Neuronowy prędkościomierz naszego mózgu. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Neuronowy prędkościomierz naszego mózgu

29.07.2015

Naukowcy z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii, May-Britt i Edvard Moser (May-Britt, Edvard Moser) odkryli neurony prędkości w mózgu szczura – ich aktywność zmieniała się w zależności od szybkości poruszania się szczura.

W 2005 roku naukowcy odkryli grupę komórek nerwowych w korze śródwęchowej, które szybko stały się znane jako mózgowe systemy GPS. Komórki te z kolei odpalają się, gdy jednostka porusza się w przestrzeni – można powiedzieć, że neurony wyznaczają obszary terytorium. Ich osobliwością jest to, że takie neurony włączają się według specjalnego schematu, rozbijając przestrzeń na sześciokątne fragmenty, dzięki czemu wygląda jak ogromna siatka. Stąd ich nazwa - neurony siatkowe, czyli neurony sieciowe. Sama kora śródwęchowa odgrywa dużą rolę w kształtowaniu pamięci przestrzennej i pamięci deklaratywnej (o zdarzeniach i obiektach, które widzieliśmy na własne oczy).

Ale, jak łatwo zrozumieć, praca komórek orientacji przestrzennej zależy od szybkości, z jaką jednostka porusza się po krajobrazie. Oczywiście działanie systemu neuronowego GPS musi być korygowane przez jakieś czujniki prędkości. Z drugiej strony, mapowanie terenu zależy również od otaczającego kontekstu, kierunku ruchu, obecności lub braku granic. Dlatego znalezienie neuronów wykrywających prędkość było bardzo trudnym zadaniem: ich aktywność w mózgu zwierząt doświadczalnych musiała być oddzielona od aktywności innych, które reagowały na zmianę kierunku, kontekstu itp. Ponadto swobodnie poruszające się zwierzę często zatrzymuje się, a w czasie zatrzymania, zdaniem autorów pracy, mózg – przynajmniej ta jego część, która odpowiada za orientację w przestrzeni – na ogół przełącza się na inny tryb działania.

Neuronaukowcy użyli genialnego urządzenia podobnego do samochodu bez dna: znajdujący się w nim szczur mógł poruszać się tylko w jednym kierunku iz taką samą prędkością, z jaką poruszało się samo urządzenie. „Samochód” został zaprogramowany tak, aby zmieniać prędkość, ale nigdy nie zatrzymywał się podczas tych 4 metrów, które „przeszedł” razem ze szczurem. W efekcie udało się znaleźć komórki, których aktywność wyraźnie zmieniała się wraz z przyspieszeniem lub spowolnieniem ruchu i działały nawet wtedy, gdy zwierzę poruszało się w ciemności. Pod tym względem są one podobne do neuronów przestrzennej siatki, które działają niezależnie od środowiska, wyznaczając otaczającą przestrzeń niezależnie od tego, co jest wokół. (Inne komórki odkryte przez Johna O'Keefe, który dzielił Nagrodę Nobla z parą Moser, odpowiadają za specyficzne wypełnienie krajobrazu.) Neurony prędkości zlokalizowane są w tym samym miejscu co neurony siatkowe - w korze śródwęchowej, i najprawdopodobniej obie grupy komórek aktywnie komunikują się z przyjacielem. Wyniki badań są publikowane w Nature.

Nie ma jednak pewności, że nowe ogniwa będą jedynymi, które będą miały funkcję prędkościomierza. Według Michaela Hasselmo z Boston University, on i jego współpracownicy wkrótce będą mieli artykuł opisujący kilka typów neuronów mierzących prędkość, w tym te znajdujące się w korze śródwęchowej.

Z drugiej strony możemy przywołać bardzo niedawną pracę w Neuron - w której neurolodzy z Uniwersytetu w Bonn i Niemieckiego Centrum Chorób Neurodegeneracyjnych opisują obwód neuronowy, który łączy pamięć przestrzenną i prędkość ruchu. Zmieniając częstotliwość impulsów w tym obwodzie, można było wpłynąć na zachowanie myszy, sposób jej poruszania się. Szybki łańcuch komórek był połączony z hipokampem, głównym ośrodkiem pamięci; z drugiej strony kora śródwęchowa jest również zaliczana do „strefy wpływu” hipokampu.

Chociaż wszystkie opisane eksperymenty przeprowadzono na zwierzętach, na ludziach najprawdopodobniej wszystko jest dokładnie takie samo – w końcu ważne jest, abyśmy znali prędkość własnego ruchu. Być może istnieje kilka prędkościomierzy neuronowych, które wspólnie śledzą ruchy ciała i zgłaszają je do systemu GPS, który z kolei wraz z zapisanymi w pamięci mapami tworzy obraz tego, gdzie się znajdujemy.

<< Powrót: Buty dziecięce z lokalizatorem GPS 30.07.2015

>> Naprzód: Tranzystor jednej cząsteczki i kilku atomów 29.07.2015

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Reaktor słoneczny wytwarza wodór i wychwytuje odpady 24.04.2023

Inżynierowie EPFL zbudowali i przetestowali reaktor słoneczny, który może wytwarzać wodór ze światła słonecznego i wody. System jest nie tylko bardzo wydajny w produkcji wodoru, ale także wychwytuje tlen i odpady cieplne do wykorzystania.

Wodór ma stać się kluczowym graczem w dziedzinie energii odnawialnej, a jednym z najbardziej wydajnych sposobów jego produkcji jest rozbicie wody na cząsteczki składowe. Gdy proces ten jest przeprowadzany przy użyciu energii słonecznej, nazywa się to sztuczną fotosyntezą i jest to proces, który wykorzystuje nowy reaktor.

Reaktor EPFL wygląda jak antena satelitarna i działa na podobnej zasadzie – duża zakrzywiona powierzchnia zbiera jak najwięcej światła i skupia je na niewielkim urządzeniu zawieszonym pośrodku. W tym przypadku czasza zbiera ciepło ze Słońca i skupia je około 800 razy na reaktorze fotoelektrochemicznym. Woda jest pompowana do tego reaktora, w którym energia słoneczna jest wykorzystywana do rozdzielania cząsteczek na wodór i tlen.

Reaktor wychwytuje również dwa produkty odpadowe procesu, które zwykle są uwalniane na świeżo - tlen i ciepło. Tlen może być przydatny w szpitalach lub zastosowaniach przemysłowych, podczas gdy ciepło przechodzi przez wymiennik ciepła i może być wykorzystane do ogrzewania wody lub wnętrza budynku.

Reaktor był testowany na kampusie EPFL przez 13 dni w sierpniu 2020 r., lutym i marcu 2021 r., aby zobaczyć, jak działa w różnych warunkach pogodowych. Stwierdzono, że jego wydajność konwersji energii słonecznej na wodór wynosi średnio ponad 20%, wytwarzając około 500 g (1,1 funta) wodoru dziennie. Zespół twierdzi, że przy takiej wydajności przez rok system mógłby zasilać 1,5 pojazdu napędzanego wodorowymi ogniwami paliwowymi średniego zasięgu lub pokrywać około połowy zapotrzebowania czteroosobowego gospodarstwa domowego na energię elektryczną.

„Przy mocy wyjściowej ponad 2 kilowatów przekroczyliśmy limit 1 kilowata dla naszego reaktora pilotażowego, zachowując jednocześnie rekordowo wysoką wydajność na tak dużą skalę” – powiedziała Sophia Haussener, autorka raportu z badania. „Tempo produkcji wodoru osiągnięte w tej pracy jest rzeczywiście zachęcającym krokiem w kierunku komercjalizacji tej technologii”.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn