.Fast Enough to See Light Travel: Ultrafast Camera Films 3-D Movies at 100 Billion Frames per Second
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.Fast Enough to See Light Travel: Ultrafast Camera Films 3-D Movies at 100 Billion Frames per Second
가벼운 여행을 볼 수있을만큼 빠른 속도 : 초고속 카메라는 초당 1,000 억 프레임으로 3D 영화를 촬영합니다
주제 :캘리포니아 공과 대학전기 공학광학 By CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2020 년 10 월 16 일 초고속 카메라 레이저 광 레이저 산란 매체를 통과하고 반사 표면에서 반사되는 레이저 광 펄스를 보여주는 3 차원 동영상입니다. 크레딧 : Caltech 더 빠른 카메라를 세상에 선보이려는 그의 탐구에서 Caltech의 Lihong Wang은 초당 70 조 프레임의 놀라운 속도에 도달 할 수있는 기술을 개발했습니다. 하지만 휴대폰의 카메라와 마찬가지로 평면 이미지 만 생성 할 수 있습니다. 이제 Wang의 연구실은 엄청나게 빠른 속도로 비디오를 녹화 할뿐만 아니라 3 차원으로 녹화하는 카메라를 만들기 위해 한 걸음 더 나아갔습니다. Andrew와 Peggy Cherng의 의학 공학과의 의학 공학 및 전기 공학과의 Bren 교수 인 Wang은 Nature Communications 저널의 새로운 논문에서이 장치에 대해 설명합니다 . Wang의 다른 압축 된 초고속 사진 (CUP) 카메라와 동일한 기본 기술을 사용하는 새 카메라는 초당 최대 1,000 억 프레임을 촬영할 수 있습니다. 눈을 깜빡이는 데 걸리는 시간에 100 억 장의 사진을 찍을 수있을만큼 빠릅니다. 전 세계 인구보다 더 많은 사진을 찍을 수 있습니다. Wang은 새로운 반복을 "단일 샷 스테레오 편광 압축 초고속 사진"또는 SP-CUP이라고 부릅니다. CUP 기술에서 비디오의 모든 프레임은 이벤트를 반복하지 않고 한 번의 동작으로 캡처됩니다. 이것은 CUP 카메라를 매우 빠르게 만듭니다 (좋은 휴대폰 카메라는 초당 60 프레임을 촬영할 수 있습니다). Wang은 카메라가 사람처럼 "볼"수 있도록이 초고속 이미지에 3 차원을 추가했습니다. 사람이 주변의 세계를 볼 때 어떤 물체는 그들에게 더 가깝고 어떤 물체는 더 멀리 떨어져 있음을 인식합니다. 이러한 깊이 인식은 우리의 두 눈으로 인해 가능합니다. 각각은 물체와 주변을 약간 다른 각도에서 관찰합니다. 이 두 이미지의 정보는 뇌에 의해 단일 3D 이미지로 결합됩니다. SP-CUP 카메라는 본질적으로 동일한 방식으로 작동한다고 Wang은 말합니다. "이제 카메라는 스테레오입니다."라고 그는 말합니다. “우리는 하나의 렌즈를 가지고 있지만 오프셋이있는 두 개의 뷰를 제공하는 두 개의 반쪽으로 작동합니다. 두 채널이 우리의 눈을 모방합니다.” 우리의 뇌가 우리 눈에서받는 신호를 처리하는 것처럼 SP-CUP 카메라를 실행하는 컴퓨터는이 두 채널의 데이터를 하나의 3 차원 영화로 처리합니다. SP-CUP는 또한 인간이 가지고 있지 않은 또 다른 혁신, 즉 광파의 편광을 볼 수있는 능력을 특징으로합니다. 빛의 편광은 빛의 파장이 이동하면서 진동하는 방향을 말합니다. 기타 줄을 고려하십시오. 현을 위쪽으로 (예 : 손가락으로) 당겼다가 놓으면 현이 수직으로 진동합니다. 손가락으로 옆으로 뽑으면 현이 수평으로 진동합니다. 일반 빛에는 모든 방향으로 진동하는 파동이 있습니다. 그러나 편광은 파동이 모두 같은 방향으로 진동하도록 변경되었습니다. 이것은 빛이 표면에서 반사 될 때와 같은 자연스러운 수단을 통해 또는 편광 필터에서 발생하는 인공 조작의 결과로 발생할 수 있습니다. 우리의 눈은 빛의 편광을 직접 감지 할 수 없지만,이 현상은 LCD 화면에서 편광 선글라스, 광학의 카메라 렌즈, 물질의 숨겨진 응력 및 분자의 3 차원 구성을 감지하는 장치에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 활용되었습니다. Wang은 SP-CUP의 고속 3 차원 이미지와 편광 정보의 조합이 다양한 과학적 문제에 적용 할 수있는 강력한 도구가된다고 말합니다. 특히 그는 음파가 물이나 다른 액체에서 작은 거품을 생성하는 현상 인 초음파 발광의 물리학을 연구자들이 더 잘 이해하는 데 도움이되기를 희망합니다. 거품이 형성된 후 빠르게 붕괴되면서 빛을 발산합니다. "어떤 사람들은 이것을 물리학에서 가장 위대한 미스터리 중 하나로 생각합니다."라고 그는 말합니다. “거품이 붕괴되면 내부 온도가 너무 높아서 빛이 발생합니다. 모든 일이 너무 빨리 일어나기 때문에 이런 일이 발생하는 과정은 매우 신비 스럽습니다. 카메라가이를 파악하는 데 도움이 될지 궁금합니다.”
