복잡한 형질과 관련된 유전자의 발현과 관련된 돌연변이
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.천문학 자들은 우주에서 가장 일반적인 분자를 추적하기
위해 새로운 방출 선을 매핑 에 의해 우주 연구를위한 SRON 네덜란드 연구소 오리온 바. 크레딧 : Weilbacher et al. 2019 년 11 월 6 일
분자 수소 (H 2 )는 은하에서 차갑고 밀도가 높은 가스의 99 %를 구성합니다. 따라서 별이 태어난 곳을 매핑하는 것은 기본적으로 H 2를 측정하는 것을 의미하며 , 이는 저온에서 강한 특징적인 특성이 없습니다. SRON Netherlands Institute for Space Research 및 Groningen 대학의 천문학 자들은 이제 표준 미량 분자 일산화탄소가없는 곳에 미량 분자 플루오르 화수소 (HF)의 방출 신호를 매핑했습니다. 우주에서 한 지역에 대한 HF 맵을 최초로 생성하여 H 2 를 간접적으로 매핑하는 새로운 도구를 만듭니다 . 11 월 6 일 천문학 및 천체 물리학 출판 . 모든 은하에서 별들은 죽고 형성되고 있습니다. 지상에서 수명 요소 풍부한 혼란에 근거하는 동안 분자 냉 양식 별 아웃있는 치밀한 가스 99 %로 이루어지는 고분자, 매우 단조로운 수소 (H 2 ). 따라서 별이 태어난 곳을 매핑하려면 감지 H 2 가 필요합니다 . 불행히도,이 물질은 21cm의 쉽게 구별 할 수있는 파장에서 전파를 방출하는 원자 사촌 (H)과 달리 저온에서 강한 특성 신호가 없기 때문에 관찰하기가 어렵습니다. SRON Netherlands Institute for Space Research 및 Groningen 대학의 천문학 자들은 이제 H 2 를 측정하는 새로운 도구를 발견했습니다불화 수소 (HF)를 맵핑하고 그것의 존재비를 H 2 의 그것과 풍부하게 연결함으로써 간접적으로 . 새 도구는 Orion Bar와 같은 다른 도구가 Orion Trapezium 별 주변과 Orion Molecular Cloud 사이에서 실패 할 때 유용합니다. 이 영역에서 탄소는 이온화됩니다. 즉, 일산화탄소 (CO) (보통 H 2 를 찾는 신뢰할 수있는 미량 분자) 는 추적자로 작동 할 수 없습니다. 천문학 자들이 이전에는 감지 된 것처럼 플로리스 탁 데르 반 (SRON / 러그)와 그의 팀은 오리온 바에서 나오는 허셜 망원경의 데이터의 특성 HF 신호를 찾을 수 놀랐습니다 불화 수소를 HF를 다른 방사선을 흡수 : 실루엣으로. HF 및 H 2 HF H는 화학 반응에서 생성되기 때문에 존재 량 연결될 수 2 불소 원자 (F)는 HF와 반응하고, 수소 원자 (H)를 형성 하였다. H없이도 2에서 , HF는 없다. SRON Ph.D.가 이끄는 팀 Ümit Kavak 학생은 HF 맵을 사용하여 신호를 방출 할 수있는 몇 가지 메커니즘을 조사했습니다. 전자와 분자 수소 와 HF 분자의 충돌이 주요 메커니즘으로 밝혀졌습니다. 충돌은 HF 분자를 더 높은 에너지 상태로 여기시킨 후, 1.2 THz의 특성 파장에서 적외선을 방출하면서 그라운드 상태로 떨어집니다.
더 탐색 생명의 빌딩 블록의 빌딩 블록은 별빛에서 온다 추가 정보 : U. Kavak et al. Orion Bar에서 불화 수소 방출의 기원. CO-dark H2 가스 구름, 천문학 및 천체 물리학 (2019)에 대한 훌륭한 추적 프로그램 . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201936127 저널 정보 : 천문학 및 천체 물리학 에서 제공하는 공간 연구를위한 SRON 네덜란드 연구소
https://phys.org/news/2019-11-astronomers-emission-line-common-molecule.html
.수초에 걸린 포유류의 신경이 빠르며 고주파를 허용하는 이유
버밍엄 앨라배마 대학교 제프 한센 지앙 구 크레딧 : UAB, 2019 년 11 월 6 일
