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3 mai 2017 3 03 /05 /mai /2017 19:04

La divisione neutrino è di casa per gli scienziati del Fermilab e per il personale e gli utenti provenienti da istituzioni accademiche di tutto il mondo, che si occupano di funzionamento e di esperimenti sui neutrini, di analisi e progettazione di nuove ricerche.

Missione

  • Ospitare un programma leader mondiale di esperimenti sui neutrini
    • Far funzionare il programma in corso: Nova, MicroBooNEIl MicroBooNE del FermiLab in azione, Minerva, MINOS +, Lariat
    • Coordinare ed eseguire un nuovo programma internazionale di esperimenti sui neutrini a breve e lungo basali
  • Fornire supporto alla comunità di utenti neutrino di partecipare a tutti gli aspetti di questo programma
    • Variare le competenze tecniche nella progettazione, direzione lavori, le operazioni, ecc per organizzare uffici e spazi di incontro

Lo studio dei neutrini

Le particelle subatomiche chiamate neutrini sono tra i più sfuggenti nel particolare regno delle particelle. Gli scienziati hanno costruito rivelatori sotterranei, sottomarini, e al Polo Sud per misurare queste particelle spettrali che provengono dal Sole, da Supernovae e da molti altri oggetti celesti.

I neutrini riempiono l'intero universo, con circa 10 milioni di loro per 28,32 dm 3, e la maggior parte di loro passa direttamente attraverso la terra, e attraverso rivelatori di particelle, senza lasciare traccia. Quasi mai interagiscono con la materia, solo esperimenti massicci e sofisticati possono catturare e misurare le proprietà dei neutrini.

Oltre a misurare i neutrini dal cielo, i fisici sulla Terra usando potenti acceleratori producono fasci di neutrini contenenti miliardi di neutrini, di cui una frazione molto piccola può essere misurata da rilevatori disposti in linea di fascio. Al Fermilab, l'esperimento di neutrini a base di acceleratore disposto a forma di Ciambella ha portato nel 2000 alla scoperta del neutrino tau , il terzo dei tre tipi noti di neutrini.

Il Numi linea di luce ed il Booster Neutrino linea di luce garantiscono fasci di neutrini ad alta intensità per esperimenti del Fermilab, come MINOS +L'esperimento MINOS al FermiLab e Minerva , e due nuovi esperimenti sui neutrini MicroBooNE e NovaNOVA al FermiLab .

L’importanza dei neutrini

  • La fisica delle particelle ha fatto grandi progressi nell'ultimo mezzo secolo sondando la metà con la modalità quark (una qualsiasi delle particelle subatomiche che trasportano una carica elettrica frazionata, postulata come elementi costitutivi degli adroni. I quark non sono stati osservati direttamente, ma le previsioni teoriche basate sulla loro esistenza sono state confermate sperimentalmente) delle particelle fondamentali. Ora si propone un meccanismo simile per i neutrini. La miscelazione tra le 3 generazioni di neutrini sta cominciando a sembrare molto diverso alla sua controparte quark. Non sappiamo perché, ma probabilmente è importante. I neutrini potrebbe essere la chiave per comprendere il motivo per cui le particelle fondamentali esistono in 3 generazioni.
  • I neutrini sono le vere stranezze delle particelle fondamentali ( non solo interagiscono debolmente, sono ultra piccoli, ma hanno masse non-zero). La scienza avanza spesso quando si studia le stranezze ( per esempio Comprensione dei processi di vita in generale, studiando la vita attorno ai fori di acque profonde)
  • I neutrini interagiscono solo debolmente può, ma sono la particella più abbondante nell'universo con un ruolo fondamentale nell'evoluzione del nostro universo
  • Una differenza tra come i tipi di neutrini si mescolano e come il mix di tipi antineutrini si ritiene che siano la ragione per cui la materia domina anti-materia nel nostro universo (cioè perché esiste il mondo sulla Terra come lo conosciamo)

PIP-II

Il progetto PIP II Proton Imploved Planconsentirà un grande aumento del potere die fasci di protoni del Fermilab. Questo, a sua volta produrrà più potenti fasci di neutrini.

Con l’esperimento neutrino NOVA è stato osservato il primo antineutrino, solo due ore dopo il complesso acceleratore del Fermilab ha saputo commutare l’antineutrino, in modalità di consegna. La collaborazione Nova ha visto l'antineutrino nel rivelatore di gran lunga più lontano dell'esperimento, che si trova nel nord del Minnesota. Si spera su Nova per saperne di più su come e perché il cambiamento neutrini tra un tipo e l'altro. I tre tipi, chiamati sapori, sono il muone, elettrone e neutrino tau. Sulle lunghe distanze, i neutrini possono cambiare fra questi sapori. Nova è stato specificamente progettato per studiare i neutrini muonici che cambiano in neutrini elettronici. Svelare il mistero può aiutare gli scienziati a capire il motivo per cui l'universo è composto di materia e perché che la materia non è stato annientato dalla antimateria dopo il Big Bang.

 


Booster del Fermilab

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2 février 2017 4 02 /02 /février /2017 18:44
La magnetosfera terrestre

La magnetosfera terrestre

La missione Marte si tradurrà in un’esposizione inevitabile alle radiazioni cosmiche che hanno dimostrato di causare disturbi cognitivi in modelli di roditori, e possibilmente lo stesso provocheranno in astronauti impegnati in viaggi nello spazio profondo.                                                                                   Di particolare interesse è il rischio di esposizione alle radiazioni cosmiche, che sono tali da compromettere il processo decisionale critico durante le normali operazioni o in condizioni di emergenza nello spazio profondo. I roditori esposti a radiazioni cosmiche mostrano disturbi persistenti dell’ippocampo e diminuzioni di prestazioni corticali, basali, utilizzando sei compiti, comportamentali indipendenti, somministrati tra coorti separate, sino a 12 e 24 settimane dopo l’irradiazione.                                                   Le menomazioni indotte da radiazioni spaziali influiscono sulla memoria episodica e il riconoscimento temporalmente coincidente con deficit nella funzione esecutiva e aliquote ridotte di paura di estinzione e ansia elevata.                                                                                                                          L’irradiazione ha causato una rilevante riduzione della complessità dendritica, densità delle spine e alterata la morfologia della colonna vertebrale lungo la zona prefrontale mediale, quindi dei neuroni corticali noti per mediare la neurotrasmissione, una volta interrogati dai nostri compiti comportamentali.

Le aree cognitive del cervello

Le aree cognitive del cervello

La radiazione cosmica ha anche perturbato l’integrità sinaptica e determinato una maggiore neuro infiammazione che persisteva più di 6 mesi, dopo l’esposizione. I deficit comportamentali per i singoli animali sono correlati, in modo significativo, alla ridotta densità delle spine e una maggiore punta sinaptica, fornendo misure quantitative di rischio per lo sviluppo del decadimento cognitivo. Questi dati forniscono altre prove che i viaggi nello spazio profondo rappresentano una vera e unica minaccia per l’integrità dei circuiti neurali nel cervello.

