뇌 세포는 근육이 낭비되지 않도록 보호합니다
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.빅뱅이 숨겨진 '쌍둥이'우주를 만들 수 있을까요?
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2020 년 2 월 20 일 | 물리학 우리 우주가 유일한 유일한가요? 물리학에서 가장 큰 문제 중 하나를 해결하고자하는 새로운 이론은 시간에 대한 우리의 인식을 다시 써서 빅뱅을 통해 길을 찾았습니다.
.뇌 세포는 근육이 낭비되지 않도록 보호합니다
에 의해 버클리 - 캘리포니아 대학 회충의 머리, C. elegans. 웜의 말초 세포에서 스트레스 반응을 조절하는 신경이 강조됩니다. CEPsh 아교 세포로 알려진이 세포들 중 4 개만이 나이와 관련된 쇠퇴로부터 유기체를 보호합니다. 크레딧 : Ashley Frakes, UC Berkeley
우리 중 많은 사람들이 나이가 들어 뇌에 단백질이 응집되어 알츠하이머 병이나 다른 유형의 신경 변성을 유발하는 것에 대해 걱정하고 있지만, 같은 단백질 중 일부가 근육에 응집되어 노년의 근육 위축을 유발한다는 사실을 알지 못할 수도 있습니다 . 버클리 캘리포니아 대학 (University of California, Berkeley)의 과학자들은 이제 엉킴 ( Cenorhabditis elegans )과 생쥐 에서 이러한 엉킴을 정리하고 수명을 연장시키는 뇌 세포 를 발견했습니다 . 이것은 근육 건강을 개선하거나 건강한 인간의 수명을 연장시키는 약물로 이어질 수 있습니다. 1 월 24 일자 사이언스 지에 발표 된 연구팀의 가장 최근 발견 은 웜의 뇌에 있는 단 4 개의 아교 세포 가 몸 전체의 세포 에서 스트레스 반응 을 제어 하고 웜의 수명을 75 % 증가 시킨다는 것입니다. 신경교 세포는 종종 학습과 기억과 같은 뇌의 실제 작업을 수행하는 뉴런에 대한 단순한 지원 세포로 무시되기 때문에 놀랍습니다. 이 결과는 UC Berkeley 그룹이 신경 세포가 신경교 세포와는 다른 방식으로 말초 세포의 스트레스 반응을 조절하고 벌레의 수명을 약 25 % 연장 시킨다고보고 한 2013 년 연구를 따릅니다. 마우스에서, 뉴런 조절을 증가 시키면 수명이 약 10 % 증가합니다. 이 결과들은 신체의 세포를 건강하게 유지하기위한 뇌의 두 갈래 접근 방식의 그림을 그립니다. 뇌가 박테리아 나 바이러스를 침범하는 등 스트레스가 많은 환경을 감지하면 뉴런의 하위 집합이 전기 신호를 말초 세포로 보내서 엉킴을 끊 거나 단백질 생성을 촉진 하고 저장된 지방을 동원하는 등 스트레스에 반응 할 수있게합니다. . 그러나 전기 신호 는 수명이 짧기 때문에 아교 세포는 지금까지 미확인 된 장기 호르몬을 방출하여 장기간의 항 스트레스 반응을 유지합니다. 앤드류는“우리는 뇌에서 이러한 반응을 켤 때 자연적으로 발생하는 연령 감소로부터 전체 유기체를 보호하기 위해 주변과 통신한다는 사실을 발견했다. 이는 대사를 재 연결하고 단백질 응집을 방지한다”고 말했다. Dillin, UC 버클리 분자 및 세포 생물학 교수 및 Howard Hughes Medical Institute (HHMI) 수사관. 새로운 연구의 결과, "우리는 신경교가 신경 세포보다 더 중요 할 것으로 생각합니다." 회충 C. 엘레 간 스는 인간으로부터 멀리 진화하는 반면, 신경 아교 세포가 생쥐에서 유사한 효과를 갖는 것으로 보인다는 사실은 인간에게도 동일 할 수 있음을 시사한다. 그렇다면 근육 낭비와 비만과 싸우고 건강한 수명을 연장시키는 약물로 이어질 수 있습니다. 딜린은“육종이있는 사람이나 나이가 많은 생쥐와 사람을 보면 근육에 단백질 응집체가있다. "우리가이 호르몬을 찾을 수 있다면 아마도 노인들에게서 근육량을 더 높게 유지할 수있을 것입니다. 여기에 큰 기회가 있습니다." 같은 1 월 24 일자 사이언스 (Science) 에서 한 논평에서, 스탠포드 대학의 두 과학자 인 Jason Wayne Miklas와 Anne Brunet은 그 가능성을 반향했습니다. "교세포가 스트레스에 어떻게 반응하는지, 그리고 어떤 신경 펩티드가 분비 하는지를 이해하면 노화 및 노화 관련 질병 동안 이러한 경로를 유지하거나 재조정하기위한 특정 치료 적 중재를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다." 수명 연장 방법 딜린은 몸이 노화되면서 세포 전체에서 세포가 동시에 악화되는 것처럼 보이는 것을 연구합니다. 그는 뇌에 의해 방출 된 호르몬과 신경 전달 물질이 체세포의 스트레스 반응을 활성화시키고 신진 대사를 조절함으로써이 분해를 억제하는 것을 벌레와 생쥐에서 보여 주었다. 이 반응은 조직을 건강하게 유지하고 수명을 연장시키는 부작용으로 감염과 싸우는 것으로 시작되었습니다. 나이가 들어감에 따라 세포가 이러한 신호에 응답하지 않는 이유는 큰 문제입니다. 지난 10 년 동안 그와 그의 동료들은 웜이 세포를 건강하고 결과적으로 더 오래 유지하기 위해 사용하는 세 가지 기술을 확인했습니다. 예를 들어 신체의 열 충격 반응을 활성화하면 세포의 세포질을 보호합니다. 펼쳐진 단백질 반응을 자극하면 세포의 에너지 생성 구조 인 미토콘드리아가 보호됩니다. 펼쳐진 단백질 반응은 단백질이 세포 내에서 적절한 기능을 수행하는 데 중요한 3D 구조를 단백질로 가정하도록하는 세포의 방식입니다. 그의 최근 발견은 신경 세포뿐만 아니라 신경 아세포가 소포체 (ER)에서 펼쳐진 단백질 반응을 자극한다는 것입니다. ER은 단백질을 만드는 리보솜을 호스팅하는 세포 구조입니다. ER은 분당 1,300 만 개의 단백질의 접힘과 성숙을 담당합니다. 딜린은“우리가 수행 한 많은 작업은 뇌의 특정 부분이 벌레에서 생쥐, 아마도 인간에 이르는 유기체에서 동물의 나머지 노화를 통제한다는 것을 밝혀냈다. 다른 두 가지 중재법은 벌레의 수명을 증가시킵니다.식이 요법 제한, 다른 노화 방지 메커니즘을 사용하고 인슐린 유사 성장 인자 (IGF-1)라는 호르몬의 생성을 감소시킵니다. Dillin의 발견은 이미 질병에 대한 새로운 치료법으로 이어졌습니다. 그는 특정 단백질이 미토콘드리아를 조정하는 데 도움이된다는 사실을 바탕으로 회사 인 Mitobridge Inc. (최근 Astellas Pharma Inc.에 인수 됨)를 공동 설립했습니다. 회사가 개발 한 약물은 현재 수술 중과 같이 갑작스런 실패 후 신장이 다시 시작될 때 발생하는 손상을 치료하기위한 II 상 임상 시험 중입니다. 그는 다른 회사 인 Proteostatis Therapeutics를 공동 창립하여 질병 환자의 이온 채널을 복구하기 위해 펼쳐진 단백질 반응을 활성화하는 것을 기반으로 한 낭성 섬유증 치료법을 개발했습니다. 신경 전달 물질과 호르몬이 ER에 어떤 영향을 미치는지에 대한 새로운 발견은 헌팅턴병 및 근 근육과 같은 근육 소모와 관련된 질병에 영향을 줄 수 있습니다. 아교 세포 2013 년에 Dillin과 그의 동료들은 웜 뇌의 감각 신경 세포에서 xbp-1s라는 단백질의 발현을 증가시키는 것이 웜의 몸 전체에서 잘못 접힌 단백질 반응을 증가 시킨다는 것을 발견했습니다. 얼마 후, 박사후 연구원 인 Ashley Frakes는 이러한 뉴런을 감싸고있는
