다 . "그것은 지난 40 년 동안 도자기 분야에서 존재해온 문제"라고 그는 말했다. 그러나, 지난 10 년 동안 과학자들은 벌크 상 (3-D 재료)과 같은 계면 (2-D 재료)이 상전이를 겪을 수 있다는 사실을 깨닫지 못했습니다. García와 함께 일하면서, 박사 과정 학생 Suryanarayana Karra Vikrant는 새로운 이론을 개발하기위한 연구를 주도했다. 새로운 이론은 작은 입자들 사이의 경계에서 일어나는 일을 기술한다. 이 연구는 John Cahn의 선구적인 연구로 1998 년 국립 과학 메달 상을 수상한 메탈을 연구했으며 Massachusetts Institute of Technology와 National Standards and Technology Institute의 연구원이었다. "이 이론은 이러한 인터페이스가 전에는 확인되지 않았던 상전이를 겪고 있음을 보여줍니다."라고 García는 말했습니다. 2-D 상전이는 전하, 전압 및 구조적 "무질서"의 변화를 포함 할 수 있으며, 이는 10nm 스케일의 재료 특성에 영향을 미치지 만 매크로 규모의 성능, 특성 및 성능 저하에 영향을 미칩니다. 이 이론은 고체 산화물 연료 전지 응용 분야 의 재료 인이 트리아 안정화 지르코니아 또는 YSZ를 사용하여 검증되었습니다 . 연구 결과는 Nature Journal 전산 재료 에 수요일 (2 월 20 일)에 게재 된 연구 논문에 상세히 기술되어있다 . Purdue 학생 인 Vikrant Karra는 결정립계가 어떻게 변화 하는지를 보여주는 상태도를 만들었습니다. "기본적인 과학적 관점에서 본 연구는 매우 멋지지만 에너지 응용 분야와도 관련이 있습니다."라고 가르시아는 말했다. 예를 들어, 계면 도자기를보다 잘 설계 할 수있게되면 연료 전지와 배터리를 오래 사용할 수 있으며 현재보다 더 빨리 충전 할 수 있다고 그는 말했다. 이것은 계면 상의 전이 가 결정립계 가 절연체가되어 배터리의 성능을 방해 할 수 있기 때문 입니다. "그래서,이 이론은 벌크 세라믹의 2-D 단계를 조정하는 첫 단계입니다."라고 그는 말했다. 이 이론은 YSZ뿐만 아니라 고체 배터리를 가져올 수있는 다른 도자기 또는 액체 전해질을 포함하지 않는 배터리에도 적용됩니다.이 사전은 종래의 리튬 이온 배터리에 비해 다양한 잠재적 이점을 제공합니다. 사고로 전기 누출이나 가연성 전해질의 위험성을 제거하여 전기 자동차의 경량화와 안전성을 높였습니다. 연구 결과는 재료의 응력을 측정하는 센서, 에너지 기술 및 컴퓨터 메모리를 겨냥한 강유전과 피에조 트로닉스 애플리케이션 용 도자기 설계에도 영향을 미친다. 고급 설계는 이러한 어플리케이션에서 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 미래의 연구는 배터리로 실험 결과를 가지고 이론을 입증하고 곡물 계면의 동적 거동에 대해 배우는 작업을 포함합니다.

더 자세히 살펴보기 : 이론은 동적으로 무질서한 고체 물질을 설명합니다 . 자세한 정보 : KSN Vikrant et al. 에너지 응용을위한 이온 세라믹의 입자 경계 전이, npj 전산 재료 (2019). DOI : 10.1038 / s41524-019-0159-2 저널 참조 : 자연 제공 : Purdue University

https://phys.org/news/2019-02-theory-batteries-fuel-cells.html

 

 

.연구 결과 높은 IQ가 생태 재해를 예방하기에 충분하지 않음을 발견했습니다

2019 년 2 월 22 일, 센트럴 플로리다 대학교 UCF, Jacopo Baggio와 그의 동료들은 높은 지능을 가진 개인이 패턴과 역 동성을 식별 할 가능성이 더 높다는 것을 발견했습니다. 사회적 지능이 높은 사람들은 다른 사람들의 정신 상태를보다 효과적으로 전달하고 이해합니다. 제한된 리소스를 관리하려면 두 그룹이 모두 필요합니다. 신용 : UCF : Karen Norum

