Téma: Tudományos érdekességek

Megszólalhatnak az agyhullámok

Ahogy mások beszélgetését, a rádiót vagy a kedvenc zenéinket hallgatjuk, az agyunk összetett feladatokat végez. Szótag-frekvenciák és egész szavak kerülnek dekódolásra és nyerik el jelentésüket. Így boldogulunk egy beszélt nyelvvel teli világban anélkül, hogy erre aktív erőfeszítéseket tennénk. A Berkeley kutatói módot találtak arra, hogy ezen agykérgi folyamatok némelyikét feltérképezzék. Eredményeik nagy előrelépést jelentenek annak megértésében, hogy hogyan hallunk ‒ és talán abban is segíthetnek, hogy előbb-utóbb halljuk, amit mások gondolnak. Az agyi aktivitás mintázatának dekódolásával egy napon talán lehetséges lesz az agyunkban elképzelt beszélgetések fizikailag való lejátszása vagy egy olyan személy gondolatainak „kihangosítása”, aki gondolkodni és hallani képes, de beszélni nem. Brian Pasley és kollégái 15 epilepsziával kezelt önkéntessel dolgoztak a kutatás során. A kutatócsoport tagjai a Berkeley-n kívül a San Francisco-i, a Marylandi és a Johns Hopkins Egyetemről érkeztek. A rohamok kiindulási helyének azonosítása érdekében elektródákat ültettek a betegek agyába, így kivételes alkalmuk nyílt más agyi régiók elektromos jeleinek tanulmányozására is. A kutatók a betegek kórházi szobájában előre felvett szavakat játszottak le, és közben figyelemmel kísérték a halántéklebeny felső részét, ahol a hallókéreg található.



„Azt vizsgáltuk, hogy melyik oldal aktivizálódik. Mivel összefüggés mutatkozott az agyféltekék aktivitása és a hallott frekvencia mértéke között, megfigyelhettük, hogy melyik oldal milyen hang hatására villant fel” ‒ mondta Pasley. Mivel egyes fonémák frekvenciája meghatározott ‒ az adott nyelvre specifikus ‒, ez a fajta agykérgi spektroszkópia képes lehet dekódolni, hogy melyik hangot, illetve melyik szót hallja az alany. Pasley a folyamatot a zongorázáshoz hasonlította: „A tapasztalt zongorista tudja, hogy melyik zenei hang melyik billentyűvel azonosítható, és érti a kettő közötti összefüggés mibenlétét. Ha levesszük a hangot, de a zongorista látja, hogy mely billentyűk ütődnek le, elég nagy biztonsággal el tudja képzelni, hogy mely hangok hallatszódnának.”



A betegek egy szót vagy egy egyszerű mondatot hallottak a beszéd normál tartományában (1‒8000 Hz). A felvételen beszélők között voltak nők és férfiak is, és hangmagasságuk igen változatos volt. A felvételek hallgatása közben rögzítették az alanyok agyhullám-mintázatát. Ezt követően a számítógép az elektródák által rögzített jelek alapján megpróbálta megállapítani, hogy melyik szót hallotta éppen a páciens, majd igyekezett reprodukálni ezt. A visszajátszott hangsor az esetek kilencven százalékában felismerhető volt. „A szavak nem voltak ugyan érthetők, de számos hasonlósággal bírtak az eredetivel” ‒ mondta Pasley. (Az eredeti és rekonstruált felvételek itt meghalgathatók.) A neurológusok régóta igyekeznek megfejteni az agy belső működését ‒ többnyire azonosítani próbálják az érző kérgek részterületeit azzal, hogy a különböző feladatokat ellátó idegsejteket különféle ingerek segítségével aktiválni igyekeznek. Ez a kutatás ennél mélyebbre hatol az elme működésének titkaiba. Ahogy arról már korábban beszámoltunk decemberben a Boston University kutatói megjelentettek egy tanulmányt, amelyben arról számoltak be, hogy az alanyok agyának vizuális ingerlésével tanult viselkedésformák jellemző agyhullámait váltották ki, megkönnyítve ezzel a tanulási folyamatot. Tavaly ősszel Jack Gallant (szintén Berkeley) a látókéreg aktivitásának jelei alapján rekonstruált az alanyok által megtekintett videofelvételeket.