참조 : "피코 초 해상도로 고차원 광학 과도 현상을 광속으로 관찰하기위한 싱글 샷 스테레오 편광 압축 초고속 사진"2020 년 10 월 16 일, Nature Communications . "피코 초 해상도의 고차원 광학 과도 현상을 광속으로 관찰하기위한 싱글 샷 스테레오 편광 압축 초고속 사진"이라는 제목의 논문이 Nature Communications 10 월 16 일호에 게재되었습니다 . 공동 저자는 현재 퀘벡에있는 국립 과학 연구소 (Institut national de la recherche scientifique)에있는 Caltech의 이전에 Jinyang Liang입니다. Peng Wang, 의학 공학 박사후 연구원; Wang 연구소의 전 대학원생 인 Liren Zhu. 연구 자금은 국립 보건원에서 제공했습니다.
https://scitechdaily.com/fast-enough-to-see-light-travel-ultrafast-camera-films-3-d-movies-at-100-billion-frames-per-second/
.Could Schrödinger's cat exist in real life? Our research may soon provide the answer
슈뢰딩거의 고양이가 실생활에 존재할 수 있습니까? 우리의 연구는 곧 답을 제공 할 것입니다
작성자 : Stefan Forstner, The Conversation 크레딧 : Shutterstock OCTOBER 15, 2020
동시에 한 곳 이상에 가본 적이 있습니까? 당신이 원자보다 훨씬 크면 대답은 '아니오'가 될 것입니다. 그러나 원자와 입자는 여러 가지 가능한 상황이 동시에 공존 할 수있는 양자 역학의 규칙에 의해 지배됩니다. 양자 시스템은 " 파동 함수 " 라고 불리는 것에 의해 지배됩니다 : 이러한 다양한 가능한 상황의 확률을 설명하는 수학적 객체입니다. 그리고 이러한 다양한 가능성 은 서로 다른 상태 의 " 중첩 " 이라 불리는 파동 함수에 공존 할 수 있습니다 . 예를 들어 한 번에 여러 다른 위치에 존재하는 입자를 "공간 중첩"이라고합니다. 측정이 수행 될 때에 만 파동 기능이 "붕괴"되고 시스템이 하나의 명확한 상태로 끝납니다. 일반적으로 양자 역학은 원자와 입자의 작은 세계에 적용됩니다. 배심원 단은 여전히 대규모 물체에 대한 의미에 대해 의견이 분분합니다. 오늘 옵티 카에 발표 된 우리의 연구에서 우리는이 까다로운 질문을 완전히 해결할 수있는 실험을 제안합니다. 에르빈 슈뢰딩거의 고양이 1930 년대에 오스트리아의 물리학 자 Erwin Schrödinger는 양자 역학에 따르면 동시에 살아 있고 죽을 수있는 상자 속의 고양이에 대한 그의 유명한 사고 실험을 생각해 냈습니다. 그 안에 고양이는 임의의 양자 사건이 그것을 죽일 확률이 50-50 인 밀폐 된 상자에 넣습니다. 상자를 열고 고양이가 관찰 될 때까지 고양이는 죽으면 서 동시에 살아 있습니다. 즉, 고양이는 관찰되기 전에 파동 함수로 존재합니다 (여러 가능성이 있음). 관찰하면 명확한 대상이됩니다. 많은 논쟁 끝에 당시 과학계는 " 코펜하겐 해석 "에 합의했습니다 . 이것은 기본적으로 양자 역학 은 원자와 분자에만 적용될 수 있지만 훨씬 더 큰 물체는 설명 할 수 없다고 말합니다 . 그들이 틀렸다는 것이 밝혀졌습니다. 지난 20 년 동안 물리학 자들은 육안으로 볼 수있을만큼 큰 수조 개의 원자로 이루어진 물체에 양자 상태를 만들어 왔습니다 . 그러나 이것은 아직 공간 중첩을 포함 하지 않았습니다 .
