Otot Buatan yang Terbuat dari Protein

Dr. Stefan Schiller dan Dr. Matthias Huber dari livMatS Cluster of Excellence Universitas Freiburg telah berhasil mengembangkan otot hanya berdasarkan protein alami. Kontraksi otonom dari bahan, yang dipresentasikan oleh para peneliti dalam jurnal Advanced Intelligent Systems, dapat dikendalikan dengan bantuan perubahan pH dan suhu. Gerakan didorong oleh reaksi kimia yang mengkonsumsi energi molekul untuk tujuan ini. "Otot buatan kami masih prototipe," kata Schiller. "Namun, biokompatibilitas bahan yang tinggi dan kemungkinan menyesuaikan komposisinya agar sesuai dengan jaringan tertentu dapat membuka jalan bagi aplikasi masa depan dalam kedokteran rekonstruktif, prostetik, farmasi, atau robotika lunak."

Di masa lalu, para ilmuwan telah menggunakan protein alami sebagai dasar untuk mengembangkan sistem otot buatan dan membuatnya menjadi mesin molekuler yang sangat kecil atau menjadi polimer. Namun, belum memungkinkan untuk mengembangkan bahan otot sintetis yang sepenuhnya berbasis bio dan bergerak secara mandiri dengan bantuan energi kimia.

Bahan berdasarkan protein alami elastin

Bahan yang digunakan tim Freiburg berbahan dasar elastin, protein berserat alami yang juga terdapat pada manusia, misalnya memberikan elastisitas pada kulit dan pembuluh darah. Mengikuti model protein ini, para peneliti mengembangkan dua protein mirip elastin, salah satunya merespon, misalnya, terhadap fluktuasi pH, yang lain terhadap perubahan suhu. Para ilmuwan menggabungkan dua protein melalui ikatan silang fotokimia untuk membentuk bahan berlapis ganda. Dalam proses ini dimungkinkan untuk secara fleksibel membentuk material dan mengatur arah pergerakannya.

Kontraksi dapat dinyalakan dan dimatikan dengan bantuan perubahan suhu

Para peneliti berhasil menginduksi kontraksi ritmik dengan menggunakan sumber energi kimia sebagai bahan bakar, dalam hal ini natrium sulfit. Dalam reaksi kimia berosilasi di mana pH berubah dalam siklus karena hubungan khusus dari beberapa reaksi, energi tambahan diubah menjadi energi mekanik melalui keadaan bahan yang tidak seimbang. Dengan cara ini, para peneliti mendorong materi untuk berkontraksi secara mandiri dalam siklus. Mereka juga dapat mengaktifkan dan menonaktifkan kontraksi dengan bantuan perubahan suhu: Reaksi kimia berosilasi dimulai pada suhu sekitar 20 derajat Celcius, dan materi mulai membuat gerakan berirama. Dalam prosesnya, dimungkinkan untuk memprogram keadaan tertentu agar materi dapat diasumsikan dan mengatur ulang lagi dengan stimulus lain. Dengan demikian, para ilmuwan mencapai sistem sederhana untuk menerapkan pembelajaran dan melupakan pada tingkat materi.

"Karena berasal dari protein elastin alami dan diproduksi oleh kami melalui sarana bioteknologi, bahan kami ditandai dengan keberlanjutan tinggi yang juga relevan untuk aplikasi teknis," jelas Schiller. “Ke depan bahan tersebut dapat dikembangkan lebih lanjut untuk merespon rangsangan lain, seperti konsentrasi garam di lingkungan, dan untuk mengkonsumsi sumber energi lain, seperti malat yang berasal dari biomassa.”

(Materials provided by University of Freiburg)

***
Solo, Rabu, 30 Maret 2022. 2:07 pm
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Ruetir

Read More

Bisakah "Kecerdasan Spiritual" Menjelaskan Pengalaman Mistik?

Apakah pengalaman mistik patologis atau bagian dari perkembangan yang sehat?

Sebuah studi baru-baru ini berpendapat bahwa pengalaman mistik adalah fenomena spiritual yang terkait dengan kesehatan mental daripada sesuatu yang patologis terkait dengan penyakit mental karena berkorelasi dengan ukuran "kecerdasan spiritual." Namun, argumen ini tampaknya tautologis karena "kecerdasan spiritual" melibatkan kepercayaan pada fenomena spiritual yang terkait dengan pengalaman mistik. Selain itu, penelitian ini menemukan bahwa pengalaman mistik dan "kecerdasan spiritual" terkait dengan pemikiran magis, menunjukkan bahwa yang pertama mungkin terkait dengan irasionalitas. Baik pengalaman mistik maupun “kecerdasan spiritual” mungkin memiliki kecenderungan mendasar untuk mengaburkan batas antara dunia dalam dan dunia luar, sehingga apa yang dibayangkan tampak nyata.

Enigma abadi dari pengalaman mistis

Ketertarikan pada pengalaman mistik dalam psikologi setidaknya sudah ada sejak buku William James tahun 1902, The Varieties of Religious Experience. Pengalaman mistik biasanya dikaitkan dengan perasaan melampaui batas-batas diri, ruang, dan waktu dan menjadi terserap dalam sesuatu yang lebih besar dari diri sendiri, yang oleh beberapa orang digambarkan sebagai menyatu dengan alam semesta. Mereka yang mengalami pengalaman seperti itu sering menganggapnya sangat dalam. Sebagai contoh, satu penelitian terkenal menemukan bahwa sukarelawan eksperimental yang telah mengalami pengalaman mistik yang disebabkan oleh psilocybin menganggapnya sebagai salah satu peristiwa paling signifikan dalam hidup mereka, bahkan lebih dari setahun kemudian. Selanjutnya, penelitian yang sama menemukan bahwa beberapa bulan setelah pengalaman ini, para peserta merasa mereka memiliki sikap yang lebih positif terhadap kehidupan dan diri mereka sendiri, bahwa hubungan mereka telah meningkat, dan memiliki rasa spiritualitas yang meningkat dan meningkatkan kepuasan dengan hidup. Di sisi lain, beberapa fitur dari pengalaman mistik menyerupai yang ditemukan di negara psikotik, seperti halusinasi dan keyakinan aneh, dan orang-orang yang memilikinya mungkin menjadi tertekan dan mengalami masalah psikologis. Ini telah menghasilkan beberapa perdebatan tentang apakah pengalaman mistik bersifat patologis atau fitur perkembangan psikologis yang sehat.

Mistisisme, "pengalaman spiritual", dan pemikiran magis

Sebuah studi baru-baru ini yang melibatkan 299 wanita Latvia berusaha untuk mengklarifikasi masalah ini dengan memeriksa hubungan antara pengalaman mistik dan ukuran "kecerdasan spiritual" sebagai penanda kesehatan psikologis yang diakui, serta dengan ukuran psikopatologi, termasuk gejala skizotip dan psikotik. Schizotypy mengacu pada kecenderungan yang menyerupai yang ditemukan pada orang dengan skizofrenia, meskipun dalam bentuk yang lebih dilemahkan. Studi ini menilai baik skizotip "positif", termasuk persepsi yang tidak biasa (misalnya melihat hal-hal yang tidak dilihat orang lain) dan keyakinan yang tidak biasa (misalnya, pemikiran magis, mengaku memiliki kemampuan supranatural seperti membaca pikiran atau telekinesis), dan skizotip "negatif", termasuk penghindaran sosial dan kurangnya emosi normal. Gejala psikotik yang dinilai dalam penelitian ini termasuk delusi, halusinasi, dan bicara, pikiran, atau perilaku yang tidak teratur.

Apa itu "kecerdasan spiritual"?

“Kecerdasan spiritual” dalam penelitian ini didefinisikan sebagai “kapasitas mental yang merupakan kesadaran serta kemampuan untuk berhasil menerapkan elemen nonmaterial dan transenden dari keberadaan seseorang”. Untuk mengukur kemampuan yang diklaim ini, penelitian ini menggunakan skala dengan tiga dimensi: pemikiran eksistensial kritis (kemampuan untuk secara kritis merenungkan sifat keberadaan); produksi makna pribadi (kemampuan untuk membangun makna dan tujuan pribadi dalam segala hal); dan kesadaran transendental (kemampuan untuk mengidentifikasi dimensi transenden diri, orang lain, dan dunia fisik selama keadaan kesadaran normal dan terjaga). Pengalaman mistik dinilai menggunakan skala yang mencakup pernyataan representatif seperti, "Aku memiliki pengalaman di mana sesuatu yang lebih besar dari aku tampaknya menyerapku" dan "Aku memiliki pengalaman di mana pandangan baru tentang realitas diungkapkan kepadaku."

Hasilnya, ada korelasi positif yang cukup besar antara ukuran pengalaman mistik dan "kecerdasan spiritual" dan tiga dimensi komponennya. Selain itu, pengalaman mistik memiliki korelasi positif sedang dengan ukuran skizotip positif, terutama kepercayaan dan persepsi yang tidak biasa, dan dengan gejala psikotik. Namun, pengalaman mistik tidak terkait dengan ukuran skizotip negatif seperti penghindaran sosial dan kurangnya emosi. Kecerdasan spiritual keseluruhan dan dimensinya memiliki hasil yang sebanding, karena itu memiliki korelasi positif sederhana dengan keyakinan dan persepsi yang tidak biasa dan pada tingkat yang lebih rendah dengan gejala psikotik.

Untuk menilai faktor mana yang paling kuat terkait dengan pengalaman mistik, penulis melakukan analisis lebih lanjut dari beberapa variabel pada saat yang sama yang menunjukkan bahwa sejumlah besar varians dalam skor peserta pada pengalaman mistik disebabkan oleh kecerdasan spiritual, dengan banyak perbedaan. kontribusi yang lebih kecil dari keyakinan dan persepsi yang tidak biasa, dan kontribusi yang lebih kecil dari gejala psikotik.

Kesepakatan nyata dengan "pengalaman spiritual" dan pengalaman mistis

Berdasarkan hasil itu, penulis menyimpulkan bahwa pengalaman mistik dapat dilihat sebagai “fenomena spiritual daripada fenomena patologis”. Meskipun hasilnya menunjukkan beberapa temuan menarik, saya percaya bahwa kesimpulan ini agak tautologis dan perlu dilihat lebih kritis.

Pertama, penulis berasumsi bahwa "kecerdasan spiritual" adalah ukuran yang valid dari beberapa jenis kemampuan spiritual dan kesehatan psikologis. Namun, hanya karena pengalaman mistik dikorelasikan dengan sesuatu yang diklaim sebagai "spiritual" tidak membangun sesuatu yang substantif. Salah satu masalah adalah bahwa banyak konten item dalam skala "kecerdasan spiritual" mengandaikan kepercayaan pada fenomena spiritual yang mirip dengan jenis pengalaman yang disadap oleh skala mistisisme. Misalnya, subskala kesadaran transendental mencakup item seperti, "Aku sangat sadar akan aspek nonmaterial kehidupan" sedangkan subskala pemikiran eksistensial kritis mencakup item seperti "Aku sering merenungkan hubungan antara manusia dan seluruh alam semesta." Bandingkan ini dengan item dari skala mistisisme, seperti "Aku memiliki pengalaman di mana pandangan baru tentang realitas diungkapkan kepadaku" dan "Aku memiliki pengalaman di mana segala sesuatu tampak sadar."

Item-item ini mengandaikan visi spiritual dunia.Oleh karena itu, korelasi yang sangat kuat antara ukuran pengalaman mistik dan kecerdasan spiritual mungkin mencerminkan bahwa itu mengukur hal-hal yang sangat mirip. Agar adil, dimensi produksi makna pribadi dari kecerdasan spiritual tidak seperti sangat spiritual dan berfokus pada fungsi adaptif, dengan item seperti "Aku dapat menemukan makna dan tujuan dalam pengalaman sehari-hariku." Oleh karena itu, konten yang tumpang tindih tampaknya tidak menjadi masalah untuk dimensi ini.