L’esplorazione dello spazio presenta innumerevoli sfide per l’ingegnosità del genere umano. Sono distanze vaste quelle che separano il nostro pianeta da quelli all’interno e al di là del nostro sistema solare e vi è la necessità di altri progressi in ingegneria, per ridurre al minimo il tempo di viaggi nello spazio profondo, che possono influire nella biologia degli astronauti, tutta tesa a migliorare il maggior numero di effetti negativi possibili, a seguito di un prolungato viaggio spaziale. Mentre molte minacce per il successo di tali missioni extraterrestri sono state popolari nelle industrie dei media e dell’intrattenimento, un settore che non ha ricevuto tanta attenzione è quello chiamato a valutare i rischi per la salute umana, connessi con l’esposizione alle radiazioni cosmiche.                                                                                             La NASA prevede che per una missione su Marte, gli astronauti saranno inevitabilmente esposti a bassi flussi di nuclei altamente energetici e completamente ionizzati che definiscono lo spettro dei raggi cosmici galattici (GCR) 1,2,3. Le particelle cariche che rappresentano il GCR sono una componente della radiazione cosmica, deviata dalla superficie della Terra, solo grazie alla sua magnetosfera protettiva. A causa della loro alta energia, più specie di particelle cariche possono penetrare lo scafo di una nave spaziale e nei tessuti del corpo, depositando una scia di ionizzazioni dense lungo le traiettorie di queste particelle. Nel corpo, gli eventi di ionizzazione risultanti da queste interazioni danneggiano vari bersagli molecolari critici, producendo lesioni complesse che compromettono i processi di riparazione cellulare e protraggono il recupero dei tessuti irradiati. Il recupero da un infortunio da radiazione cosmica è ulteriormente condizionato da ionizzazioni secondarie, causate dai raggi delta che sono emanate dalle tracce delle particelle elementari, aumentando considerevolmente la gamma e la quantità di danno cellulare, sino a livello 4,5. La NASA e le agenzie spaziali internazionali hanno riconosciuto i potenziali problemi di salute associati con esposizione a livello 6 di radiazione cosmica, e sulla base di recenti evidenze derivate da modelli su roditori, si ha oggi una maggiore consapevolezza delle potenziali complicazioni neuro cognitive che possono compromettere le attività critiche della missione o a lungo termine, la salute cognitiva. Nonostante la nostra lunga conoscenza che i pazienti sottoposti a radioterapia cranica per il controllo dei tumori cerebrali sviluppano una grave e progressiva deficienza cognitiva, le dosi totali e tipi di radiazioni utilizzati in clinica differiscono notevolmente da quelli incontrate nello spazio. Prove convincenti ora hanno dimostrato gli effetti negativi delle influenze spaziali rilevanti di particelle cariche in cognizioni segnalate come 7,10,11,12,13,14,15, e questi studi, hanno collegato diminuzioni comportamentali funzionali, dovuti all’erosione della struttura neuronale e dell’integrità sinaptica in regioni specifiche del cervello.È importante sottolineare che questi cambiamenti sono stati trovati a persistere 6 settimane dopo l’esposizione acuta dei roditori a particelle cariche, e ha mostrato poco o nessun segnale di ripresa, la rigenerazione o la riparazione.                                                             Estendendo questi studi a più lungo termine si dimostra in modo convincente che dosi molto basse di particelle cariche possono compromettere le prestazioni cognitive non solo per 12, ma sino a 24 settimane dopo l’esposizione acuta, effetti che sono associati alla riduzione delle complessità dendritiche, cambiamenti nei livelli di proteine sinaptiche e l’innalzamento della neuro infiammazione.

 

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27 janvier 2017 5 27 /01 /janvier /2017 15:48
Il sistema CrisPr nei batteri

Il sistema CrisPr nei batteri

I batteri possono aumentare i loro sistemi immunitari "parlando" tra di loro; sono i dati sorprendenti di una nuova ricerca che fornisce nuovi indizi su come gruppi di batteri, si difendono, collettivamente, dalle minacce virali.

I batteri possono aumentare i loro sistemi immunitari "parlando" tra di loro, sostiene una sorprendente nuova ricerca dell'Università di Otago (Nuova Zelanda) per le scoperte di un team, guidato dal professore associato Peter Fineran (Dipartimento di Microbiologia e Immunologia). Fineran dice che nello stesso modo in cui gli esseri umani sono sensibili ai virus come l'influenza e il morbillo, i batteri hanno bisogno di difendersi contro i virus. "Come esseri umani, ci siamo evoluti con complicati sistemi immunitari che consentono ai nostri corpi di lottare contro le infezioni virali che ci rendono malati. Sorprendentemente, i batteri - organismi unicellulari - spesso sono in possesso d’immunità adattive simili, - dice Fineran- cioè i cosiddetti sistemi CRISPR-Cas e il modo col quale, questi sistemi CRISPR-Cas funzionano, è molto diverso dai nostri sistemi immunitari ". Vengono inoltre forniti nuovi indizi su come gruppi di batteri si difendono collettivamente dalle minacce virali.                                                                 "La gente ha capito da tempo i vantaggi di vivere in comunità e i batteri non sono diversi, -dice Fineran- spesso i residenti batterici in luoghi vicini condividono le risorse. Tuttavia, ci sono anche potenziali svantaggi di vita comunitaria, come l’alta densità delle popolazioni batteriche che li rende più vulnerabili alla diffusione di virus - proprio come le persone in un autobus affollato o in un asilo nido".                                                                                                              