Ez a fajta „elmeolvasás”, amelyet a kutatók csak dekódolásnak hívnak, még nagyon messze van a mindennapi alkalmazástól. Nyilvánvalóan számos etikai kérdés merül fel a módszerek használatát illetően. Ugyanakkor rengeteg praktikus, orvosi indok szól a metódusok gyakorlati megvalósítása és alkalmazása mellett ‒ ezek közül a legnyomósabb érv, hogy beszédre és egyéb fizikai kommunikációra képtelen betegek kaphatnák vissza a „hangjukat”. A neurológiai protézisek alkalmazhatósága persze nagyban múlik annak a feltételezésnek a valóságosságán, amely szerint az agyműködés ugyanolyan vonásokat mutat valódi és elképzelt tevékenységek esetében is. „Van némi bizonyíték arra, hogy amikor az emberek elképzelnek egy képet vagy hangot, akkor ugyanazok az agyi régiók aktiválódnak, mint amikor valóban látják vagy hallják ezeket. De arról fogalmunk sincs, hogy ugyanazon szabályok szerint történik-e ezen stimulusok feldolgozása, mint a valódi érzékelés folyamán” ‒ mondta el Pasley. A kísérlet során a kutatók egyelőre az angol nyelvre koncentráltak, de a továbbiakban más nyelveket is be szándékoznak vonni a kutatásba. Az eredményekről beszámoló tanulmány a PLoS Biology oldalain jelent meg.

Forrás:ipon

Játékkal a tudományért

EteRNA, Foldit, Moon Zoo, WhaleFM, Planet Hunters ‒ hogy mi a közös bennük? Olyan játékokról van szó, amelyek tudományos célzattal születtek. Úgy tűnik, hogy a kutatók is kezdenek ráébredni: egy kis kreativitással és nyitott hozzáállással hadseregnyi „önkéntes” segítőre tehetnek szert, akik az általuk kreált játékokat játszva galaxisokat osztályoznak, aminosavat hajtogatnak vagy RNS-t szintetizálnak. Ezen játékok többsége az emberi agy azon képességét aknázza ki, hogy sokkal hatékonyabban gondolkodunk térben, mint bármilyen számítógép. A jövőben azonban elképzelhető, hogy másfajta megoldásra váró problémák is megjelennek hasonló játékok formájában, hiszen bármiből lehet játékot kreálni, ha jó irányból közelítünk hozzá. És hogy van-e értelme az ilyen kezdeményezéseknek? Tavaly szeptemberben megjelent a Nature-ben egy tanulmány, amelyet kutatók és játékosok együtt jegyeznek. A Foldit nevű játék játékosai ugyanis három hét alatt megfejtették egy HIV-vírushoz hasonló retrovírus hasító enzimjének szerkezetét, amellyel már egy évtizede hiába próbálkoztak a tudósok. A játékot a Washingtoni Egyetem kutatói hozták létre 2008-ban, benne működőképes fehérjéket lehet építeni 3D-ben. A fehérjék szerkezetének ismerete létfontosságú annak érdekében, hogy megismerhető legyen a különféle betegségek hatásmechanizmusa, és működőképes gyógyszereket tudjanak kifejleszteni a kutatók. Ehhez olyan háromdimenziós modellre van szükségük, amelyen a molekula „kihajtogatva” látszik, mert így sokkal egyszerűbb a „gyenge pontokat”, vagyis a gyógyszerek támadási pontjait megtalálni. A Foldit játékosok pedig pontosan ezt tették, amikor a feladvánnyal szembesültek: három hét alatt megalkották a retrovírus hasító enzimjének pontos térbeli modelljét.