높은 IQ는 생태 재앙을 막기에 충분하지 않습니다. 그것은 또한 사회적 지능을 취할 것입니다. 그것이 University of Central의 연구원이 공동 저술 한 수요일에 Nature Communications 지에 게재 된 새로운 연구의 결론이다 . 이 연구 결과는 왜 어떤 단체가 물이나 어업과 같은 공유 자원을 다른 사람들보다 더 잘 관리 하는지를 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 지구 인구가 자원에 부담을주고있는 속도로 커지면서 그들을 관리하는 방법을 찾는 것이 중요합니다. UCF 정치학과 조 코보 바지 오 (Jacopo Baggio) 조교수는 " 공통 재산의 경우 특히 개인에게 좋은 것과 단체에 좋은 것 사이에 긴장감이 있습니다. . "개인마다 종종 다른인지 능력이 있습니다"라고 Baggio는 말합니다. "예를 들어, 일반 지능 이 높은 개인은 패턴과 역 동성을 더 잘 식별 할 수 있고, 높은 사회적 지능을 가진 사람들은 다른 사람들의 정신 상태를보다 효과적으로 전달하고 이해할 수 있습니다." 연구원은 디지털 게임을 사용하여 가상 생태계를 시뮬레이션 한 결과, 일반 지능이 높지만 사회적 지능이 낮은 팀이 자원이 부족한 상황에 직면했을 때 팀은 자원을 더 빨리 소모하고 잠재적 자원을 적게 채어 생태계를 그것의 한계. 그러나 일반 및 사회 지능 모두가 높았을 때 팀은 잠재적 자원의 더 많은 부분을 수확하고 생태계가 붕괴되지 않도록했습니다. "개인과 집단이 상호 작용하는 방식을 이해하고 어떤 유형의 개인이 개인적 비용에 비해 집단 혜택을 선호하는 경향이 적습니까?"라고 Baggio는 말합니다. 일반 정보를 통해 사람들은 게임의 규칙을 이해할 수 있었고 자원 (이 경우에는 디지털 토큰)이 재생산되고 사회 정보가 사람들의 성과를 최적화하는 데 어떻게 도움을 주 었는지 연구 결과의 공동 저자이자 심리학 교수 인 Thomas Coyle는 말합니다. 샌 안토니오에 택사스 대학. 코 일은 "이론적으로 사회적 지능 수준이 높은 사람들은 그룹 회원 간 갈등을 줄이고 사람들이 공통의 목표를 향해 나아갈 수있게하는 데보다 효과적입니다. "이러한 '사람들'의 기술은 공유 자원을 관리하는 데 중요합니다." Utah State University의 인류학 조교수이자 공동 저자 인 Jacob Freeman은 다양한 업무 분야에서 다양한 유형의 정보에 대한 교육의 필요성을 지적했습니다. Freeman은 " 우리의 교육 시스템 은 복잡한 사회 생태적 도전에 대처할 수 있도록 그룹을 잘 갖추기 위해 일반 및 사회 정보를 육성하는 데 중점을 두어야한다고 제안합니다 . Coyle은 연구자들이 여전히 사회적 지능을 개선 할 수있는 방법을 모색하고 있다고 말합니다. 연구를 위해 연구원은 사람들이 실제 돈 대신 가상 토큰을 수집하는 디지털 게임을 사용했습니다. 참가자는 미국 서부에있는 두 개의 대형 대학에서 온 216 명의 학부생이었습니다. 그들은 두 가지 실험 조건 중 하나에 무작위로 배치되었습니다 : 조건이 개선되기 시작한 토큰이나 계속 채워지는 게임 또는 조건이 악화되기 시작한 토큰이 충분히 빠르게 재생성되지 않은 게임. 일반 지능은 대학에서 제공 한 ACT 및 SAT 점수로 나타났습니다. 사회 지능은 다른 사람들의 의도와 감정을 추론하는 능력을 추정 한 단편 스토리 테스트를 사용하여 측정되었습니다. 이 검사는 종종 사회적 의사 소통 장애, 의사 소통 오류 및 다른 사람들의 정신 상태를 추론하는 능력을 예측하는 데 사용됩니다.

