O material novo do quantum detecta eficazmente sinais adiantados de doenças neurológicas

Que se o cérebro poderia detectar sua própria doença? Os pesquisadores têm tentado criar um material que “pensasse que” como o cérebro faz, que seria mais sensível aos sinais adiantados de doenças neurológicas tais como Parkinson.

Pensar é uma maneira longa fora, mas os pesquisadores da universidade de Purdue e do laboratório nacional de Argonne projectaram um material novo que pudesse pelo menos “escutar.”

A + é as correntes iónicas, que ajudam o cérebro a executar uma reacção particular, necessários para algo tão básico quanto enviando um sinal respirar. Detectar íons significa igualmente a detecção da concentração de uma molécula, que serva como um indicador da saúde do cérebro.

Em um estudo publicado em comunicações da natureza, os pesquisadores demonstram a capacidade de um material do quantum para receber automaticamente o hidrogênio quando colocados abaixo da fatia do cérebro de um modelo animal. O quantum significa que o material tem propriedades eletrônicas que ambos não podem ser explicados pela física clássica, e aquele dá-lhe uma borda original sobre outros materiais usados na eletrônica, tal como o silicone.

A borda, neste caso, é forte, os elétrons “correlacionados” que fazem o ajustável extra-sensível e extra material.

“O objetivo é construir uma ponte sobre a diferença entre como a eletrônica pensam, que é através dos elétrons, e como o cérebro pensa, que é através dos íons. Este material ajudou-nos a encontrar uma ponte potencial,” disse Zhang haitiano, um companheiro pos-doctoral de Gilbreth na faculdade de Purdue da engenharia e do primeiro autor no papel.

A longo prazo, este material pôde mesmo trazer a capacidade “para transferir” seu cérebro, os pesquisadores dizem.

“Imagine que põe um dispositivo electrónico no cérebro, de modo que quando as funções naturais do cérebro começam se deteriorar, uma pessoa pudesse ainda recuperar memórias desse dispositivo,” disse Shriram Ramanathan, um professor de Purdue do planejamento dos materiais cujo o laboratório se especializa em desenvolver a tecnologia cérebro-inspirada.

“Nós podemos segura dizer que este material é um caminho potencial a construir um dispositivo de computação que armazene e transfira memórias,” ele disse.

Os pesquisadores testaram este material em duas moléculas: Glicose, um açúcar essencial para a produção energética, e dopamina, um mensageiro químico que regule o movimento, respostas emocionais e memória.

Porque as quantidades da dopamina são tipicamente baixas no cérebro, e abaixam mesmo para povos com doença de Parkinson, detectar este produto químico foi notòria difícil. Mas detectar níveis da dopamina cedo significaria mais logo o tratamento da doença.

“Este material do quantum é aproximadamente nove vezes mais sensível à dopamina do que os métodos que nós usamos actualmente nos modelos animais,” disse Alexander Chubykin, um professor adjunto de ciências biológicas no instituto de Purdue para a neurociência Integrative, baseado no parque da descoberta.

O material do quantum deve sua sensibilidade às interacções fortes entre “elétrons correlacionados assim chamados.” Os pesquisadores encontraram primeiramente que quando colocaram o material em contacto com moléculas da glicose, os óxidos agarrariam espontâneamente o hidrogênio da glicose através de uma enzima. O mesmos aconteceram com a dopamina liberada de uma fatia do cérebro do rato.

A afinidade forte ao hidrogênio, como mostrado quando os pesquisadores no laboratório nacional de Argonne criaram simulações das experiências, permitido o material para extrair átomos no seus próprios - sem uma fonte de energia.

“O facto de que nós não fornecemos a potência ao material para que recolha o hidrogênio significa que poderia trazer muito a eletrônica da baixa potência com sensibilidade alta,” Ramanathan disse. “Isto podia ser útil para sondar ambientes inexplorados, também.”

Os pesquisadores igualmente dizem que este material poderia detectar os átomos de uma escala das moléculas, além apenas da glicose e da dopamina. O passo seguinte está criando uma maneira para que o material “fale para trás” ao cérebro.

O trabalho foi apoiado pelas entidades múltiplas, incluindo a bolsa de estudo de Gilbreth pela faculdade da engenharia na universidade de Purdue, o National Science Foundation, o escritório da força aérea para a investigação científica, o instituto nacional da saúde mental, o escritório da pesquisa naval e o Ministério de E.U. do escritório da Energia da ciência.

Esta pesquisa igualmente alinha com a celebração dos pulos gigantes de Purdue, reconhecendo os avanços globais da universidade feitos no AI e na saúde como parte aniversário de Purdue do 150th. Este é um dos quatro temas do festival de um ano das ideias da celebração, projetados apresentar Purdue como um centro intelectual que resolve edições do real-mundo.

Source: https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2019/Q2/new-quantum-material-could-warn-of-neurological-disease.html