Foldit

A Foldit egyik megalkotója, Adrien Teuille álmodta meg a EteRNA nevű játékot is, amelyben RNS-t szintetizálhatunk játékos formában. A legjobban sikerült példányokat laborban szintetizálják a kutatók, az eredményről pedig beszámolót készítenek, amelyet a megalkotásban részt vevő játékos kézhez is kap. A Moon Zoo esetében a Hold krátereinek nagyfelbontású képén bejelölhetjük azokat az érdekesnek tűnő sziklákat, amelyeket a NASA-nak közelebbi vizsgálatra javaslunk. A WhaleFM-en hallgathatjuk a bálnák énekét, és a hallott „hangsort” összepárosíthatjuk egy hasonló dallammal, így téve egy lépést a gyilkos bálnák nyelvének megfejtése felé. A Planet Hunters-t játszva pedig a Kepler űrtávcső által mért fényességi adatokat tekinthetjük át ismétlődő mintázatok, illetve anomáliák után kutatva, így akár új exobolygókat is felfedezhetünk. Hasonló kezdeményezés volt tavaly ősszel a DARPA Shredder Challenge néven meghirdetett vetélkedése is, amelynek során iratmegsemmisítőben feldarabolt dokumentumokat kellett helyreállítani. A nyertes csapat egy olyan algoritmust dolgozott ki, amely a vizuális jelek alapján különféle párosításokat javasolt, és ezen javaslatokat követve a csapat tagjai ki tudták rakni a puzzle-t. A pályázatot kiírók egy része eredetileg úgy gondolta, hogy a feladatot lehetetlen megoldani, de miután kiderült, hogy mégis van megoldás, újabb „megoldhatatlannak” tűnő problémákat készülnek feladni hasonló keretek között.


WhaleFM

A lehetőségek száma tehát a végtelennel határos. Treuille szerint a játékok sikeressége annak köszönhető, hogy az internethasználat elterjedése alapjaiban változtatta meg az emberi gondolkodást, és elmosta azokat a határokat, amelyek korábban olyan pontosan meghatározták, hogy ki mit csinál egy adott társadalomban. Az internet kora előtt eszébe sem jutott volna senkinek, hogy kikapcsolódásként RNS-t építgessen, amikor egyébként teljesen más területen tevékenykedik. A játékok az új megoldásokon kívül arra is jók, hogy olyan új problémákat vessenek fel, amelyeket eddig senki nem vett észre vagy eszébe sem jutott megkérdőjelezni. Az EteRNA játékosai olyan elrendezésekre lettek figyelmesek, amelyek a játékban mindig működőképesnek bizonyulnak, viszont sehogy sem illenek bele az RNS működését leíró hatályos modellekbe. „Olyan, mintha a természet törvényeit találnák fel újra” ‒ mondja Treuille.


EteRNA

A képalapú játékok az emberi természetbe is bepillantást nyújtanak. Eric Fischer például az emberi motivációt kutatja fényképek alapján: Flickr- és Twitter-felhasználók fényképeit elemezve arra a következtetésre jutott, hogy az emberek olyan helyre mennek nyaralni, ahol gyalog körbenézhetnek, viszont olyan helyen laknak, ahol autóba kell ülniük ügyeik intézéséhez. A PopSci létrehozott egy játékot az általa összegyűjtött adatokból, melynek során a játékosoknak New York-i fotókról kell eldönteniük, hogy turista vagy helyi lakos készítette-e ezeket. Az „tudományos játék” mozgalma valószínűleg David Andersonnal és a SETI@home kutatással kezdődött. Anderson a Berkeley Űrkutatási Laboratóriumában dolgozott, amikor a Stardust űrszonda visszajuttatta csillaközi pormintáit a Földre. A szonda a Wild 2 üstökös csóvájából, valamint a csillagközi tér anyagából gyűjtött pormintákat. Az üstökös anyaga elég könnyen kezelhetőnek bizonyult, a csillagközi porral azonban előre sejtették a kutatók, hogy gondjaik lesznek. Az előzetes előrejelzések alapján a visszajuttatott kollektor körülbelül 45 porszemet tartalmazott, ezek közül azonban mindössze négyet találtak meg egyharmadának átvizsgálása során. A kollektor felülete 1000 négyzetcentiméter, több helyen sérülések vannak rajta és egy speciális géllel van beborítva, amely csapdába ejtette a porszemeket. Ezen a méretes felületen kellett tehát megtalálni a mikrométeres nagyságrendű porszemeket.