Sistema d'ingegneria del genoma Crispr Cas

La svolta è arrivata quando si è scoperta la capacità dei batteri di valutare il numero di cellule nelle loro comunità, capacità che ha permesso loro di aumentare la potenza del loro sistema immunitario CRISPR-Cas, per evitare focolai virali.                                                            Fineran, dice che i batteri rilevano la densità di popolazione per "parlare" tra di loro, utilizzando come forma di comunicazione, una sostanza chimica nota come quorum sensing. “Più alta è la densità di popolazione, più forte è la comunicazione tra le cellule - dice Adrian Patterson, dottorando - che si trasforma e, si traduce in un maggiore coordinamento delle difese immunitarie."                                                                                                                                      La ricerca dimostra che le cellule batteriche preventivamente elevano la loro immunità quando sono più a rischio di una diffusione del virus tra la popolazione.                                              "Entrambi aumentano la loro capacità di generare nuove memorie -dice Patterson - nel loro sistema immunitario e rafforzano l'immunità esistente fino a 500 volte".                                        Il ruolo di CRISPR-Cas nella fornitura ai batteri dell’immunità virale è stato scoperto solo negli ultimi dieci anni. I sistemi di creare ricordi genetici d’infezioni virali passate sono specifici e prendono piccoli frammenti di DNA dei virus e li memorizzano, in banchi di memoria, per aiutare a riconoscere e a distruggere le future infezioni. Uno degli aspetti meno compresi del campo CRISPR-Cas è il modo con la quale i batteri controllano l'attività di questi sistemi. Troppa attività può portare a una malattia autoimmune simile, uccidendo la cellula ospite, ma troppo poca attività potrebbe consentire ai virus di spazzare via, intere comunità batteriche.                           Il team di ricerca ha dimostrato che comunicando apertamente l’uno con l'altro, i batteri trovano il giusto equilibrio tra questi due risultati. Simon Jackson, un altro autore, afferma che i sistemi immunitari batterici sono affascinanti da studiare. "Ultimamente abbiamo fatto progressi significativi nella comprensione sul meccanismo di funzionamento. La parte veramente avvincente della più recente scoperta è che si prevede il coordinamento di comunicazione, basato sull’immunità derivata da CRISPR-Cas, che poi viene diffusa in tutte le specie batteriche”.

 

 

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19 octobre 2016 3 19 /10 /octobre /2016 15:47
Curiosity-Sol-1464- mentre sta perforando
La sonda spaziale Curiosity che inizia a perforare suolo marziano

La missione Marte si tradurrà in un'esposizione inevitabile alle radiazioni cosmiche che hanno dimostrato di causare disturbi cognitivi in modelli di roditori, e possibilmente lo stesso provocheranno in astronauti impegnati in profondi viaggi nello spazio. Di particolare interesse è il rischio di esposizione alle radiazioni cosmiche, che sono tali da compromettere il processo decisionale critico durante le normali operazioni o in condizioni di emergenza nello spazio profondo. Roditori esposti a radiazioni cosmiche mostrano persistenti disturbi dell'ippocampo e diminuzioni di prestazioni corticali, basate, utilizzando sei compiti comportamentali indipendenti, somministrati tra coorti separate 12 e 24 settimane dopo l'irradiazione, ha indotto menomazioni  da radiazioni spaziali della memoria episodica e il riconoscimento sono state temporalmente coincidenti con deficit nella funzione esecutiva e aliquote ridotte di paura-estinzione ed elevata ansia. L'irradiazione ha causato una significativa riduzione della complessità dendritica, densità delle spine e alterata la morfologia della colonna vertebrale lungo il lobo prefrontale mediale, quindi dei neuroni corticali noti per mediare la neurotrasmissione, una volta interrogati da nostri compiti comportamentali. La radiazione cosmica ha anche perturbato integrità sinaptica e determinato una maggiore neuro infiammazione che persisteva più di 6 mesi, dopo l'esposizione.  I deficit comportamentali per i singoli animali  sono correlati in modo significativo alla ridotta densità delle spine e una maggiore punta sinaptica, fornendo misure quantitative di rischio per lo sviluppo del decadimento cognitivo. I nostri dati forniscono altre prove che i viaggi nello spazio profondo rappresentano una vera e unica minaccia per l'integrità dei circuiti neurali nel cervello.

L'esplorazione dello spazio presenta innumerevoli sfide per l'ingegnosità del genere umano. distanze vaste separano il nostro pianeta da quelli all'interno e al di là del nostro sistema solare e vi è la necessità di altri progressi in ingegneria, per ridurre al minimo il tempo di viaggi nello spazio profondo e nella biologia degli astronauti,  tutta tesa a migliorare il maggior numero di effetti negativi possibili di un prolungato viaggio spaziale. Mentre molte minacce per il successo di tali missioni extraterrestri sono state popolare nelle industrie dei media e dell'intrattenimento, un settore che non ha ricevuto tanta attenzione è quello chiamato a valutare i rischi per la salute umana, connessi con l'esposizione alle radiazioni cosmiche. La NASA prevede che per una missione su Marte, gli astronauti


Una parte del percorso svolto dalla sonda Curiosity su Marte
saranno inevitabilmente esposti a bassi flussi di nuclei altamente energetici e completamente ionizzati che definiscono lo spettro dei raggi cosmici galattici (GCR) 1,2,3. Le particelle cariche che rappresentano il GCR sono una componente della radiazione cosmica che è deviata dalla superficie della Terra, solo grazie alla sua magnetosfera protettiva. A causa della loro alta energia, più specie di particelle cariche possono penetrare lo scafo di una nave spaziale e i tessuti del corpo depositare una scia di ionizzazioni dense lungo le traiettorie di queste particelle. Nel corpo, gli eventi di ionizzazione risultanti da queste interazioni danneggiano vari bersagli molecolari critici, producendo lesioni complesse che compromettono i processi di riparazione cellulare e protraggono il recupero dei tessuti irradiati. Il recupero da un infortunio radiazione cosmica è ulteriormente condizionato da ionizzazioni secondarie causati dai raggi delta che sono emanate dalle tracce delle particelle elementari, aumentando considerevolmente la gamma e la quantità di danno cellulare, sino a livello 4,5.

La NASA e le agenzie spaziali internazionali hanno riconosciuto i potenziali problemi di salute associati con esposizione a livello 6 di radiazione cosmica, e sulla base di recenti evidenze derivate da modelli di roditori, si ha oggi una maggiore consapevolezza dei potenziali complicazioni neuro cognitive che possono compromettere le attività critiche della missione o a lungo termine la salute cognitiva. Nonostante la nostra lunga conoscenza che i pazienti sottoposti a radioterapia cranica per il controllo dei tumori cerebrali sviluppano una grave e progressiva deficienza cognitiva, le dosi totali e tipi di radiazioni utilizzati in clinica differiscono notevolmente da quelli incontrate nello spazio. Prove convincenti ora hanno dimostrato gli effetti negativi delle influenze spaziali rilevanti di particelle cariche in cognizioni segnalate come 7,10,11,12,13,14,15, e i nostri studi, hanno collegato diminuzioni comportamentali funzionali, dovuti all’erosione della struttura neuronale e dell'integrità sinaptica in regioni specifiche del cervello. È importante sottolineare che questi cambiamenti sono stati trovati a persistere 6 settimane dopo l'esposizione acuta dei roditori a particelle cariche, e ha mostrato poco o nessun segnale di ripresa, la rigenerazione o la riparazione. Qui, estendiamo i nostri studi a più lungo termine e dimostrare in modo convincente che dosi molto basse di particelle cariche possono compromettere le prestazioni cognitive in non solo per  12, ma sino a 24 settimane dopo l'esposizione acuta, effetti che sono associati alla riduzione di complessità dendritiche, cambiamenti nei livelli di proteine sinaptiche e l'innalzamento della neuro infiammazione.