***
Solo, Rabu, 30 Maret 2022. 1:27 pm
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Medical News Today
 

Read More

Burung Pipit Berkicau Acak dan Mengulanginya untuk Membuat Pendengarnya Tetap Mendengarkan

Daftar putar diaktifkan dan diingat setidaknya selama 30 menit.

Kicauan burung pipit kecil dan 'otak burungnya' jauh lebih kompleks dan mirip dengan bahasa manusia daripada yang disadari siapa pun. Sebuah studi baru menemukan bahwa burung pipit jantan sengaja mengacak dan mencampur repertoar lagu mereka mungkin sebagai cara untuk membuatnya tetap menarik bagi audiens betina mereka.

Penelitian, dari lab Stephen Nowicki, profesor biologi Duke University dan anggota Duke Institute for Brain Sciences, dan rekan di University of Miami, menunjukkan bahwa pipit jantan bernyanyi melacak urutan lagu mereka dan seberapa sering masing-masing lagu dinyanyikan hingga 30 menit sehingga mereka dapat menyusun daftar putar mereka saat ini dan yang berikutnya. Temuan itu muncul di Proceedings of the Royal Society B pada 26 Januari 2022.

Burung pipit adalah burung penyanyi umum di seluruh Amerika Utara, tetapi hanya jantan yang bernyanyi. Mereka menggunakan lagu mereka untuk membela wilayah dan rekan pengadilan mereka.

Saat merayu, burung pipit menyanyikan hingga 12 lagu dua detik yang berbeda, sebuah repertoar yang dapat memakan waktu hampir 30 menit untuk dilalui, karena mereka mengulangi lagu yang sama beberapa kali sebelum melanjutkan ke trek berikutnya. Selain memvariasikan jumlah pengulangan, yang jantan juga mengacak urutan lagu mereka setiap kali mereka menyanyikan diskografi mereka. Namun, yang tidak diketahui adalah apakah jantan mengubah urutan lagu mereka dan mengulanginya secara tidak sengaja atau sengaja.

Untuk mendapatkan beberapa data tentang apakah burung-burung itu sengaja mengocok dan mencampur nada mereka atau tidak, kolaborator lama Nowicki William Searcy, Profesor Ornitologi dalam Biologi Maytag di University of Miami, memuat peralatan rekaman, berjalan kaki ke dusun barat laut Pennsylvania, siapkan mikrofon yang mengarah ke pepohonan dan dengan sabar menunggu selama lima jam sehari.

Nowicki mengatakan bahwa kerja lapangan seperti ini bukan untuk semua orang, "Saya tidak akan pernah menggunakan kata membosankan, karena itu santai jika Anda suka berada di lapangan dan ini hari yang menyenangkan dan Anda memiliki mikrofon parabola dan Anda menunjuk mendengarkan nyanyian burung pipit selama berjam-jam. Beberapa orang akan menganggap itu membosankan. Saya dan tentu saja Bill akan menganggapnya santai secara meditatif. Satu-satunya hal yang terjadi adalah kadang-kadang lengan Anda lelah."

Setelah merekam rangkaian lengkap lagu dari lebih dari 30 burung, tim meneliti spektrograf visual getar dan menganalisis seberapa sering setiap lagu dinyanyikan dan dalam urutan apa. Petunjuk pertama bahwa pipit jantan mengawasi tweet mereka untuk menghindari pengulangan adalah seperti daftar putar Spotify, laki-laki umumnya bernyanyi melalui repertoar lengkap mereka sebelum mengulangi sebuah lagu.

Para peneliti juga menemukan bahwa semakin banyak burung pipit menyanyikan lagu tertentu, semakin lama ia kembali ke lagu itu, mungkin untuk membangun sensasi dan kebaruan setelah lagu itu dimainkan lagi. Misalnya, jika seekor yang jantan menyanyikan Lagu A 10 kali berturut-turut, dia akan menyanyikan lebih banyak lagu lain sebelum kembali ke Lagu A lagi. Sebagai alternatif, jika Lagu A hanya dinyanyikan tiga kali selama satu set, maka seekor burung pipit jantan mungkin membacakan lagu yang lebih pendek dari sisa repertoarnya untuk kembali ke novel diam dan Lagu A yang kurang dimainkan.

Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa burung pipit memiliki bakat yang sangat langka dengan nama yang sama tidak biasa: "ketergantungan jarak jauh." Artinya, apa yang dinyanyikan burung pipit jantan pada saat itu tergantung pada apa yang dinyanyikannya 30 menit yang lalu. Itu adalah kapasitas memori 360 kali lebih besar dari pemegang rekor sebelumnya, Canary, yang hanya dapat menyulap informasi lagu sekitar lima detik dengan cara ini.

Meskipun mengesankan, implikasi dari pekerjaan ini bagi manusia kurang jelas. Ini menunjukkan bahwa urutan kata dalam bahasa manusia, yang juga dipengaruhi oleh ketergantungan jarak jauh mungkin tidak seunik yang diperkirakan sebelumnya.

Masih harus dilihat apakah kemampuan mengocok yang lebih baik memberi keuntungan pada burung jantan dalam menemukan cinta. Mungkin betina mempertahankan minat pada pasangan yang lebih mencampuradukkannya, dan cenderung tidak menyelinap dengan jantan lain. Seperti pada acara bincang-bincang siang hari, tes paternitas adalah cara yang baik untuk monogami pada burung, jadi menghitung berapa banyak anak ayam yang menjadi bapak dari pasangan sarang betina versus burung lain di lingkungan itu mungkin merupakan proyek masa depan bagi tim Nowicki.

Untuk saat ini, Nowicki menekankan bahwa itu hanya spekulasi apakah burung pipit mengacak lagu ini memberi Spotify uang mereka untuk mempertahankan minat betina, tetapi menyoroti pendekatan serupa kita di gym.

"Anda memiliki daftar putar untuk berlari dan alasan Anda memilikinya adalah karena berlari itu membosankan. Anda tahu bahwa 10 lagu ini akan membuat Anda tetap termotivasi, tetapi jika Anda akan berlari selama 20 lagu, mengapa tidak mengacaknya agar lain kali Anda tidak mendengar lagu yang sama dalam urutan yang sama?"

(Materials provided by Duke University)

***
Solo, Rabu, 30 Maret 2022. 10:02 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: song sparrow

 

Read More

Ilmuwan Menemukan Kapan Kumbang Menjadi Produktif

Menggunakan set data 68-gen yang diterbitkan sebelumnya dan dikuratori dengan cermat, para ilmuwan menjalankan serangkaian model matematika untuk merekonstruksi evolusi urutan protein—yang hasilnya, telah diterbitkan hari ini di Royal Society Open Science.

Setelah satu setengah tahun menjalankan superkomputer di Pusat Penelitian Komputasi Tingkat Lanjut Universitas Bristol, para ilmuwan mampu membangun pohon evolusi kumbang yang kuat yang juga menyertakan data pada 57 fosil kumbang untuk memuat skala waktu evolusi kumbang. Temuan mereka memberikan salah satu pohon evolusi kumbang yang paling komprehensif.

Kumbang kumbang yang berbeda terdiversifikasi secara independen, karena berbagai peluang ekologi baru terbuka. "Tidak ada satu zaman pun radiasi kumbang, rahasia mereka tampaknya terletak pada fleksibilitas luar biasa mereka," jelas penulis Profesor Chenyang Cai dari Sekolah Ilmu Bumi Bristol. "Skala waktu evolusi kumbang yang disempurnakan akan menjadi alat yang sangat berharga untuk menyelidiki dasar evolusi dari kisah sukses kumbang."

Kelompok 17 ilmuwan internasional juga telah menyusun klasifikasi kumbang terbaru yang mencerminkan pemahaman terbaru dari studi genetik dan morfologi. Sistem klasifikasi baru mengenali 193 keluarga kumbang yang hidup dan punah.

"Yang menggembirakan, hasil molekuler kami sesuai dengan data sebelumnya berdasarkan morfologi saja," kata ahli entomologi Robin Kundrata dari Universitas Palacký di Republik Ceko yang berpartisipasi dalam penelitian ini.

Dari taman lokal hingga hutan hujan tropis dan tundra Arktik, kumbang dapat ditemukan di sebagian besar ekosistem dan merupakan kelompok hewan paling beragam yang pernah ada. Permata berjalan berkaki enam yang tidak mencolok ini adalah penguasa diam di planet kita bersama. Meski sulit dipercaya, setiap keempat spesies hewan yang diketahui adalah kumbang. Hampir 400 ribu spesies telah dideskripsikan, menjadikannya salah satu pemangku kepentingan terpenting dalam bagaimana ekosistem dijalankan.

Keanekaragaman kumbang yang sangat besar telah mengganggu para ilmuwan selama berabad-abad. Beberapa ahli biologi paling terkenal sepanjang masa, seperti Darwin dan Wallace, mendapat inspirasi untuk teori evolusi mereka dari mempelajari kumbang. "Kumbang mungkin merupakan studi kasus tunggal terbaik dalam keanekaragaman hayati yang diberikan alam kepada kita," jelas Prof Cai yang juga dari Institut Geologi dan Paleontologi Nanjing (NIGP).

Tetapi memahami asal-usul keanekaragaman hayati berkaki enam adalah pekerjaan yang rumit. Fosil kumbang tertua berasal dari sekitar 295 juta tahun yang lalu, jauh sebelum Bumi dijelajahi oleh dinosaurus pertama. "Merekonstruksi apa yang terjadi dalam 300 juta tahun terakhir adalah kunci untuk memahami apa yang memberi kita keragaman besar yang dikenal kumbang saat ini," tambah Prof Cai. Berkat kemajuan dalam genetika dan paleontologi, para ilmuwan kini telah memperoleh gambaran yang lebih jelas tentang apa yang terjadi yang memberi kumbang keunggulan.

"Mempelajari evolusi adalah upaya ilmiah yang tidak biasa. Anda tidak dapat memundurkan rekaman evolusi ke belakang untuk melihat apa yang terjadi dan sebagian besar waktu Anda juga tidak dapat melakukan eksperimen laboratorium," kata rekan penulis studi tersebut Erik Tihelka, juga dari Bristol's School of Earth Sciences. "Tetapi karena evolusi meninggalkan ciri khasnya dalam semua aspek organisasi biologis, pilihan terbaik kami adalah menarik sebanyak mungkin garis bukti yang dapat kami temukan dan melihat di mana benang-benang itu menyatu. Dalam kasus kami, kami telah berfokus pada genetika molekuler kumbang hidup, morfologinya, dan fosil kumbang langka untuk menyusun pemahaman terbaru tentang sejarah evolusinya."

(Materials provided by University of Bristol)

***
Solo, Sabtu, 26 Maret 2022. 7:21 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Public Domain
 

Read More

Efek Kuantum Fotosintesis

Model teoretis dapat mengarah pada konsep baru untuk sel surya yang lebih efisien.

Dengan fotosintesis, alam telah mengembangkan proses canggih untuk menangkap dan menggunakan energi radiasi matahari secara efisien. Efek fisik kuantum juga memainkan peran penting dalam transportasi energi di dalam tanaman hijau atau bakteri aktif-ringan. Fisikawan teoretis di Universität Ulm kini telah memecahkan teka-teki terbuka tentang transportasi energi yang luar biasa cepat dalam jarak yang relatif jauh. Seperti yang mereka laporkan dalam jurnal "Physical Review X", struktur nano yang disusun secara khusus dari molekul pengumpul cahaya tampaknya bertanggung jawab atas transportasi energi yang efisien. Wawasan baru tentang fotosintesis alami ini memiliki potensi untuk lebih meningkatkan efisiensi sel surya di masa depan.

Sinar matahari menciptakan keadaan elektronik tereksitasi selama fotosintesis pada tumbuhan dan bakteri serta dalam sel surya. Elektron bermuatan negatif dilepaskan dan pada saat yang sama lubang elektron bermuatan positif tercipta. Pasangan lubang elektron ini, juga dikenal sebagai eksiton, harus dipertahankan selama mungkin untuk efisiensi tinggi dan mencakup jarak yang relatif jauh beberapa mikrometer. Baru-baru ini, percobaan pada bakteri ungu yang aktif-ringan menunjukkan bahwa keadaan elektronik ini dapat mencakup lebih dari sepuluh kali lipat jarak daripada yang dapat dijelaskan oleh model fotosintesis sebelumnya. Andrea Mattioni dan rekan-rekannya dari Ulmer Institut für Theoretische Physik kini telah menemukan penyebab efek ini.