Stardust@home

A számítógépes segítséggel is lehetetlennek tűnő feladatot végül úgy oldották meg, hogy egy automatizált pásztázó mikroszkóppal felvételt készítettek a kollektor teljes felületéről, majd a fotókat feltöltötték a világhálóra, ahol az önkéntesek nekiállhattak a porszemvadászatnak. „Nem az izgalom vagy az ismertség miatt csináltuk, egyszerűen létfontosságú volt a program tudományos végkimenetele szempontjából, hogy statisztikai bizonyossággal állíthassuk: minden porszemet számba vettünk” ‒ mondta a kutató. Az ennek érdekében megalkotott, Stardust@home-nak elnevezett programra eddig 25 ezer önkéntes regisztrált világszerte, akik átlagosan negyven órát töltöttek a kereséssel. 2010-ben egy ontariói férfi akadt rá az első porszemekre. Anderson a játék során kifejlesztett „kalibrációs” módszerekből Bossa néven létrehozott egy olyan vázrendszert, amelyre bármilyen „adatjáték” felépíthető. Azóta számos kutató kereste meg különféle adatelemző játékok ötletével. Ezek egyike például a brazil őserdők műholdképeinek elemzésén alapul: azonosítani kell az erdővel borított és kiirtott területeket. A cél az lenne, hogy napokon belül kiderüljön, ha újabb területet irtottak ki. A Foldit bizonyította, hogy egy közösen gondolkodó kollektíva hatékonyabb lehet, mint számítógépek összekapcsolt rendszere. Hozzátartozik persze az is, hogy a játék nagyobb elkötelezettséget és hozzáértést igényel, mint az átlagos videojátékok. Többször előfordult, hogy előzőleg listavezető játékosok pár hónap kihagyás után nem tudtak visszatérni az elitbe. A játékosok megosztják egymással tudásukat és trükkjeiket, és így közösségként gyorsabban, magasabb szintre képesek fejlődni. A Foldit tehát abból a szempontból is érdekes kísérlet, hogyan használható egy játék oktatási eszközként. A játékosok saját kis területük „mikroszakértőivé” válnak anélkül, hogy ezt realizálnák.
„Nem fogok hazudni: amikor elkezdtük az EteRNA-t, a játékosok nagyon bénák voltak. Sokkal rosszabbul teljesítettek, mint egy számítógépes algoritmus. De sikerült játékká, szórakozássá tennünk számukra, ezzel rávettük az embereket, hogy játsszanak többet. Azt mondtuk nekik, hogy rajtuk múlik: építsenek olyan RNS-t, amely megfelelő szerkezetbe hajtogatódik. És megtanulták, hogyan tegyék” ‒ mondja Zoran Popović, a játék egyik fejlesztője.


Moon Zoo

A játékosok megosztották egymással elméleteiket és stratégiáikat. Volt, aki a hibák megtalálásában jeleskedett, mások jól tudtak kérdésekre válaszolni. A legjobb játékos egy autista könyvtáros, folytatta Treuille. „Hétről hétre egyre többet fejlődtek, míg végül valahol három és hat hónap között elkezdték túlszárnyalni a számítógépeket.”
Ami a jövőbeli terveket illeti, a fejlesztők nem kívánnak megállni a képi felismerésen alapuló játékoknál. Popović jelenleg egy molekulaépítő játék fejlesztésén dolgozik, amellyel a tervek szerint áprilisban lesz kész, de a továbbiakban létre szeretne hozni egy programok feltérképezésén alapuló játékot is, amelyben a felhasználók biztonsági réseket és hibákat kereshetnek majd. Ötletei között szerepel egy hasonló felépítésű „korrupciókereső” játék is, ebben az adott ország nyilvánosan hozzáférhető adatai alapján összeállítana egy mindenre kiterjedő kapcsolati hálót, és a játékosok feladata a gyanús kapcsolatok megtalálása lenne. „Olyan problémákra próbálunk megoldást találni, amelyeket sem a számítógépek, sem az emberek nem lennének képesek maguktól megoldani. Ettől olyan izgalmasak a játékok. Nem hiszem, hogy létezik még egy dolog ezeken kívül, amely ilyen hosszú időre képes lekötni az embereket” ‒ mondja Popović.


Planet Hunters

A trükk abban áll, folytatja Treuille, hogy meg kell győzni a kutatókat arról, hogy játékot csinálni legégetőbb problémáikból jó ötlet lehet. Ez általában nem könnyű feladat. „A legsikeresebb ilyen játékok létrehozásához nagyon tehetséges játéktervezőkre, és nyitott gondolkodású, elkötelezett tudósokra volt szükség. Olyanokra, akik hajlandóak hozzá nem értőkkel kommunikálni, és játékká tenni kutatásukat annak reményében, hogy egyszer talán valaki talál valami hasznosat ennek eredményeként.” A legtöbb tudományos játék játékként alapvetően nem nevezhető sem izgalmasnak, sem változatosnak. Ami izgalmassá teszi ezeket, az a tudományos felfedezés lehetősége, és az, hogy egyszer talán haszna lehet annak, amit csinálunk. Elvégre ki ne akarna teljesen egyedül felfedezni egy exobolygót?