버밍엄 연구원의 앨라배마 대학은 사상 최초로 Rans of Ranvier라고 불리는 포유류의 수초 신경의 어려운 부분에 대한 패치 클램프 연구를 달성했습니다. 노드에서 그들은 예기치 않은 칼륨 채널을 발견하여 수초 신경에 매우 높은 주파수와 신경을 따라 높은 전도 속도로 신경 자극을 전파 할 수있는 능력을 부여했습니다. 포식자 먹이 세계에서 동물의 생존의 열쇠 인 포유류의 빠른 감각과 빠른 근육 조절을 위해서는 두 가지 특성이 모두 필요합니다. 1878 년 프랑스 과학자 Louis-Antoine Ranvier가 발견 한이 작은 노드는 1939 년 이래 수초 신경 을 따라 약 1 밀리미터 떨어져있는 중계국처럼 행동하여 포유류 신경 자극 을 초당 50 ~ 200 미터의 속도 로 수행하는 것으로 알려져 있습니다. 각 노출 된 노드 사이에서 신경은 미엘린의 절연 피복으로 싸여 있습니다. 신경이 터지면 전기 충격이 한 노드에서 다음 노드로 뛰어 들어 수초가없는 신경의 신경 자극보다 100 배 빠르게 움직입니다. 신경 과학자들은 신경 세포막에서 이온의 방출과 흡수가 전기적 신경 자극의 메커니즘이라는 것을 오랫동안 알고있었습니다. 그러나 칼륨 이온 채널이Ranvier의 Nodes에 있었으며, 그렇다면 어떤 유형의 포유류도 1 ~ 2 마이크론 너비의 완전한 신경 노드에 패치 클램프를 성공적으로 적용 할 수 없었기 때문에 수십 년 동안 논쟁의 여지가있었습니다. Cell Press 저널 Neuron에 발표 된 연구에서 박사 후 연구원 인 Hirosato Kanda 박사와 UAB의 다른 동료들은 TREK-1과 TRAAK이라는 두 개의 이온 채널이 주요한 역할을한다고보고했습니다 쥐 myelinated 신경의 Ranvier의 노드에 칼륨 채널. 더 중요하게, 그들은 Nodes of Ranvier에있는 두 개의 채널이 수 초성 구 심성 신경을 따라 고속 및 고주파 염장 (또는 도약) 전도에 필요하다는 것을 보여주었습니다. 채널의 넉다운은 신경 전도 속도를 50 %까지 감소 시켰으며, 행동 실험은 신경에서의 넉다운이 수염의 튕김에 대한 쥐의 혐오적인 반응을 감소 시켰음을 보여 주었다. 1963 년 신경 충동 메커니즘으로 노벨상을 수상한 고전적인 실험에서, 신경은 전압이 가해진 칼륨 채널 (전압의 변화를 의미 함)을 사용하여 무수한 오징어 거대 신경에서 칼륨 이온을 방출합니다. Gu와 그의 동료들은 처음에 Nodes of Ranvier에서 그러한 채널을 찾을 것으로 기대했습니다. 그러나 그들의 초기 실험은 그 기대를 혼란스럽게했으며 1 년 동안 연구를 중단했습니다. 전압 게이트 칼륨 채널의 알려진 억제제를 추가했을 때, 그들은 Ranvier에서 전기 스파이크가 크게 감소하지 않았다. 그 발견은 교리에 도전했으며, 다른 미확인 칼륨 채널 또는 채널이 대신 각 노드에서 주요 역할을하고 있음을 의미했습니다 . 가능한 후보는 "누설 된"칼륨 채널로 알려진 15 개의 단백질 패밀리의 세 가지 멤버를 포함했는데, 이는 전압 게이트가 아닌 구조적으로 개방되어 있으며 큰 전도도를 갖는 것으로 알려져 있다고 Gu는 Edward A. Ernst, MD, UAB 마취과 수술 의학 분자 및 번역 생물 의학 부서의 통증 연구 담당 이사. Gu의 실험실은 TREK-1과 TRAAK 중 2 개가 Ranvier of Nodes의 활성 채널임을 발견했습니다. 이를 입증하기위한 테스트에는 면역 조직 화학, 유전 및 약리학 적 접근과 함께 연구자들이 노드를 위해 개발 한 압력 패치 클램프 기록 기술이 포함되었습니다. 또한 UAB 팀은 열에 민감하고 기계적으로 민감한 2 기공 도메인 칼륨 채널 인 TREK-1과 TRAAK이 랫트 삼차 신경 A- 베타 신경의 노드에 밀집되어 있으며, 전류 밀도는 3,000 배입니다. 세포체보다 높다. 누출 된 칼륨 채널 및 전압-게이트 된 칼륨 채널은 작용 전위 로 알려진 신경 자극 후 신경 막을 재분극시키는 작용을 합니다. Ranvier의 노드에서 TREK-1 및 TRAAK는 쥐 신경의 세포체 또는 소마에서 발견되는 전압 게이트 칼륨 채널과는 상당히 다르게 작용했습니다. 초당 50 회 소마의 자극 동안, 전압 게이트 칼륨 채널을 사용하는 활동 전위는 일반적으로 실패했다. 그러나 Gu와 동료들은 "누수"채널을 가진 Nodes of Ranvier의 활동 전위가 초당 최대 200 회 자극 주파수에서 큰 실패를 보이지 않았다는 것을 발견했습니다. 다시 말해, 2 개의 누출 된 칼륨 채널은 Ranvier of Ranvier에서 매우 빠른 재분극, 및 수초화 된 쥐 신경의 빠른 전도뿐만 아니라 고주파수를 허용 하였다. 흥미롭게도, TREK-1 및 TRAAK 2 기공 도메인 칼륨 채널은 Ranvier of Nodes에서 이종이 량체를 형성하는 것으로 나타났다. 구 교수는 이러한 새로운 근본적인 발견은 결절 기능 장애가 잠재적 인 전도에 영향을 미치는 신경계 질환이나 상태에 영향을 미친다고 말한다. 여기에는 수근관 증후군, 길랭-바레 증후군, 다발성 경화증, 척수 손상 및 근 위축성 측삭 경화증이 포함됩니다.