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27 août 2016 6 27 /08 /août /2016 12:53
I batteri aumentano i geni-malattia per la rapida diffusione dell'infezione

I batteri patogeni possono moltiplicare i geni-malattia al fine di causare l'aumento rapido dell'infezione.

La scoperta dei ricercatori Umeå. A sinistra: batteri Yersinia inattivi con un solo filamento di DNA a forma di anello: non possono causare infezioni. A destra: batteri Yersinia attivi con più plasmidi di DNA che possono causare malattie intestinali nel topo.

Più di 22 anni fa, i ricercatori hanno scoperto una strategia di infezione di batteri Yersinia patogeni umani - una struttura proteica in pareti di cellule batteriche che sembrava una siringa. La struttura, denominata "Tipo III sistema di secrezione" o T3SS, rende possibile il trasferimento di proteine ​​batteriche nella cellula ospite per distruggere il suo metabolismo. Dopo la scoperta, i ricercatori hanno trovato T3SS in diverse altre specie di batteri e T3SS ha dimostrato di essere un meccanismo comune d’infezione che patogeni, vale a dire un agente infettivo, come un virus o un batterio, usano per distruggere le cellule ospiti. Ora i ricercatori hanno trovato un legame tra l'infezione e la rapida produzione delle proteine ​​essenziali necessari per formare "la siringa velenosa."I ricercatori della Università di Umeå in Svezia sono stati i primi a scoprire che i batteri possono moltiplicare i geni delle malattie che inducono e che sono necessari per causare rapidamente l'infezione il 30 giugno 2016.

Ora, i ricercatori Umeå sono stati ancora una volta i primi a trovare un legame tra l'infezione e la rapida produzione delle proteine ​​essenziali necessari per formare "la siringa velenosa". Insieme con i ricercatori del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni a Braunschweig, Germania, i ricercatori hanno studiato la strategia Umeå per la virulenza di Yersinia pseudotuberculosis . Questo batterio può causare dolori diarrea acuta, vomito e lo stomaco, ed è strettamente legato al batterio della peste mortale, il quale condivide molti meccanismi di infezione con. I geni che questi batteri necessitano di infezione si trovano su un cromosoma circolare, chiamato plasmide di virulenza.

I ricercatori del Centro Umeå per la ricerca microbica (UCMR), Il Laboratorio di Medicina Molecolare infezione Svezia (MIMS) presso il Dipartimento di Biologia Molecolare sono stati i primi che hanno eseguito esperimenti di infezione in colture cellulari con cellule umane e poi hanno confermato i loro risultati, utilizzando modelli animali.

Si è scoperto che una singola copia del plasmide di virulenza non è stato sufficiente a indurre l'infezione, ma si è scoperto che quando Yersinia è venuto a contatto con le cellule ospiti, si è innescata una "macchina copia" che ha aumentato il numero di plasmidi." Yersinia ha sviluppato una strategia molto intelligente, -dice Helen Wang, borsista post-dottorato - che ha effettuato una gran parte degli esperimenti. Per trasportare un gran numero di plasmidi, i batteri hanno bisogno di molta energia e questo colpisce negativamente il metabolismo e la crescita dei batteri.

“Ma avere una copia del plasmide -continua Helen Wang-, come modello che può essere rapidamente amplificato nel caso di infezione è una soluzione molto intelligente . Molte copie dei plasmidi danno ai batteri la possibilità di costruire molti T3SS e tutte le proteine ​​necessarie per combattere rapidamente le cellule ospiti nel corso di una infezione ".E' la prima volta che i ricercatori possono dimostrare che un aumento del numero di geni plasmidici è necessario per l’infezione da batteri patogeni.

"Il nostro studio rappresenta un importante passo avanti in cui dimostriamo che gene-dosaggio di geni plasmidici è una strategia regolamentare veloce utilizzata dai batteri. Questa scoperta contribuirà , -afferma Tomas Edgren, che insieme a Hans Wolf-Watz, ha condotto lo studio-, a maggiori intuizioni sulla resistenza batterica agli antibiotici, ed è un importante passo avanti nella nostra comprensione su come i batteri causano la malattia ".

a) I plasmidi nei batteri Yersinia - b) Il meccanidmo di diffusione in Yersinia
a) I plasmidi nei batteri Yersinia - b) Il meccanidmo di diffusione in Yersinia

a) I plasmidi nei batteri Yersinia - b) Il meccanidmo di diffusione in Yersinia

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27 août 2016 6 27 /08 /août /2016 12:31
Sputinik Planum
Sputinik Planum

Le vaste pianure di ghiaccio di azoto informalmente chiamato Sputnik Planum di Plutone - la metà occidentale del "cuore" di Plutone - stanno rivelando diversi segreti.

Gli scienziati della missione Nuovi Orizzonti della NASA hanno elaborato immagini di Sputnik Planum facendo emergere modelli complicati, mai visti prima nelle tessiture superficiali di queste pianure glaciali. Mostra una intensità maggiore di colori in primo piano rispetto ad una regione di pianura con diversi tratti cellulari nel mezzo di Sputnik. E’ stata elaborata una "mappa di dispersione" della stessa regione. La mappa dispersione è stata creata combinando due immagini di Sputnik Planum prese in due differenti geometrie di osservazione (angoli) che la sonda Nuovi orizzonti ha sorvolato nel recente passato. Regioni chiare dell'immagine disperdono la luce in avanti preferenzialmente , lontano dalla direzione del sole, probabilmente perché hanno una consistenza relativamente liscia. Viceversa, le regioni scure nella mappa, come dispersione, tendono a riflettere la luce solare verso il sole, probabilmente perché hanno una consistenza più ruvida. La mappa dispersione rivela che, con alcune eccezioni, i centri di cellule di lava tendono ad essere lisci, mentre i bordi tendono ad essere più ruvidi e più snocciolati. I confini tra le cellule di ghiaccio in molti casi tendono ad essere ancora più luminosi e quindi più agevolmente osservabili rispetto ai centri cellulari. Il modello molto probabilmente è la conseguenza del flusso convettivo che gli scienziati di Nuovi Orizzonti pensano che avviene nell’azoto ghiacciato dello Sputnik Planum, dove il ghiaccio più caldo sale ai centri di cellule, viaggia verso l'esterno, e scende ai bordi, come una lampada lavica cosmica . Come questo processo, esattamente, contribuisce ai modelli di stato della superficie delle cellule, rimane un mistero. Pianure lisce sono occasionalmente allungate oltre i confini delle cellule, il che potrebbe indicare che il sistema convettivo è instabile e in continua evoluzione, con le cellule probabilmente con una parte di scissione e una parte di ricombinazione.