Forrás:Ipon

Az első lépés a kiborggá válás rögös útján?

A kijelző technológiákkal foglalkozó Lumus bemutatta legfrissebb fejlesztését, amely tulajdonképpen nem más, mint egy kompakt, HUD alapú kijelzőrendszer.



A head-up display rendszer egy átlátszó kijelzőn jelenik meg, ahogy kell - az újítást a gyártó a későbbiekben rengetegféle termékben használhatja fel. Az OE-31-es típus helyet kaphat majd motoros bukósisakokban, szemüvegekben, napszemüvegekben, divatszemüvegekben, síeléshez használatos szemüvegekben és akár búvárszemüvegekben is.



Az OE – optical engine – nem más, mint egy picike átlátszó kijelző. Az új termék 19 fokos látószöget kínál és színes, 640 x 360 pixeles felbontású képet „vetít” a szemünk elé, de a megjelenített kép körül, illetve mögötte környezetünket is látjuk. A Lumus szakemberei szerint a tízgrammos újdonság segítségével akár nagyobb mennyiségű szöveg elolvasására is van mód.






A HUD alapú rendszer a hírek szerint nagyjából olyan felhasználói élményt nyújt viselőjének, mint ha nagyjából három méteres távolságból nézne egy 40 colos képátlójú kijelzőt. Nem rossz.

Forrás: ipon

Mostantól még jobban vezethet a grafén

Ami a grafént napjaink szupersztárjává teszi az anyagok között, az egyben a legnagyobb gyengesége is: nagyon érzékeny ugyanis elektromos környezetére. A hexagonális kristályrácsba rendeződött szénatomok egyetlen rétege könnyebb az alumíniumnál, erősebb az acélnál és jobban vezeti a hőt és az áramot, mint a réz. Ilyen tulajdonságok mellett a kutatók világszerte igyekeznek kitalálni annak a módját, hogyan lehetne jobb kijelzőket, napelemeket, érintőképernyőket, integrált áramköröket, szenzorokat és egyebeket készíteni az anyag felhasználásával. Némi probléma van azonban a grafén elektronikus viselkedésével szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson: nem elég gyors ugyanis az anyagban az elektronok áramlása, és sokáig nem értették, hogy miért van ez. A Vanderbilt Egyetem kutatói a Nature Communications oldalain számolnak be arról a kutatásról, melynek során azonosították az elektronok gyors haladását gátló tényezőket és módot találtak a probléma megoldására is. A felfedezés révén rekordmértékű elektronáramlást értek el szobahőmérsékleten: nagyjából háromszorosát az eddigiek során grafén alapú készülékekben elért sebességnek.



A kutatók szerint a grafén elviekben a lehető legjobban vezető anyag, azonban ez a képessége a tényleges mérések során eddig nem mutatkozott kiugrónak. Míg sokkal jobban vezet, mint a szilícium vagy a réz, érthetetlen módon úgy tűnt, hogy valami mintha lassítaná az elektronok áramlását. „A fő problémát az jelenti, hogy amikor grafént gyártunk, nemcsak grafént kapunk eredményül, hanem egy csomó más dolgot is” ‒ mondja Kirill Bolotin, a kutatás egyik résztvevője. „A grafén rendkívül érzékeny a külső behatásokra, és a felszínén található különféle feltöltődött szennyeződések által generált elektromos mezők szórják az anyagon áthaladó elektronokat, így a grafén alapú tranzisztor lassabban működik és gyorsabban hevül a kívánatosnál.” A kutatók egy ideje sejtették, hogy ezek a szennyeződések állhatnak a problémák hátterében, de nem voltak benne biztosak. Számos más teória is született arra, hogy a grafén miért nem képes megközelíteni elvi teljesítőképességének határait. (Ezek egyike szerint például a grafénlap fodrozódás okozhatja az elektronok szóródását.) A mostani kutatás azonban minden kétséget kizáróan bizonyítja, hogy a feltöltődött szennyeződések okozzák a gondot, így ezekkel kell felvenni a harcot, mondja Bolotin.