더 탐색 칼륨 균형 및 녹내장 추가 정보 : Hirosato Kanda et al, TREK-1 및 TRAAK은 포유류 Myelinated Afferent Nerves, Neuron (2019) 에서 신속한 행동 가능성 유도를 위해 Ranvier의 노드에있는 주요 K + 채널 입니다. DOI : 10.1016 / j.neuron.2019.08.042 저널 정보 : Neuron 버밍엄 앨라배마 대학교 제공
https://medicalxpress.com/news/2019-11-myelinated-mammalian-nerves-fast-high.html
.복잡한 형질과 관련된 유전자의 발현과 관련된 돌연변이
에 의해 샌디에고 - 캘리포니아 대학 크레딧 : CC0 Public Domain, 2019 년 11 월 6 일
STRs 또는 microsatellites로 알려진 짧은 탠덤 반복이라고 불리는 인간 게놈에서 공부하기 어려운 돌연변이는 정신 분열증, 염증성 장 질환 및 심지어 키와 지능을 포함한 복잡한 특성과 관련된 유전자의 발현과 관련이 있습니다. 이것이 캘리포니아 샌디에고 대학교 (University of California San Diego)의 연구팀 이 Nature Genetics 11 월 1 일자에 발표 한 연구의 결론입니다 . UC 샌디에고 컴퓨터 과학 및 의학 교수 멜리사 짐렉 (Melissa Gymrek)과 UC 샌디에고 의학 교수 인 알론 고렌 (Alon Goren)이이 프로그램을 이끌었습니다. 짧은 탠덤 반복은 뉴클레오티드라고하는 DNA의 기본 구성 요소 중 1-6 개 사이의 시퀀스로 구성되며, 때로는 수백 또는 수천 번 반복됩니다. 이들 돌연변이는 이미 약 30 가지 조건에 연루되어있다. 가장 잘 알려진 것은 아마도 헌팅턴병으로, 뇌의 신경 세포가 점진적으로 파괴되는 원인이됩니다. 약 3 만 명이 미국의 상태로 고통 받고 있습니다. 이 사람들은 모두 CAG 트리 뉴클레오티드라고 알려진 특정 반복의 40 개 이상의 사본을 가지고 있습니다. 사본이 많을수록 질병의 영향을 더 빨리 받고 더 심각합니다. 그러나 지금까지는 대부분 적절한 데이터 세트가 없기 때문에 짧은 탠덤 반복이 유전자 발현 에 미치는 영향에 대한 게놈 전체 연구는 제한된 연결 만 발견했습니다. 이 연구 에서 유전자형 조직 발현 프로젝트 (GTEx)의 17 개 조직에 대한 전체 게놈 시퀀싱 및 발현 데이터를 활용 하여 연구팀은 짧은 유전자 반복이 발견되었으며, 근처 유전자의 발현이 반복 단위의 발생 횟수에 의해 영향을받는 것으로 나타났다. 게놈. 연구자들은 이러한 eSTR을 식과 관련된 짧은 탠덤 반복으로 명명했습니다. 그들은 게놈에서 짧은 탠덤 반복과 관련된 28,000 개 이상의 그러한 발현을 발견했다. 28,000 eSTR은 http://webstr.gymreklab.com/ 에서 확인할 수 있습니다 . 이 웹 사이트에서는 사용자가 대화 형으로 eSTR 결과를 탐색 할 수 있으며, 다른 인구 집단의 돌연변이율 및 유전 적 변이 를 포함한 각 STR에 대한 추가 정보를 대화식으로 탐색 할 수 있습니다 . 그런 다음 그룹은 통계적 방법을 사용하여 이러한 각 영향이 유의할 확률을 측정했습니다. 그렇게함으로써 그들은 전체 게놈 분석 연구에 의해 이전에 발견 된 영향을 담당하는 수백 개의 eSTR을 확인했다. 연구 결과는 신장 및 정신 분열증, 염증성 장 질환 및 지능을 포함한 특성에서 특이 적 반복 돌연변이를 암시한다 . "전체적으로, 우리의 결과는 이러한 돌연변이 가 다양한 인간 표현형에 기여하고 복잡한 특성에 대한 미래의 연구를위한 귀중한 자원이 될 것이라는 가설을지지한다 "고 Gymrek은 말했다. 더 탐색 이러한 돌연변이는 일부 유해한 상태가 어떻게 발전하는지 이해하는 데 중요 할 수 있습니다
추가 정보 : Stephanie Feupe Fotsing et al. 짧은 탠덤 반복 변형이 유전자 발현에 미치는 영향, Nature Genetics (2019). DOI : 10.1038 / s41588-019-0521-9 저널 정보 : Nature Genetics 에 의해 제공 캘리포니아 대학 - 샌디에고
https://medicalxpress.com/news/2019-11-mutations-linked-genes-complex-traits.html
.페 로브 스카이 트 태양 전지의 중요한 혁신
주제 : 녹색 에너지재료 과학Perovskite Solar CellRice University태양 전지 으로 라이스 대학 (RICE UNIVERSITY) , 2019 11월 5일 올 유기 페 로브 스카이 트 태양 전지 샘플 라이스 대학교의 과학자들에 따르면 샘플 올-무기 페 로브 스카이 트 태양 전지는 상업적 사용을 향한 단계라고한다. 세슘-리드-요오드화물 태양 전지의 결함을 소멸시키는 방법을 발견함으로써 태양 전지 효율의 중요한 특성 인 물질의 밴드 갭을 보존 할 수있었습니다. 크레딧 : Jeff Fitlow / Rice University
라이스 대학교 재료 과학자들은 무기 성분을 사용하여 결함을 제한하고 효율성을 유지합니다. 라이스 대학교 과학자들은 페 로브 스카이 트 기반 태양 전지가 주류 사용을 막는 데있어 주요 장애물을 극복했다고 믿고있다.