https://youtu.be/UpGO2kuQyZw
Schrödinger의 고양이는 무엇입니까? 파동 함수는 어떻게 현실화됩니까? 그러나 파동 함수는 어떻게 "실제"객체가 될까요? 이것이 물리학 자들이 "양자 측정 문제"라고 부르는 것입니다. 약 1 세기 동안 과학자와 철학자들을 당혹스럽게했습니다. 대규모 물체에서 양자 중첩 가능성을 제거하는 메커니즘이 있다면 파동 기능을 "방해"해야하며 열을 생성합니다. 이러한 열이 발견되면 대규모 양자 중첩이 불가능 함을 의미합니다. 그러한 열이 배제된다면, 자연은 어떤 크기로든 "양자 적"이되는 것을 신경 쓰지 않을 가능성이 높습니다. 후자의 경우, 진보 된 기술로 우리는 큰 물체, 어쩌면 지각있는 존재 를 양자 상태에 넣을 수 있습니다. 물리학 자들은 대규모 양자 중첩을 방지하는 메커니즘이 어떻게 생겼는지 모릅니다. 일부에 따르면 그것은 알려지지 않은 우주적 장이라고합니다 . 다른 사람들 은 중력 이 그것과 관련이있을 수 있다고 의심 합니다. 올해 노벨 물리학상 수상자 인 Roger Penrose는 이것이 생명체의 의식 의 결과 일 수 있다고 생각합니다 . 미세한 움직임을 쫓기 지난 10 년 동안 물리학 자들은 파동 기능의 교란을 나타내는 미량의 열을 열렬히 찾고 있습니다. 이를 알아 내기 위해서는 정확한 측정을 방해 할 수있는 다른 모든 "과잉"열원을 가능한 한 완벽하게 억제 할 수있는 방법이 필요합니다. 우리는 또한 스스로 관찰하는 행위가 열을 생성하는 양자 "역작용"이라는 효과를 억제해야합니다. 우리의 연구에서 우리는 그러한 실험을 공식화하여 대규모 물체에 공간 중첩이 가능한지 여부를 밝힐 수 있습니다. 지금까지 최고의 실험 으로는이를 달성 할 수 없었습니다.
이것은 양자 중첩에서 공진기의 그림입니다. 빨간색 물결은 물결 함수를 나타냅니다. 출처 : Christopher Baker, 저자 제공
진동하는 작은 빔으로 답 찾기 우리의 실험은 사용 된 것보다 훨씬 더 높은 주파수에서 공진기를 사용할 것입니다. 이것은 냉장고 자체의 열 문제를 제거합니다. 이전 실험의 경우와 마찬가지로 절대 영도보다 0.01도 켈빈 높은 냉장고를 사용해야합니다. (절대 0은 이론적으로 가능한 가장 낮은 온도입니다). 매우 낮은 온도와 매우 높은 주파수의 조합으로 공진기의 진동은 "보스 응축"이라는 과정을 거칩니다. 공진기가 너무 단단하게 얼어서 냉장고의 열이 조금도 흔들리지 않는 것으로 상상할 수 있습니다. 우리는 또한 공진기의 움직임을 전혀 보지 않고 오히려 에너지의 양을 보는 다른 측정 전략을 사용할 것입니다. 이 방법은 역작용 열도 강력하게 억제합니다. 그러나 우리는 이것을 어떻게할까요? 빛의 단일 입자가 공진기에 들어가서 수백만 번 앞뒤로 튀어 나와 과도한 에너지를 흡수합니다. 그들은 결국 공진기를 떠나 과도한 에너지를 멀리 운반합니다. 나오는 빛 입자의 에너지를 측정하여 공진기에 열이 있는지 확인할 수 있습니다. 열 이 존재 한다면 , 이것은 알려지지 않은 소스 (우리가 통제하지 않은)가 파동 기능을 방해했음을 나타냅니다. 그리고 이것은 중첩이 대규모로 발생하는 것이 불가능하다는 것을 의미합니다. 모든 것이 양자입니까? 우리가 제안하는 실험은 도전적입니다. 일요일 오후에 자연스럽게 설정할 수있는 것은 아닙니다. 수년간의 개발, 수백만 달러 및 숙련 된 실험 물리학 자들이 필요할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 우리 현실에 대한 가장 흥미로운 질문 중 하나 인 모든 것이 양자인가? 그래서 우리는 확실히 노력할만한 가치가 있다고 생각합니다. 인간 또는 고양이를 양자 중첩에 넣는 것에 관해서는 이것이 우리가 그 존재에 어떤 영향을 미칠지 알 수있는 방법이 정말 없습니다. 다행히 지금은 생각할 필요가없는 질문입니다.