A probléma megoldása érdekében a kutatók különféle folyadékokba merítették a grafént és megmérték vezetőképességének változásait. Úgy találták, hogy az áramló elektronok sebessége radikálisan nő, ha elektromosan semleges folyadékba áztatják a grafénlapot. Ezek a folyadékok nagy mértékben képesek energiát elnyelni, és a grafén esetében ezzel elnyomják a szennyeződések által keltett elektromos mezőket, így biztosítva az elektronok akadálymentesebb áramlását. A legnagyobb sebességet akkor érték el, amikor a semleges folyadék anizol volt, egy ánizsra emlékeztető illatú, színtelen anyag. Most, hogy már világos a probléma oka, mindössze figyelembe kell venni, és igyekezni kiküszöbölni a grafén alapú készülékek tervezésénél, mondja Bolotin. A kutató hozzáteszi, hogy a grafén extrém érzékenységének előnyei is vannak, amelyek még kiaknázásra várnak: ezt a tulajdonságát kihasználva rendkívül érzékeny és egyben biokompatibilis szenzorok építhetők alkalmazásával.




Forrás: Ipon

Az emlékek helye

Az MIT kutatói elsőként mutatták meg, hogyan raktározódnak az emlékek az agysejtekben. Idegsejtek apró csoportját ingerelve a tudósok specifikus emlékek felidézését érték el a kísérlet alanyainál. A sejtek eltávolítása pedig az emlék elvesztését eredményezte. A kísérletről beszámoló tanulmány a Nature oldalain jelent meg. Egy-egy neuron aktiválása nem egyszerű feladat, hiszen az apró idegsejtekre nem lehet elektródákat rögzíteni. A kutatók az optogenetikát hívták segítségül, amelynek lényege, hogy a sejteket genetikailag úgy módosítják, hogy fény segítségével aktiválhatók legyenek. A módosított idegsejtek így lézerrel ki- és bekapcsolhatóvá válnak. A gyakorlatban ez úgy működik, hogy egy apró lyukat fúrnak az alany ‒ jelenesetben egy egér ‒ agyába, és ezen keresztül világítják meg a kérdéses sejtcsoportot. A kutatók a kísérlethez tehát genetikailag módosított egereket tenyésztettek ki, amelyek idegsejtjei fénnyel aktiválhatók. Az egereket enyhe elektromos sokknak tették ki, ami a létrehozott egy félelem-emléket a hippokampuszban. Amikor később lézerrel megvilágították az emléket tároló sejteket, az egér rögtön mozdulatlan, összekuporodott testtartást vett fel, ami arra utal, hogy újra átélte a sokkolás emlékét. A kutatás rendkívül jelentősnek mondható, hiszen bizonyítja, hogy az emlékek fizikailag tárolódnak az agyban, ami felveti annak lehetőségét, hogy egyes specifikus emlékeket törölni is lehet, ahogy a filmekben (például az Egy makulátlan elme örök ragyogásában) történik. A kísérlet eredményei segítségével jobban megismerhetővé válhatnak a degeneratív betegségek és pszichiátriai zavarok is, amelyek többnyire hibás vagy leépülő neuronközi kapcsolatok eredményei. „Minél többet tudunk az agy mozgó alkatrészeiről, annál jobban fogjuk érteni, hogy mi történik, amikor valami elromlik a rendszerben” ‒ mondja Steve Ramirez, a tanulmány egyik szerzője. Az MIT tudósaink mostani munkáját megelőzi az a tavalyi kutatás, melynek során rábukkantak az Npas4 nevű génre, amely az emlékek létrejöttéért felelős. Ennek hiányában képtelenek lennénk emlékezni bármire is. A következő kérdés az lehet, hogy hogyan történik az emlékek tényleges kódolása. És ha ezt sikerül megfejteni, akkor elképzelhető lehet-e mesterségesen létrehozott és megfelelően kódolt emlékek beültetése az agyba egy lézer segítségével. Gondoljunk csak bele, mennyivel egyszerűbb lenne a tanulás egy ilyen módszerrel.




Forrás: Ipon

Erről az Emlékmás c. film jut az eszembe.

Ez helytálló. A fantasztikus irodalom mindig is ösztönözte a tudósokat, ha úgy tetszik irányt mutatott. Van aki kitalálja, ők elkészítik.