라이스 대학교 지아 리앙 라이스 대학 박사 후 연구원 인 Jia Liang은 모든 무기 재료로 개발 된 페 로브 스카이 트 태양 전지를 보유하고 있습니다. 유기 성분을 제거하여 전지의 결함을 제어하면 전력 변환 효율을 유지하면서보다 견고하게 만들 수 있습니다. 크레딧 : Jeff Fitlow / Rice University
페 로브 스카이 트의 납을 대체하기 위해 인듐 원소를 전략적으로 사용함으로써 라이스 소재 과학자 Jun Lou와 브라운 스쿨 (Brown School of Engineering)의 동료 인 이들은 태양 전지 효율의 중요한 특성 인 화합물의 밴드 갭에 영향을 미칩니다. 부수적으로 실험실의 새로 공식화 된 전지는 야외에서 만들 수 있으며 12 %보다 약간 높은 태양 변환 효율로 며칠이 아닌 몇 달 동안 지속될 수 있습니다. 라이스 팀의 결과는 고급 재료에 나타납니다 . 페 로브 스카이 트는 효율적인 광 수확기 인 것으로 알려진 큐브 형 격자를 갖는 결정이지만, 재료는 빛, 습도 및 열에 의해 응력을받는 경향이있다. 루는 라이스 페 로브 스카이 트가 아니라고 말했다. "우리의 관점에서 볼 때 이것은 새로운 것이며 이것이 중요한 혁신을 의미한다고 생각합니다." “이것은 사람들이 10 년 동안 이야기해온 기존의 주류 페 로브 스카이 트와는 다릅니다. 지금까지 기록 된 최고의 효율 인 약 25 %의 무기-유기 하이브리드입니다. 그러나 이러한 유형의 재료의 문제점은 불안정성입니다. Lou는“엔지니어들은 귀중하고 민감한 물질을 환경으로부터 보호하기 위해 캡핑 층과 물건을 개발하고 있습니다. “그러나 본질적으로 불안정한 재료 자체와는 차이를 만들기가 어렵습니다. 그렇기 때문에 우리는 다른 일을 시작했습니다.” 모든 무기 페 로브 스카이 트 태양 전지의 전자 현미경 단면
전자 현미경 이미지는 라이스 대학교에서 개발 된 올 무기 페 로브 스카이 트 태양 전지의 단면을 보여줍니다. 위에서부터, 층은 탄소 전극, 페 로브 스카이 트, 산화 티타늄, 불소-도핑 된 산화 주석 및 유리이다. 스케일 바는 500 나노 미터와 같습니다. 크레딧 : Lou Group / Rice University
라이스 박사후 연구원 및 수석 저자 인 지아 리앙 (Jia Liang)과 그의 팀은 결함으로 인해 빠르게 실패하는 세포 인 무기 세슘, 납 및 요오드화 물의 페 로브 스카이 트 태양 전지를 구축하고 테스트했습니다. 그러나 브롬과 인듐을 첨가함으로써 연구원들은 재료의 결함을 제거하여 효율을 12 % 이상으로 높이고 전압을 1.20 볼트로 올릴 수있었습니다. 보너스로, 재료는 매우 안정적인 것으로 판명되었습니다. 세포는 휴스턴의 높은 습도에 견딜 수있는 주위 조건에서 제조되었고, 캡슐화 된 세포는 2 개월 이상 공기 중에서 안정하게 유지되었으며, 평상 세슘-납-요오다 이드 세포가 지속 된 며칠보다 훨씬 우수 하였다. 회로도 전체 무기 페 로브 스카이 트 태양 전지보기
개략도는 Rice University의 재료 과학자들이 개발 한 올 무기 페 로브 스카이 트 태양 전지를 보여줍니다. 크레딧 : Lou Group / Rice University Liang은“이 물질의 최고 효율은 약 20 % 일 수 있으며,이를 달성 할 수 있다면 상용 제품이 될 수있다”고 말했다. “합성 비용이 저렴하고 솔루션 기반이며 확장이 용이하기 때문에 실리콘 기반 태양 전지보다 장점이 있습니다. 기본적으로, 그냥 기판에 뿌려서 말리면 태양 전지가 있습니다.”
### 논문의 공동 저자는 중국 북서 폴리 테크니컬 대학의 Xiao Han입니다. 상하이 푸단대 학교 양지 후이; 라이스 대학원생 Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, 박사 후 연구원 Jing Zhang, 학업 방문객 Qing Ai, 연구 전문가 Tanguy Terlier 및 Angel Martí, 화학 부교수, 생명 공학 및 재료 과학 및 나노 공학. Lou는 재료 과학 및 나노 엔지니어링 및 화학 교수입니다. 나노 기술, 웰치 재단, 중국 장학금 협의회 및 국립 과학 재단의 Peter M.과 Ruth L. Nicholas 박사후 연구원은이 연구를 지원했습니다.
https://scitechdaily.com/important-breakthrough-in-perovskite-solar-cells/
.홀로 그래픽 이중성으로 블랙홀 물리학의 혁신
주제 : 블랙홀입자 물리학Skoltech 으로 과학 기술의 SKOLKOVO 연구소 (SKOLTECH) 2019년 11월 5일 양자 블랙홀 일러스트
Anatoly Dymarsky 교수가 이끄는 Skoltech 연구원 그룹은 추가 대칭을 가진 양자 시스템에서 일반화 된 열 앙상블의 출현을 연구했습니다. 그 결과, 블랙홀은 일반 물질과 같은 방식으로 열화된다는 것을 발견했습니다. 자신의 연구 결과가 발표되었다 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters) . 블랙홀의 물리학은 현대 물리학의 어려운 장으로 남아 있습니다. 양자 역학과 일반적인 상대성 이론 사이의 가장 큰 긴장 점입니다. 양자 역학에 따르면, 블랙홀은 다른 일반적인 양자 시스템처럼 작동해야합니다. 그러나 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 관점에서 이것이 문제가되는 여러 가지 방법이 있습니다. 따라서, 블랙홀 양자를 이해하는 문제는 기계적으로 물리적 역설의 지속적인 근원으로 남아 있습니다. 그러한 역설의 신중한 해결은 양자 중력이 어떻게 작용하는지에 대한 단서를 제공해야한다. 이것이 블랙홀의 물리학이 이론 물리학의 활발한 연구 대상이되는 이유입니다. 특히 중요한 질문 중 하나는 블랙홀의 열화 방법입니다. Skoltech 연구원 그룹이 수행 한 최근의 연구에 따르면 블랙홀은 일반적인 문제와 다르지 않습니다. 즉, 평형의 출현은 종래의 경우와 동일한 메커니즘으로 설명 될 수있다. 블랙홀에 대한 분석 연구는 소위 홀로 그래픽 이중성의 이론적 도구가 빠르게 개발되어 가능해졌습니다. 이 이중성은 특정 유형의 종래의 양자 시스템을 특정 경우의 양자 중력 시스템에 매핑한다. 열화 역학과의 유사성을 확장하기 위해 추가 작업이 필요하지만,이 작업은 일반적으로 블랙홀과 양자 중력의 중요한 측면에 대한 패러다임을 추가로 지원합니다. 또한이 작업은 기존의 다량 체 양자 시스템의 열화 방식에 대한 새로운 시각을 제공합니다. 분리 된 양자 역학 시스템은 평형 통계 역학에 의해 정확하게 기술 될 수 있다는 것이 널리 인정되고있다. 이러한 설명을 제공하는 정확한 수학적 설명을 Eigenstate Thermalization Hypothesis라고합니다. 그럼에도 불구하고이 가설에 대한 증거는 부족했다. 이 논문의 저자들은이 격차를 부분적으로 채울 것이라고 주장합니다. “우리가 아는 한, 공간 확장 시스템에서 Eigenstate Thermalization Hypothesis에 대한 최초의 분석 증거이며, 주제에 대한 이전의 모든 작업 (예외는 거의 없음)이 수치입니다. 우리는 논문의 개념적이고 기술적 인 진기함이 널리 관심이 있다고 믿습니다.