'Ralph / multispettrale Visible Imaging Camera (MVIC) della sonda Nuovi Orizzonti ha ottenuto tutti i dati,poi utilizzati per creare queste immagini. L'inserto colorato a sinistra utilizza un'immagine con una risoluzione di circa 680 metri per pixel, ottenuta ad una distanza di circa 33.900 chilometri da Plutone, circa 44 minuti prima del più vicino approccio, il 14 luglio, 2015. Due immagini sono stati utilizzate per creare la mappa di diffusione: la risoluzione del primo è di circa 495 metri per pixel, ed è stato ottenuta da una distanza di circa 24.750 chilometri da Plutone, circa 29 minuti prima dell’approccio più vicino. La risoluzione del secondo è di circa 320 metri per pixel, ed è stata ottenuta ad una distanza di circa 16.000 chilometri da Plutone, circa 18 minuti prima dell’ approccio più vicino.

Cuore di Plutone: una lampada di lava cosmica

Come una lampada di lava cosmica, gran parte della superficie ghiacciata di Plutone viene costantemente rinnovata da un processo chiamato convezione che sostituisce i vecchi ghiacci superficiali con materiale fresco.

La superficie di Plutone Gli scienziati della missione Nuovi orizzonti della NASA hanno usato il cosidetto state-of-the-art di simulazioni al computer per dimostrare che la superficie della grande pianura chiamato informalmente Sputnik Planum di Plutone, è coperta da "cellule" ghiacciate in ribollimento che sono geologicamente giovani e da un ribaltamento causato da un processo chiamato convezione. La scena di cui sopra, che è di circa 400 chilometri in tutto, utilizza i dati della Ralph/multispettrale Visible Imaging Camera (MVIC) di Nuovi orizzonti, riuniti il 14 luglio 2015. La combinazione di modelli di computer con i dati topografici e compositivi raccolte la scorsa estate dalla navicella Nuovi Orizzonti della NASA, ha consentito ai membri del team di New Horizons di determinare la profondità di questo strato di ghiaccio solido di azoto entro una caratteristica distintiva,denominata "cuore" di Plutone - una grande pianura informalmente conosciuto come Sputnik Planum - e la velocità con la quale il ghiaccio sta scorrendo. "Per la prima volta, siamo in grado di determinare ciò che sono davvero questi strani lividi sulla superficie ghiacciata di Plutone- ha detto William McKinnon, Washington University di St. Louis - utilizzando simulazioni all’avanguardia col computer per dimostrare che la superficie dello Sputnik Planum è coperta di ghiaccio e, sfornando, "cellule" convettive da 16 a 48 chilometri, attraverso, e meno di un periodo pari ad un milione di anni . I risultati offrono ulteriori indizi di una geologia insolita e molto attiva su Plutone e, forse, di altri organismi planetari e non, come sono alla periferia del sistema solare . "Abbiamo trovato la prova che anche su un lontano pianeta freddo a miliardi di miglia dalla Terra, non c'è energia sufficiente per l'attività geologica vigorosa, finché non si dispone di qualcosa di morbido e flessibile come l'azoto solido." McKinnon e colleghi ritengono che il modello di queste cellule deriva dalla convezione termica lenta dei ghiacci di azoto dominanti che riempiono Sputnik Planum. Un serbatoio che è probabile dovrebbe svilupparsi, in alcuni punti, a diversi chilometri di profondità: l'azoto solido viene riscaldato dal calore interno, modesto di Plutone e, diventa capace di galleggiare e si alza in grandi macchie - come una lampada di lava - prima di rinfrescarsi e affondare di nuovo per rinnovare il ciclo. I modelli al computer mostrano che il ghiaccio deve essere profondo, solo poche miglia affinché questo processo avvenga, e che le cellule di convezione sono molto ampie. I modelli mostrano anche che queste macchie di ribaltamento di azoto solido possono lentamente evolvere e si fondono nel corso di milioni di anni. "Sputnik Planum è una delle più sorprendenti scoperte geologiche in oltre 50 anni di esplorazione planetaria, -ha detto Alan Stern del Southwest Research Institute, Boulder, analizzatore di Nuovi orizzonti - e la constatazione, operata da McKinnon e altri sul nostro team scientifico, che questa vasta area, più grande del Texas e dell’Oklahoma combinati - viene creato da correnti di convezione di ghiaccio è tra le più spettacolari della missione Nuovi orizzonti. Questi moti convettivi superficie sono della media di pochi centimetri all'anno - veloce circa quanto crescono le unghie - il che significa che le cellule riciclano le loro superfici ogni 500.000 anni o giù di lì. Mentre è un movimento lento per gli orologi umani, è una clip veloce su scale temporali geologiche. "Questa attività probabilmente contribuisce -ha detto McKinnon - a sostenere l'atmosfera di Plutone aggiornando continuamente la superficie del 'cuore'. Non ci sorprenderebbe di vedere questo processo su altri pianeti nani nella fascia di Kuiper. Si spera, che avremo la possibilità di scoprire un giorno con future missioni di esplorazione ". Nuovi Orizzonti potrebbe anche potenzialmente dare uno sguardo ravvicinato a un più antico oggetto più piccolo, molto più lontano nella fascia di Kuiper - la regione a forma di disco oltre l'orbita di Nettuno, stimata che debba contenere comete, asteroidi e altri piccoli corpi ghiacciati. Nuovi Orizzonti ha volato attraverso il sistema di Plutone il 14 luglio 2015, fornendo le primi osservazioni ravvicinate di Plutone e della sua famiglia di cinque lune. La sonda è in corsa per un sorvolo ultra-stretto su un altro oggetto (2014 MU69) che si trova nella fascia di Kuiper, il 1 gennaio 2019, ma sempre in attesa di approvazione di un ulteriore finanziamento della NASA, per questa estensione della missione.

a) Le colline fluttuanti di Plutone- b)  La superficie di Plutone c) Gli strumenti di New Horizon
a) Le colline fluttuanti di Plutone- b)  La superficie di Plutone c) Gli strumenti di New Horizon
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a) Le colline fluttuanti di Plutone- b) La superficie di Plutone c) Gli strumenti di New Horizon

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27 août 2016 6 27 /08 /août /2016 12:27
Il doppio gatto di Schrödinger

I fisici di Yale hanno dato al famoso gatto di Schrödinger una seconda scatola e il risultato può aiutare ulteriormente una ricerca affidabile sulla computazione quantistica.


Il gatto di Schrödinger è un paradosso ben noto che applica il concetto di sovrapposizione nella fisica quantistica di oggetti che si incontrano nella vita di tutti i giorni. L'idea è che un gatto è posto in una scatola sigillata con una sorgente radioattiva e un veleno che verrà attivato se un atomo della sostanza radioattiva decade. La fisica quantistica suggerisce che il gatto sia vivo e al contempo morto (una sovrapposizione di stati), fino a quando qualcuno apre la scatola e, così facendo, cambia lo stato quantico.

Questo ipotetico esperimento, previsto da uno dei padri fondatori della meccanica quantistica nel 1935, ha trovato, negli ultimi anni, analogie vivaci nei laboratori. Gli scienziati possono ora disporre di un pacchetto d'onda di luce composta da centinaia di particelle, contemporaneamente in due stati nettamente diversi. Ogni stato corrisponde a una forma ordinaria (classica) di luce abbondante in natura.


Un team di scienziati di Yale ha creato un tipo più esotico di stato come gatto di Schrödinger che è stato proposto per gli esperimenti per più di 20 anni. Questo gatto vive o muore in due scatole in una sola volta: è un matrimonio dell'idea di gatto di Schrödinger e un altro concetto centrale della fisica quantistica: il cosiddetto entanglement. Entanglement permette un'osservazione locale per cambiare lo stato di un oggetto distante istantaneamente. Einstein una volta ha definito "azione spettrale a distanza", e in questo caso si permette uno stato al gatto da distribuire in diverse modalità spaziali.

La squadra Yale ha costruito un dispositivo costituito da due cavità, 3D microonde e una porta di monitoraggio aggiuntiva - tutti collegati da un superconduttore, che è un atomo artificiale. Il "cat" è fatto di luce a microonde confinato in entrambe le cavità.

"Questo gatto è grande e intelligente. Non rimane in una scatola, -ha detto Chen Wang, post-dottorato a Yale e primo autore di uno studio che descrive la ricerca- perché lo stato quantistico è condiviso tra le due cavità e non può essere descritto separatamente . Si può anche prendere una visione alternativa, dove abbiamo due piccoli e semplici gatti di Schrodinger, uno in ogni scatola, che sono impigliati."


La ricerca ha anche potenziali applicazioni nella computazione quantistica.Un computer quantistico sarebbe in grado di risolvere alcuni problemi molto più velocemente rispetto ai computer classici sfruttando sovrapposizione e entanglement. Ma uno dei problemi principali nello sviluppo di un computer quantistico affidabile è come correggere gli errori, senza disturbare le informazioni.

"Si scopre che gli stati 'gatto' sono un approccio molto efficace per la memorizzazione delle informazioni quantistiche ridondanti e, per l'attuazione della correzione degli errori quantistici. La generazione di un gatto in due scatole-ha detto il co-autore Robert Schoelkopf, Sterling professore di Fisica applicata e Fisica,direttore del Yale Quantum Institute- è il primo passo verso il funzionamento logico tra due bit quantistici in modo che l'errore sia correggibile .


Schoelkopf e i suoi collaboratori , Michel Devoret e Steve Girvin, hanno aperto la strada al campo dell'elettrodinamica quantistica su circuito (cQED), che fornisce uno dei quadri più utilizzati per la ricerca sulla computazione quantistica. Devoret, Beinecke professore di fisica di Yale, e Girvin, Eugene Higgins professore di Fisica di Yale e Fisica Applicata, sono co-autori della carta.La ricerca si basa su più di un decennio di sviluppo in architettura cQED. La squadra Yale ha progettato una serie di nuove funzioni, tra cui cavità 3D cilindriche con tempo di registrazione dell'informazione quantistica, con un record di più di 1 millisecondo nei circuiti superconduttori, e un sistema di misura che controlla alcuni aspetti di uno stato quantistico in modo preciso, non distruttivo. "Abbiamo combinato , qui -ha detto Wang- un bel po 'di recenti tecnologie ".

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8 avril 2016 5 08 /04 /avril /2016 13:00
Le tappe delle conversione dei neuroni iniettando i "ponti" derivati da staminali
Le tappe delle conversione dei neuroni iniettando i "ponti" derivati da staminali

Un team di ricercatori da Rutgers e Stanford hanno creato un nuovo modo per iniettare le cellule nervose umane sane nel cervello. Potrebbero un giorno contribuire a trattare il morbo di Parkinson e altre patologie devastanti del cervello che colpiscono milioni di persone.

La tecnologia in questione comporta la conversione di cellule staminali - ha detto Prabhas V. Moghe, professore di ingegneria biomedica e chimica e Biochemical Engineering alla Rutgers University - derivate dal tessuto adulto in neuroni umani. Una serie di "ponteggi" 3-D o piccole isole di fibre.

Le impalcature, che sono carichi di buona salute, sono benefiche per i neuroni e possono sostituire le cellule malate. Sono state iniettate sperimentalmente nel cervello di topo.

"Se si possono trapiantare le cellule, -ha detto Moghe, direttore di ricerca per la scuola di ingegneria / Health Sciences Partnerships_Rutgers- in modo che imitano come queste cellule sono già configurate nel cervello, allora si è più vicini all’ottenimento che il cervello possa comunicare con le cellule che si stanno trapiantando. In questo lavoro, abbiamo fatto fornito spunti per i neuroni di rete in rapida crescita verso un modello 3-D."

Nello studio multidisciplinare, pubblicato online su Nature Communications , una dozzina di scienziati provenienti da diverse squadre Rutgers e Stanford hanno discusso e stanno discutendo sui ponteggi 3-D e dei loro benefici potenzialmente diffusi.

I neuroni, o cellule nervose, sono fondamentali per la salute umana e il funzionamento del cervello. I cervelli umani hanno circa 100 miliardi di neuroni, che servono come messaggeri che trasmettono segnali dal corpo al cervello e viceversa.

Moghe detto che un ponteggio 3-D, sviluppato dagli scienziati, è costituito da minuscole fibre polimeriche. Centinaia di neuroni si allegano alle fibre e si diramano, inviando i loro segnali. Le impalcature in questione sono di circa 100 micrometri di larghezza - all'incirca la larghezza di un capello umano.

"Prendiamo parecchie di queste isole , -ha detto Moghe - e poi li iniettiamo nel cervello del topo. Questi neuroni che vengono trapiantati nel cervello in realtà sopravvissero abbastanza miracolosamente bene. In realtà, essi sopravvissero molto meglio rispetto al migliore standard delle ricerche operate in questo ambito ".

I risultati della tecnologia-ponteggio, aumentano di 100 volte la sopravvivenza cellulare rispetto ad altri metodi.

E possono eventualmente aiutare le persone affette da morbo di Parkinson, sclerosi multipla, sclerosi laterale amiotrofica (SLA), o morbo di Lou Gehrig, malattia di Alzheimer, lesioni del midollo spinale e le lesioni cerebrali traumatiche e diversi altri traumi.