Pengamatan fisik kuantum para peneliti menunjukkan bahwa struktur nano khusus yang terbuat dari molekul pengumpul cahaya, lebih tepatnya pigmen yang bertindak sebagai antena, bertanggung jawab atas jalur transportasi yang relatif panjang. Pada bakteri ungu, pigmen ini menyusun diri menjadi beberapa nanocluster yang berdekatan dan padat. Berkat struktur nano ini, keadaan elektronik yang terdelokalisasi dapat mengatur diri mereka sendiri sedemikian rupa sehingga memungkinkan transportasi energi lebih dari beberapa mikrometer. Jarak ini mungkin terdengar kecil, tetapi untuk efek fisika kuantum, jarak tersebut sangat besar. Pada saat yang sama, beberapa nanocluster mencegah kehilangan energi melalui keadaan gelap, di mana tidak ada partikel cahaya yang dipancarkan setelah eksitasi fotoelektronik.

Wawasan baru tentang efek fisik kuantum dari fotosintesis alami ini juga dapat membantu meningkatkan efisiensi sel surya di masa depan. "Atas dasar ini, kami mengembangkan aturan desain kuantum pada tingkat molekuler untuk mengoptimalkan jangkauan dan kecepatan transportasi energi dalam arsitektur pemanenan cahaya buatan (yaitu sel surya)," para peneliti menjelaskan dalam publikasi mereka. Karena bahkan di dalam sel surya, pasangan lubang elektron diharapkan, eksiton, bertahan selama mungkin dan menempuh jarak yang jauh. Hal ini mengurangi risiko rekombinasi elektron dan hole yang tidak diinginkan bahkan sebelum muatan listrik untuk aliran arus yang dapat digunakan dapat disadap pada elektroda sel surya.

Namun, implementasi teknis model ini tidak akan mudah. Di satu sisi, bahan yang cocok harus ditemukan untuk meniru protein pengumpul cahaya dari bakteri ungu. Di sisi lain, desain untuk struktur nano yang sesuai dalam sel surya, bersama dengan proses produksi yang sesuai, harus dikembangkan.

(Sumber: Universität Ulm)

***
Solo, Rabu, 23 Maret 2022. 5:09 pm
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
ilustr: Welt der Physik

Read More

Penemuan Matematika Mampu Menjelaskan Rahasia Alam Semesta

Bagaimana teori gravitasi Einstein bisa disatukan dengan mekanika kuantum? Ini adalah tantangan yang dapat memberi kita wawasan mendalam tentang fenomena seperti lubang hitam dan kelahiran alam semesta. Sekarang, sebuah artikel baru di Nature Communications, yang ditulis oleh para peneliti dari Chalmers University of Technology, Swedia, dan MIT, AS, menyajikan hasil yang memberikan pencerahan baru tentang tantangan penting dalam memahami gravitasi kuantum.

Tantangan besar dalam fisika teoretis modern adalah menemukan 'teori terpadu' yang dapat menjelaskan semua hukum alam dalam kerangka tunggal -- menghubungkan teori relativitas umum Einstein, yang menjelaskan alam semesta dalam skala besar, dan mekanika kuantum, yang menggambarkan dunia kita pada tingkat atom. Teori 'gravitasi kuantum' semacam itu akan mencakup deskripsi makroskopik dan mikroskopis alam.

"Kami berusaha untuk memahami hukum alam dan bahasa yang digunakan untuk menulis ini adalah matematika. Ketika kami mencari jawaban atas pertanyaan-pertanyaan dalam fisika, kami juga sering dituntun pada penemuan-penemuan baru dalam matematika. Interaksi ini sangat menonjol dalam pencarian kuantum. gravitasi -- di mana sangat sulit untuk melakukan eksperimen," jelas Daniel Persson, Profesor di Departemen Ilmu Matematika di Universitas Teknologi Chalmers.

Contoh fenomena yang membutuhkan jenis deskripsi terpadu ini adalah lubang hitam. Lubang hitam terbentuk ketika bintang yang cukup berat mengembang dan runtuh di bawah gaya gravitasinya sendiri, sehingga semua massanya terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil. Deskripsi mekanika kuantum lubang hitam masih dalam tahap awal tetapi melibatkan matematika tingkat lanjut yang spektakuler.

Model Sederhana untuk Gravitasi Kuantum

"Tantangannya adalah untuk menggambarkan bagaimana gravitasi muncul sebagai fenomena 'muncul'. Sama seperti fenomena sehari-hari - seperti aliran cairan - muncul dari gerakan kacau tetesan individu, kami ingin menggambarkan bagaimana gravitasi muncul dari mekanika kuantum. sistem pada tingkat mikroskopis," kata Robert Berman, Profesor di Departemen Ilmu Matematika di Universitas Teknologi Chalmers.

Dalam sebuah artikel yang baru-baru ini diterbitkan di jurnal Nature Communications, Daniel Persson dan Robert Berman, bersama dengan Tristan Collins dari MIT di AS, menunjukkan bagaimana gravitasi muncul dari sistem mekanika kuantum khusus, dalam model sederhana untuk gravitasi kuantum yang disebut 'prinsip holografik'.

"Dengan menggunakan teknik dari matematika yang telah saya teliti sebelumnya, kami berhasil merumuskan penjelasan tentang bagaimana gravitasi muncul dengan prinsip holografik, dengan cara yang lebih tepat daripada yang telah dilakukan sebelumnya," jelas Robert Berman.

Riak Energi Gelap

Artikel baru ini mungkin juga menawarkan wawasan baru tentang energi gelap misterius. Dalam teori relativitas umum Einstein, gravitasi digambarkan sebagai fenomena geometris. Sama seperti tempat tidur yang baru dibuat melengkung di bawah berat badan seseorang, benda berat dapat menekuk bentuk geometris alam semesta. Tetapi menurut teori Einstein, bahkan ruang kosong -- 'keadaan vakum' alam semesta -- memiliki struktur geometris yang kaya. Jika Anda dapat memperbesar dan melihat ruang hampa ini pada tingkat mikroskopis, Anda akan melihat fluktuasi atau riak mekanika kuantum, yang dikenal sebagai energi gelap. Bentuk energi misterius inilah yang, dari perspektif yang lebih besar, bertanggung jawab atas percepatan perluasan alam semesta.

Karya baru ini dapat mengarah pada wawasan baru tentang bagaimana dan mengapa riak mekanika kuantum mikroskopis ini muncul, serta hubungan antara teori gravitasi Einstein dan mekanika kuantum, sesuatu yang telah luput dari perhatian para ilmuwan selama beberapa dekade.

"Hasil ini membuka kemungkinan untuk menguji aspek lain dari prinsip holografik seperti deskripsi mikroskopis lubang hitam. Kami juga berharap dapat menggunakan koneksi baru ini di masa depan untuk membuat terobosan baru dalam matematika," kata Daniel Persson.

(Materials provided by Chalmers University of Technology)

***
Solo, Selasa, 22 Maret 2022. 9:19 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Bizsiziz

Read More

Model Baru untuk Mendeteksi dan Memfilter Email Spam secara Otomatis

Email spam adalah pesan yang tidak diinginkan yang sering dikirim ke banyak pengguna acak secara massal. Pesan-pesan ini dapat berisi iklan, tetapi juga tautan phishing atau malware. Pemfilteran email secara otomatis dan identifikasi pesan spam sangat menguntungkan, karena dapat mengurangi risiko serangan phishing dan memudahkan pengguna untuk menavigasi akun mereka.

Selama beberapa tahun terakhir, ilmuwan komputer telah mengembangkan model komputasi yang semakin canggih untuk mendeteksi email spam secara otomatis. Namun, untuk berkinerja baik, sebagian besar model ini perlu dilatih pada kumpulan data email besar, yang diberi label secara manual oleh manusia.

Para peneliti di Sinhgad Institute of Technology Lonavala di India baru-baru ini menciptakan teknik baru untuk deteksi otomatis email spam. Teknik ini, yang dipresentasikan dalam makalah yang diterbitkan dalam International Journal of Intelligent Robotics and Applications, dapat membantu meningkatkan keamanan pengguna, sekaligus membantu mereka menelusuri email yang tidak relevan atau tidak diinginkan.

"Model kami juga mengurangi kecepatan pelatihan dan mengarah pada efisiensi klasifikasi yang lebih besar," Vikas Samarthrao Kadam, salah satu peneliti yang melakukan penelitian, mengatakan kepada TechXplore. "Berbeda dengan model lain, ini meningkatkan tingkat konvergensi deteksi email spam, mencapai hasil yang lebih baik."

Model yang dikembangkan oleh Kadam dan rekan-rekannya didasarkan pada pemilihan fitur multi-tujuan dan pada jaringan kapsul adaptif, teknik pembelajaran mendalam yang baru dan sangat menjanjikan. Berbeda dengan metode lain yang dikembangkan sebelumnya, model dilatih pada kumpulan data gambar dan teks.

"Model kami memperkenalkan algoritma heuristik hibrida baru dan mencapai pemilihan fitur yang optimal, dengan fungsi multi-tujuan," jelas Kadam. "Pekerjaan kami menegaskan janji model deteksi baru dan lebih baik berdasarkan algoritma pembelajaran mendalam. Deteksi otomatis email spam diperlukan karena kesederhanaannya."

Model yang dikembangkan oleh para peneliti mudah diterapkan dan dapat dilatih dengan cepat, dalam waktu yang singkat. Dalam evaluasi awal, Kadam dan rekan-rekannya menemukan bahwa itu dapat mendeteksi email spam dengan akurasi lebih tinggi daripada metode lain yang ada.

"Deteksi spam sangat penting karena dapat memastikan keadilan bagi penjual dan mempertahankan kepercayaan pembeli di toko online," kata Kadam. "Berbeda dengan metode lain, metode ini meningkatkan kecepatan pelatihan dan efisiensi klasifikasi. Model kami dapat meningkatkan kualitas hidup orang-orang yang menerima email dalam jumlah besar, memungkinkan mereka menelusuri email dengan lancar dan hanya menggunakan akun untuk keperluan tujuan yang diinginkan mereka sendiri."

Ke depan, teknik penyaringan spam yang dibuat oleh Kadam dan rekan-rekannya dapat diterapkan secara besar-besaran, meningkatkan keamanan dan efisiensi layanan email. Hebatnya, model tersebut dapat diterapkan ke berbagai layanan yang ada, termasuk Gmail, Yahoo mail dan Outlook.

"Hampir semua peneliti mempresentasikan hasil mereka berdasarkan akurasi, presisi dan daya ingat, model mereka, tetapi kami merasa bahwa kompleksitas waktu model pembelajaran mesin juga harus dipertimbangkan sebagai metrik evaluasi," kata Kadam. "Beberapa peneliti menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam proses ekstraksi fitur menggunakan sekantong kata, karena mereka mengklaim bahwa header email sama pentingnya untuk deteksi spam seperti konten tubuh. Jadi, ekstraksi fitur yang mendalam dari baris header juga dapat dipertimbangkan di masa depan."

Sejauh ini, teknik penyaringan spam baru yang dirancang oleh tim peneliti ini mencapai hasil yang sangat menjanjikan, karena dapat secara efektif mendeteksi email spam dengan akurasi tinggi. Namun, Kadam dan rekan-rekannya merasa bahwa kecepatan dan ketepatannya dapat ditingkatkan lebih lanjut di masa depan.

"Keamanan sistem deteksi dan filtrasi spam sangat penting untuk mencapai akurasi yang lebih baik dan hasil yang andal, yang dapat ditingkatkan di masa mendatang menggunakan pembelajaran ensemble," tambah Kadam. "Tingkat positif palsu dari banyak model masih lebih tinggi dari yang dibutuhkan, tetapi harus dikurangi menjadi nilai sekecil mungkin di masa depan. Klasifikasi spam waktu nyata sangat dibutuhkan, karena sebagian besar model yang diusulkan tidak berfungsi dengan baik dengan data waktu nyata."