신경 아교
세포도 관련이 있는지 알아보기로 결정했습니다. 그녀가 이들 글 리아의 부분 집합 (세파 성 성상 세포-유사 시스 글 리아 또는 CEPsh)에서 동일한 단백질 xbp-1을 과발현했을 때, 고지방을 다루는 방법에 의해 측정 된 결과, 말초 세포에 훨씬 더 큰 영향이 있음을 발견했습니다. 다이어트. C. elegans 기관이 잘 연구 되었기 때문에 Frakes는 ER 반응을 유발하는 4 가지 CEPsh glia를 정확히 찾아 낼 수있었습니다 . 전체 벌레에는 단 959 개의 세포가 있으며, 그 중 302 개는 신경 세포이고, 56 개는 아교 세포입니다. CEP 뉴런과 CEPsh glia는 다르게 작용하지만, 추가로, 웜이 고지방식이로부터 보호받지 않고 웜이 얇아지고 웜보다 2 배 긴 수명으로 신진 대사를 개선하고 단백질 응집체를 청소합니다. Dillin 박사는“몇몇 세포 만이 전체 유기체의 미래를 통제한다는 사실은 매우 충격적이다. "Glia는이 반응을 촉진시키는 데있어서 뉴런보다 10 배 더 잘 작동하고 수명을 연장시키는 데 약 2 배 더 좋습니다." 프레이크 스는 현재 이들 신경 아교 세포에 의해 생성 된 신호 호르몬을 식별하려고 노력하고 있는데, 기능상 감소하는 세포에서 반응을 활성화시키고 아마도 인간 세포를 조정하고 그 효과를 막는 약물을 만드는 방법을 찾는 첫 단계 노화, 비만 또는 다른 유형의 스트레스. Frakes는 또한 지질 방울 형태의 지방 저장소가 ER로 바뀌었기 때문에 웜이 줄어든 것을 발견했습니다. 텍사스의 또 다른 연구 그룹은 생쥐의 뉴런에서 xbp-1을 활성화 시키면 지방 저장을 줄이고 생쥐를 슬리밍하여 고지방식이 의 영향으로부터 보호 하고 수명을 연장 시키는 효과가 있음을 보여 주었습니다. 딜린은“뉴런에서 활성화하면 간이 지방을 제거하고 대사 요구를 재분배하는 것을 보게된다”고 말했다. "인간에서도 같은 것을 보게 될 것입니다."
더 탐색 줄기 세포 기술로 운동 뉴런 질환에 대한 새로운 통찰력 제공 추가 정보 : Ashley E. Frakes et al., 4 개의 아교 세포는 C. elegans, Science (2020) 에서 신경 펩티드 신호 전달을 통해 ER 스트레스 저항 및 수명을 조절 합니다. DOI : 10.1126 / science.aaz6896 저널 정보 : 과학 에 의해 제공 버클리 - 캘리포니아 대학
https://phys.org/news/2020-02-brain-cells-muscles.html
.혼합 이온 빔은 입자 치료 정확도를 향상시킬 수 있습니다
2020 년 2 월 21 일 Tami Freeman 하이델베르크 이온빔 치료 센터의 중이온 갠트리 연구팀 원. 왼쪽에서 오른쪽으로 : Simon Jolly, Joao Seco, Laurent Kelleter, Lennart Volz 및 Raffaella Radogna. (과정 : Lennart Volz) 이온 빔 방사선 요법은 Bragg 피크에서 낮은 입구 선량을 최대로 증가시킨 다음 급격히 떨어지는 정밀 선량 증착을 제공합니다. 그러나이 가파른 선량 기울기는 탄소 이온 요법과 같은 치료법이 범위 불확실성에 매우 민감하게 만듭니다. 따라서, 개선 된 치료 검증 기술에 대한 명확한 필요성이 존재한다. 최근의 한 가지 아이디어는 치료 중 온라인 모니터링이 가능하도록 소량의 헬륨 이온을 탄소 이온 치료 빔에 추가하는 것입니다. 완전히 제거 된 헬륨 및 탄소 이온은 대략 동일한 질량 / 충전 비율을 나타내므로, 동핵에서 동일한 핵 당 에너지로 동시에 가속 할 수 있습니다. 헬륨 이온은 동일한 속도로 탄소 이온 범위의 약 3 배를 가지므로 환자를 통해 직선으로 이동하며 이미징을 위해 사용되며 탄소 이온 빔은 치료를 제공합니다. 이 제안 된 헬륨 / 탄소 빔 혼합 방법을 평가하기 위해 독일 암 연구소 ( DKFZ ) 의 Joao Seco 와 UCL (University College London)의 Simon Jolly 가 이끄는 팀 은 하이델베르그에서 헬륨 및 탄소 이온 빔으로 팬텀을 조사했습니다. 이온 빔 치료 센터 ( HIT ) ( Phys. Med. Biol. 10.1088 / 1361-6560 / ab6e52 ). UCL의 Laurent Kelleter와 긴밀히 협력하여 프로젝트를 진행 한 첫 번째 저자 Lennart Volz 는“입자 이미징으로 제공되는 장점을 온라인 처리 검증에도 활용할 수 있는지 조사하고 싶었 습니다. “범위 불확실성은 입자 요법의 핵심 과제이며 온라인 치료 확인을위한 정확한 방법은 환자에게 큰 도움이 될 수 있습니다. 혼합 빔은 당신이 무엇을 취급하는지 볼 수 있기 때문에 이상적 일 수 있습니다.” 범위 변조 감지 HIT 싱크로트론은 혼합 빔을 전달하도록 설정되지 않았기 때문에 연구원들은 10 : 1의 탄소 대 헬륨 비율을 사용하여 핵 당 비슷한 에너지의 헬륨 및 탄소 이온 빔으로 팬텀을 순차적으로 조사했습니다. 헬륨 이온 빔과 탄소 이온 조각의 범위를 모니터링하기 위해 평면 CMOS 센서에 의해 판독 된 얇은 플라스틱 신틸 레이터 시트 스택을 포함하는 UCL에서 개발 된 참신한 망원경을 사용했습니다. 각 시트에서 섬광 광 수율을 합산하여 시트 중앙의 물과 동등한 두께에 기여하면 깊이-광 곡선을 만들 수있었습니다. 탄소 및 헬륨 이온 빔의 곡선을 10 : 1로 스케일링 한 다음 합산하여 "혼합 빔"신호를 생성 하였다. 감도 조사
헬륨 / 탄소 빔 혼합 방법의 감도를 조사하는 데 사용되는 설정 (스케일링 아님). (과정 : Phys. Med. Biol. 10.1088 / 1361-6560 / ab6e52).