추가 정보 : 온라인 커뮤니케이션의 집단 지성 저널 참고 자료 : Nature Communications :에 의해 제공 센트럴 플로리다 대학

https://phys.org/news/2019-02-high-iqs-wont-ecological-disasters.html

 

 

.에너지가 다른 전자빔 쌍을 생성 할 수있는 레이저 구동 입자 가속기

2019 년 2 월 22 일 Ludwig Maximilian University of Munich 에너지가 다른 전자빔 쌍을 생성 할 수있는 레이저 구동 입자 가속기 가속기 설정에 따른 전자 스펙트럼. 왼쪽 : 단일 낱단 작업으로 조정, 오른쪽 : 두 번째 묶음의 에너지를 변경하면서 이중 묶음 작업으로 조정. 제공 : Johannes Wenz, LMU

LMU의 연구원들은 서로 다른 에너지를 가진 전자 빔 쌍을 생성 할 수있는 최초의 레이저 구동 입자 가속기를 만들었습니다. 입자 가속기 기반 방사선원은 현대 물리학 및 의학에서 없어서는 안될 도구입니다. 제네바의 LHC 나 함부르크의 유럽 XFEL과 같은 더 큰 표본 중 일부는 지금까지 제작 된 가장 복잡한 (값 비싼) 과학 기기 중 하나입니다. 현재 LMU의 레이저 물리학 자 와 MPQ (Max Planck Institute for Quantum Optics) 는 서로 다른 에너지를 가진 쌍으로 된 전자빔을 생성 할 수있을뿐만 아니라 기존의 것보다 훨씬 콤팩트하고 경제적 인 레이저 구동 입자 가속기 를 개발했습니다 디자인. 이 위업은 레이저 구동 입자 가속기 의 제어에서 획기적인 발전을 의미 할뿐만 아니라 초단 시간 스케일에서 물질의 거동에 대한 새로운 연구 방향을 제시합니다. 결과는 초고속 역학에서 새로운 세대의 실험을위한 기반을 마련했습니다. 새로운 방법은 단 몇 펨토초 간격으로 짝을 이루는 전자 번치를 생성합니다 (펨토초는 10 억분의 1 초입니다). Karsch 그룹은 차세대 소설 방사선원의 건설에 이미 착수했다. LMU의 새로운 레이저 응용 센터 센터 (CALA)에 ATLAS-3000 레이저를 장착 한이 회사는 세계에서 가장 강력한 레이저 중 하나를 시운전하고 있습니다. 진단 목적을위한 소형의 레이저 구동 X 선 소스 개발과 같이 이중 에너지 전자 낱단을 만드는 새로 획득 한 능력의 잠재적 인 의학적 응용이 이제 탐구 될 수 있습니다. FLASHForward는 첫 번째 전자 낱단을 가속화합니다 .

자세한 정보 : J. Wenz et al. 소형 레이저 구동 가속기의 이중 에너지 전자빔, Nature Photonics (2019). DOI : 10.1038 / s41566-019-0356-z 저널 참조 : Nature Photonics :에 의해 제공 뮌헨의 루드비히 막시밀리안 대학

https://phys.org/news/2019-02-laser-driven-particle-pairs-electron-energies.html

 

 

.미래의 나노 스케일 센싱을위한 팁

2019 년 2 월 22 일 과학 기술 연구기구 (A * STAR), 싱가포르, 실험에 사용 된 다이아몬드 피라미드 팁 중 하나의 예. 이 팁의 반경은 10 나노 미터이며 나노 스케일 공간 해상도로 감지 할 수 있습니다. 크레딧 : Ref 1의 허락을 받아야합니다. Copyright (2018) American Chemical Society