***
Solo, Senin, 21 Maret 2022. 11:02 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Malwarebytes Labs
 

Read More

Paradoks Matematika Menunjukkan Batas AI

Manusia biasanya cukup pandai mengenali ketika mereka melakukan kesalahan, tetapi sistem Kecerdasan Buatan (Artificial Intelligence/AI) tidak. Menurut sebuah studi baru, AI umumnya menderita keterbatasan bawaan karena paradoks matematika berusia seabad.

Seperti beberapa orang, sistem AI sering kali memiliki tingkat kepercayaan diri yang jauh melebihi kemampuannya yang sebenarnya. Dan seperti orang yang terlalu percaya diri, banyak sistem AI tidak tahu kapan mereka membuat kesalahan. Terkadang bahkan lebih sulit bagi sistem AI untuk menyadari ketika membuat kesalahan daripada menghasilkan hasil yang benar.

Para peneliti dari Universitas Cambridge dan Universitas Oslo mengatakan bahwa ketidakstabilan adalah kelemahan AI modern dan paradoks matematika menunjukkan keterbatasan AI. Jaringan saraf, alat canggih dalam AI, secara kasar meniru hubungan antara neuron di otak. Para peneliti menunjukkan bahwa ada masalah di mana jaringan saraf yang stabil dan akurat ada, namun tidak ada algoritma yang dapat menghasilkan jaringan seperti itu. Hanya dalam kasus tertentu algoritme dapat menghitung jaringan saraf yang stabil dan akurat.

Para peneliti mengusulkan teori klasifikasi yang menjelaskan kapan jaringan saraf dapat dilatih untuk menyediakan sistem AI yang dapat dipercaya dalam kondisi spesifik tertentu. Hasil mereka dilaporkan dalam Prosiding National Academy of Sciences.

Pembelajaran mendalam, teknologi AI terkemuka untuk pengenalan pola, telah menjadi topik utama dari banyak berita utama. Contohnya termasuk mendiagnosis penyakit lebih akurat daripada dokter atau mencegah kecelakaan di jalan melalui mengemudi otonom. Namun, banyak sistem pembelajaran mendalam tidak dapat dipercaya dan mudah dibodohi.

“Banyak sistem AI tidak stabil, dan ini menjadi beban utama, terutama karena semakin sering digunakan di area berisiko tinggi seperti diagnosis penyakit atau kendaraan otonom,” kata rekan peneliti Profesor Anders Hansen dari Departemen Matematika Terapan dan Fisika Teoritis Cambridge.  "Jika sistem AI digunakan di area di mana mereka dapat benar-benar membahayakan jika terjadi kesalahan, kepercayaan pada sistem itu harus menjadi prioritas utama."

Paradoks yang diidentifikasi oleh para peneliti menelusuri kembali ke dua raksasa matematika abad ke-20: Alan Turing dan Kurt Gödel. Pada awal abad ke-20, matematikawan berusaha untuk membenarkan matematika sebagai bahasa sains yang paling konsisten. Namun, Turing dan Gödel menunjukkan sebuah paradoks di jantung matematika: tidak mungkin untuk membuktikan apakah pernyataan matematika tertentu benar atau salah, dan beberapa masalah komputasi tidak dapat ditangani dengan algoritma. Dan, kapan pun sistem matematika cukup kaya untuk menggambarkan aritmatika yang kita pelajari di sekolah, itu tidak dapat membuktikan konsistensinya sendiri.

Beberapa dekade kemudian, matematikawan Steve Smale mengusulkan daftar 18 masalah matematika yang belum terpecahkan untuk abad ke-21. Masalah ke-18 menyangkut batas-batas kecerdasan untuk manusia dan mesin.

"Paradoks yang pertama kali diidentifikasi oleh Turing dan Gödel kini telah dibawa ke dunia AI oleh Smale dan lainnya," kata rekan peneliti Dr Matthew Colbrook dari Departemen Matematika Terapan dan Fisika Teoritis. "Ada batasan mendasar yang melekat dalam matematika dan, demikian pula, algoritma AI tidak bisa ada untuk masalah tertentu."

Para peneliti mengatakan bahwa, karena paradoks ini, ada kasus di mana jaringan saraf yang baik dapat eksis, namun jaringan saraf yang dapat dipercaya secara inheren tidak dapat dibangun. "Tidak peduli seberapa akurat data Anda, Anda tidak akan pernah bisa mendapatkan informasi yang sempurna untuk membangun jaringan saraf yang diperlukan," kata rekan peneliti Dr Vegard Antun dari Universitas Oslo.

Ketidakmungkinan menghitung jaringan saraf yang baik yang ada juga benar terlepas dari jumlah data pelatihan. Tidak peduli berapa banyak data yang dapat diakses oleh suatu algoritma, itu tidak akan menghasilkan jaringan yang diinginkan. "Ini mirip dengan argumen Turing: ada masalah komputasi yang tidak dapat diselesaikan terlepas dari daya komputasi dan runtime," kata Hansen.

Para peneliti mengatakan bahwa tidak semua AI secara inheren cacat, tetapi hanya dapat diandalkan di area tertentu, menggunakan metode tertentu. “Masalahnya adalah area di mana Anda memerlukan jaminan, karena banyak sistem AI adalah kotak hitam,” kata Colbrook. "Tidak masalah bagi AI untuk membuat kesalahan dalam beberapa situasi, tetapi perlu jujur tentang hal itu. Dan bukan itu yang kami lihat untuk banyak sistem -- tidak ada cara untuk mengetahui kapan mereka lebih percaya diri atau kurang percaya diri. tentang sebuah keputusan."

"Saat ini, sistem AI terkadang memiliki sedikit tebakan," kata Hansen. "Anda mencoba sesuatu, dan jika tidak berhasil, Anda menambahkan lebih banyak, berharap itu berhasil. Pada titik tertentu, Anda akan lelah. tidak mendapatkan apa yang Anda inginkan, dan Anda akan mencoba metode yang berbeda. Sangat penting untuk memahami keterbatasan pendekatan yang berbeda. Kami berada pada tahap di mana keberhasilan praktis AI jauh di depan teori dan pemahaman. Sebuah program untuk memahami fondasi komputasi AI diperlukan untuk menjembatani kesenjangan ini."

"Ketika matematikawan abad ke-20 mengidentifikasi paradoks yang berbeda, mereka tidak berhenti belajar matematika. Mereka hanya harus menemukan jalan baru, karena mereka memahami keterbatasannya," kata Colbrook. "Untuk AI, ini mungkin kasus mengubah jalur atau mengembangkan yang baru untuk membangun sistem yang dapat memecahkan masalah dengan cara yang dapat dipercaya dan transparan, sambil memahami keterbatasannya."

Tahap selanjutnya bagi para peneliti adalah menggabungkan teori aproksimasi, analisis numerik dan dasar komputasi untuk menentukan jaringan saraf mana yang dapat dihitung dengan algoritma, dan mana yang dapat dibuat stabil dan dapat dipercaya. Sama seperti paradoks pada keterbatasan matematika dan komputer yang diidentifikasi oleh Gödel dan Turing menghasilkan teori dasar yang kaya -- yang menjelaskan keterbatasan dan kemungkinan matematika dan komputasi -- mungkin teori dasar yang serupa dapat berkembang di AI.

(Materials provided by University of Cambridge)

***
Solo, Senin, 21 Maret 2022. 8:40 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Public Domain
 

Read More

Para Ilmuwan Menemukan Sirkuit Otak yang Memicu Pelaksanaan Gerakan Terencana

Gerakan terencana sangat penting untuk kehidupan kita sehari-hari, dan seringkali membutuhkan eksekusi yang tertunda. Sebagai anak-anak, kita berdiri berjongkok dan siap tetapi menunggu teriakan "Go!" sebelum berlari dari garis start. Sebagai orang dewasa, kita menunggu sampai lampu lalu lintas berubah menjadi hijau sebelum berbelok. Dalam kedua situasi tersebut, otak telah merencanakan gerakan kita yang tepat tetapi menekan pelaksanaannya hingga isyarat tertentu (misalnya, teriakan "Go!" atau lampu hijau). Sekarang, para ilmuwan telah menemukan jaringan otak yang mengubah rencana menjadi tindakan dalam menanggapi isyarat ini.

Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah Cell ini merupakan hasil kolaborasi para ilmuwan di Max Planck Florida Institute for Neuroscience, Janelia Research Campus HHMI, Allen Institute for Brain Science, dan lain-lain. Dipimpin oleh penulis pendamping Dr. Hidehiko Inagaki dan Dr. Susu Chen dan penulis senior Dr. Karel Svoboda, para ilmuwan mulai memahami bagaimana isyarat di lingkungan kita dapat memicu gerakan terencana.

"Otak itu seperti orkestra," kata Dr. Inagaki. "Dalam sebuah simfoni, instrumen memainkan nada yang beragam dengan tempo dan timbre yang berbeda. Kumpulan suara ini membentuk frasa musik. Demikian pula, neuron di otak aktif dengan pola dan waktu yang beragam. Kumpulan aktivitas neuron memediasi aspek spesifik dari perilaku kita."

Misalnya, korteks motorik adalah area otak yang mengendalikan gerakan. Pola aktivitas di korteks motorik sangat berbeda antara fase perencanaan dan pelaksanaan gerakan. Transisi antara pola-pola ini sangat penting untuk memicu gerakan. Namun, area otak yang mengendalikan transisi ini tidak diketahui. "Pasti ada area otak yang bertindak sebagai konduktor," jelas Dr. Inagaki. "Area seperti itu memantau isyarat lingkungan dan mengatur aktivitas saraf dari satu pola ke pola lainnya. Konduktor memastikan bahwa rencana diubah menjadi tindakan pada waktu yang tepat."

Untuk mengidentifikasi sirkuit saraf yang berfungsi sebagai konduktor untuk memulai gerakan yang direncanakan, tim secara bersamaan merekam aktivitas ratusan neuron sementara tikus melakukan tugas gerakan yang dipicu isyarat. Dalam tugas ini, tikus dilatih untuk menjilat ke kanan jika kumisnya disentuh atau ke kiri jika kumisnya tidak disentuh. Jika hewan menjilat ke arah yang benar, mereka menerima hadiah. Namun, ada tangkapan. Hewan-hewan itu harus menunda gerakan mereka sampai sebuah nada, atau "go cue", dimainkan. Hanya gerakan yang benar setelah aba-aba go yang akan diberi hadiah. Oleh karena itu, tikus mempertahankan rencana arah yang akan mereka jilat sampai cue dan melakukan jilatan yang direncanakan setelahnya.

Para ilmuwan kemudian mengkorelasikan pola aktivitas saraf yang kompleks dengan tahapan tugas perilaku yang relevan. Para peneliti menemukan aktivitas otak terjadi segera setelah isyarat dan selama peralihan antara perencanaan dan pelaksanaan motorik. Aktivitas otak ini muncul dari sirkuit neuron di otak tengah, talamus, dan korteks.

Untuk menguji apakah sirkuit ini bertindak sebagai konduktor, tim menggunakan optogenetika. Pendekatan ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sirkuit ini menggunakan cahaya. Mengaktifkan sirkuit ini selama fase perencanaan tugas perilaku mengalihkan aktivitas otak tikus dari perencanaan motorik ke eksekusi dan menyebabkan tikus menjilat. Di sisi lain, mematikan sirkuit saat memainkan cue akan menekan gerakan cue. Tikus tetap dalam tahap perencanaan motorik seolah-olah mereka belum menerima isyarat pergi.

Karya Dr. Inagaki dan rekan-rekannya ini mengidentifikasi sirkuit saraf yang penting untuk memicu gerakan sebagai respons terhadap isyarat lingkungan. Dr. Inagaki menjelaskan bagaimana temuan mereka menunjukkan fitur yang dapat digeneralisasikan dari kendali perilaku. "Kami telah menemukan sirkuit yang dapat mengubah aktivitas korteks motorik dari perencanaan motorik ke eksekusi pada waktu yang tepat. Ini memberi kita wawasan tentang bagaimana otak mengatur aktivitas saraf untuk menghasilkan perilaku yang kompleks. Pekerjaan di masa depan akan fokus pada pemahaman bagaimana sirkuit ini. dan yang lainnya mengatur ulang aktivitas saraf di banyak wilayah otak."

Selain kemajuan mendasar dalam memahami bagaimana fungsi otak, pekerjaan ini memiliki implikasi klinis yang penting. Pada gangguan motorik, seperti penyakit Parkinson, pasien mengalami kesulitan dalam gerakan yang dimulai sendiri, termasuk kesulitan berjalan. Namun, menambahkan isyarat lingkungan untuk memicu gerakan, seperti garis di lantai atau nada pendengaran, dapat secara dramatis meningkatkan mobilitas pasien. Fenomena ini, yang dikenal sebagai kinesia paradoks, menunjukkan bahwa mekanisme yang berbeda di otak direkrut untuk gerakan yang dimulai sendiri dan gerakan yang dipicu oleh isyarat. Menemukan jaringan otak yang terlibat dalam gerakan yang dipicu oleh isyarat, yang relatif terhindar dari penyakit Parkinson, dapat membantu mengoptimalkan pengobatan.

(Materials provided by Max Planck Florida Institute for Neuroscience)

***
Solo, Kamis, 17 Maret 2022. 11:36 am
'salam hangat penih cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: stock image
 

Read More

Bernyanyi di Otak

Ahli saraf telah mengidentifikasi populasi neuron di otak manusia yang merespons nyanyian tetapi bukan jenis musik lainnya

Untuk pertama kalinya, ahli saraf Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah mengidentifikasi populasi neuron di otak manusia yang menyala ketika kita mendengar nyanyian, tetapi tidak pada jenis musik lainnya.

Neuron-neuron ini, yang ditemukan di korteks pendengaran, tampaknya merespons kombinasi suara dan musik tertentu, tetapi tidak merespons ucapan biasa atau musik instrumental. Apa yang sebenarnya mereka lakukan tidak diketahui dan akan membutuhkan lebih banyak pekerjaan untuk mengungkapnya, kata para peneliti.

"Pekerjaan ini memberikan bukti untuk pemisahan fungsi yang relatif halus di dalam korteks pendengaran, dengan cara yang selaras dengan perbedaan intuitif dalam musik," kata Sam Norman-Haignere, mantan postdoc MIT yang sekarang menjadi asisten profesor ilmu saraf di Pusat Medis Universitas Rochester.

Pekerjaan ini didasarkan pada studi tahun 2015 di mana tim peneliti yang sama menggunakan pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) untuk mengidentifikasi populasi neuron di korteks pendengaran otak yang merespons musik secara khusus. Dalam pekerjaan baru, para peneliti menggunakan rekaman aktivitas listrik yang diambil di permukaan otak, yang memberi mereka informasi yang jauh lebih tepat daripada fMRI.

"Ada satu populasi neuron yang merespons nyanyian, dan kemudian populasi neuron lain yang merespons banyak musik secara luas. Pada skala fMRI, mereka sangat dekat sehingga Anda tidak dapat menguraikannya, tetapi dengan intrakranial. rekaman, kami mendapatkan resolusi tambahan, dan itulah yang kami yakini memungkinkan kami untuk memisahkannya," kata Norman-Haignere.

Norman-Haignere adalah peneliti utama studi tersebut, yang muncul hari ini di jurnal Current Biology. Josh McDermott, seorang profesor ilmu otak dan kognitif, dan Nancy Kanwisher, Profesor Ilmu Saraf Kognitif Walter A. Rosenblith, keduanya anggota Institut McGovern untuk Penelitian Otak dan Pusat Penelitian Otak, Pikiran dan Mesin (CBMM) MIT, adalah senior penulis studi.

Rekaman Saraf

Dalam studi 2015 mereka, para peneliti menggunakan fMRI untuk memindai otak peserta saat mereka mendengarkan kumpulan 165 suara, termasuk berbagai jenis pidato dan musik, serta suara sehari-hari seperti ketukan jari atau gonggongan anjing. Untuk penelitian itu, para peneliti merancang metode baru untuk menganalisis data fMRI, yang memungkinkan mereka mengidentifikasi enam populasi saraf dengan pola respons yang berbeda, termasuk populasi selektif musik dan populasi lain yang merespons secara selektif terhadap ucapan.

Dalam studi baru, para peneliti berharap untuk mendapatkan data dengan resolusi lebih tinggi menggunakan teknik yang dikenal sebagai elektrokortikografi (ECoG), yang memungkinkan aktivitas listrik direkam oleh elektroda yang ditempatkan di dalam tengkorak. Ini menawarkan gambaran yang jauh lebih tepat tentang aktivitas listrik di otak dibandingkan dengan fMRI, yang mengukur aliran darah di otak sebagai proksi aktivitas neuron.

"Dengan sebagian besar metode dalam ilmu saraf kognitif manusia, Anda tidak dapat melihat representasi saraf," kata Kanwisher. "Sebagian besar data yang dapat kami kumpulkan dapat memberi tahu kami bahwa ada bagian otak yang melakukan sesuatu, tetapi itu sangat terbatas. Kami ingin tahu apa yang diwakili di sana."

Elektrokortikografi biasanya tidak dapat dilakukan pada manusia karena merupakan prosedur invasif, tetapi sering digunakan untuk memantau pasien dengan epilepsi yang akan menjalani operasi untuk mengobati kejangnya. Pasien dipantau selama beberapa hari sehingga dokter dapat menentukan dari mana kejang mereka berasal sebelum operasi. Selama waktu itu, jika pasien setuju, mereka dapat berpartisipasi dalam studi yang melibatkan pengukuran aktivitas otak mereka saat melakukan tugas tertentu. Untuk penelitian ini, tim MIT mampu mengumpulkan data dari 15 peserta selama beberapa tahun.

Untuk peserta tersebut, para peneliti memainkan set yang sama dari 165 suara yang mereka gunakan dalam studi fMRI sebelumnya. Lokasi elektroda masing-masing pasien ditentukan oleh ahli bedah mereka, sehingga beberapa tidak mengambil tanggapan apapun terhadap masukan pendengaran, tetapi banyak yang melakukannya. Menggunakan analisis statistik baru yang mereka kembangkan, para peneliti dapat menyimpulkan jenis populasi saraf yang menghasilkan data yang direkam oleh masing-masing elektroda.

"Ketika kami menerapkan metode ini ke kumpulan data ini, pola respons saraf ini muncul yang hanya merespons nyanyian," kata Norman-Haignere. "Ini adalah temuan yang benar-benar tidak kami duga, jadi ini sangat membenarkan inti dari pendekatan ini, yaitu mengungkapkan hal-hal baru yang mungkin tidak terpikirkan oleh Anda."

Populasi neuron khusus lagu itu memiliki respons yang sangat lemah terhadap ucapan atau musik instrumental, dan oleh karena itu berbeda dari populasi selektif musik dan ucapan yang diidentifikasi dalam studi 2015 mereka.

Musik di Otak

Di bagian kedua dari studi mereka, para peneliti merancang metode matematika untuk menggabungkan data dari rekaman intrakranial dengan data fMRI dari studi 2015 mereka. Karena fMRI dapat mencakup bagian otak yang jauh lebih besar, ini memungkinkan mereka untuk menentukan dengan lebih tepat lokasi populasi saraf yang merespons nyanyian.

"Cara menggabungkan ECoG dan fMRI ini merupakan kemajuan metodologis yang signifikan," kata McDermott. "Banyak orang telah melakukan ECOG selama 10 atau 15 tahun terakhir, tetapi selalu dibatasi oleh masalah jarangnya rekaman ini. Sam benar-benar orang pertama yang menemukan cara menggabungkan resolusi elektroda yang ditingkatkan. rekaman dengan data fMRI untuk mendapatkan lokalisasi yang lebih baik dari keseluruhan tanggapan."

Hotspot khusus lagu yang mereka temukan terletak di bagian atas lobus temporal, dekat daerah yang selektif untuk bahasa dan musik. Lokasi itu menunjukkan bahwa populasi khusus lagu mungkin merespons fitur seperti nada yang dirasakan, atau interaksi antara kata dan nada yang dirasakan, sebelum mengirimkan informasi ke bagian otak lain untuk diproses lebih lanjut, kata para peneliti.

Para peneliti sekarang berharap untuk mempelajari lebih lanjut tentang aspek apa dari nyanyian yang mendorong respons neuron-neuron ini. Mereka juga bekerja sama dengan lab Profesor Rebecca Saxe dari MIT untuk mempelajari apakah bayi memiliki area selektif musik, dengan harapan dapat belajar lebih banyak tentang kapan dan bagaimana area otak ini berkembang.

(Materials provided by Massachusetts Institute of Technology)

***
Solo, Rabu, 2 Maret 2022. 9:36 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
Woman singing (stock image).
 

Read More

Terobosan dalam Mengubah Karbon Dioksida Menjadi Bahan Bakar Menggunakan Energi Matahari

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Universitas Lund di Swedia telah menunjukkan bagaimana tenaga surya dapat mengubah karbon dioksida menjadi bahan bakar, dengan menggunakan bahan-bahan canggih dan spektroskopi laser ultra-cepat. Terobosan tersebut bisa menjadi bagian penting dari teka-teki dalam mengurangi kadar gas rumah kaca di atmosfer di masa depan. Studi ini dipublikasikan di Nature Communications.

Sinar matahari yang mengenai Bumi selama satu jam kira-kira sama dengan konsumsi energi total manusia selama satu tahun penuh. Emisi karbon dioksida global kita juga meningkat. Menggunakan energi matahari untuk menangkap gas rumah kaca dan mengubahnya menjadi bahan bakar atau bahan kimia lain yang berguna, adalah fokus penelitian bagi banyak orang saat ini. Namun, masih belum ada solusi yang memuaskan, tetapi tim peneliti internasional kini telah mengungkapkan kemungkinan jalan ke depan.

"Studi ini menggunakan kombinasi bahan yang menyerap sinar matahari dan menggunakan energinya untuk mengubah karbon dioksida. Dengan bantuan spektroskopi laser ultra-cepat, kami telah memetakan dengan tepat apa yang terjadi dalam proses itu," kata Tönu Pullerits, peneliti kimia di Universitas Lund. .

Para peneliti telah mempelajari bahan organik berpori yang disebut COF - kerangka organik kovalen. Bahan ini dikenal mampu menyerap sinar matahari dengan sangat efisien. Dengan menambahkan apa yang disebut kompleks katalitik ke COF, mereka berhasil, tanpa energi tambahan, dalam mengubah karbon dioksida menjadi karbon monoksida.

"Konversi ke karbon monoksida membutuhkan dua elektron. Ketika kami menemukan bahwa foton dengan cahaya biru menciptakan elektron berumur panjang dengan tingkat energi tinggi, kami dapat dengan mudah mengisi COF dengan elektron dan menyelesaikan reaksi," kata Kaibo Zheng, peneliti kimia di Universitas Lund. .

Bagaimana hasil ini bisa berguna? Tönu Pullerits dan Kaibo Zheng berharap di masa depan penemuan ini dapat digunakan untuk mengembangkan unit yang lebih besar yang dapat digunakan di tingkat global, dengan bantuan matahari, menyerap karbon dioksida dari atmosfer dan mengubahnya menjadi bahan bakar atau bahan kimia. Itu bisa menjadi salah satu dari banyak solusi untuk mengatasi krisis iklim yang kita hadapi.

"Kami telah menyelesaikan dua langkah awal dengan dua elektron. Sebelum kami dapat mulai berpikir tentang pengubah karbon dioksida, lebih banyak langkah perlu diambil, dan mungkin bahkan dua langkah pertama kami harus disempurnakan. Tetapi kami telah mengidentifikasi arah yang sangat menjanjikan untuk diambil. ," simpul Tönu Pullerits.