연구원들은 서로 다른 크기의 에어 슬릿을 포함하는 PMMA 슬래브 팬텀을 사용하여 시스템의 감도를 평가했습니다. 그들은 측정 된 광 출력 신호와 기준 측정의 차이를 사용하여 범위 변화를 정량화했습니다. 두께가 2 mm이고 슬릿이 5 및 2 mm 인 팬텀을 조사하면 잔류 빔 범위에서 각각 40 %와 17 % (고체 팬텀에서)의 상대적인 차이가 발생했습니다. 이는 8mm FWHM 빔 (55 %)이 더 작은 슬릿 (22 %)보다 더 큰 슬릿을 가로 지르는 것으로 예상되었습니다. 두께 1mm, 너비 2mm의 슬릿도 관찰 할 수 있으며 상대 차이는 8 %입니다. 임상 시나리오 보다 임상 적으로 관련된 시나리오를 조사하기 위해이 팀은 ADAM 골반 팬텀을 사용하여 헬륨 이온 빔 범위에 대한 장 가스 운동의 영향을 연구했습니다. 그들은 전립선 암 치료 계획을 세우고 계획에서 같은 에너지로 세 지점을 사용하여 ADAM 팬텀을 조사했습니다. 종양 등위 점, 직장 근처의 지점 및 두 지점 사이의 지점. 그들은 팬텀 내부의 직장 풍선을 30, 45 및 60 ml의 공기량으로 팽창시켰다. 직장 근처의 반점의 경우 풍선에서 가장 작은 공기량으로도 헬륨 범위가 눈에 띄게 변경되었습니다. 더 큰 팽창의 경우, 팀은 빔이 직장 및 직장 가스로 교차함에 따라 헬륨 범위에서 급격한 오버 슈트를 보았습니다. 마찬가지로, 중간 지점의 경우 두 개의 큰 팽창으로 관찰 가능한 신호 변화가 발생했습니다. 아이소 센터에서는 팀이 풍선 팽창으로 큰 변화를 보지 못했습니다. 그러나 실험의 Monte Carlo 시뮬레이션에서 두 개의 큰 공기량은 작은 변화를 일으켰습니다. 마지막으로, 관찰 된 신호에 대한 작은 환자 회전의 영향을 조사하기 위해이 팀은 ADAM-PETer 골반 팬텀을 사용했습니다. 그들은 세로 축을 중심으로 2 °와 4 ° 회전 한 팬텀을 조사했습니다. 두 회전 모두 비 회전 상태에 비해 측정 된 혼합 빔 신호에서 눈에 띄는 변화를 가져 왔으며, 시뮬레이션에서 비슷하지만 약간 더 큰 효과가 나타났습니다. 아담 피터 팬텀 ADAM-PETer 골반 팬텀을 보여주는 실험 설정. (과정 : Phys. Med. Biol. 10.1088 / 1361-6560 / ab6e52). 연구 결과는 혼합 헬륨 / 탄소 빔을 사용하여 분수 내 해부학 적 변화를 모니터링 할 수있는 가능성을 보여줍니다. 빔의 1/4 미만에 영향을 미치는 좁은 에어 갭에서 범위 변조를 감지하는 기능은이 방법의 상대 감도를 보여줍니다. 보다 현실적인 경우 혼합 빔은 장 가스 움직임과 작은 환자 회전을 감지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구원들은 느리거나 비주기적인 움직임을 겪는 해부학 적 부위의 경우, 이온 소스 또는 빔 에너지의 빠른 스위칭이 기술적으로 가능하다면 순차적 빔이 유용한 정보를 제공 할 수 있다고 제안합니다. 그러나 폐 종양과 같이 강한 범위의 변화로 움직이는 표적을 치료할 때 실제 혼합 헬륨 / 탄소 빔이 유리할 것입니다. Volz는 " 혼합 헬륨 / 탄소 빔의 잠재력을 부여받은 다음 단계는 실제 혼합 빔을 생성하는 것입니다.이 혼합 빔은 GSI Helmholtz 중공업 연구 및 HIT 센터 와 협력하여 조사 하고 있습니다"라고 Physics World에 말합니다 . "장기적으로 빔이 혼합 된 고해상도 온라인 헬륨 방사선 사진 생성을 조사하고 싶습니다."
https://physicsworld.com/a/mixed-ion-beams-could-enhance-particle-therapy-accuracy/
.단일 숫자에 대한 분쟁이 우주 론적 위기가 된 방법 우주가 얼마나 빨리 확장되고 있는지에 대한 두 가지 다른 측정이 모두 맞을 수는 없습니다. 무엇을 주어야하지만 무엇?
작성자 : Richard Panek |Scientific American 2020 년 3 월호 단일 숫자에 대한 분쟁이 우주 론적 위기가 된 방법 크레딧 : Mark Ross Studios 요약 천문학 자들은 두 가지 다른 기법으로 우주 팽창률 (허블 상수) 을 반복적으로 계산해 왔습니다 . 이러한 측정으로 인해 다루기 힘든 갈등이 생겼습니다. 비교적 최근 우주에서 초신성과 별을 측정하는 한 가지 방법 은 하나의 가치에 도달합니다. 빅뱅 직후에 남은 빛을 사용하는 다른 전략은 또 다른 전략을 찾습니다. 실험적인 문제로 인해 불일치가 발생할 수 있지만 그 문제가 무엇인지 확실하지 않습니다. 또 다른 가능성은 갈등이 발견되지 않은 현상 인“새로운 물리학”을 가리키는 것일 수 있습니다. 20 세기 말에는 표준 우주 모형이 완성 된 것처럼 보였다. 미스터리로 가득합니다. 추가 연구를 위해 비옥 한 지역으로 가득합니다. 그러나 전체적으로 그것은 함께 개최되었습니다 : 우주는 대략 2/3의 암흑 에너지 (우주의 팽창을 가속화시키는 신비한 것), 아마도 1/4 암흑 물질 (우주의 구조의 진화를 결정하는 신비한 것)으로 구성되었습니다 ), 4 ~ 5 %의“보통”물질 (지난 수십 년 전까지 우리가 항상 생각했던 행성, 별, 은하 및 우리가 생각했던 모든 것들이 우주 전체를 구성했습니다) 추가되었습니다. 그렇게 빠르지 않습니다. 또는 더 정확하게, 너무 빠릅니다. 최근 우주의 팽창률을 측정하는 두 가지 방법 인 허블 상수 (Hubble constant, H 0 ) 사이에 불일치가 발생했습니다 . 오늘날의 우주에서 시작하여 이전 및 이전 단계로 거꾸로 측정 한 결과 H 0에 대한 하나의 값이 지속적으로 밝혀졌습니다 . 그러나 우주의 가장 초기 단계에서 시작하여 앞으로 나아가는 측정은 또 다른 가치, 즉 우주가 우리가 생각했던 것보다 빠르게 확장되고 있음을 시사하는 다른 가치를 지속적으로 예측해 왔습니다.
불일치는 수학적으로 미묘하지만 우주의 시공간 규모로 확대되는 미묘한 수학적 불일치는 화장품 적으로 중요합니다. 우주의 현재 팽창률을 알면 우주 론자들은 우주의 나이를 결정하기 위해 시간을 거슬러 외삽 할 수 있습니다. 또한 현재 이론에 따르면, 은하들 사이의 공간이 너무 커져서 우주가 우리 자신의 주변 환경을 넘어서 빈 창처럼 보일 때를 알아 내기 위해 시간을 앞당기면서 외삽 할 수있게한다. 정확한 H 0 값은 가속을 구동하는 암흑 에너지의 특성을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. 지금까지 기대 초기 우주의 측정은 H에 대한 하나 개의 값을 예측 0을 , 뒤로 찾고 최근 우주에서 측정은 서로를 알 수있다. 이런 종류의 상황은 과학에서는 드물지 않습니다. 일반적으로 면밀한 조사를 통해 사라지고 사라질 것이라는 가정은 지난 10 년간 우주 학자들을 안심시켰다. 그러나 의견 불일치로 인해 해마다 강화 된 각 측정 세트가 점점 더 다루기 어려워지고 있습니다. 이제 문제에 대한 합의가 이루어졌습니다.
허블 상수에 대한 탐구에서 과학자들이 멀리 떨어진 은하의 속도와 거리를 측정하는 방법을 보여줍니다 크레딧 : George Retseck ( 팽창 콘 ); 젠 크리스티안 슨 ( 도식 ); ESA 및 PLANCK 협업 (Planck CMB)
아무도 전체 표준 우주론 모델이 잘못되었다고 제안하지 않습니다. 그러나 뭔가 각 시나리오는 가능성이 있지만, 잘못-어쩌면 관찰 또는 어쩌면 관찰의 해석이다. 이것은 아마도 하나의 마지막 옵션을 남길 것입니다. 똑같이 가능성은 낮지 만 상상도 할 수없는 일입니다. 우주 론적 모델 자체에 문제가 있습니다. 대부분의 인류 역사에서, 우리의 우주 기원의“연구”는 신화의 문제였습니다.“처음에”라는 주제에 따라 다릅니다. 1925 년 미국 천문학 자 에드윈 허블 (Edwin Hubble)은 천문학 자들이“성운 (nebulae)”이라고 불리는 하늘의 얼룩의 정체성에 대해 수 세기에 걸친 미스터리를 풀 었다고 발표하면서 그것을 경험주의로 향했다. 별의 캐노피에는 성운의 기체 형성이 있었습니까? 그렇다면 아마도 가장 강력한 망원경이 볼 수있는 한 그 별의 캐노피가 우주 전체 일 것입니다. 아니면 성운은 "섬 우주"였습니까? 허블은 적어도 하나의 성운은 오늘날 우리가 안드로메다 은하라고 부릅니다. 또한 허블은 다른 성운의 빛을 볼 때 파장이 가시 스펙트럼의 적색 끝쪽으로 뻗어 있음을 발견했으며, 이는 각 근원이 지구에서 멀어지고 있음을 시사합니다. (빛의 속도는 일정하게 유지됩니다. 변화하는 것은 파도 사이의 길이와 그 길이가 색을 결정합니다.) 1927 년 벨기에 물리학 자이자 제사장 조르주 르 마이트 르 (Georges Lemaître)는 패턴을 발견했습니다. 멀어 질수록 멀어졌습니다. 1929 년 허블은 독립적으로 동일한 결론에 도달했습니다. 우주가 확장되고 있습니다.
허블 상수 추정의 연대기 차트는 다른 거리 측정 기술의 다양한 결과를 보여줍니다 크레딧 : Jen Christiansen ( 회로도 ); ESA와 PLANCK 협업 ( Planck CMB ); NASA 및 WMAP 과학 팀 ( WMAP CMB 세부 사항 ); 출처 :“카네기-시카고 허블 프로그램. VIII. 레드 자이언트 브랜치의 팁을 기반으로 허블 상수의 독립적 결정,”Wendy L. Freedman et al., Astrophysical Journal , Vol. 882, No. 1; 2019 년 8 월 29 일 ( 분기 결과 차트 )
무엇에서 확장? 우주의 바깥쪽으로 확장하면 역전이 시작됩니다. 거의 즉시 몇몇 이론가들은 일종의 시공간 폭발을 제안했는데,이 현상은 나중에 (처음에는 멸시적인) 모니 커 "빅뱅"을 얻었습니다. 이 아이디어는 환상적으로 들렸으며, 수십 년 동안 경험적 증거가 없으면 대부분의 천문학 자들은 그것을 무시할 여유가있었습니다. 그것은 1965 년에 천체 물리학 저널 에 두 논문이 동시에 출판되었을 때 바뀌었다 . 첫 번째는 4 명의 프린스턴 대학 물리학 자에 의해 원시 불 덩어리에서 나온 우주의 현재 온도를 예측했습니다. 두 번째, 벨 연구소 (Bell Labs)의 두 천문학 자들은 그 온도 측정을보고했습니다. Bell Labs 무선 안테나는 하늘의 모든 방향에서 방사 층을 기록했습니다. 이것은 우주 마이크로파 배경 (CMB)으로 알려진 것입니다. 과학자들이 절대 영도보다 3도 높은 온도에서 얻은 온도는 프린스턴 협력의 예측과 정확히 일치하지는 않았지만 첫 번째 시도의 경우 빅뱅 해석에 대한 합의를 신속하게 도출하기에 충분히 가까웠다. 1970 년에 일회성 허블 제자 Allan R. Sandage는 Physics Today 에서 영향력있는 에세이를 발표했습니다.사실상 수십 년 동안 새로운 과학 연구 프로그램을 설립했습니다.“우주론 : 두 숫자를 찾는 것” 샌디 지 박사는 현재 우주 확장의 현재 속도는 허블 상수라고 말했다. 두 번째 숫자는 확장 속도가 느려지는 속도 인 감속 매개 변수입니다. 과학자들은 두 번째 숫자의 값을 먼저 정했습니다. 1980 년대 후반부터 두 과학자 팀이 공통 가정과 공통 도구를 사용하여 감속도를 측정하기 시작했습니다. 가정은 다른 모든 물질과 다른 모든 물질과 중력으로 상호 작용하는 물질로 가득 찬 확장 우주에서 팽창이 느려 야한다는 가정이었습니다. 이 도구는 유형 Ia 초신성으로, 천문학 자들이 표준 양초로 사용할 수 있다고 생각한 별을 폭발 시켰습니다. 예를 들어 다르지 않고 밝기가 상대적 거리를 나타내는 빛의 원천입니다. (60 와트 전구는 멀어 질수록 어두워지고 어두워 질 수 있지만, 60 와트 전구 인 경우 전구와의 분리를 추론 할 수 있습니다.) 팽창이 느려지면 천문학 자들은 뉴스 레터 프로모션 가입 과학 미국 의 무료 뉴스 레터. 가입하기 그러나 두 팀이 독립적으로 발견 한 것은 가장 먼 초신성이 예상보다 어둡고 멀리 떨어져 있다는 것입니다. 1998 년 그들은 우주의 팽창이 느려지지 않는다는 결론을 발표했다. 속도가 빨라지고 있습니다. 이 가속의 원인은 "어두운 에너지"로 알려지게되었습니다. 누군가가 실제로 그것이 무엇인지 알아낼 때까지 자리 표시 자로 사용되는 이름입니다. 아무도 전체 표준 우주론 모델이 잘못되었다고 제안하지 않습니다. 그러나 무언가 잘못되었습니다. Sandage의 첫 번째 숫자 인 Hubble 상수 값이 곧 올랐습니다. 수십 년 동안 그 숫자는 천문학 자들 사이에서 논쟁의 원인이되어왔다. Sandage 자신은 H 주장했다 0 , 50 (3,260,000 광년마다 초당 킬로미터로 표현 확장 속도)가 될 것입니다 억 약 20 년에 우주의 나이를 둘 것 값을. 다른 천문학은 H 호의를 0 에 가까운 100, 또는 약 10 억년 나이를. 불일치는 당황 스러웠습니다. 아주 새로운 과학조차도 2 배 안에 기본 수를 제한 할 수 있어야합니다. 광고 2001 년에 허블 우주 망원경 핵심 프로젝트는 허블 상수의 첫 번째 신뢰할만한 측정을 완료했습니다. 이 경우 표준 양초는 Cepheid 변수로, 절대 광도 (즉, 60 와트의 밝기)에 해당하는 규칙에 따라 밝고 어둡게 빛나는 별입니다. 핵심 프로젝트는 본질적으로 두 초기 값의 차이를 72 ± 8로 나누었습니다. 상수에 대한 다음의 천문학적 탐색 은 2011 년에 그의 역할을 위해 노벨 물리학상을 공유 한 Adam G. Riess가 이끄는 팀인 SH0ES (Supernovae, H 0 , Dark Energy State Equation of the Dark Energy)에 의해 수행되었습니다. 1998 년 가속 발견. 이번에는 표준 양초가 Cepheids와 Type Ia 초신성이며 후자는 지금까지 관찰 된 가장 먼 초신성 중 일부를 포함했습니다. 2005 년 초기 결과는 73 ± 4로 주요 프로젝트와 거의 동일하지만 오차 범위는 더 좁습니다. 그 이후로 SH0ES는 정기적 인 업데이트를 제공했으며, 모두 동일한 범위의 오류 범위 내에 속합니다. 2019 년 가장 최근의 수치는 74.03 ± 1.42입니다. H의 이러한 모든 결정 0 천문학의 전통적인 접근 방식을 포함 : 지금 여기에 우주 론자 후반 우주를 호출하는 영역을 시작하고, (빛의 속도가 유한하기 때문에) 말을하는 것입니다 공간을 가로 질러 멀리 멀리 피어링 그들이 볼 수있는 한 계속해서 시간을 거슬러 올라갑니다. 그러나 지난 수십 년 동안 연구자들은 반대의 접근법을 사용하기 시작했습니다. 그들은 현재까지 나아가고 진행할 수있는 한 멀리 떨어진 지점에서 시작합니다. 우리가 볼 수있는 것과 보이지 않는 것 사이, "초기"와 "늦은"우주 사이의 차단 점 인 컷오프 지점은 Bell Labs 무선 안테나를 사용하는 천문학 자들이 1960 년대에 처음 관찰 한 것과 동일한 CMB입니다.