Fehérjék építhetik a jövő számítógépét

Ahogy a számítógépek alkatrészei egyre kisebbek lesznek, úgy válik egyre nehezebbé hagyományos legyártásuk. A jövő nanotechnológiával megalkotott merevlemezeit sem osztogatják majd ingyen, így mindenféle gyártást megkönnyítő technológia nagy előrelépést jelent a megfizethetőbb számítástechnika felé. A Leeds-i Egyetem, valamint a Tokiói Mezőgazdasági és Műszaki Egyetem kutatói szerint ez utóbbi cél megvalósításában nagy segítség lehet a mágneses (vagy magnetotaktikus) baktériumoknak nevezett apró élőlények alkalmazása, melyek segítségével a hagyományos PC-kben megtalálható, de sokkal kisebb alkatrészek építhetők, illetve akár teljesen biológiai alapokon nyugvó számítógépek is megalkothatók. A Magnetospirillum magneticum természetes körülmények között vízben él, és a Föld mágneses teréhez igazodva navigál (magnetotaxis). Ebben a bennük található magnetoszóma segíti őket, amely egy ferrimágneses nanokristályból és az ezt körülvevő biológiai membránból áll. A magnetoszómák rendszerint láncba vagy láncokba rendeződnek, de akadnak szétszórt kristályokat tartalmazó sejtek is. Minden ilyen baktérium tehát egy-egy aprócska mágnest épít magában, amelynek köszönhetően úgy viselkedik, mint egy iránytű, azaz a Föld mágneses tere az erővonalakkal párhuzamos irányba forgatja az egész sejtet.



A kutatócsoport a mágnesek felépülésének folyamatát vizsgálta, és azt igyekezett megérteni, hogyan gyűjtik össze, formálják és pozícionálják a feladatot elvégző fehérjék a nanomágnesek összetevőit. A kutatás célja annak kiderítése volt, hogy lehetséges-e lemásolni ezt a folyamatot, és a baktériumsejten kívül felépíteni az aprócska mágneseket, olcsóbb és környezetkímélőbb megoldást találva ezzel a jövő elektronikus készülékeinek megalkotására. Ennek érdekében a baktériumi magnetit felépítését végző proteineket egy arany felülethez horgonyozták ki sakktáblaszerű mintázatot alkotva, majd a lemezt vastartalmú oldatba merítették. 80°C-ra melegítve a rendszert egyforma méretű magnetit kristályok formálódtak a lemez proteinnel borított részein. A következő lépés a keletkező nanomágnesek méretének csökkentése, valamint a mágnes anyagának variálása lesz. Siker esetén az így legyártott, elkülönülő nanomágnesek egy-egy bit információ hordozására lesznek képesek, vagyis ugyanazt teszik majd, mint a ma használatos mágneses adathordozók alapegységei, csak sokkal kisebb méretben. Hagyományos módszerekkel szinte lehetetlen lenne egyforma méretű és formájú mágnesek legyártása ilyen kis méretekben. Esetünkben azonban a munka oroszlánrészét az ilyen méretarányokban építkezésre képes fehérjék végzik: összegyűjtik a vasat, mágneses keveréket hoznak létre belőle, majd egységes méretű formákba rendezik, mondta el Johanna Galloway, a kutatás egyik résztvevője.



Egy másik fehérje segítségével hasonló módszerekkel aprócska elektromos vezetékeket is sikerült legyártani. A nanodrótok kvantumpontokból állnak össze, vagyis réz-indium-szulfid és cink-szulfid egységekből. A drótokat kívülről zsírmolekulák vagy lipidek borítják. A mágneses baktériumok belsejében a proteinek a sejtmembrán lipidjeiből kis zsákokat alkotnak, és ezekben történik a nanomágnesek összeállítása. A kutatók a fehérje ezen működési mechanizmusát használták fel arra, hogy borítással ellátott nanodrótokat kreáljanak, vagyis az apró vezetékek tisztán biológiai folyamatok révén épülnek fel. A proteinek további tanulmányozása révén a kutatók reményei szerint lehetséges lesz az egyes számítógép-alkatrészek biológiai úton történő legyártása, vagyis a megfelelő fehérjék és a szükséges kémiai anyagok hozzáadása után a rendszer önműködően lesz képes ezek megépítésére.

Forrás:ipon