Queste malattie e condizioni spesso nascono dalla perdita di cellule cerebrali. Il morbo di Parkinson, ad esempio, è causato dalla perdita di cellule cerebrali che producono dopamina, un neurotrasmettitore chiave. La perdita delle cellule del cervello , -secondo il National Institutes of Health- può portare al tremore nelle mani, braccia, gambe, alla mandibola e al viso; rigidità, o rigidità degli arti e del tronco; lentezza di movimento; e dell'equilibrio con la coordinazione alterata.

Il passo successivo sarebbe quello di migliorare ulteriormente i biomateriali-ponteggio, permettendo agli scienziati di aumentare il numero di neuroni impiantati nel cervello. "Più neuroni possiamo trapiantare, - ha detto Moghe - più benefici terapeutici si possono apportare alla malattia. Vogliamo cercare di produrre molti neuroni,nel miglior modo possibile e nel minor spazio possibile."

L'idea è quella di "creare una fitta circuiti di neuroni che non solo è altamente funzionante, ma anche meglio controllabile", ha detto, aggiungendo che il test su topi con la malattia di Parkinson è in corso per vedere se migliorano o guariscono dalla malattia.

Alla fine, con continui progressi, i ricercatori potrebbero iniziare a svolgere studi nelle persone. Moghe ha stimato che ci vorranno da 10 a 20 anni per testare la tecnologia negli esseri umani.

Lo sviluppo della tecnologia e la riprogrammazione delle cellule staminali,- ha detto-, nelle impalcature è stato "un lavoro di squadra molto difficile". "Ci sono voluti molti anni per arrivare a questo punto, quindi c'era da mettere in preventivo un sacco di sudore e di fatica."

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8 avril 2016 5 08 /04 /avril /2016 12:55
Come uccidere i batteri con nanodischi d'oro in combinazione con la luce
Come uccidere i batteri con nanodischi d'oro in combinazione con la luce

I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica per uccidere i batteri in pochi secondi utilizzando nano-dischi d’ oro molto porosi e leggeri. Il metodo potrebbe in futuro aiutare gli ospedali nel trattamento di alcune infezioni comuni senza l'uso di antibiotici, e potrebbe contribuire a ridurre il rischio di diffusione di resistenza agli antibiotici.

"Abbiamo dimostrato che tutti i batteri, -ha detto Wei-Chuan Shih, professore del dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università di Houston - sono stati uccisi abbastanza rapidamente. Entro un tempo variabile da cinque a venticinque secondi. Questo è un processo molto veloce”. Gli scienziati hanno creato nanoparticelle di oro in laboratorio sciogliendo oro, riducendo il metallo in pezzi sconnessi sempre più piccoli fino a quando la dimensione deve essere misurata in nanometri. Un nanometro equivale a un miliardesimo di metro. Un capello umano è tra 50.000 a 100.000 nanometri di diametro. Una volta miniaturizzate, le particelle possono essere realizzati in varie forme tra cui canne, triangoli o dischi. La ricerca dimostra che le nanoparticelle di oro assorbono la luce forte, convertendo i fotoni rapidamente in calore e raggiungendo temperature abbastanza calde da distruggere vari tipi di cellule vicine - tra cui le cellule del cancro e le cellule batteriche. Nel 2013, Shih e i suoi colleghi presso l'Università di Houston hanno creato un nuovo tipo di nanoparticelle discoidale oro che misurano qualche centinaio di nanometri di diametro. I dischi sono pieni di pori, -ha detto Shih- dotando le particelle del carattere spugnoso, artificio che aiuta ed aumenta la loro efficienza di riscaldamento pur mantenendo la loro stabilità. I ricercatori hanno deciso di testare le proprietà antimicrobiche delle loro nuove nanoparticelle quando sono attivate dalla luce. Hanno fatto crescere i batteri in laboratorio tra cui E. coli e due tipi di batteri resistenti al calore che prosperano anche negli ambienti più brucianti perché ad elevata temperatura, come le sorgenti calde allo National Park di Yellowstone.Poi, hanno messo cellule dei batteri sulla superficie di un rivestimento monostrato dei piccoli dischi e brillavano vicino a luce infrarossa da un laser su di essi. In seguito, hanno usato i test di vitalità cellulare e le immagini SEM per vedere e stabilire qual era stata la percentuale di cellule sopravvissute alla procedura. Utilizzando una termocamera, i ricercatori hanno dimostrato che la temperatura superficiale delle particelle ha raggiunto temperature fino a 180 gradi Celsius quasi istantaneamente. Quindi è avvenuta "l'erogazione di shock termici" nella matrice circostante. Come risultato, tutte le cellule batteriche sono stati uccise entro venticinque secondi. E. coli si è dimostrato più vulnerabile al trattamento; tutte le sue cellule erano morte dopo solo cinque secondi di esposizione al laser. Per gli altri due tipi di batteri , -ha rimarcato Shih - sono stati necessari ben venticinque secondi, ma questo è ancora un metodo molto più veloce rispetto ai metodi di sterilizzazione tradizionali come l’uso di acqua bollente o utilizzando forni a secco di calore, che possono richiedere da minuti a quasi un'ora per essere efficaci. Ed è "notevolmente inferiore" -scrivono i ricercatori- rispetto a quello che altri assemblamenti di nanoparticelle hanno dimostrato in studi recenti. Il tempo necessario per raggiungere simili livelli di morte cellulare in tali studi varia da uno a venti minuti. Negli studi di controllo, i ricercatori hanno scoperto che né i dischi d'oro, né luce del laser da soli hanno ucciso molte cellule. La tecnica , -ha detto Shih-,ha importanti potenziali applicazioni biomediche. Adesso, i ricercatori studiano, utilizzando le particelle come semplice rivestimento per cateteri ,come contribuire a ridurre il numero d’infezioni del tratto urinario negli ospedali."Qualsiasi tipo di procedura di luce attivata - ha detto- sarebbe molto più facile da implementare al capezzale di un paziente, invece della rimozione e sostituzione potenzialmente del catetere ogni volta che ha bisogno di essere pulito.”

Un'altra potenziale applicazione che si esplora è quella dell’ integrando le nanoparticelle con membrane filtranti in filtri per l'acqua di piccole dimensioni, ha detto, per contribuire a migliorare la qualità dell'acqua.

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10 février 2016 3 10 /02 /février /2016 13:39
Un neurone con una singola mutazione
Un neurone con una singola mutazione

Un singolo neurone in un normale cervello adulto , indica una nuova ricerca, ha probabilmente più di mille mutazioni genetiche che non sono presenti nelle cellule che la circondano. La maggior parte di queste mutazioni sembrano sorgere mentre i geni sono in uso attivo, dopo lo sviluppo del cervello è completo.