CMB는 379,000 세의 어린 나이에 우주가 수소 원자를 형성하기에 충분히 냉각되어 자유 양자와 전자의 짙은 안개를 없애고 광자의 광자가 통과 할 수있는 충분한 공간을 만들었던시기의 유물 방사선입니다 우주. CMB의 최초 Bell Labs 이미지는 매끄럽게 확대되었지만 이론가들은 더 높은 해상도에서 배경 방사선이 우리가 알고있는 것처럼 우주의 구조로 진화 할 밀도의 씨앗을 나타내는 온도의 변화를 나타낼 것이라고 가정했습니다. 은하단과 은하단의 성단. 1992 년 CMB의 첫 우주 탐사선 인 우주 배경 탐색기 (Cosmic Background Explorer)는 이러한 시그니처 변형을 발견했습니다. 2003 년 후속 우주 탐사선 인 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)는 훨씬 높은 해상도를 제공하여 물리학 자들이 원시 물질에 의해 만들어진 원시 음파의 크기를 식별 할 수있을 정도로 높은 해상도를 제공했습니다.
379,000 년 동안 거의 빛의 속도로 이동 한 음파에서 기대할 수 있듯이 CMB의 "스팟"은 약 379,000 광년의 공통 반경을 공유합니다. 그리고 그 점들이 오늘날 우리가 연구하는 우주로 성장했기 때문에 우주 론자들은이 초기 크기를 오늘날의 대규모 구조의 성장과 확장을 측정하는“표준 통치자”로 사용할 수 있습니다. 이러한 측정은 차례로 확장 속도, 허블 상수를 나타냅니다. 광고 H의 측정 제 0 WMAP에서 2003 년, 72 ± 5이었다 완벽. 이 숫자는 주요 프로젝트의 결과와 정확히 일치하며 더 좁은 오류 범위의 추가 이점이 있습니다. WMAP의 추가 결과는 2007 년 73 건, 2009 년 72 건, 2011 년 70 건보다 약간 낮았습니다. 문제는 없습니다. SH0ES 및 WMAP 측정 오류는 여전히 72-73 범위에서 겹쳤습니다. 허블 긴장의 근원이 후기 우주 나 초기 우주의 관측에 있지 않다면 우주 론자들은 선택의 여지가 거의 없지만“새로운 물리학”이라는 세 번째 선택을 추구해야합니다. 그러나 2013 년에는 두 마진이 거의 키스를하지 않았습니다. 당시 SH0ES의 가장 최근 결과는 허블 상수가 74 ± 2였으며 WMAP의 최종 결과는 허블 상수가 70 ± 2였습니다. 그럼에도 불구하고 걱정할 필요는 없습니다. 두 방법 모두 72에 동의 할 수있다. 한 방법의 결과는 방법론과 기술이 개선됨에 따라 다른 방법으로 향하기 시작했을 것이다. 아마도 첫 번째 데이터가 플랑크 우주 관측소에서 발표 되 자마자 유럽 우주국의 후임자 인 WMAP이다. 이 릴리스는 2014 년 67.4 ± 1.4에 나왔습니다. 오류 범위가 더 이상 겹치지 않으며 근접하지도 않습니다. 그리고 플랑크에서 발표 된 후속 데이터는 SH0ES만큼 강력하지 않은 것으로 판명되었습니다.
허블 상수에 대한 플랑크 값은 67에 머물렀고, 오차 한계는 1로 줄어들었고, 2018 년에는 1의 일부로 줄어 들었습니다. “텐션 (Tension)”은 지난 여름 캘리포니아 산타 바바라 (Santa Barbara)에있는 Kavli 이론 물리 연구소 (KITP) 회의 제목에서와 같이 이러한 상황에 대한 과학 용어이다.“초기 우주와 후기 우주 사이의 긴장 ” 첫 연설자는 Riess였으며, 연설이 끝날 때 그는 강의실에서 또 다른 노벨상 수상자 인 입자 물리학 자이자 KITP의 전 이사 인 David Gross에게 의문을 제기했습니다. ”또는“문제”가 있습니까? 그로스는 그러한 구별이“임의”라고 경고했다. 그러자 그는“하지만 그래, 문제라고 할 수있을 것 같아.” 20 분 후, Q와 A가 끝날 무렵 그는 평가를 수정했다. 그는 입자 물리학에서 "우리는 그것을 긴장이나 문제 라기보다는 오히려 위기라고 부를 것"이라고 말했다. 광고 "좋아."Riess가 토론을 마무리하면서 말했다. "그럼 우리 모두 위기에 처해 있습니다." 해결이 필요한 긴장이나 해결책이 필요한 문제와는 달리 위기에는 더 많은 것이 필요합니다. 그러나 무엇? 허블 상수의 연구자들은 세 가지 가능성을 봅니다. 하나는 말기 우주에 대한 연구에서 무언가 잘못되었다는 것입니다. 우주를 가로 질러 더 먼 곳으로 뻗어있는 우주의 "거리 사다리"는 표준 양초만큼 튼튼합니다. 모든 과학적 관찰에서와 같이 체계적인 오류는 방정식의 일부입니다. 이 가능성은 KITP 회의를 막았다. 주요 프로젝트의 주요 조사관이었던 시카고 대학의 천체 물리학자인 웬디 L. 프리드먼이 이끄는 그룹은 회의 중간에 반대의 결과를 발표 한 논문을 떨어 뜨렸다. 또 다른 종류의 표준 양초 (멸종 직전의 광휘를 확실하게 나타내는“헬륨 섬광”을 겪는 붉은 거인이라고 불리는 별)를 사용함으로써, Freedman과 동료들은 그들의 논문이 말한대로“ 현재 허블 장력에 의해 정의 된 범위의 중간에 위치합니다. ": 69.8 ± 0.8 – 결과는 SH0ES 또는 Planck의 오차 한계와 겹치지 않습니다. 논문의시기는 적어도 다른 우주 연구자들 중 일부가 참석 한 것으로 도발적인 것으로 보였다. 특히 SH0ES 팀은 데이터를 소화 할 기회가 거의 없었습니다. 그러나 불과 3 주 후에 그들은 응답지를 올렸습니다.
