0
3116
Газета Наука и технологии Интернет-версия

27.10.2020 18:19:00

Тепловой след деятельности мозга

Швейцарским исследователям удалось достичь эффективной визуализации инфракрасного излучения

Игорь Лалаянц

Об авторе: Игорь Эруандович Лалаянц – кандидат биологических наук.

Тэги: медицина, мозг, человек, инфракрасное излучение


медицина, мозг, человек, инфракрасное излучение Лазерная «подпитка» – накачка электрона металла (желтый справа вверху). В результате инфракрасный свет (Infrared) конвертируется в видимый (Visible).

Человек вида Homo sapiens относится к теплокровным животным. Клетки теплокровных имеют «вторгшиеся» в них в процессе эволюции микробы (митохондрии), отдавшие большую часть своих генов клетке-хозяину. Зато оставшиеся «в собственности» 15 или 16 микробных генов «эксплуатируются» на полную мощность – генерируют химическую энергию в виде молекул АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). При достаточном ее количестве в митохондриях включается ген белка (UCP – UnCoupled Protein), блокирующий производство химической и тепловой энергии.

А дальше, на макроуровне, вступает в действие симпатическая нервная система, нейроны которой выделяют норадреналин. Про адреналин знают практически все. Известно про его действие на мышцы, при сокращении которых действие UCP приводит к подъему температуры, который компенсируется потоотделением. Генерированию тепла способствует и окисление жира в красной жировой ткани (BAT – Brown Adipose Tissue).

Свое начало симпатическая, или автономная нервная система – действующая во многом автономно от нашего сознания и поддерживающая дыхание и сердцебиение во сне – берет в гипоталамусе, расположенном в мозге под зрительным бугром (Thalamus). Таламус – центр наших основных инстинктов и отвечает за поддержание постоянной температуры тела.

Специалисты университета в г. Цинциннати (США) выяснили, что нейроны в глубине мозга имеют вещество опсин, улавливающее световые сигналы (в сетчатке глаза это – родопсин). Выяснилось, что у лабораторных мышей фиолетовый свет «включает» опсин, который подавляет сжигание жира в клетках ВАТ.

Биология теплокровности очень интересна, но овладение ее молекулярными механизмами – задача будущего. Это может оказаться полезным при введении космонавтов, совершающих длительный полет, в анабиоз, или при лечении замерзших и обмороженных, а также при сбивании температуры при разного рода воспалениях и вирусных атаках. Инженеров же и производителей электронной техники волнует проблема охлаждения гаджетов. Именно нерешенность этой проблемы не дает делать электронные устройства толщиной в бумажный лист.

14-11-5480.jpg
Металлизированная нанополоска графена
шириной 1,4–1,6 нм, проводящая электроны. 
Иллюстрации Physorg
Сотрудники Института твердого тела в китайском г. Хефей предложили гибридный материал из слоев полиимида и 2D-пленочногор нитрида углерода (PI/CNNS). Полученный материал из перемежающихся слоев не только эффективно рассеивает и отводит тепло, но также является весьма гибким. Это позволяет его использовать в носимой электронике, охлаждающий тело на жаре.

В Политехническом училище Лозанны (Швейцария) решали несколько иную задачу, связанную с более эффективном видением инфракрасного излучения. Можно заметить, что если бы Герберт Уэллс писал свой роман «Человек-невидимка» сегодня, то фантасту надо было бы обойти проблему приборов ночного видения. К сожалению, они дороги, громоздки и дают весьма расплывчатую картинку. Швейцарцы отталкивались в своей работе от того, что инфракрасные лучи суть те же электромагнитные колебания, что и видимый свет. Поэтому они сконцентрировали инфракрасный свет на гибридных металл-молекулярных наноструктурах. Тем самым – пусть и слабо в силу низкой энергии – возбуждались вибрации электронов в металле. После этого с помощью воздействия лазерного излучения длина волны снижалась (увеличилась частота). То есть произошла конверсия красного света в видимый.

Статья ученых в журнале Physical Review X называется «Молекулярная платформа для повышенной конверсии энергетического уровня одиночного фотона». Авторы отмечают, что их идея проста и технологически удобна для широкомасштабного производства новых детекторов инфракрасного излучения. Вполне возможно, что с их помощью в недалеком будущем можно будет снимать тепловые карты мозга и других органов и тканей тела, что очень важно для определения обмена веществ. Можно будет и детальнее исследовать функцию митохондрий, нарушения в которых приводят к неизлечимым сегодня заболеваниям и отклонениям в развитии. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Права человека связали с чистой и здоровой средой обитания

Права человека связали с чистой и здоровой средой обитания

Олег Никифоров

За пренебрежение климатическими целями Парижского соглашения государства будут нести ответственность

0
1451
О вреде и пользе чтения для любовных отношений

О вреде и пользе чтения для любовных отношений

Вадим Черновецкий

Книги развивают человека – и именно поэтому резко затрудняют поиск партнера

0
1436
Есть из одной тарелки, пить из одного бокала

Есть из одной тарелки, пить из одного бокала

Геннадий Гутман

Правила этикета в разных странах в разные века

0
2681
Константин Ремчуков. 20 лет назад Генассамблея ООН совершила ошибку, которую нужно срочно исправлять

Константин Ремчуков. 20 лет назад Генассамблея ООН совершила ошибку, которую нужно срочно исправлять

Константин Ремчуков

Принцип ответственности защищать (Responsibility to Protect – R2P) разрушает международно-правовую определенность и актуальное мироустройство

0
9057

Другие новости