더 알아보기 한 번에 두 곳에서 2000 개의 원자 : 양자 중첩의 새로운 기록 저널 정보 : Optica The Conversation 제공
https://phys.org/news/2020-10-schrdinger-cat-real-life.html
.Recent Acceleration Detected in Chemical and Physical Changes in the Ocean
해양의 화학적 및 물리적 변화에서 감지 된 최근 가속도
주제 :생화학기후 변화해양학 으로 해양 과학의 버뮤다 연구소 2020년 10월 16일 BIOS BATS 팀 L에서 R까지 : Rod Johnson (BATS Co-PI), Emily Davey (연구 기술자), Dom Smith (연구 기술자) 및 Claire Medley (연구 기술자)는 R / V Atlantic Explorer를 타고있는 동안 용존 O2 및 CO2에 대한 CTD를 샘플링합니다. 정기 버뮤다 대서양 시계열 연구 (BATS) 크루즈. 출처 : Ella Cedarhold, Bermuda Institute of Ocean Sciences
2 개의 개방 수로 관측소는 아열대 북대서양에서 40 년의 변화를 기록합니다. 오늘 Nature Communications Earth & Environment에 발표 된 새로운 연구 (2020 년 10 월 16 일)는 버뮤다 근처 북대서양에있는 두 개의 지속적인 해양 수로 관측소의 데이터를 사용하여 1980 년대 이후 해양 물리학 및 화학의 최근 변화를 보여줍니다. 이 연구는 10 년 변동성과 최근 지표 온난화, 염분 화, 탈산 소화 및 해양 산성화를 유도하는 이산화탄소 (CO 2 )-탄산염 화학 변화의 최근 가속화를 보여줍니다 . 이 연구는 Bermuda Institute of Ocean Sciences (BIOS)의 Hydrostation 'S'및 Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) 프로젝트의 데이터 세트를 활용했습니다. 둘 다 BIOS 선임 과학자이자 프로젝트의 수석 조사자 (PI) 인 Nicholas Bates 교수와 BIOS 보조 과학자이자 프로젝트의 공동 PI 인 Rod Johnson이 이끌고 있습니다. 이 시계열은 함께 전 세계 바다의 가장 긴 연속 데이터 기록 두 개를 나타냅니다. “BATS와 Hydrostation 'S'의 40 년 동안의 데이터는 바다가 시간이 지남에 따라 균일하게 변하지 않고 있으며 해양 탄소 흡수원이 10 년에서 10 년까지 가변적으로 최근 시간 동안 안정적이지 않다는 것을 보여줍니다.”라고 Bates는 말했습니다. BIOS BATS 검증 크루즈 펌프 L에서 R까지 : Ella Cedarhold (해양 기술자), Claire Medley (연구 기술자), Emily Davey (연구 기술자) 및 Lydia Sgouros (해양 기술자)는 R / V Atlantic Explorer의 선미에서 현장 펌프를 배치하여 최근 버뮤다 대서양 시계열 연구 (BATS) 순항 중 단백질 체학 샘플링. 출처 : Bermuda Institute of Ocean Sciences 두 곳 중 가장 오래된 곳인 Hydrostation 'S'는 버뮤다에서 남동쪽으로 약 25km (15 마일) 떨어진 곳에 위치해 있으며 1954 년 이후 수위를 통해 수행 된 온도, 염도 및 용존 산소에 대한 반복적 인 수로 관측으로 구성되어 있습니다. 버뮤다 대서양 시계열 연구 (BATS) 사이트는 버뮤다에서 남동쪽으로 약 80km (50 마일) 떨어진 곳에 있습니다. 1988 년 이후 전체 물기둥의 물리, 화학 및 생물학에 대한 월별 샘플링으로 구성됩니다.이 연구의 데이터 세트는 1954 년부터 2020 년까지 Hydrostation 'S'까지 1381 회 이상의 크루즈를, 1988 년부터 끝까지 BATS까지 450 회 이상의 크루즈를 나타냅니다. 2019 년. 