Freedman 팀이 사용한 방법은“외계도 거리 측정을위한 유망한 표준 양초”라고 저자는 팀의 결과에 영향을 미친다고 생각되는 체계적인 오류를 밝히기 전에 외교적으로 시작했습니다. 레드 자이언트 데이터에 대한 Riess와 그의 동료의 선호 해석은 Hubble 상수를 이전 제한 범위 내에서 72.4 ± 1.9의 값으로 복원했습니다. 프리드먼은 그 해석에 대해 격렬히 동의하지 않습니다. 완전히 틀렸어!” 그녀는 말한다. "그들은 여러 회의에서 그 방법을 설명했지만 방법을 잘못 이해했습니다." (2019 년 10 월 초, 또 다른 "인장"회의에서, 분쟁은 Freedman의 공동 작업자이자 배우자 중 하나 인 Barry Madore가 단두대에서 Riess의 머리를 묘사 한 슬라이드를 보여 주면서 개인적인 차례가되었습니다. 과학 관련 도마 블록 은유에 대해, Madore는 나중에 Riess의 머리를 포함하는 것이 농담이었다고 말했지만 Riess는 청중에 있었고, 다음 커피 브레이크는 많은 참석자들의 주장에 따라 토론을 포함한다고 말하면 충분합니다. 전문적인 행동 규범에 대해.) 이러한 반점은 입자 물리학 자들이 천문학 자와 거리 사다리 방법과 관련된 오류에 있다고 생각하는 것을 물리 칠 수는 없다. 그러나 CMB 관측과 우주 통치자는 체계적인 오류에 대한 자신의 잠재력을 가지고 있어야합니다. 원칙적으로 그렇습니다. 그러나 물리학 자들이 CMB의 우주 관측에 대한 정밀한 임계 값에 도달했다고 생각하는 플랑크 천문대에 문제가 있다고 생각하는 천문학자는 거의 없다. 다시 말해, CMB에 대한 플랑크의 측정 값은 아마도 그들이 얻을 수있는만큼 좋을 것입니다. 허블 상수는 아니지만 프리드먼과 라이스와 협력 한 텍사스 A & M 천문학 자 니콜라스 선 체프 (Nicholas Suntzeff)는“데이터는 훌륭하다”고 말했다. 허블 긴장의 근원이 후기 우주 나 초기 우주의 관측에 있지 않다면 우주 론자들은 선택의 여지가 거의 없지만“새로운 물리학”이라는 세 번째 선택을 추구해야합니다. 거의 한 세기 동안 과학자들은 현재 우주에 대한 우리의 현재 지식을 벗어난 힘 또는 현상과 같은 새로운 물리학에 대해 이야기 해 왔습니다. 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)이 1915 년 자신의 일반 상대성 이론을 소개한지 10 년 후, 양자 역학의 출현은 완전성을 타협했습니다. 매우 큰 우주 (일반 상대성 규칙에 따라 작동하는 우주)는 매우 작은 우주 (양자 역학의 규칙에 따라 작동하는 우주)와 수학적으로 호환되지 않는 것으로 판명되었습니다. 한동안 물리학 자들은 두 영역이 실제적인 수준에서 교차하지 않았기 때문에 문제를 무시할 수있었습니다. 그러나 CMB가 발견되면서 아주 큰 우주가 실제로 아주 작은 우주에서 나왔다는 사실을 입증했습니다. 일반적인 상대성 이론을 이용하여 우리가 연구하는 대규모 은하와 클러스터는 양자 변동에서 생겨났습니다. . 허블 장력은이 두 유형의 물리학을 일치시키려는 시도에서 직접 발생합니다. CMB의 양자 변동은 우주가 허블 상수의 하나의 값으로 성숙 할 것으로 예측하는 반면, 오늘날의 일반 상대 론적 관찰은 또 다른 가치를 드러내고 있습니다. Riess는 불일치를 사람의 성장에 비유합니다. "아이가 있고 2 살 때 키를 매우 정확하게 측정 할 수 있습니다."라고 그는 말합니다. "그리고 나서 성장 차트처럼 사람들이 어떻게 자라는 지에 대한 이해를 사용하여 마지막에 자신의 최종 키를 예측할 수 있습니다." 이상적으로는 예측과 측정이 동의 할 것입니다. "이 경우에는 그렇지 않습니다."라고 그는 말합니다. 그리고 그는 다시 덧붙입니다.“우주가 어떻게 자라는 지에 대한 성장 차트가 없습니다.” 그래서 우주 론자들은 표준 우주론 모델이 예상했던 것만 큼 완전하지 않을 가능성을 급진적으로 받아들이 기 시작했다. 우주의 성장에 대한 우리의 이해에 영향을 미치는 한 가지 가능한 요인은 우주의 입자 센서스에 대한 불확실성입니다. 오늘날 대부분의 과학자들은 관측과 이론 사이의 또 다른 불균형, 즉 태양으로부터의 전자 중성미자에 대한 수십 년 동안의 분쟁 인“태양 중성미자 문제”를 기억할만큼 나이가 듭니다. 이론가들은 한 가지 양을 예측했다. 중성미자 감지기가 다른 것을 나타 냈습니다. 물리학 자들은 관측에서 체계적인 오류를 의심했다. 천문학 자들은 이론의 완전성에 의문을 제기했다. 허블의 지속적인 긴장과 마찬가지로, 연구자들이 예기치 않게 중성미자가 질량을 가지고 있음을 발견했을 때 천년이 끝날 때까지 측면이 싹 트지 않았다. 이론가들은 이에 따라 입자 물리학의 표준 모델을 조정했습니다. 예를 들어, 비슷한 조정 또 다른 가능한 설명은 시간이 지남에 따라 암흑 에너지의 영향이 변한다는 것입니다. 우주 론자들은 암흑 에너지가 어떻게 작동하는지 알지 못한다는 점을 고려하면 합리적인 대안입니다. Suntzeff는“수치를 합의하기 위해 약간의 수정이 필요하다”고 말했다. "이것은 새로운 물리학이며, 이것이 우주 론자들을 흥분시키는 것입니다. 표준 모델의 벽에 꼬이고, 새로운 것입니다." 모두가 다음에해야 할 일을 알고 있습니다. 관측자들은 유럽 우주국 관측소 가이아 (Gaia)의 데이터를 기다릴 것이며, 향후 몇 년간 우리 은하계에서 10 억 개 이상의 별까지의 거리 측정에서 전례없는 정밀함을 약속합니다. 이러한 측정 값이 천문학자가 거리 사다리에서 첫 번째 단계로 사용한 값과 일치하지 않으면 결국 시스템 오류 일 수 있습니다. 한편 이론가들은 우주에 대한 대안적인 해석을 계속해서 내놓을 것이다. 그러나 지금까지 그들은 지역 사회 감시를 견딜 수있는 것을 찾지 못했습니다. 그리고 거기에 어떤 돌파구도 없더라도, 긴장, 문제, 위기는 지금 존재해야 할 것입니다 : 예측 된 허블 상수가 67 인 허위 비과학 우주에는 74의 관측이 있습니다. 표준 우주론 모델은 그 시대의 위대한 과학적 승리 중 하나입니다. 반세기 동안 우주론은 투기에서 (거의) 확실성으로 발전했다. 우주 론자들이 1 년 전까지 생각한 것처럼 완벽하지는 않지만, 과학이 최고로 작동하는 방식에 대한 교재는 여전히 남아 있습니다. 그것은 질문을 제기하고, 답변을 제공하며, 미스터리를 암시합니다. 이 기사는 원래 Scientific American 322, 3, 30-37 (2020 년 3 월)에서 "A Cosmic Crisis"라는 제목으로 출판되었습니다. 도 : 10.1038 / 과학과 인 0320-30 더 알아보기 플랑크 2018 결과. VI. 우주 론적 매개 변수. 플랑크 협업. 2018 년 7 월 17 일 https://arxiv.org/abs/1807.06209에 게시 된 양식 큰 마젤란운 구름 Cepheid 표준은 LambdaCDM 이외의 물리학에 대한 허블 상수 및 더 강력한 증거의 결정을위한 1 % 기반을 제공합니다. Adam G. Riess et al. 2019 년 3 월 18 일 https://arxiv.org/abs/1903.07603에 게시 된 양식 카네기-시카고 허블 프로그램. VIII. 레드 자이언트 브랜치의 팁을 기반으로 허블 상수의 독립적 결정. Wendy L. Freedman et al. 의 천체 물리학 저널, 권. 882, No. 1, Article No. 34; 2019 년 9 월. 우리 아카이브에서 암흑 에너지의 퍼즐. Adam G. Riess와 Mario Livio; 2016 년 3 월. scientificamerican.com/magazine/sa
저자 소개 리차드
파넥 4 % 우주 의 수상작가이자 과학 작문의 구겐하임 el 로우 십을 수상했습니다.