(Materials provided by Lund University)

***
Solo, Sabtu, 26 Februari 2022. 10:00 am
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: World Energy


 

Read More

Mengapa Tablet Terkadang Bisa Baik untuk Anak Anda

Dunia teknologi telah berkembang pesat selama beberapa tahun terakhir dan proses ini tampaknya tidak terbatas. Seiring dengan itu, masyarakat terus dihebohkan dengan kemunculan berbagai gadget, perangkat produktif, dan gizmos yang layak dijelajahi. Namun, ada satu “mainan” teknologi, yakni selain perangkat lain, yang tak terbantahkan lagi diinginkan oleh generasi muda. Bahkan jika Anda bukan orang tua, Anda mungkin memilikinya, atau menggunakannya, atau hanya memiliki akses ke sana – tablet.

Tablet adalah perangkat menarik yang pertama kali diperkenalkan pada 1990-an, dan terukir dalam kehidupan kita tak lama kemudian. Tablet hari ini adalah salah satu item daftar keinginan teratas bagi banyak junior, bahkan jika mereka memilikinya, mereka masih ingin meningkatkannya atau menambahkan aksesori yang bagus. Menurut Pew Research Center, sekitar 58% remaja berurusan dengan komputer tablet, ketika 46% keluarga memiliki setidaknya satu komputer tablet sesuai dengan studi Grunwald Associates LLC. Angka yang besar ini menunjukkan bahwa orang tua tidak keberatan membelikan gadget untuk anak-anak mereka. Selain itu, mereka menemukan pengaruh positif pada cara anak-anak tumbuh, berpikir, dan menghadapi masalah atau dengan dunia sekitar.

Ada banyak alasan mengapa tablet baik untuk anak-anak, dan ini bukan hanya tentang menjadi paham teknologi atau membuat mereka tetap terhibur. Jadi, mari kita selidiki keuntungan menggunakan tablet oleh tuan muda atau nona:

Hiburan

Game, serial animasi, film, musik, buku, dan aplikasi yang dapat menghibur anak-anak tanpa bahaya atau bahkan menghibur ketika seseorang sedang murung. Karena semua tablet memiliki akses Internet, kesenangan menjadi tak terbatas. Seorang anak akan memiliki semua hiburan trendi untuk dinikmati dalam satu gadget. Selain itu, ini menjadi waktu bagi orang tua untuk menjalin ikatan dengan anak-anak mereka dan menghabiskan waktu bersama untuk mengalami beberapa momen yang menyenangkan dan positif.

Pendidikan

Tidak hanya buku edukatif atau serial film membantu untuk belajar, tetapi juga sebagian besar hal-hal menghibur yang disebutkan di atas menggabungkan tujuan edukatif. Bermain game, misalnya, membantu meningkatkan pemikiran atau pemahaman anak-anak tentang hal-hal tertentu. Untuk remaja, sangat penting untuk memiliki akses ke buku sekolah, atau untuk dapat mengerjakan pekerjaan rumah di tablet atau membuat presentasi. Dengan tablet yang mampu menangani semua kebutuhan dan tugas ini, anak-anak merasa diri mereka lebih percaya diri dan belajar menghargai dan mengatur waktu mereka sendiri.

Perkembangan

Aspek ini berhubungan langsung dengan balita dan bayi yang aktif menjelajah dunia. Dengan berbagai aplikasi dan permainan, seekor bambino mengembangkan reaksinya, belajar bagaimana menggunakan tangannya dan mengatur sesuatu dengan sapuan jari. Animasi atau film untuk anak-anak yang menampilkan hal-hal yang bergerak, menyampaikan emosi yang melimpah kepada yang termuda dan mengungkapkan dunia apa adanya, tidak seperti gambar di mana seorang anak mungkin belajar sesuatu tetapi tidak dapat melihat atau membayangkan bagaimana sesuatu itu terjadi.

Bakat Teknologi

Berbagai teknologi diperkenalkan dan terus diterapkan di semua gadget, dan dalam kehidupan kita secara keseluruhan. Membiarkan anak-anak menggunakan tablet adalah solusi yang masuk akal untuk membuat si kecil tetap up-to-date dengan teknologi. Dengan tablet dan fungsinya, mereka belajar membuat pengaturan, mengubahnya, dan memodifikasi sesuai kebutuhan mereka. Ini adalah langkah besar untuk kesuksesan masa depan dan adaptasi yang mudah di masyarakat. Sekarang, gadget melengkapi kehidupan sosial kita, dan sangat penting bagi anak-anak kita untuk mengetahui cara menggunakan dan mengelolanya.

Menurut Survei Nielsen, 70% keluarga dengan anak di bawah 12 tahun mengatakan bahwa anak-anak mereka menggunakan tablet, di mana 77% anak-anak bermain game, 57% mengejar tujuan pendidikan, 55% mendapatkan hiburan selama bepergian, di mana lebih sedikit anak menggunakan tablet untuk menonton TV atau berkomunikasi dengan orang lain. Dari fakta-fakta ini, kita dapat menyimpulkan bahwa orang tua cenderung membiarkan anak-anak mereka menggunakan tablet untuk tujuan yang berbeda.

Bersama dengan banyak aspek positif bagi anak-anak untuk menggunakan tablet, ada banyak manfaat bagi orang tua untuk mendapatkannya dan membiarkan anak-anak menggunakan perangkat:

• Relatif tidak mahal. Sebuah tablet menggabungkan fitur dari beberapa hal yang berguna dan penting saat ini, seperti akses Internet, TV, pemutar mp3, konsol game, buku, notebook. Dengan set barang berharga hari ini, tablet dengan harga 10-20 kali lebih rendah menjadi pengganti yang masuk akal untuk komputer biasa yang harganya ratusan bahkan ribuan.
  

• Portabilitas dan bobot yang ringan. Ukuran yang nyaman dan bobot yang ringan memungkinkan anak-anak untuk membawa tablet ke mana-mana. Hampir semua yang diharapkan oleh anak muda dari laptop atau PC desktop akan segera tersedia.
  

• Start-up yang cepat dan penggunaan baterai yang lama. Terkadang sangat penting bagi orang tua untuk menghibur anak dengan segera dan untuk waktu yang cukup lama. Bagi mereka yang bersekolah, akses cepat ke informasi atau operasi yang berkelanjutan sangat penting. Dengan demikian, tablet dapat menghemat waktu dan saraf untuk orang dewasa dan anak-anak mereka.
  

• Kemungkinan untuk memantau anak-anak. Tablet adalah cara yang bagus bagi orang tua untuk melacak kehidupan anak-anak mereka dan untuk mengendalikan hal-hal tertentu. Misalnya, Anda selalu dapat mengetahui di mana anak-anak Anda berada jika Anda memasang aplikasi di tablet mereka. Atau Anda dapat memblokir aplikasi dan situs yang tidak pantas. Ada banyak pilihan bagi orang tua.
  

• Ekspansi tanpa batas. Tablet modern dapat berubah menjadi bagian penting dari kehidupan dengan kemampuannya yang berlebihan untuk meningkatkan fitur dan menginstal aplikasi dari Internet. Apalagi memiliki port USB, slot kartu memori, atau HDMI membuat tablet sangat melegakan bagi orang tua yang selalu berusaha menyenangkan anak-anaknya.
  

• Kesempatan untuk berkumpul. Sebuah tablet mengikat orang tua dengan anak-anak mereka melalui spesialisasi yang berguna dan lucu. Bermain game, belajar sesuatu bersama dan menonton serial melengkapi hubungan yang lebih baik dan hubungan yang lebih erat antara anak-anak dan anggota keluarga mereka yang lebih tua.
  

Setelah menyadari nilai yang ditawarkan tablet kepada anak-anak dan orang tua mereka, sulit untuk berbicara tentang kontra yang mungkin dimiliki gadget ini. Memang ada beberapa, tetapi itu semua tergantung pada sikap terhadap penggunaan tablet, pendidikan anak, dan lain-lain. Jadi, biarkan perangkat kecil ini menghibur, mengajar, dan meningkatkan keterampilan teknologi anak-anak tercinta Anda.

***
Solo, Kamis, 17 Februari 2022. 8:08 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Advancement Courses

Read More

Pengembaraan Penyakit Sinusitis Selama Beberapa Dekade Disembuhkan oleh Otolaryngologist

Setelah tiga kali operasi yang gagal dan kunjungan dokter yang tak terhitung jumlahnya, Nadia Campbell masih tidak memiliki indra perasa atau penciuman dan menderita sakit sinus yang parah dengan hidung berair terus-menerus.

"Saya biasa bangun di malam hari secara harfiah setiap jam untuk meniup hidung saya karena ada begitu banyak kemacetan dan kesulitan bernapas," katanya. "Saya tidak pernah mendapatkan tidur malam yang nyenyak."

Dan setelah 18 tahun bepergian ke negara bagian untuk mencari obat, dia telah putus asa untuk hidup normal.

"Saya benar-benar menangis kegirangan ketika saya berjalan ke Loyola dan mereka memahami kondisi saya dan sangat akrab dengan perawatannya," kata Campbell, ibu dua anak berusia 38 tahun. "Sebelumnya, organisasi medis lain mengatakan kepada saya bahwa mereka tidak dapat membantu saya. Dr. Patadia berspesialisasi dalam kondisi sinus, menangani kasus saya dan dengan ahli membimbing saya untuk perawatan."

Campbell menderita triad Samter, kondisi medis langka yang melibatkan kombinasi polip hidung, asma dan kepekaan terhadap aspirin.

"Kondisi penyakit sinus bisa sangat umum, tetapi itu benar-benar membutuhkan pusat medis akademis untuk mendiagnosis dan mengobati kasus langka seperti Nadia," kata Monica Patadia, MD, otolaryngologist di Loyola University Health System. Asisten profesor di Loyola University Chicago Stritch School of Medicine mengkhususkan diri dalam operasi revisi sinus dan penyakit parasinus hidung. "Saya mengkoordinasikan tim medis terpadu termasuk ahli alergi/imunologi dan paru dan bersama-sama kami berkolaborasi dalam perawatan Nadia dan menyelesaikan krisis kesehatannya."

Otolaringologi Loyola berada di peringkat ke-29 dari 50 besar dalam peringkat Rumah Sakit Terbaik 2014 -- 2015 dari US News & World Report. Hanya 3% rumah sakit yang mendapatkan peringkat nasional dalam spesialisasi apa pun.

Setelah mempelajari riwayat kesehatannya, Dr. Patadia melakukan beberapa tes termasuk pemindaian computer tomography (CT) perencanaan operasi khusus, dan menggunakan kamera hidung endoskopik khusus untuk melihat polip hidung.

Dr Patadia melakukan operasi non-invasif dalam pengaturan rawat jalan. "Tidak ada bekas luka di wajah Nadia. Kami menghilangkan polip, daerah yang terinfeksi dan membuka rongga sinus di seluruh hidungnya," kata Patadia yang telah melakukan ratusan operasi sinus. "Spacer tertinggal di saluran hidungnya untuk mempercepat penyembuhan dan dilepas kurang dari satu minggu setelah operasi."

Perawatan imunologi membuat Campbell tidak peka terhadap aspirin dan ahli alergi/imunologi menyempurnakan pengobatannya.

Setelah operasi, Nadia tidak memerlukan pencitraan lebih lanjut. "Dengan memeriksa hidung dengan endoskop, kami mencegah perlunya paparan radiasi lagi," kata Dr. Patadia, yang menggunakan kamera untuk memeriksa hidung. "Ketika sinus menyala seperti labu atau jack o' lantern, Anda tahu sinus terbuka lebar dan itu hal yang baik."

Campbell kembali bekerja dalam seminggu. "Saya bangun dan bisa mencium bau sarapan dan bisa mencicipi kopi," katanya. "Saya tidak perlu memastikan bahwa saya membawa banyak tisu karena hidung saya tidak berair atau iritasi untuk pertama kalinya."