참조 : Anatoly Dymarsky와 Kirill Pavlenko의“2D 컨 포멀 필드 이론에서의 일반화 된 고유 상태 열 가설”, 2019 년 9 월 13 일, Physical Review Letters . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.111602
https://scitechdaily.com/holographic-duality-yields-breakthrough-in-black-hole-physics/
.자율 시스템으로 해상 환경 샘플링 개선
매사추세츠 공과 대학 Rob Matheson 탐사되지 않은 해수에서도 MIT 개발 로봇 시스템은 샘플을 수집하기 위해 찾기 어려운 찾기 어려운 부분을 효율적으로 탐지 할 수 있습니다. 바베이도스 연안에 배치 된 자율 보트에서 구현되었을 때,이 시스템은 가장 노출 된 산호 머리 (가장 얕은 지점에 있음을 의미)를 신속하게 발견했습니다. 태양 노출이 산호 유기체에 미치는 영향을 연구하는 데 유용합니다. 크레딧 : Massachusetts Institute of Technology
MIT의 연구원들과 WHOI (Woods Hole Oceanographic Institution)가 발명 한 자율 로봇 시스템은 가장 과학적으로 흥미로운 (그러나 찾기 어려운) 샘플링 지점을 넓고 탐험되지 않은 물에서 효율적으로 탐지합니다. 환경 과학자들은 종종 환경에서 가장 흥미로운 위치 또는 "최대"에서 샘플을 수집하는 데 관심이 있습니다. 하나의 예는 농도가 가장 높고 외부 요인에 의해 손상되지 않은 누출 화학 물질의 원천이 될 수 있습니다. 그러나 최대 수심은 수심이나 공기에 가장 많이 노출되는 산호초 부분과 같이 연구원이 측정하고자하는 수량화 가능한 값일 수 있습니다. 최대 탐색 로봇을 배치하려는 노력에는 효율성 및 정확성 문제가 있습니다. 일반적으로 로봇은 잔디 깎는 기계처럼 앞뒤로 움직여서 시간이 걸리고 많은 관심없는 샘플을 수집합니다. 일부 로봇은 누출 원까지 고농도 트레일을 감지하고 따라갑니다. 그러나 그들은 잘못 인도 될 수 있습니다. 예를 들어 화학 물질이 갇히거나 출처에서 틈새에 쌓일 수 있습니다. 로봇은 이러한 고농도 스팟을 소스로 인식 할 수 있습니다. IOS (International Robots and Intelligent Robots and International Conference)에서 발표 된 논문에서 연구원들은 자율 이동 로봇이 최대한 빠르고 더 효율적으로 제로화 할 수있는 시스템 인 "PLUMES"를 설명합니다. PLUMES는 확률 적 기술을 활용하여 장애물, 이동 전류 및 기타 변수를 탐색하면서 최대 경로로 연결될 수있는 경로를 예측합니다. 샘플을 수집 할 때 유망한 경로를 계속 진행할 것인지 또는 알 수없는 샘플을 검색 할 것인지를 결정하기 위해 배운 내용의 무게를 측정합니다. 중요한 것은 PLUMES가 까다로운 고농도 지점에 갇히지 않고 목적지에 도달한다는 것입니다. 공동 저자 인 빅토리아 프레스톤 박사는 말한다 "당신이 금을 발견했습니다 생각하기 쉽지만, 정말 바보의 금을 발견했기 때문에 즉, 중요" 컴퓨터 과학 및 인공 지능 연구소 (CSAIL) 및 MIT-WHOI 공동 프로그램에 학생. 연구진은 바베이도스의 Bellairs Fringing Reef에서 가장 노출 된 산호 머리를 성공적으로 감지 한 PLUMES 구동 로봇 보트를 제작했습니다. 즉, 가장 얕은 지점에 위치하여 태양 노출이 산호 유기체에 미치는 영향을 연구하는 데 유용합니다. 다양한 수중 환경에서 100 회 시뮬레이션 된 시험에서 가상 PLUMES 로봇은 할당 된 시간 프레임에서 기존 적용 방법보다 최대 7 ~ 8 배 더 많은 최대 샘플을 지속적으로 수집했습니다. 공동 저자 인 Genevieve Flaspohler 박사는“PLUMES는 최대 값을 찾는 데 필요한 최소한의 탐사를 수행 한 다음 귀중한 샘플을 수집하는 데 신속하게 집중합니다. 학생과 CSAIL 및 MIT-WHOI 공동 프로그램. 논문에서 Preston과 Flaspohler에 합류 한 것은 다음과 같습니다. Anna PM Michel과 Yogesh Girdhar, WHOI의 응용 해양 물리 및 공학과의 과학자; CSAIL과 항공 우주학과 교수 인 Nicholas Roy. 익스플로잇 익스플로잇 트레이드 오프 탐색 PLUMES의 핵심 통찰력은 환경에 대해 배운 것을 착취하고 더 가치가있을 수있는 미지의 영역을 탐색하는 것 사이의 악명 높은 복잡한 트레이드 오프를 탐색하는 데 대한 확률부터 추론에 이르는 기술을 사용하는 것입니다. Flaspohler는“최대 탐색의 가장 큰 과제는 로봇이 이미 알고있는 곳의 정보를 악용하고 정보를 많이 알지 못하는 곳을 탐색하는 것입니다. "로봇이 너무 많이 탐색하면 최대로 충분한 귀중한 샘플을 수집하지 못합니다. 충분히 탐색하지 않으면 최대 값을 완전히 놓칠 수 있습니다." PLUMES 기반 로봇은 새로운 환경에 뛰어 들어 가우시안 프로세스 (Gaussian process)라는 확률 적 통계 모델을 사용하여 화학 물질 농도와 같은 환경 변수를 예측하고 감지 불확실성을 추정합니다. 그런 다음 PLUMES는 로봇이 취할 수있는 가능한 경로의 분포를 생성하고 추정값과 불확실성을 사용하여 로봇이 얼마나 잘 탐색하고 이용할 수 있는지에 따라 각 경로의 순위를 정합니다. 우선 PLUMES는 환경을 무작위로 탐색하는 경로를 선택합니다. 그러나 각 샘플은 주변 환경의 목표 값 (예 : 가장 높은 농도의 화학 물질 또는 가장 얕은 깊이의 지점)에 대한 새로운 정보를 제공합니다. 