그의 가장 최근 저서는 중력의 문제 : 우리의 발 아래 미스테리를 해결하는 것입니다. Undere My (Houghton Mifflin Harcourt, 2019)입니다. 크레딧 : Nick Higgins 최근 기사 Jim Peebles는 그의 노벨상을 풍성하게 받았습니다 이진 우주 브리징 베라 루빈은 암흑 물질을 발견하지 못했습니다.
.감광성 화합물로 광 스위치에서 무열 막 변조 가능
작성자 : Ingrid Fadelli, Tech Xplore Ziapin이 막의 두께로 들어가고 조절하는 방식을 보여주는 이미지는 전기적 특성 (용량, 막 전위 및 활동 전위)의 변화를 유발합니다. 크레딧 : DiFrancesco et al. 2020 년 2 월 21 일 기능
신경 활동을 조절하는 데 사용할 수있는 광학 기술은 신경 과학 및 생물학 연구를위한 흥미로운 가능성을 열어줍니다. 광학 도구를 사용하면 신경 과학자가 신경 또는 뇌 영역을 마음대로 자극하고 억제 할 수 있습니다. 따라서 특정 뇌 회로 또는 영역의 기능을 조사하고 신경 및 정신 질환에 대한 새로운 잠재적 치료법을 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 막 이중층을 표적으로 하거나 이온 채널에 연결된 테 더링 된 아조벤젠 광 스위치의 생성은 인간 뇌의 연구를 추가로 도울 수있는 선구적인 광학 기술입니다. 그러나,이 기술은 특히 높은 광도에서 구현 될 때 온도를 상당히 증가시킬 수 있으며 반복적으로 사용될 때 뉴런에 해로울 수 있습니다. 이 한계를 극복하기 위해, 이탈리아 공과 대학 (IIT)의 연구원들은 Politecnico di Milano와 공동으로 최근 Ziapin2라고 불리는 새로운 감광성 아조벤젠 화합물을 만들었습니다. 가시 광선 조사. Nature Nanotechnology에 발표 된 논문에 소개 된이 새로운 화합물 은 높은 안정성으로 원형질막 으로 분할되어 일정한 상태에서 얇아지고 커패시턴스를 증가시킵니다. 이번 연구를 수행 한 연구원 중 한 명인 구글 리 엘모 란자 니 (Guglielmo Lanzani)는 테크 엑스 플로레 (TechXplore)는“우리의 연구는 두 가지 관찰에 의해 영감을 받거나 (생체에서 영감을 얻은) 연구에 의해 영감을 받았다”고 말했다. "첫 번째는 광색 성 분자 (예 : 망막 광 수용체의 망막)를 사용하여 살아있는 세포에서 빛을 포착한다는 것입니다. 두 번째는 뉴런 막의 교란 및 특히 전기 용량의 변화 (전하 저장 능력)가 세포를 가열함으로써 관찰되는 세포 여기. " Chiara Bertarelli, Guglielmo Lanzani 및 Fabio Benfenati가 엔지니어링 한 아조벤젠 화합물과 같은 광 변색 성 분자는 빛을 흡수 한 후 모양을 바꿀 수 있습니다. 이 변화는 입체 장애 (예 : 체적), 색상 및 전기적 특성을 포함한 일부 특성에도 영향을줍니다. 막에 적용될 때,이 특성은 광 변색 성 분자가 기계적 스위치 또는 스프링으로서 작용하여 광을 흡수 할 때 막의 두께를 조절하여 전기 용량을 변화시킨다. 이것은 차례로 일련의 현상을 가능하게하여 궁극적으로 뉴런의 활동 잠재력을 이끌어냅니다. Lanzani는“우리 연구에 사용 된 방법으로 살아있는 세포와 조직에서 감광성을 유도하기위한 비열 자극 메커니즘을 얻을 수 있었다. "우리의 접근 방식은 또한 비유 전적 (유전자 치료는 피하고) 비공 유적 (세포의 영구적 인 화학적 변형은 피한다)입니다. 즉, 최소 침습적 도구입니다." 벤 페나 티 (Benfenati), 란자 니 (Lanzani)와 동료들은 생성 된 화합물이 로딩 된 뉴런 에 밀리 초 펄스의 가시 광선 을 가했을 때 결과적으로 일시적인 과분극을 관찰 한 후 지연된 탈분극을 일으켜 궁극적으로 활동 전위의 발생을 촉발시켰다. 이러한 효과는 지속되는 것으로 밝혀졌으며 연구자들은 생체 내에서 최대 7 일 동안 효과를 이끌어 낼 수있었습니다. 벤 페나 티 (Benfenati)는“이 연구의 주요 성과는 광학적 조작없이 막 이온 채널을 직접 방해하지 않고 뉴런을 자극 할 수 있다는 것이다. "우리는 단지 막의 일시적인 변형을 유발하여 어둠 속에서 전기적으로보다 안정적으로 뉴런을 안정적으로 만들고 빛의 자극으로 방출되어 활동 전위를 발생시킵니다." Lanzani, Benfenati, Bertarelli 및 동료들이 소개 한 Ziapin2는 온도 변화없이 밀리 초 단위로 막 전기 용량을 조절할 수 있습니다. 앞으로는 뉴런에 덜 해로운 신경 과학 연구를위한 광 스위치를 개발하는 데 사용될 수 있습니다 . 벤 페나 티는“추가 연구 계획은 두 가지가있다”고 말했다. "한쪽에서, 우리는 망막 변성 실험 모델에서 망막 회로를 자극하거나 병에 걸린 뇌 회로에 도전하기 위해 Ziapin의 응용을 향상시킬 계획입니다. 다른 한편으로, 우리는 더 수용성 인 Ziapin 변종을 찾고 있습니다. 더 안전하게 투여해야하며 더 오랜 시간 동안 막에 머 무르십시오. "
더 탐색 물 분자를 사용하여 뉴런의 비밀을 잠금 해제 추가 정보 : Mattia Lorenzo DiFrancesco et al. 막-표적 광 스위치, Nature Nanotechnology (2020)에 의한 신경 발사 조절 . DOI : 10.1038 / s41565-019-0632-6 저널 정보 : Nature Nanotechnology
https://techxplore.com/news/2020-02-light-sensitive-compound-enables-heatless-membrane.html
.옥수수 생산량을 더 잘 예측하는 새로운 인공 지능 알고리즘
Urbana-Champaign 일리노이 대학 Lauren Quinn Nicolas Martin (전경)은 학생과 협력하여 디지털 필드 데이터를 시각화합니다. 크레딧 : L. Brian Stauffer ,2020 년 2 월 20 일
2027 년까지 정밀 농업 시장이 129 억 달러에이를 것이라고 예측하는 일부 보고서와 함께 관리 결정을 실시간으로 안내 할 수있는 정교한 데이터 분석 솔루션의 개발 필요성이 증가하고 있습니다. 일리노이 대학 (University of Illinois)의 학제 간 연구 그룹의 새로운 연구는 정밀한 Ag 데이터를 효율적이고 정확하게 처리하기위한 유망한 접근법을 제공합니다. "우리는 사람들이 농업 연구를 운영하는 방식을 바꾸려고 노력하고있다. 작은 현장 계획을 세우고 통계를 실행하고 수단을 출판하는 대신 농부가 직접적으로 더 많은 것을 시도하고있다. 우리는 농부들과 실험을 진행하고있다" 일리노이 농작물 과학과 조교수 인 Nicolas Martin은“우리는 다양한 입력에 대한 현장 별 반응을 탐지 할 수 있으며, 현장의 다른 부분에 반응이 있는지 확인할 수 있습니다. 연구의 저자. "우리 는 수율 예측을 생성하기 위해 딥 러닝 을 사용하여 방법론을 개발했습니다 . 다른 지형 변수, 토양 전기 전도도, 그리고 우리가 9 개의 중서부 옥수수 밭에 적용한 질소 및 종자 처리에 대한 정보를 통합합니다." Martin과 그의 팀은 중서부, 브라질, 아르헨티나 및 남아프리카의 226 개 분야에서 종자 및 질소 비료가 다양한 비율로 적용되는 Data Intensive Farm Management 프로젝트의 2017 및 2018 데이터로 작업했습니다. 