Dr. Patadia secara teratur melakukan penelitian tentang kondisi sinus, termasuk triad Samter, di Loyola. "Pasien saya biasanya datang dengan membawa berkas rekam medis yang tebal karena mereka telah lama mencoba menemukan obat untuk penyakit mereka," kata Patadia, ahli bedah kepala dan leher bersertifikat. "Sebagian besar merasakan kelelahan dan nyeri wajah yang konstan dan mengalami sinusitis berulang."

Menurut American Academy of Otolaryngology, lebih dari 37 juta orang Amerika menderita setidaknya satu serangan penyakit sinusitis akut per tahun menjadikannya penyakit medis yang paling umum. Otolaryngology adalah spesialisasi medis kondisi telinga, hidung dan tenggorokan (THT).

"Jika Anda memiliki gejala seperti pilek yang tidak kunjung hilang, dan/atau kasus sinusitis yang berulang, temui spesialis telinga, hidung dan tenggorokan bersertifikat, sebaiknya terkait dengan pusat medis akademis," kata Patadia, yang telah menyelesaikan lebih dari 15 tahun pelatihan medis akademik. "Selain menerima perawatan oleh spesialis berpengalaman, Anda mungkin memiliki kesempatan untuk berpartisipasi dalam uji coba penelitian yang unik." Dokter THT Loyola merawat anak-anak dan orang dewasa dengan gangguan pendengaran, keseimbangan, penciuman dan rasa; alergi; cedera kepala dan leher; kanker kepala dan leher; gangguan suara dan menelan serta gangguan tidur. Di antara alat diagnostik yang digunakan adalah pengujian keseimbangan dan peralatan audiologis dan pencitraan yang paling canggih. "Loyola dikenal secara internasional untuk mencapai hasil yang sangat baik dalam operasi sinus endoskopik," kata Patadia, yang berspesialisasi dalam operasi sinus. Para dokter THT di Loyola juga melakukan operasi hidung, bedah dasar tengkorak dan bedah rekonstruksi kepala dan leher serta pemasangan alat bantu dengar untuk telinga tengah dan implan koklea.

Spektrum lengkap layanan THT tersedia di Loyola Medical Center dan Loyola Outpatient Centre di Maywood. Layanan juga ditawarkan di Loyola Center for Health lokasi di Burr Ridge, Homer Glen, Oakbrook Terrace North, Wheaton dan Woodridge.

"Sejak operasi, saya bisa tidur sepanjang malam tanpa bangun untuk meniup hidung saya," kata Campbell. "Saya benar-benar orang baru."

(Materials provided by Loyola University Health System)

***
Solo, Senin, 6 Februari 2022. 7:08 am
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: Dallas ENT
 

Read More

Ilmuwan Menumbuhkan Kembali Kaki Katak yang Hilang

Katak yang dirawat sebentar dengan koktail lima obat yang diberikan oleh bioreaktor yang dapat dipakai pada tunggulnya mampu menumbuhkan kembali anggota tubuh yang fungsional dan hampir lengkap.

Bagi jutaan pasien yang kehilangan anggota tubuh karena berbagai alasan, mulai dari diabetes hingga trauma, kemungkinan untuk mendapatkan kembali fungsi melalui regenerasi alami tetap di luar jangkauan. Pertumbuhan kembali kaki dan lengan tetap menjadi provinsi salamander dan pahlawan super.

Namun dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, para ilmuwan di Universitas Tufts dan Institut Wyss Universitas Harvard telah membawa kita selangkah lebih dekat ke tujuan pengobatan regeneratif.

Pada katak dewasa, yang secara alami tidak dapat meregenerasi anggota tubuhnya, para peneliti dapat memicu pertumbuhan kembali kaki yang hilang menggunakan koktail lima obat yang diaplikasikan dalam kubah bioreaktor silikon yang dapat dipakai yang menyegel ramuan di atas tunggul hanya selama 24 jam. Perawatan singkat itu menggerakkan periode pertumbuhan kembali selama 18 bulan yang memulihkan fungsi kaki.

Banyak makhluk memiliki kemampuan regenerasi penuh setidaknya beberapa anggota badan, termasuk salamander, bintang laut, kepiting, dan kadal. Cacing pipih bahkan dapat dipotong-potong, dengan masing-masing bagian merekonstruksi seluruh organisme. Manusia mampu menutup luka dengan pertumbuhan jaringan baru, dan hati kita memiliki kemampuan yang luar biasa, hampir seperti cacing pipih untuk beregenerasi ke ukuran penuh setelah kehilangan 50%.

Tetapi kehilangan anggota tubuh yang besar dan kompleks secara struktural -- lengan atau kaki -- tidak dapat dipulihkan melalui proses regenerasi alami pada manusia atau mamalia. Faktanya, kita cenderung menutupi luka besar dengan jaringan parut yang tidak berbentuk, melindunginya dari kehilangan darah lebih lanjut dan infeksi serta mencegah pertumbuhan lebih lanjut.

Memulai Regenerasi

Para peneliti Tufts memicu proses regeneratif pada katak cakar Afrika dengan menutup luka di tutup silikon, yang mereka sebut BioDome, berisi gel protein sutra yang diisi dengan koktail lima obat.

Setiap obat memenuhi tujuan yang berbeda, termasuk meredakan peradangan, menghambat produksi kolagen yang akan menyebabkan jaringan parut, dan mendorong pertumbuhan baru serabut saraf, pembuluh darah, dan otot. Kombinasi dan bioreaktor menyediakan lingkungan lokal dan sinyal yang menjauhkan timbangan dari kecenderungan alami untuk menutup tunggul, dan menuju proses regeneratif.

Para peneliti mengamati pertumbuhan jaringan yang dramatis di banyak katak yang dirawat, menciptakan kembali kaki yang hampir berfungsi penuh. Anggota badan yang baru memiliki struktur tulang yang diperpanjang dengan fitur yang mirip dengan struktur tulang anggota badan yang alami, pelengkap jaringan internal yang lebih kaya (termasuk neuron), dan beberapa "jari kaki" tumbuh dari ujung anggota badan, meskipun tanpa dukungan tulang di bawahnya.

Anggota badan yang tumbuh kembali bergerak dan merespons rangsangan seperti sentuhan dari serat kaku, dan katak dapat menggunakannya untuk berenang di air, bergerak seperti katak normal.

"Sangat menarik untuk melihat bahwa obat yang kami pilih membantu menciptakan anggota tubuh yang hampir lengkap," kata Nirosha Murugan, afiliasi penelitian di Allen Discovery Center di Tufts dan penulis pertama makalah tersebut. “Fakta bahwa hanya diperlukan paparan singkat terhadap obat-obatan untuk menggerakkan proses regenerasi selama berbulan-bulan menunjukkan bahwa katak dan mungkin hewan lain mungkin memiliki kemampuan regeneratif yang tidak aktif yang dapat dipicu untuk beraksi.”

Para peneliti mengeksplorasi mekanisme di mana intervensi singkat dapat mengarah pada pertumbuhan jangka panjang. Dalam beberapa hari pertama setelah perawatan, mereka mendeteksi aktivasi jalur molekuler yang diketahui yang biasanya digunakan dalam embrio yang sedang berkembang untuk membantu tubuh terbentuk.

Aktivasi jalur ini dapat memungkinkan beban pertumbuhan dan organisasi jaringan ditangani oleh anggota badan itu sendiri, mirip dengan bagaimana hal itu terjadi pada embrio, daripada memerlukan intervensi terapeutik berkelanjutan selama berbulan-bulan yang diperlukan untuk menumbuhkan anggota badan.

Cara BioDome Bekerja

Hewan yang secara alami mampu beregenerasi sebagian besar hidup di lingkungan perairan. Tahap pertama pertumbuhan setelah kehilangan anggota tubuh adalah pembentukan massa sel punca di ujung tunggul yang disebut blastema, yang digunakan untuk merekonstruksi bagian tubuh yang hilang secara bertahap. Luka dengan cepat ditutupi oleh sel-sel kulit dalam 24 jam pertama setelah cedera, melindungi jaringan rekonstruksi di bawahnya.

"Mamalia dan hewan lain yang beregenerasi biasanya lukanya terpapar udara atau bersentuhan dengan tanah, dan mereka membutuhkan waktu berhari-hari hingga berminggu-minggu untuk menutup dengan jaringan parut," kata David Kaplan, Profesor Teknik Keluarga Stern di Tufts dan rekan-rekannya penulis studi. "Menggunakan tutup BioDome dalam 24 jam pertama membantu meniru lingkungan seperti ketuban yang, bersama dengan obat yang tepat, memungkinkan proses pembangunan kembali berlangsung tanpa gangguan jaringan parut."

Langkah Selanjutnya pada Katak dan Mamalia

Pekerjaan sebelumnya oleh tim Tufts menunjukkan tingkat signifikan pertumbuhan anggota badan yang dipicu oleh obat tunggal, progesteron, dengan BioDome. Namun, anggota badan yang dihasilkan tumbuh sebagai paku dan jauh dari bentuk yang lebih normal, anggota badan fungsional yang dicapai dalam penelitian ini.

Koktail lima obat merupakan tonggak penting menuju pemulihan anggota badan katak yang berfungsi penuh dan menyarankan eksplorasi lebih lanjut dari kombinasi obat dan faktor pertumbuhan dapat menyebabkan anggota badan tumbuh kembali yang bahkan lebih lengkap secara fungsional, dengan jari normal, anyaman, dan kerangka dan tulang serta fitur otot yang lebih rinci.

"Kami akan menguji bagaimana pengobatan ini dapat diterapkan pada mamalia selanjutnya," kata penulis korespondensi Michael Levin, Profesor Biologi Vannevar Bush di School of Arts & Sciences, direktur Allen Discovery Center di Tufts, dan anggota fakultas asosiasi dari Institut Wyss.

"Menutupi luka terbuka dengan lingkungan cair di bawah BioDome, dengan campuran obat yang tepat, dapat memberikan sinyal pertama yang diperlukan untuk mengatur proses regeneratif," katanya. "Ini adalah strategi yang difokuskan untuk memicu program pola anatomi yang tidak aktif dan melekat, bukan mengatur pertumbuhan kompleks secara mikro, karena hewan dewasa masih memiliki informasi yang dibutuhkan untuk membuat struktur tubuh mereka."

(Materials provided by Tufts University)

***
Solo, Kamis, 3 Februari 2022. 7:26 am
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
African clawed frog, Xenopus laevis (stock image)

 

Read More

Transplantasi Jantung Babi yang Berhasil pada Manusia Dewasa

Transplantasi pertama dari jenisnya adalah satu-satunya pilihan pasien untuk bertahan hidup setelah dianggap tidak memenuhi syarat untuk transplantasi tradisional.

Dalam operasi pertama dari jenisnya, seorang pasien berusia 57 tahun dengan penyakit jantung terminal menerima transplantasi jantung babi yang dimodifikasi secara genetik dengan sukses dan masih baik-baik saja tiga hari kemudian. Itu adalah satu-satunya pilihan yang tersedia untuk pasien saat ini. Operasi bersejarah itu dilakukan oleh  Fakultas Kedokteran di  University of Maryland School of Medicine (UMSOM) fakultas di University of Maryland Medical Center (UMMC), bersama-sama dikenal sebagai the University of Maryland Medicine.  

Transplantasi organ ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa jantung hewan yang dimodifikasi secara genetik dapat berfungsi seperti jantung manusia tanpa penolakan langsung oleh tubuh. Pasien, David Bennett, seorang penduduk Maryland, sedang dipantau dengan cermat selama beberapa hari dan minggu berikutnya untuk menentukan apakah transplantasi memberikan manfaat yang menyelamatkan jiwa. Dia telah dianggap tidak memenuhi syarat untuk transplantasi jantung konvensional di UMMC serta di beberapa pusat transplantasi terkemuka lainnya yang meninjau catatan medisnya.

"Itu baik mati atau melakukan transplantasi ini. Saya ingin hidup. Saya tahu itu tembakan dalam gelap, tetapi itu pilihan terakhir saya," kata Bennett, pasien, sehari sebelum operasi dilakukan. Dia telah dirawat di rumah sakit dan terbaring di tempat tidur selama beberapa bulan terakhir. "Saya berharap untuk bangun dari tempat tidur setelah saya pulih."