원자 힘 현미경 (AFM)에 사용되는 상업적으로 이용 가능한 다이아몬드 팁은 비용 효과적이고 실용적인 양자 나노 스케일 감지를 가능하게 할 수 있다고 A * STAR 연구자들은 발견했다. 전자기장, 온도 또는 변형과 같은 양의 매우 민감한 나노 스케일 측정을하기위한 탐침으로서 다이아몬드의 광학 활성 원자 결함 인 ' 컬러 센터 ' 를 사용하는 아이디어 는 잘 알려져있다. 그러나 실제로 이러한 실험은 주문형 다이아몬드 나노 구조의 값 비싼 제조를 요구했으며 컬러 센터에서 생성되는 매우 약한 광 신호를 수집하는 것은 어려웠습니다. 이제 A * STAR의 재료 연구 및 엔지니어링 연구소와 고성능 컴퓨팅 연구소의 Victor Leong이 공동으로 발표 한 연구에 따르면 실리콘 공석 센터가 들어있는 상용 피라미드 형 다이아몬드 AFM 팁을 사용하면 도움이 될 수 있다고합니다 . 이 접근법은 몇 가지 장점이 있습니다. 먼저 공 촛점 현미경 과 다이아몬드 팁을 다른 방향으로 배치 한 실험에서 다이아몬드 팁의 피라미드 모양이 색상 중심에서 생성 된 약한 적외선 (738 나노 미터) 광 발광의 매우 효율적인 수집기 역할을한다는 것을 보여줍니다. 기하학적 효과로 인해 방사 된 광 발광의 더 큰 부분이 피라미드의 바닥으로 연결되어 다른 방향보다 최대 8 배 강한 신호를 생성합니다. 실험에서, 팁의베이스는 적외선 빛을 투과하는 실리콘 질화물 캔틸레버에 부착되어, 포토 루미 네 슨스가 통과하여 분광 광도계에 의해 수집 될 수있게 하였다. "많은 나노 센싱 분야에서 신호는 본질적으로 매우 약하며 감도에 근본적인 한계가 있습니다."라고 Leong은 설명했습니다. "더 큰 신호를 수집하고 탐지하는 기능은 최소한의 탐지 가능한 신호, 해상도 및 측정 시간과 같은 많은 성능 메트릭을 향상시킵니다." 둘째, 이러한 다이아몬드 팁은 상업적으로 이용 가능하며 AFM 및 현미경 장비와 호환되므로 실제 구현까지의 경로를 제공합니다. "이 기성품 다이아몬드 AFM 팁은 쉽게 이용할 수 있고 저렴합니다. 각각 100 SGD 정도의 비용이 든다"고 Leong은 설명했다. "적절한 광학 특성을 가진 컬러 센터가 있다면, 다른 다이아몬드 나노 로브를 대체 할 수있는 저렴한 비용이 될 수 있습니다. 저렴한 비용과 쉬운 가용성으로 양자 기술 응용 분야의 신속한 개발 및 흡수를 촉진 할 수 있습니다." 팁 직경이 약 10 나노 미터이고 길이가 약 15 마이크로 미터 인 다이아몬드 팁의 극히 작은 크기는 연구 대상 샘플에 매우 가깝게 도달 할 수있어 측정 감도와 공간 해상도를 극대화 할 수 있음을 의미합니다. "이러한 다이아몬드 팁은 다른 다이아몬드 구조로 수행하기가 어려운 감지 응용 분야, 예를 들어 깊은 트렌치의 전자기 특성 또는 밀접하게 배치 된 나노 구조 주변의 공간을 매핑하는 것과 같이 잠재적으로 사용될 수 있습니다"라고 Leong은 설명합니다. 현재까지 팀은 실리콘 공석 색상 센터가있는 다이아몬드 팁을 조사하는 데 주력했지만 Leong은 magnetometry 연구에서 널리 사용되는 질소 공석 색상 센터를 도입 할 수 있다고 말합니다. "논문 1에서 논의 된 다이아몬드 팁 배치는 명목상 질소가없는 공정으로 제조되었으므로 많은 실리콘 공석 센터가 있었지만 질소 공석 센터는 거의 없었다"고 Leong은 설명했다. "그러나, 우리가 얻은 다이아몬드 팁의 다른 개별 일괄 처리는 높은 농도의 질소 결원 센터를 포함했다." 연구진은 다이아몬드 팁에서 향상된 광 판독이 가능하다는 것을 보여 주었기 때문에 연구의 다음 단계는 성능을 최적화 한 다음 실제 감지 실험을 수행하는 것입니다. "우리는 실제 나노 센싱 애플리케이션에 이러한 팁을 배치 할 계획입니다. 나노 스케일 자기 센싱 및 표면 연구 "라고 Leong은 말했다. 추가 정보 : 다이아몬드의 양자 감지 기능 향상 추가 정보 : Sumin Choi et al. 양자 나노 센싱을위한 다이아몬드 AFM 팁, ACS Photonics (2018)의 광 판독 성능 향상 . DOI : 10.1021 / acsphotonics.8b00921 저널 참조 : ACS Photonics 제공 기관 : 싱가포르 과학 기술 연구원 (A * STAR), 싱가포르 

https://phys.org/news/2019-02-future-nanoscale.html

 