온 땅 측정은 수율을 예측하는 플래닛 랩에서 고해상도 위성 이미지와 결합되었다. 필드는 디지털 방식으로 5 미터 (약 16 피트)의 사각형으로 세분화되었습니다. 토양, 고도, 질소 적용률 및 종자 비율에 대한 데이터는 각 사각형의 컴퓨터에 공급되었으며, 해당 사각형의 수율을 예측하기 위해 요인이 상호 작용하는 방법을 학습하기위한 것입니다. 연구원들은 CNN (Convolutional Neural Network)으로 알려진 일종의 기계 학습 또는 인공 지능을 사용하여 분석에 접근했습니다 . 일부 유형의 머신 러닝은 패턴으로 시작하여 컴퓨터에 새로운 데이터 비트를 기존 패턴에 맞추도록 요청합니다. 컨볼 루션 신경망은 기존 패턴에 대해 눈을 멀게합니다. 대신, 인간은 뇌의 신경망을 통해 새로운 정보를 구성하는 방식과 유사하게 약간의 데이터를 가져 와서 구성하는 패턴을 학습합니다. 높은 정확도로 수율을 예측 한 CNN 프로세스 는 다른 머신 러닝 알고리즘 및 기존 통계 기법과 비교되었습니다. "우리는 전 분야에 걸쳐 투입물에 대한 수율 반응의 차이를 일으키는 원인을 실제로 모릅니다. 때때로 사람들은 특정 지점이 질소에 실제로 강하게 반응해야하고 그렇지 않은 경우도 있다고 생각합니다. CNN은 Martin은 이렇게 말합니다. 또한 여러 방법을 비교했을 때 CNN이 수율 변동을 설명하는 데 매우 효과적이라는 것을 알았습니다.” Martin은 인공 지능을 사용하여 정밀 농업의 데이터를 풀지 못하는 것은 여전히 최근이지만, 그의 실험은 CNN의 잠재적 응용 측면에서 빙산의 일각을 방목한다고 말합니다. "결국 주어진 입력과 사이트 제약 조건에 대한 최적의 권장 사항을 제시하는 데 사용할 수 있습니다."
더 탐색 나노 위성은 이른 시즌 옥수수 질소 스트레스의 감지를 향상시킵니다
https://techxplore.com/news/2020-02-artificial-intelligence-algorithm-corn-yield.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
참고.
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
http://www.sci-news.com/astronomy/earth-sized-exoplanet-habitable-zone-red-dwarf-toi-700d-07991.html
또 다른 모델은 TOI-700d를 구름이없는 전 지구의 현대 지구 버전으로 묘사합니다. 별빛이 행성의 대기를 통과 할 때 이산화탄소와 질소와 같은 분자와 상호 작용하여 스펙트럼 선 (spectral line)이라고하는 독특한 신호를 생성합니다.”또한 과학자들은 TOI-700d의 20 가지 모델 게시되었습니다 .
버전에 대해 시뮬레이션 된 스펙트럼을 생성했습니다.
.과학자들은 전기와 에너지를 완벽하게 수행 할 수있는 물질의 상태를 예측합니다
에 의해 시카고 대학 왼쪽부터 : Shiva Safaei, David Mazziotti 및 LeeAnn Sager는 fermion과 exciton condensates가있는 이중 물질 상태가 존재할 수 있음을 발견했습니다. 크레딧 : University of Chicago, 2020 년 2 월 21 일
시카고 대학교 (University of Chicago)의 세 과학자가이 수치를 기록했으며 열과 마찰을 전혀 잃지 않고 100 % 효율로 전기와 에너지를 모두 전달할 수있는 재료를 만드는 방법이있을 수 있다고 생각합니다. Physical Review B 에 2 월 18 일에 출판 된이 획기적인 방법 은 완전히 새로운 유형의 물질에 대한 프레임 워크를 제안하며, 이는 실제 세계에서 매우 유용한 기술 적용을 가질 수 있습니다. 예측은 이론을 기반으로하지만 실험적으로 테스트하기위한 노력이 진행 중입니다. 화학 및 제임스 교수 인 David Mazziotti는 공동 저자이자 연구 고문 인 David Mazziotti가 말했다. Franck Institute 및 분자 전자 구조 전문가. "그러나 놀랍게도 두 상태가 실제로 양자 수준으로 얽혀 서로를 강화 시키는 것을 발견했습니다 ." 매년 수많은 전력이 전력선 , 엔진 및 기계에서 손실되기 때문에 과학자들은보다 효율적인 대안을 찾고자합니다. Mazziotti는“여러 가지면에서 이것은 21 세기의 가장 중요한 문제, 즉 최소한의 손실로 에너지를 생성하고 이동시키는 방법”이라고 말했다. 우리는 1 세기 이상 손실이 거의없이 전기를 계속 전도 할 수있는 일종의 초전도체에 대해 알고 있습니다. 그러나 과학자들이 지난 몇 년 동안 실험실에서 엑시톤 응축 물 이라고하는 거의 제로 손실로 에너지를 전도 할 수있는 유사한 재료를 만들었습니다 . 그러나 초전도체와 엑시톤 응축 물은 작동하기 쉽고 작동하기 까다로운 재료입니다. 그러나 양자 물리학의 작용과 관련이 있다는 것을 우리는 알고 있습니다. UChicago 대학원생 LeeAnn Sager는 두 물질이 어떻게 같은 물질로 생성 될 수 있는지 궁금해하기 시작했습니다. Mazziotti의 그룹은 계산을 사용하여 재료 및 화학 물질의 특성과 구조를 탐구하는 데 전문성을 가지고 있으므로 다른 조합을 컴퓨터 모델에 연결하기 시작했습니다. "우리는 많은 가능성을 조사한 후 놀랍게도 두 주가 함께 존재할 수있는 지역을 발견했습니다." 올바른 구성에서 두 상태는 실제로 서로 얽히게되는 것처럼 보입니다. 즉 양자 시스템이 서로 무관하게 연결되는 양자 현상입니다. 이것은 두 상태가 서로 관련이 없으며, 새로운 이중 엑시톤 및 페르미온 페어 응축 물 필드를 열 수 있다는 기존의 개념에 도전합니다. 일부 고급 수학을 사용하여 양자 얽힘으로 인해 이중 응축 물이 이론적으로 거시적 크기, 즉 육안으로 볼 수 있어야합니다. Sager 교수는“이것은 이러한 응축 물이 초전도체의 이중층과 같은 새로운 물질에서 실현 될 수 있음을 의미한다. 과학자들은 실제 재료에서 예측이 달성 될 수 있는지 실험 그룹과 협력하고 있습니다. 박사후 연구원이자 논문의 세 번째 저자 인 시바 사파이 (Shiva Safaei)는“초전도성과 엑시톤 응축 물을 결합 할 수 있다는 것은 전자, 스핀 트로닉스, 양자 컴퓨팅 등 많은 응용 분야에서 놀라운 일이 될 것이다. "이것이 첫 단계이지만 매우 유망한 것으로 보입니다."
더 탐색 빛과 물질의 응축 물에서 감지되는 유령 입자 추가 정보 : LeeAnn M. Sager et al., exciton 및 fermion-pair condensation의 잠재적 공존, Physical Review B (2020). DOI : 10.1103 / PhysRevB.101.081107 저널 정보 : 신체적 검토 B 시카고 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-02-scientists-state-electricity-energy-perfectly.html
.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
.과학자들은 또한 붉은 행성(mars)에서 화석화 된 미생물 생명의 징후를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다
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