결과에 따르면 지난 40 년 동안 사르 가소 해의 표면 온도는 0.85 +/- 0.12 ° C 상승했으며 여름 표면 온도는 겨울보다 높은 속도로 상승했습니다. 또한 겨울 (<22 ° C) 해양 상태는 거의 한 달 단축 된 반면, 여름 시즌 (25 ° C보다 따뜻한 물)은 더 길어졌습니다. 같은 기간 동안 표면 염분도 ~ 0.11 +/- 0.02 증가했습니다. 중요한 것은 이러한 데이터가 10 년 변동성의 증거를 보여준다는 것입니다. 그러나 지난 10 년 (2010-2019) 동안 1.18oC의 급속한 온난화와 0.14의 염분 화가 발생했습니다. 데이터는 또한 1980 년대 이후 사르 가소 해의 용존 산소 (DO) 감소 추세를 보여 주며, 이는 10 년마다 ~ 2 %의 손실을 나타냅니다. 사르 가소 해에서 관찰 된 해양 온난화를 감안할 때 연구원들은 DO 용해도에 대한 온난화 영향이 지난 40 년 동안 전체 DO 감소의 약 13 %에 기여했을 것으로 추정합니다. 남은 탈산 소화 (~ 87 %)는 해양 생물학과 물리학의 변화가 결합 된 결과 였음에 틀림 없습니다. BATS 및 Hydrostation 'S'시계열 데이터를 사용하면 북대서양의 지표수에서 해양 산성화 신호를 직접 감지 할 수 있습니다. 1980 년대 표층수의 일반적인 pH 범위는 겨울철 최고 ~ 8.2에서 여름철 최저 ~ 8.08-8.10까지 다양했으며, 현재 바다는 약 알칼리성 (~ 7.98-8.05)으로 남아 있습니다. pH 변화율은 ~ 0.0019 +/- 0.0001 year-1이며, 이는 이전에보고 된 것보다 더 음의 비율이며 1983 년 이후 수소 이온 농도가 20 % 증가했음을 나타냅니다. 이러한 변화는 용존 무기 탄소 및 CO 2 및 방해석 및 아라고 나이트 포화 상태 모두에서 감소합니다. “40 년 동안 해수 CO 2- 탄산염 화학 조건은 이제 1980 년대에 관찰 된 계절적 화학 변화를 넘어 변경되었습니다.”라고 Johnson은 말했습니다. “해수 CO 2- 탄산염 화학 의 수정은 미래의 인위적인 CO 2 배출 과 함께 계속 될 것 입니다.” 버뮤다의 관측은 상당한 10 년 변동을 드러내고 특히 지역 측정을 유역 규모 변화와 연결할 때 다른 해양 물리적 및 생지 화학적 특성의 추세를 결정하기위한 장기 데이터의 필요성을 강조합니다. Hydrostation 'S'및 BATS와 같은 시계열 사이트의 해양 화학 및 물리에 대한 장기 데이터는 해양 대기 모델과 결합 될 때 지구 탄소의 동인에 대한보다 완전한 이해를 가능하게하는 매우 필요하고 비교할 수없는 관측을 제공합니다. 주기.
참조 : Nicholas Robert Bates 및 Rodney J. Johnson의 "북대서양 표면의 해양 온난화, 염분 화, 탈산 소화 및 산성화 가속화", 2020 년 10 월 16 일, Communications Earth & Environment . DOI : 10.1038 / s43247-020-00030-5
https://scitechdaily.com/recent-acceleration-detected-in-chemical-and-physical-changes-in-the-ocean/
.음, 꼬리가 보인다
.Measurement of Planetary Boundary Layer Winds with Scanning Doppler Lidar
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.First Optical Measurements of Milky Way’s Mysterious Fermi Bubbles
.Senescent tumor cells building three-dimensional tumor clusters
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
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