Administrasi Makanan dan Obat-obatan AS memberikan otorisasi darurat untuk operasi pada malam tahun baru melalui penyediaan akses yang diperluas. Ini digunakan ketika produk medis eksperimental, dalam hal ini jantung babi yang dimodifikasi secara genetik, adalah satu-satunya pilihan yang tersedia untuk pasien yang menghadapi kondisi medis yang serius atau mengancam jiwa. Otorisasi untuk melanjutkan diberikan dengan harapan menyelamatkan nyawa pasien.

"Ini adalah operasi terobosan dan membawa kita selangkah lebih dekat untuk memecahkan krisis kekurangan organ. Tidak ada cukup jantung manusia donor yang tersedia untuk memenuhi daftar panjang penerima potensial," kata Bartley P. Griffith, MD, yang melakukan operasi transplantasi jantung babi ke pasien. Griffith adalah Profesor Terhormat Thomas E. dan Alice Marie Hales dalam Bedah Transplantasi di UMSOM. "Kami melanjutkan dengan hati-hati, tetapi kami juga optimis bahwa operasi pertama di dunia ini akan memberikan pilihan baru yang penting bagi pasien di masa depan."

Dianggap sebagai salah satu ahli transplantasi organ hewan terkemuka di dunia, yang dikenal sebagai Xenotransplantasi, Muhammad M. Mohiuddin, MD, Profesor Bedah di UMSOM, bergabung dengan fakultas UMSOM lima tahun lalu dan mendirikan Program Xenotransplantasi Jantung bersama Dr. Griffith. Dr. Mohiuddin menjabat sebagai Direktur Ilmiah/Program dan Dr. Griffith sebagai Direktur Klinisnya.

"Ini adalah puncak dari penelitian yang sangat rumit selama bertahun-tahun untuk mengasah teknik ini pada hewan dengan waktu bertahan hidup yang telah mencapai lebih dari sembilan bulan. FDA menggunakan data dan data kami pada babi percobaan untuk mengizinkan transplantasi pada pasien penyakit jantung stadium akhir yang tidak memiliki pilihan pengobatan lain,” kata dr Mohiuddin. "Prosedur yang berhasil memberikan informasi berharga untuk membantu komunitas medis meningkatkan metode yang berpotensi menyelamatkan jiwa ini pada pasien di masa depan."

Sekitar 110.000 orang Amerika saat ini sedang menunggu transplantasi organ, dan lebih dari 6.000 pasien meninggal setiap tahun sebelum mendapatkannya, menurut organdonor.gov pemerintah federal. Xenotransplantasi berpotensi menyelamatkan ribuan nyawa tetapi membawa serangkaian risiko unik, termasuk kemungkinan memicu respons imun yang berbahaya. Respons ini dapat memicu penolakan langsung terhadap organ dengan hasil yang berpotensi mematikan bagi pasien.

Xenotransplantasi pertama kali dicoba pada 1980-an, tetapi sebagian besar ditinggalkan setelah kasus terkenal Stephanie Fae Beauclair (dikenal sebagai Baby Fae) di Loma Linda University di California. Bayi tersebut, yang lahir dengan kondisi jantung yang fatal, menerima transplantasi jantung babon dan meninggal dalam waktu satu bulan setelah prosedur karena penolakan sistem kekebalan terhadap jantung asing. Namun, selama bertahun-tahun, katup jantung babi telah berhasil digunakan untuk menggantikan katup pada manusia.

Sebelum menyetujui untuk menerima transplantasi, Bennett, pasien, telah diberitahu sepenuhnya tentang risiko prosedur, dan bahwa prosedur tersebut eksperimental dengan risiko dan manfaat yang tidak diketahui. Dia telah dirawat di rumah sakit lebih dari enam minggu sebelumnya dengan aritmia yang mengancam jiwa dan terhubung ke mesin bypass jantung-paru, yang disebut oksigenasi membran ekstrakorporeal (ECMO), untuk tetap hidup. Selain tidak memenuhi syarat untuk masuk dalam daftar transplantasi, ia juga dianggap tidak memenuhi syarat untuk pompa jantung buatan karena aritmianya.

Revivicor, sebuah perusahaan obat regeneratif yang berbasis di Blacksburg, VA, menyediakan babi yang dimodifikasi secara genetik ke laboratorium xenotransplantasi di UMSOM. Pada pagi hari operasi transplantasi, tim bedah yang dipimpin oleh Dr. Griffith dan Dr. Mohiuddin, mengeluarkan jantung babi dan meletakkannya di XVIVO Heart Box, alat perfusi, mesin yang menjaga jantung tetap awet hingga operasi.

Para dokter-ilmuwan juga menggunakan obat baru bersama dengan obat anti-penolakan konvensional, yang dirancang untuk menekan sistem kekebalan dan mencegah tubuh menolak organ asing. Obat baru yang digunakan merupakan senyawa percobaan buatan Kiniksa Pharmaceuticals.

"Prosedur yang belum pernah terjadi sebelumnya dan bersejarah ini menyoroti pentingnya penelitian translasi yang meletakkan dasar bagi pasien untuk mendapatkan manfaat di masa depan. Ini adalah puncak dari komitmen lama kami untuk penemuan dan inovasi dalam program xenotransplantasi kami," kata E. Albert Reece, MD, PhD, MBA, Wakil Presiden Eksekutif untuk Urusan Medis, UM Baltimore, dan Profesor dan Dekan Terhormat John Z. dan Akiko K. Bowers, Fakultas Kedokteran University of Maryland . "Ilmuwan ahli bedah transplantasi kami adalah salah satu yang paling berbakat di negara ini, dan membantu mewujudkan janji xenotransplantasi. Kami berharap suatu hari ini akan menjadi standar perawatan bagi pasien yang membutuhkan transplantasi organ. Seperti yang telah terjadi di seluruh dunia sejarah kami, Fakultas Kedokteran University of Maryland terus menangani masalah medis dan ilmiah yang paling kompleks."

Bruce Jarrell, MD, Presiden University of Maryland, Baltimore, yang juga seorang ahli bedah transplantasi, mengenang: "Dr. Griffith dan saya mulai sebagai ahli bedah transplantasi organ ketika masih dalam masa pertumbuhan. Saat itu, itu adalah impian setiap orang ahli bedah transplantasi, termasuk saya sendiri, untuk mencapai xenotransplantasi dan sekarang secara pribadi memuaskan bagi saya untuk melihat tujuan yang telah lama dicari ini dengan jelas. Ini adalah pencapaian yang spektakuler."

"Ini benar-benar langkah maju yang bersejarah dan monumental. Sementara kami telah lama berada di garis depan penelitian yang mendorong kemajuan menuju janji xenotransplantasi sebagai solusi yang layak untuk krisis organ, banyak yang percaya terobosan ini akan baik di masa depan," kata Bert W. O'Malley, MD, Presiden dan CEO, Pusat Medis University of Maryland. "Saya sangat bangga untuk mengatakan bahwa masa depan adalah sekarang. Tim ahli kami yang terdiri dari dokter-ilmuwan UMMC dan UMSOM akan terus maju dan mengadaptasi penemuan medis untuk perawatan pasien yang dapat menawarkan jalur kehidupan bagi lebih banyak pasien yang sangat membutuhkan."

Mohan Suntha, MD, MBA, Presiden dan CEO, Sistem Medis University of Maryland, menambahkan: "Sistem Medis University of Maryland berkomitmen untuk bekerja dengan mitra Fakultas Kedokteran University of Maryland kami untuk mengeksplorasi, meneliti, dan dalam banyak kasus menerapkan inovasi dalam perawatan pasien yang memungkinkan untuk meningkatkan kualitas hidup dan menyelamatkan nyawa. Kami menghargai keberanian luar biasa dari penerima hidup ini, yang telah membuat keputusan luar biasa untuk berpartisipasi dalam prosedur inovatif ini untuk tidak hanya berpotensi memperpanjang hidupnya sendiri, tetapi juga untuk kepentingan orang lain di masa depan."

Organ dari babi yang dimodifikasi secara genetik telah menjadi fokus dari banyak penelitian dalam xenotransplantasi, sebagian karena kesamaan fisiologis antara babi, manusia, dan primata bukan manusia. UMSOM menerima $15,7 juta hibah penelitian yang disponsori untuk mengevaluasi UHearts babi yang dimodifikasi secara genetik dari Revivicor dalam studi babon.

Tiga gen -- yang bertanggung jawab atas penolakan cepat yang diperantarai antibodi terhadap organ babi oleh manusia -- "dilumpuhkan" pada babi donor. Enam gen manusia yang bertanggung jawab untuk penerimaan kekebalan dari jantung babi dimasukkan ke dalam genom. Terakhir, satu gen tambahan pada babi dihilangkan untuk mencegah pertumbuhan berlebihan dari jaringan jantung babi, yang berjumlah 10 suntingan gen unik yang dibuat pada babi donor.

“Kami sangat senang dapat mendukung tim ahli bedah transplantasi kelas dunia yang dipimpin oleh Dr. Griffith dan Dr. Mohiuddin di Fakultas Kedokteran University of Maryland,” kata David Ayares, PhD, Chief Scientific Officer dari Revivicor, Inc adalah terobosan, dan merupakan langkah lain dalam penyelidikan organ xeno untuk digunakan manusia."

Dr. Mohiuddin, Dr. Griffith, dan tim peneliti mereka menghabiskan waktu lima tahun terakhir untuk menyempurnakan teknik bedah transplantasi jantung babi ke primata non-manusia. Pengalaman penelitian xenotransplantasi Dr. Mohiuddin berlangsung selama lebih dari 30 tahun di mana ia menunjukkan dalam penelitian peer-review bahwa jantung babi yang dimodifikasi secara genetik dapat berfungsi ketika ditempatkan di perut selama tiga tahun. Keberhasilan bergantung pada kombinasi yang tepat dari modifikasi genetik pada babi donor eksperimental UHeart dan obat anti-penolakan, termasuk beberapa senyawa eksperimental.

"Sebagai ahli bedah kardiotoraks yang melakukan transplantasi paru-paru, ini adalah momen luar biasa dalam sejarah bidang kami. Penelitian selama puluhan tahun di Maryland dan di tempat lain telah menghasilkan pencapaian ini. Ini memiliki potensi untuk merevolusi bidang transplantasi dengan akhirnya menghilangkan krisis kekurangan organ," kata Christine Lau, MD, MBA, Profesor Dr. Robert W. Buxton dan Ketua Departemen Bedah di UMSOM serta Kepala Ahli Bedah di UMMC. "Ini adalah kelanjutan dari langkah-langkah untuk membuat xenotransplantasi menjadi kenyataan yang menyelamatkan jiwa bagi pasien yang membutuhkan."

Daniel G Maluf, MD, FAST, Guru Besar Ilmu Bedah dan Kedokteran UMSOM sekaligus Direktur Program Transplantasi UMSOM menambahkan: “Ini merupakan terobosan untuk bidang transplantasi organ dan kedokteran,” ujarnya. “Acara ini merupakan pencapaian akhir dari penelitian dan pengujian bertahun-tahun dari tim multidisiplin kami yang dipimpin oleh Dr. Griffith dan Dr. Mohiuddin dan merupakan awal dari era baru di bidang kedokteran transplantasi organ. Saya bangga dengan pencapaian luar biasa tim kami. ."

Peter Rock, MD, MBA, Ketua dan Profesor Dr. Martin Helrich di Departemen Anestesiologi di UMSOM, mengatakan: "Kami dengan hati-hati mempertimbangkan kebutuhan unik pasien ini dalam mempersiapkannya untuk operasi dan kerumitan yang terlibat dalam memodifikasi teknik anestesi kami untuk prosedur xenotransplantasi ini. Perencanaan kami membuahkan hasil, dan operasi bisa berjalan lebih baik berkat upaya luar biasa dari tim medis yang terlibat dalam peristiwa penting ini."

(Materials provided by University of Maryland School of Medicine)

***
Solo, Rabu, 12 Januari 2022. 7:33 am
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
ilustr: Healthy Driven Chicago


 

Read More