El nuevo material del quantum descubre efectivo los signos tempranos de enfermedades neurológicas

¿Qué si el cerebro podría descubrir su propia enfermedad? Los investigadores han estado intentando crear un material que “piensa que” como el cerebro lo hace, que sería más sensible a los signos tempranos de enfermedades neurológicas tales como Parkinson.

El pensamiento es un camino largo lejos, pero los investigadores de la universidad de Purdue y del laboratorio nacional de Argonne han dirigido un nuevo material que puede por lo menos “escuchar.”

La lingua franca es las corrientes iónicas, que ayudan al cerebro para realizar una reacción determinada, necesarias para algo tan básico como enviando una señal de respirar. Descubrir los iones significa también descubrir la concentración de una molécula, que sirve como indicador de la salud del cerebro.

En un estudio publicado en comunicaciones de la naturaleza, los investigadores demuestran la capacidad de un material del quantum de recibir automáticamente el hidrógeno cuando están colocados debajo de la rebanada del cerebro de un modelo animal. Quantum significa que el material tiene propiedades electrónicas que ambos no se pueden explicar por la física clásica, y ése le da un filo único sobre otros materiales usados en electrónica, tal como silicio.

El filo, en este caso, es fuerte, los electrones “correlacionados” que hacen el armonioso extra-sensible y extra material.

“La meta es llenar el vacío entre cómo la electrónica piensan, que está vía electrones, y cómo el cerebro piensa, que está vía los iones. Este material nos ayudó a encontrar un puente potencial,” dijo a Zhang haitiano, becario postdoctoral de Gilbreth en la universidad de Purdue de la ingeniería y del primer autor en el papel.

A largo plazo, este material pudo incluso traer la capacidad “de transferir” su cerebro directamente, los investigadores dicen.

“Imagine que ponía un dispositivo electrónico en el cerebro, de modo que cuando las funciones naturales del cerebro comienzan a deteriorar, una persona pudiera todavía extraer memorias de ese dispositivo,” dijo a Shriram Ramanathan, profesor de Purdue de dirigir de los materiales cuyo laboratorio se especializa en desarrollar tecnología cerebro-inspirada.

“Podemos decir con confianza que este material es un camino potencial a construir un dispositivo que calcula que salvaría y transferiría memorias,” él dijo.

Los investigadores probaron este material en dos moléculas: Glucosa, un azúcar esencial para la producción energética, y dopamina, mensajero químico que regula el movimiento, reacciones emocionales y memoria.

Porque las cantidades de la dopamina son típicamente inferiores en el cerebro, e incluso bajan para la gente con la enfermedad de Parkinson, descubrir esta substancia química ha sido notorio difícil. Pero descubrir niveles de la dopamina significaría temprano más pronto el tratamiento de la enfermedad.

“Este material del quantum es cerca de nueve veces más sensible a la dopamina que los métodos que utilizamos actualmente en los modelos animales,” dijo a Alexander Chubykin, profesor adjunto de ciencias biológicas en el instituto de Purdue para la neurología integrante, basado en parque del descubrimiento.

El material del quantum debe su sensibilidad a las acciones recíprocas fuertes entre los supuestos “electrones correlacionados.” Los investigadores primero encontraron que cuando pusieron el material en contacto con las moléculas de la glucosa, los óxidos asirían espontáneamente el hidrógeno de la glucosa vía una enzima. Lo mismo suceso con la dopamina liberada de una rebanada del cerebro del ratón.

La afinidad fuerte al hidrógeno, como se muestra cuando los investigadores en el laboratorio nacional de Argonne crearon las simulaciones de los experimentos, permitido el material para extraer los átomos en sus los propio - sin una fuente de energía.

“El hecho de que no ofreciéramos potencia al material para que admita el hidrógeno significa que podría traer electrónica muy de baja potencia con alta sensibilidad,” Ramanathan dijo. “Esto podía ser útil para sondar ambientes inexplorados, también.”

Los investigadores también dicen que este material podría detectar los átomos de un alcance de moléculas, más allá apenas de la glucosa y de la dopamina. El paso siguiente está creando una manera para el material “replica” al cerebro.

El trabajo fue soportado por las entidades múltiples, incluyendo la beca de Gilbreth por la universidad de la ingeniería en la universidad de Purdue, el National Science Foundation, la oficina de la fuerza aérea para la investigación científica, el instituto nacional de la salud mental, la oficina de la investigación naval y el Ministerio de los E.E.U.U. de oficina de la Energía de la ciencia.

Esta investigación también alinea con la celebración de los saltos gigantes de Purdue, reconociendo los adelantos globales de la universidad hechos en el AI y la salud como parte del 150o aniversario de Purdue. Éste es uno de los cuatro temas del festival de las ideas de la celebración de un año, diseñados para mostrar Purdue como centro intelectual que resuelve entregas del mundo real.

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