Si è scoperto che il genoma di ogni neurone è unico. Ognuno aveva più di 1000 mutazioni puntiformi (mutazioni che alterano una singola lettera del codice genetico), e solo poche mutazioni apparse in più di una cellula.

Un singolo neurone in un normale cervello adulto ha probabilmente più di mille mutazioni genetiche che non sono presenti nelle cellule che la circondano, secondo una nuova ricerca de gli scienziati dell’ Howard Hughes Medical Institute (HHMI). La maggior parte di queste mutazioni sembrano sorgere mentre i geni sono in uso attivo, dopo che lo sviluppo del cervello è completato.

"Abbiamo scoperto che i geni -dice Christopher Walsh, investigatore Hospital dei bambini di Boston -, che ha guidato la ricerca come il cervello utilizza più di tutti i geni più fragili e con più probabilità di essere mutati". Walsh, Peter Park , biologo computazionale presso la Harvard Medical School, ed i loro colleghi hanno già prodotto una serie di risultati.

Non è ancora chiaro come queste mutazioni naturali impattano sulla funzione di un cervello normale, o in che misura contribuiscono alla malattia. Tracciando la distribuzione delle mutazioni tra le cellule, Walsh e colleghi hanno desunto nuove informazioni sulle modalità di sviluppo di un cervello umano.

"Il genoma di un singolo neurone è la testimonianza archeologica di quella cellula,- spiega Walsh - siamo in grado di leggere la sua ereditarietà e le sue implicazioni nel modello di mutazioni condivise. Sappiamo, se abbiamo esaminato abbastanza cellule in abbastanza cervello, di potere decostruire l'intero modello di sviluppo del cervello umano."Cellule di diverse forme, dimensioni, e funzioni sono intimamente intrecciate all'interno del cervello. Ci si è chiesto a lungo come si genera la diversità. C’è parecchio interesse alla variabilità del genoma tra i neuroni per gli elementi di prova, ottenuti dal laboratorio di Walsh e altri , che le mutazioni che interessano solo una piccola frazione di cellule nel cervello possono causare gravi malattie neurologiche. Tuttavia, chi doveva esplorare la diversità veniva ostacolato dalla scarsa quantità di DNA all'interno di neuroni. Pur isolando il materiale genetico da un singolo neurone, semplicemente non c'era abbastanza DNA per sequenziarlo e quindi i confronti cellula-cellula erano impossibili. La squadra di Walsh grazie alla tecnologia disponibile negli ultimi anni, ha amplificato i genoma pieni delle cellule individuali. Con l’abbondanza di DNA ora disponibile, hanno sequenziato completamente il genoma di un singolo neurone e setacciato i luoghi in cui il codice genetico di quella cellula è diverso da quello di altre cellule.

Sono stati isolati e sequenziati i genomi di 36 neuroni, da cervelli sani donati da tre adulti dopo la loro morte. Per confronto, gli scienziati hanno anche sequenziato il DNA isolato dalle cellule nel cuore di ogni individuo. Questo sforzo ha prodotto montagne di dati, e il gruppo di Walsh ha collaborato con il Parco e Semin Lee, borsista nel gruppo del Parco, per dare un senso a tutto questo. Hanno trovato che il genoma di ogni neurone era unico. Ognuno aveva più di 1000 mutazioni puntiformi (mutazioni che alterano una singola lettera del codice genetico), e solo poche mutazioni appaiono in più di una cellula. La natura della variazione non era quella che si era previsto.

"Ci aspettavamo mutazioni come le mutazioni del cancro,-dice Walsh -, poiché le mutazioni tumorali tendono a sorgere quando il DNA è imperfettamente copiato in preparazione per la divisione cellulare , ma in realtà hanno una firma unica tutta loro. Le mutazioni che si verificano nel cervello sembrano principalmente verificarsi quando le cellule esprimono i loro geni. "

I neuroni non si dividono, e il più delle volte il loro DNA è protetto da eventuali danni. Quando una cellula deve attivare un gene, si apre il DNA, esponendo il gene in modo che possa essere copiato in RNA, il primo passo nella produzione di proteine. Sulla base dei tipi e le posizioni delle mutazioni che hanno trovato nei neuroni, si è concluso che la maggior parte dei danni del DNA si verificano durante il processo di svolgimento e copia.

Mentre la maggior parte delle mutazioni nei neuroni erano uniche, una piccola percentuale hanno fatto alzare l’attenzione in più di una cellula. Queste mutazioni erano originarie quando le future cellule cerebrali erano ancora in divisione, un processo, completo prima della nascita. Queste prime mutazioni sono state trasmesse come cellule divise e migrate, e sono usate per ricostruire una storia parziale, dello sviluppo del cervello."Sapevamo che le cellule che hanno condiviso una certa mutazione, - spiega Mollie Woodworth, ricercatrice nel laboratorio di Walsh - erano collegate, e si è potuto osservare come le diverse cellule nell'adulto sono legate le une alle altre in fase di sviluppo". Questa mappatura rivela che cellule strettamente in relazione, potrebbero finire molto distanti tra di loro nel cervello adulto. Un unico pezzo di tessuto cerebrale potrebbe contenere cellule provenienti da cinque diversi lignaggi che divergevano prima che il cervello in via di sviluppo, si separasse da altri tessuti del feto. "Potremmo identificare le mutazioni successe molto presto, prima che il cervello esistesse, e - dice Woodworth - abbiamo trovato che le cellule che hanno avuto queste mutazioni erano annidate accanto alle cellule che avevano mutazioni totalmente differenti ". Si è trovato, un particolare neurone che potrebbe essere più strettamente correlato a una cellula nel cuore di un neurone adiacente. Si dice che la compenetrazione tra cellule di diverse origini dello sviluppo, potrebbe proteggere il cervello dagli effetti delle primi insorgenze di mutazioni, potenzialmente nocive. Sebbene la maggior parte delle mutazioni catalogate dagli scienziati erano innocue, le mutazioni d’ incontro hanno sconvolto i geni e , quando le alterazioni sono presenti in tutto il cervello, possono causare malattie. "Avendo popolazioni molto contrastanti, - dice Michael Lodato, ricercatore nel laboratorio di Walsh - cellule una accanto all'altra e responsabile di un compito simile, non sono strettamente correlate tra loro, quindi non sono propense a condividere la stessa deleteria mutazione " . Questo, potrebbe ridurre il rischio che una particolare mutazione debba interferire con una funzione cerebrale localizzata.

Tuttavia, questa abbondanza di mutazioni influenzano la funzione di un cervello normale. "In che misura queste mutazioni clonali – si chiede Walsh - normalmente plasmano lo sviluppo del cervello, in modo negativo o un modo positivo?Fino a che punto abbiamo un pezzo di cervello che non funziona perfettamente, ma non così tanto che si direbbe una malattia? Questa è una grande questione aperta."

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