가우시안 프로세스 모델은 데이터가 로봇이 주어진 위치에서 따라갈 수있는 가능한 경로를 좁히고 더 높은 가치를 가진 위치에서 샘플링 할 수 있도록 데이터를 활용합니다. PLUMES는 기계 학습에서 일반적으로 사용되는 보상을 극대화하기 위해 사용되는 새로운 객관적인 기능을 사용하여 로봇이 과거 지식을 활용하거나 새로운 영역을 탐색해야하는지 여부를 결정합니다. "할로 키 네이 팅"경로 다음 샘플을 수집 할 위치는 현재 위치에서 가능한 모든 향후 조치를 "할루 실화"할 수있는 시스템의 능력에 달려 있습니다. 이를 위해 Go 및 Chess와 같은 복잡한 게임을 마스터하는 인공 지능 시스템에 널리 사용되는 경로 계획 기술인 MCTS (Monte Carlo Tree Search)의 수정 된 버전을 활용합니다. MCTS는 의사 결정 트리 (연결된 노드 및 라인의 맵)를 사용하여 최종 우승 활동에 도달하는 데 필요한 경로 또는 이동 순서를 시뮬레이션합니다. 그러나 게임에서 가능한 경로를위한 공간은 유한합니다. 알려지지 않은 환경에서 실시간으로 변화하는 역학이있는 공간은 사실상 무한하므로 계획을 세우기가 매우 어렵습니다. 연구원들은 가우시안 프로세스와 참신한 목적 함수를 활용하여 가능한 실제 경로의 다루기 힘든 공간을 검색하는 "연속 관찰 MCTS"를 설계했습니다. 이 MCTS 의사 결정 트리의 루트는 로봇이 취할 수있는 다음 단계 인 "믿음"노드로 시작합니다. 이 노드에는 로봇 동작의 전체 히스토리와 해당 시점까지의 관찰이 포함됩니다. 그런 다음 시스템은 루트에서 새 라인 및 노드로 트리를 확장하여 탐색 및 미 탐사 영역으로 이어지는 몇 가지 향후 조치 단계를 살펴 봅니다. 그런 다음 시스템은 이전 관측에서 얻은 일부 패턴을 기반으로 새로 생성 된 각 노드에서 샘플을 가져 오면 어떻게 될지를 시뮬레이션합니다. 최종 시뮬레이션 노드의 값에 따라 전체 경로는 보상 점수를받으며, 높은 값은 더 유망한 조치와 같습니다. 모든 경로의 보상 점수가 루트 노드로 롤백됩니다. 로봇은 , 가장 높은 점수를 경로를 선택하는 단계를 취하고, 실제 샘플을 수집한다. 그런 다음 실제 데이터를 사용하여 가우시안 프로세스 모델을 업데이트하고 "할륨 처리"프로세스를 반복합니다. Flaspohler는“시스템이 세계의 보이지 않는 곳에서 더 높은 가치를 가질 수 있다는 것을 계속 환영하는 한 계속 탐색해야한다”고 말했다. "마침내 그 지점에서 수렴하면 최대 값으로 추정된다. 경로를 따라 더 높은 값을 환각 할 수 없기 때문에 탐사를 중단한다." 현재 연구원들은 WHOI의 과학자들과 협력하여 PLUMES 기반 로봇을 사용하여 화산 지역의 화학 기둥을 국지화하고 북극 해안 연안 하구에서 메탄 방출을 연구하고 있습니다. 과학자들은 대기 중으로 방출되는 화학 가스의 원천에 관심이 있지만,이 시험 장소는 수백 평방 마일에 달할 수 있습니다. Preston은“그들은 [PLUMES를 사용하여] 그 광대 한 지역을 탐험하는 데 더 적은 시간을 소비하고 과학적으로 가치있는 샘플을 수집하는 데 집중할 수 있습니다.
더 탐색 실내 환경에서 로봇 내비게이션을 향상시키는 새로운 접근법 추가 정보 : Genevieve Flaspohler et al. 부분적으로 관찰 가능한 연속 환경, IEEE 로봇 공학 및 자동화 서신 에서 정보를 제공하는 로봇 식 최대 탐색 및 샘플 (2019). DOI : 10.1109 / LRA.2019.2929997 매사추세츠 공과 대학 제공
https://techxplore.com/news/2019-11-autonomous-environmental-sampling-sea.html
.바람막이 유리 빗방울의 물리학은 신장 결석을 파괴 할 수 있습니다
Duke University의 Ken Kingery 열대 우림을 통과하는 초음속 제트기의 앞 유리에서 처음으로 목격 된 이러한 유형의 원형 균열은 연구자들이 신장 결석에 대한 더 나은 치료법을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 크레딧 : Duke University, 2019 년 11 월 5 일
빗방울이 앞 유리를 깨 뜨리려면 비행기가 꽤 빨리 가야하지만, 일어날 수 있습니다. 이제, 불가능한 업적을 뒷받침하는 물리학의 새로운 모델은 의사가 신장 결석을 조각으로 분해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 초음속 제트기가 1960 년대에 상업적 용도로 처음 개발되었을 때, 연구자들은 때때로 열대 우림을 통한 시험 비행에서 발생하는 호기심 현상을 발견했습니다. 빗방울은 무게가 거의 없지만 제트의 실질적인 앞 유리에 고리 모양의 균열을 만들 수 있습니다. 과학자들은 처음에이 호기심을 설명하는 데 어려움을 겪었지만 케임브리지 대학교의 Frank Philip Bowden 교수와 John Field 교수는 결국 표면파 를 범인 으로 인식했습니다 . 표면파는 2 차원으로 만 퍼지기 때문에 3 차원 대응 물보다 훨씬 강력한 펀치를 제공합니다. 그러나이 현상에 대한 특정 세부 사항은이를 설명하는 수학이 부족하고 제안 된 모델을 검증하기위한 실험 설정으로 인해 잘 이해되지 않았습니다. Duke University 의 기계 공학 및 재료 과학 교수 인 Pei Zhong과 물리학 연구 에서 11 월 1 일자로 출판 된 새로운 논문 에서, 현재 Bose의 음향 엔지니어 인 Ying Zhang은 과학 지식의 격차를 메웠다.