 

.해군이 상온 초전도 특허 출원

 

 

2019 년 2 월 22 일, Troy Carter, TechLink 해군이 상온 초전도 특허 출원 미 해군의 특허 출원에 설명 된 상온 초전도 설계의 그림. 신용 : 미국 특허 및 상표 사무소

미 해군에서 일하는 한 과학자는 상온 초전도체에 관한 특허를 신청했으며 에너지 전송 및 컴퓨터 시스템의 잠재적 인 패러다임 변화를 나타냈다. 살바토레 세자르 파이스 (Salvatore Cezar Pais)는 목요일에 미국 특허청이 공개 한 해군 특허 출원 의 발명가 로 상장되었다. 이 출원은 실온 초전도체가 절연체 코어를 갖는 와이어 및 런던 침투 깊이의 두께와 증착 후에 분극화 된 진공 증착에 의해 증착 된 알루미늄 PZT (납 지르 코 네이트 티타 네이트) 코팅을 사용하여 제조 될 수 있다고 주장한다. 전자 코일이 원주 실온 초전도있게 코일은 전류 펄스로 활성화 될 때, 비선형 진동이 유발되도록 코팅 주위에 위치된다. "이 개념은 문명에 엄청난 이익을 가져다주는 새로운 에너지 생성 및 수확 장치의 설계 및 개발로 이끄는 특허 문서에 따르면 어떠한 손실없이 전력의 전송을 가능하게하고 최적의 열 관리 ( 열 손실 없음)를 나타냅니다 . " 특허 문서에는 데이터가 포함되어 있지 않습니다. 실온 초전도체는 화씨 77 도의 온도에서 초전도성을 나타낼 수있는 물질입니다. 현재의 초전도체는 절대 제로 근처에서 냉각 될 때 작동하며 가장 따뜻한 초전도체 인 황화수소는 화씨 -95도에서 작동합니다. 다른 사람들은 과거에 상온 초전도체를 발명했다고 주장했다. 작년에 두 명의 인도 과학자들은 금과은 입자를 사용하여 상온 초전도체를 만들었다 고 주장했다. 다른 물리학 자들은 압축 된 란탄과 수소를 사용하고 있습니다. 더 자세히 살펴보기 : 연구원들은 상온 부근에서 초전도의 새로운 증거를 발견합니다 .

추가 정보 : techlinkcenter.org/wp-content/ ... ads / 2019 / 02 / RTSC.pdf 제공 : TechLink

https://phys.org/news/2019-02-navy-patent-room-temperature-superconductor.html

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)
B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

.새로운 MRI 센서로 뇌의 깊은 움직임을 이미지화 할 수 있습니다

 