누수 레일리 표면파로 인한 스트레스는 고속 카메라 (왼쪽)를 사용하여 추적되고 새로운 현상 (오른쪽)과 비교됩니다. 이러한 유형의 표면파가 생성하는 원형 균열은 열대 우림을 통과하는 초음속 제트기의 앞 유리에서 처음 발견되었으며 이제 신장 결석을 깰 수 있습니다. 크레딧 : Duke Univesity
이 쌍은 그러한 표면파에 의해 생성 된 응력을 시각화하기위한 실험 시스템을 만들었다. 그들은 유리판으로 덮인 물통에 음파가있는 신장 결석을 산산조각내는 석판화 술 장치를 넣은 다음 구형 충격파로 확대 된 점원 폭발을 시작했습니다. 충격파가 유리에 닿는 각도에 따라 물유리 경계에 퍼지는 표면파가 생성 될 수 있습니다. 이 팀은 고속 카메라 를 사용하여 유리를 통해 전파되는 순간에 걸쳐 충격파의 다양한 요소의 속도를 측정했습니다. Zhang은 이러한 측정을 사용하여 COMSOL이라는 다중 물리 소프트웨어를 사용하여 구성된 유한 요소 모델을 검증했습니다. 이 모델은 이러한 상황에서 종종 관찰되는 일련의 벌크 및 표면파의 특성을 성공적으로 재현했습니다. 연구팀은 누설되는 레일리 파라고 불리는 대부분의 응력과 손상을 주로 담당하는 파동 유형이 소멸 파라고 불리는 두 번째 유형의 파동보다 훨씬 빠르게 전파된다는 것을 발견했습니다. 이들이 물유리 경계선에서 동시에 만들어 지지만, 누출되는 레일리 파는 결국이 현상에 의해 야기되는 가장 높은 인장 응력의 순간과 위치 인 소멸 파로부터 멀어지게됩니다. 또한 초음속 제트 윈드 쉴드에서 원래 관찰 된 원형 균열이이 시점에서 반드시 형성되는 것은 아니라는 점을 발견했습니다. 유리에 기존의 불완전 성이 시작되어야합니다. 그러나 일단 시작되면, 균열이 진행되는 누수 레일리 파에 의해 발생한 고체의 첫 번째 주요 응력에 따라 균열은 원형 궤도를 따라 전파됩니다. Zhong 박사는“신장 결석 치료의 과제는 결석을 매우 미세한 조각으로 줄여서 의사가 보조 절차를 따를 필요가 없다는 것입니다. "이 모델을 통해 얻은 통찰력을 바탕으로 우리는 충격파의 모양과 리소 트립 터 디자인을 최적화하여 신장 결석 표면에 더 많은 장력을 만들어 결함을보다 효과적으로 열 수 있습니다."
더 탐색 연구원들은 충격파의 효과를보다 잘 제어 할 수있는 통합 센서 개발 추가 정보 : Ying Zhang et al., Nanosecond 충격파로 유도 된 탄성 표면파 및 유체-고체 경계에서의 동적 파괴, Physical Review Research (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevResearch.1.033068 듀크 대학교 제공
https://phys.org/news/2019-11-physics-windshield-cracking-raindrops-demolish-kidney.html
.음, 꼬리가 보인다
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
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.
.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정
박수진 1, 제1저자 연구원
박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어
추상
유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.