에 의해 매사 추세 츠 공과 대학 크레딧 : CC0 공개 도메인

칼슘은 대부분의 세포에서 중요한 신호 분자이며 특히 뉴런에서 중요합니다. 뇌 세포에서 이미징 칼슘은 뉴런이 서로 어떻게 소통 하는지를 나타낼 수 있습니다. 그러나 현재의 영상 기술은 뇌에 수 밀리미터 밖에 침투 할 수 없습니다. MIT의 연구자들은 이제 자기 공명 영상 (MRI) 에 기초한 칼슘 활동 을 이미지화하는 새로운 방법을 고안 하여 뇌 깊숙이 깊숙이 들어갈 수있게했습니다. 이 기술을 사용하여 살아있는 동물의 뉴런 내부에서 신호 프로세스를 추적하여 신경 활동과 특정 행동을 연결할 수 있습니다. "이 논문은 신경 과학에 널리 사용되는 강력한 광학적 접근법과 직접적으로 유사하지만 깊은 조직 에서 생체 내에서 수행되는 그러한 측정을 가능하게하는 최초의 MRI 기반 세포 내 칼슘 신호 전달을 설명합니다 "라고 MIT의 교수 인 Alan Jasanoff는 말한다. 생물 공학, 뇌 및인지 과학, 핵 과학 및 공학, MIT의 McGovern 뇌 연구 연구소의 준회원입니다. Jasanoff는 Nature Communications 의 2 월 22 일자호에 실린이 논문의 수석 저자입니다 . MIT postdocs Ali Barandov와 Benjamin Bartelle이 논문의 주 저자입니다. CIT 수석 캐서린 윌리엄슨, 최근 MIT 졸업생 인 에밀리 루크스 (Emily Loucks), 아서 아모스 노 예스 (Arthur Amos Noyes) 교수 스티븐 리파드 (Steven Lippard) 교수도 연구의 저자입니다. 세포에 들어가기 휴식 상태에서 뉴런의 칼슘 농도는 매우 낮습니다. 그러나 전기 자극을 발사하면 칼슘이 세포 내로 침투합니다. 지난 수십 년 동안 과학자들은 형광 분자로 칼슘을 표시함으로써이 활동을 이미지화하는 방법을 고안해 냈습니다. 이것은 실험실 접시 또는 살아있는 동물의 두뇌에서 자란 세포에서 할 수 있지만 현미경 이미징 의이 종류는 단지 뇌 표면에 대부분의 연구를 제한, 조직에 몇 밀리미터의 몇 십분의 일을 침투 수 있습니다. Jasanoff는 "이러한 도구로 놀라운 일들이 진행되고 있지만 우리는 다른 사람들이 셀룰러 레벨 시그널링을 더 깊이 볼 수있는 것이 필요했습니다."라고 말합니다. 이를 달성하기 위해 MIT 팀은 주입 된 조영제와 세포 내부의 물 분자 사이의 자기 적 상호 작용을 감지하여 작동하는 비 침습적 인 기술인 MRI를 사용했습니다. 많은 과학자들이 MRI 기반의 칼슘 센서를 연구하고 있지만, 주요 장애물은 뇌 세포 내부에 들어갈 수있는 조영제를 개발하는 것이 었습니다. 작년 Jasanoff의 연구실에서는 세포 외 칼슘 농도를 측정 할 수있는 MRI 센서를 개발했으나 세포에 들어가기에는 너무 큰 나노 입자를 기반으로했습니다. 연구팀은 새로운 세포 내 칼슘 센서를 만들기 위해 세포막을 통과 할 수있는 빌딩 블록을 사용했다. 조영제에는 자기장과 약하게 상호 작용하는 금속 인 망간이 세포막을 통과 할 수있는 유기 화합물에 결합되어 있습니다. 이 복합체는 또한 킬 레이터 (chelator)라고 불리는 칼슘 결합 팔을 함유하고 있습니다. 세포 내에 일단 칼슘 농도가 낮 으면 칼슘 킬 레이터는 망간 원자에 약하게 결합하여 망간을 MRI 검출로부터 보호합니다. 칼슘이 세포 내로 흐를 때, 킬 레이터는 칼슘에 결합하고 망간을 방출하여 조영제를 MRI 이미지에서 더 밝게 보입니다. "뉴런이나 다른 뇌 세포 인 glia가 자극을 받으면 칼슘 농도가 10 배 이상 증가하는 것을 경험할 수 있습니다. 우리의 센서는 이러한 변화를 감지 할 수 있습니다."라고 Jasanoff는 말합니다. 정확한 측정 연구자들은 운동을 계획하고 새로운 행동을 배우는 데 관여하는 뇌 안의 한 영역 인 선조체 (striatum)에 그것을 주입함으로써 쥐의 센서를 테스트했다. 그런 다음 칼륨 이온을 사용하여 선조체의 뉴런에서 전기 활동을 자극하고 그 세포에서 칼슘 반응을 측정 할 수있었습니다. Jasanoff는이 기술을 사용하여 특정 행동이나 행동에 관련된 작은 뉴런 클러스터를 식별하고자합니다. 이 방법은 세포 내 신호 전달을 직접 측정하기 때문에 뇌의 혈류를 측정하는 전통적인 기능적 MRI (fMRI)보다 훨씬 더 정확한 뉴런 활동의 위치와 시간에 대한 정보를 제공 할 수 있습니다. "이것은 뇌의 다른 구조가 자극을 처리하거나 행동을 조정하는 데 어떻게 작용 하는지를 파악하는 데 유용 할 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 또한이 기술은 면역 세포의 활성화를 촉진하는 등 다른 많은 역할을 수행 할 때 칼슘을 이미지화하는 데 사용될 수 있습니다. 추가 수정으로, 그것은 언젠가 심장과 같은 칼슘에 의존 하는 뇌 또는 다른 기관의 진단 이미징을 수행하는데 사용될 수 있습니다 .

추가 탐색 MRI로 뇌의 전자기 신호 모니터링 메사추세츠 공과 대학교 제공