https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/ https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html
.양자 기계 시스템에서 전례없는 가시성을 확보 한 물리학 자
주제 : 나노 과학나노 기술핵 물리핵 과학양자 물리 작성자 : PETER DUNN, MIT 원자력 공학부 2018 년 3 월 8 일 물리학 자, 양자 정보 전송에 대한 새로운 가시성 확보 Quantum Engineering Group (QEG) 연구소의 NMR 분광계 이미지 : Paola Cappellaro "
정보 기술"에 대해 말할 때 일반적으로 컴퓨터, 네트워크 및 소프트웨어와 같은 기술 부분을 의미합니다. 그러나 정보 자체와 양자 시스템에서의 행동은 양자 컴퓨팅 및 양자 기술의 기타 응용 프로그램 을 개발하고자하는 MIT 의 학제 양자 공학 그룹 (QEG) 의 중심 초점입니다 . QEG 팀은 Physics Review Letters의 새 기사에 설명 된 새로운 측정 방법론과 메트릭을 통해 대규모 양자 기계 시스템의 정보 확산에 대한 전례없는 가시성을 제공했습니다. 이 팀은 처음으로 실온 고체 상태 핵 자기 공명 (NMR) 기술의 적응을 사용하여 형 광석 결정에서 양자 스핀 사이의 상관 관계의 확산을 측정 할 수 있었다. 연구원들은 정보 확산에 대한 명확한 이해가 고전 물리 법칙이 종종 적용되지 않는 양자 영역의 작동을 이해하는 데 필수적 일뿐만 아니라 양자 컴퓨터, 센서 및 다른 장치들. 하나의 주요 양자 현상은 비 고전적 상관 관계 또는 얽힘 (anganglement)으로, 입자 쌍 또는 그룹이 상호 작용하여 입자가 넓게 분리 된 경우에도 물리적 특성을 독립적으로 설명 할 수 없습니다. QEG Lab, Quantum Mechanical 시스템에서 전례없는 가시성을 제공합니다
스핀 체인에서의 양자 다체 상관은 장애가없는 초기 초기 상태로부터 성장하지만, 평균 상관 길이에 의해 측정되는 바와 같이 장애에 의해 유한 한 크기로 제한된다. 이미지 : Paola Cappellaro
이 관계는 물리학, 양자 정보 이론에서 빠르게 발전하는 분야의 중심입니다. 그것은 정보와 에너지가 연결되는 새로운 열역학적 관점을 제시합니다. 다시 말해서, 정보는 물리적이며, 정보의 양자 수준 공유는 양자 시스템에서 열화로 알려진 엔트로피와 열 평형을 향한 보편적 경향에 기초합니다. QEG 소장 인 Paola Cappellaro, Esther and Harold E. Edgerton 원자력 과학 및 부교수는 물리학 대학원생 Ken Xuan Wei와 오랜 공동 연구자 인 Chandrasekhar Ramanathan과 Dartmouth College의 공동 논문을 공동 저술했습니다. Cappellaro는이 연구의 주요 목표는 두 가지 물질 상태, 즉 열화와 지역화 사이에서 양자 수준의 투쟁을 측정하는 것이라고 설명했다. 정보 전달이 제한되고 더 높은 엔트로피로 향하는 경향은 무질서에 의해 저항된다. QEG 팀의 작업은 스핀-스핀 상호 작용의 역할이 중요한 MBL (복수 신체화)의 복잡한 문제에 중점을 두었습니다. 실험실에서 실험적으로이 데이터를 수집하는 기능은 획기적인 것입니다. 부분적으로 오늘날 가장 강력한 컴퓨터에서도 양자 시스템 및 지역화 열화 변환 시뮬레이션이 매우 어렵 기 때문입니다. Cappellaro는“상호 작용이있을 때 문제의 크기를 매우 빠르게 극복 할 수 없게됩니다. "무차별적인 힘을 사용하여 12 개의 스핀을 시뮬레이션 할 수는 있지만 실험 시스템이 조사 할 수있는 것보다 훨씬 적습니다." NMR 기술은 절연 된 스핀보다 적용된 자기장에서 상관 된 스핀이 더 빠르게 회전하기 때문에 스핀 간의 상관 관계가 있음을 나타낼 수 있습니다. 그러나 기존 NMR 실험에서는 상관 관계에 대한 부분 정보 만 추출 할 수 있습니다. QEG 연구진은 이러한 기술을 크리스탈의 스핀 다이나믹에 대한 지식과 결합하여 선형 스핀 체인으로의 진화를 대략적으로 제한합니다. Cappellaro는“이러한 접근 방식을 통해 체인에서 서로 연결된 스핀 수에 대한 메트릭, 평균 상관 길이를 파악할 수있었습니다. “상관 관계가 커지면 지역화를 일으키는 장애에 대해 상호 작용이 이기고 있음을 알려줍니다. 상관 관계 길이가 증가하지 않으면 장애가 이기고 시스템을보다 양자화 된 상태로 유지합니다.” Cappellaro는 다른 유형의 지역화 (예 : MBL 및 간단한 Anderson 지역화)를 구별 할 수있을뿐만 아니라 지역화를 촉진하는 장애를 도입하여 이러한 시스템을 제어하는 능력을 향한 가능한 발전을 나타냅니다. . MBL은 정보를 보존하고 정보가 스크램블되는 것을 방지하므로 메모리 응용 프로그램에 대한 가능성이 있습니다. 이 연구의 초점은“열역학의 기초, 시스템이 왜 열화 되는가, 온도의 개념이 존재하는 이유에 관한 매우 근본적인 문제를 해결한다”고 듀크 대학의 부교수 인 전 MIT 박사 후 연구원 인 이만 마르 비안 (Iman Marvian)은 말한다. 물리 및 전기 및 컴퓨터 공학. “지난 10 년 동안 MBL 위상 시스템에서는 시스템의 다른 부분이 서로 상호 작용하더라도 MBL 위상 시스템은 열화되지 않는다는 분석적 논증에서 수치 시뮬레이션에 이르기까지 많은 증거가 있습니다. 그리고 실제 실험에서 이것을 볼 수 있다는 것은 매우 흥미 롭습니다.” Marvian은“사람들은이 단계의 물질을 탐지하는 다른 방법을 제안했지만 실험실에서는 측정하기가 어렵습니다. “Paola 그룹은 새로운 관점에서이를 연구하고 측정 할 수있는 양을 소개했습니다. 이 NMR 실험에서 MBL에 대한 유용한 정보를 추출 할 수있는 방법에 깊은 인상을 받았습니다. MBL을 자연석에서 실험 할 수있게 되었기 때문에 큰 발전입니다.” 이 연구는 미 공군의 이전 보조금으로 개발 된 NMR 관련 기능을 활용할 수 있었고 Cappellaro는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 추가 자금을 지원한다고 말했다. 그녀는이 연구 분야에 대한 전망이 유망하다고 덧붙였다. “오랫동안 대부분의 많은 양자 연구는 평형 특성에 초점을 맞추 었습니다. 이제 더 많은 실험을 할 수 있고 양자 시스템을 설계하고 싶기 때문에 역학에 관심이 많으며이 일반 영역에 대한 새로운 프로그램이 있습니다.
더 많은 자금을 확보하고 계속 작업 할 수 있기를 바랍니다.” 간행물 : Ken Xuan Wei, et al., "핵 스핀 사슬에서 지역화 탐구", Physical Review Letters, 2018; dio : 10.1103 / PhysRevLett.120.070501
https://scitechdaily.com/physicists-gain-unprecedented-visibility-in-quantum-mechanical-systems/
.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포
논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,
June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.
소개
세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5 μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇 습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf
https://youtu.be/omAM06SkJkk
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