Racjonalista - Strona głównaDo treści


Fundusz Racjonalisty

Wesprzyj nas..
Zarejestrowaliśmy
199.548.057 wizyt
Ponad 1065 autorów napisało dla nas 7364 tekstów. Zajęłyby one 29017 stron A4

Najnowsze strony..
Archiwum streszczeń..

 Czy konflikt w Gazie skończy się w 2024?
Raczej tak
Chyba tak
Nie wiem
Chyba nie
Raczej nie
  

Oddano 245 głosów.
Chcesz wiedzieć więcej?
Zamów dobrą książkę.
Propozycje Racjonalisty:

Złota myśl Racjonalisty:
"Istnienie staje się, nieporównywalnie bardziej interesujące, gdy poszerza się nasz horyzont doznań, uczuć i przemyśleń. I gdy praktycyzm życiowy nie ogranicza widzenia świata do perspektywy tego co własne, jednostkowe. Nie wstydźmy się marzeń. Ich najgłębszym sensem jest bowiem pobudzenie nas do działania. Człowiek czynu stara się kształtować swoje życie na miarę własnych tęsknot i pragnień skrystaliz..
Nowinki i ciekawostki naukowe
Rok 2010
 Lipiec (23)
 Sierpień (23)
 Wrzesień (34)
 Październik (20)
 Listopad (24)
 Grudzień (17)
Rok 2011
 Styczeń (34)
 Luty (39)
 Marzec (43)
 Kwiecień (19)
 Maj (18)
 Czerwiec (17)
 Lipiec (19)
 Sierpień (30)
 Wrzesień (29)
 Październik (45)
 Listopad (35)
 Grudzień (24)
Rok 2012
 Styczeń (18)
 Luty (31)
 Marzec (34)
 Kwiecień (12)
 Maj (10)
 Czerwiec (11)
 Lipiec (12)
 Sierpień (9)
 Wrzesień (8)
 Październik (3)
 Listopad (11)
 Grudzień (4)
Rok 2013
 Styczeń (4)
 Luty (4)
 Marzec (0)
 Kwiecień (0)
 Maj (6)
 Czerwiec (0)
 Lipiec (5)
 Sierpień (4)
 Wrzesień (3)
 Październik (3)
 Listopad (3)
 Grudzień (20)
Rok 2014
 Styczeń (32)
 Luty (53)
 Marzec (38)
 Kwiecień (23)
 Maj (45)
 Czerwiec (46)
 Lipiec (36)
 Sierpień (26)
 Wrzesień (20)
 Październik (24)
 Listopad (32)
 Grudzień (13)
Rok 2015
 Styczeń (16)
 Luty (13)
 Marzec (8)
 Kwiecień (13)
 Maj (18)
 Czerwiec (11)
 Lipiec (16)
 Sierpień (13)
 Wrzesień (10)
 Październik (9)
 Listopad (12)
 Grudzień (13)
Rok 2016
 Styczeń (20)
 Luty (11)
 Marzec (3)
 Kwiecień (3)
 Maj (5)
 Czerwiec (2)
 Lipiec (1)
 Sierpień (7)
 Wrzesień (6)
 Październik (3)
 Listopad (5)
 Grudzień (8)
Rok 2017
 Styczeń (5)
 Luty (2)
 Marzec (10)
 Kwiecień (11)
 Maj (11)
 Czerwiec (1)
 Lipiec (8)
 Sierpień (5)
 Wrzesień (8)
 Październik (3)
 Listopad (3)
 Grudzień (3)
Rok 2018
 Styczeń (2)
 Luty (1)
 Marzec (7)
 Kwiecień (9)
 Maj (6)
 Czerwiec (5)
 Lipiec (4)
 Sierpień (0)
 Wrzesień (3)
 Październik (0)
 Listopad (0)
 Grudzień (11)
Rok 2019
 Styczeń (3)
 Luty (0)
 Marzec (1)
 Kwiecień (1)
 Maj (0)
 Czerwiec (0)
 Lipiec (2)
 Sierpień (8)
 Wrzesień (1)
 Październik (5)
 Listopad (3)
 Grudzień (5)
Rok 2020
 Styczeń (7)
 Luty (1)
 Marzec (1)
 Kwiecień (3)
 Maj (4)
 Czerwiec (1)
 Lipiec (3)
 Sierpień (1)
 Wrzesień (0)
 Październik (0)
 Listopad (0)
 Grudzień (3)
Rok 2021
 Styczeń (3)
 Luty (0)
 Marzec (0)
 Kwiecień (0)
 Maj (0)
 Czerwiec (0)
 Lipiec (0)
 Sierpień (0)
 Wrzesień (3)
 Październik (2)
 Listopad (0)
 Grudzień (0)
Rok 2022
 Styczeń (0)
 Luty (0)
 Marzec (0)
 Kwiecień (0)
 Maj (0)
 Czerwiec (0)
 Lipiec (0)
 Sierpień (0)
 Wrzesień (0)
 Październik (0)
 Listopad (0)
 Grudzień (0)
Rok 2023
 Styczeń (0)
 Luty (0)
 Marzec (0)
 Kwiecień (0)
 Maj (0)
 Czerwiec (0)
 Lipiec (0)
 Sierpień (0)
 Wrzesień (0)
 Październik (0)
 Listopad (0)
 Grudzień (0)
Rok 2024
 Styczeń (0)
 Luty (0)
 Marzec (0)
Archiwum nowinek naukowych
Technika
Technologie otoczenia zaprojektowanie dla osób starszych (08-01-2012)

Technologie, które nadzorują stan zdrowia obywateli, zabezpieczają ich domy, a także pomagają im pozostać w dobrej formie fizycznej i w kontakcie z rodziną i przyjaciółmi przyniosą prawdopodobnie największe korzyści osobom starszym - jednak wyłącznie wówczas, gdy osoby te będą potrafiły i będą chciały z nich korzystać. Finansowani ze środków UE naukowcy, poprzez innowacyjne, skupione na użytkowniku projekty, stawiają czoła barierom stojącym na drodze do powszechnego docenienia i wykorzystania nowoczesnych technologii w służbie osobom starszym...

Technologia inteligentnego otoczenia, bazująca na czujnikach i aktywatorach, umożliwiająca dynamiczne sterowanie oświetleniem i ogrzewaniem, ostrzegająca o pozostawieniu uchylonego okna lub też automatycznie powiadamiająca służby ratunkowe, uległa w ostatnich latach znaczącej ewolucji. Inteligentne domy, którymi można sterować w sposób zdalny lub też pozwolić im samoczynnie się regulować w inteligentny sposób, stają się coraz bardziej popularne wśród młodych ludzi lubiących nowinki technologiczne. Tymczasem systemy inteligentne wdrażane są także w domach opieki oraz w domach spokojnej starości, w celu wspierania opiekunów w wysiłkach na rzecz zapewniania wygody, bezpieczeństwa oraz ochrony podopiecznych. Jednak powyższe dwa modele nie obejmują dużej liczby osób starszych, które mogłyby czerpać korzyści z "wszechobecnej technologii" ('ambient technology'), jednak uważają je za zbyt skomplikowane lub potencjalnie zbyt inwazyjne.

"Chociaż ludzie starsi dostrzegają korzyści płynące ze stosowania "wszechobecnych technologii", wielu z nich często nigdy nie korzystało z komputera lub też uczenie się nowych technologii ich onieśmiela. Jednocześnie wiele z powyższych osób nie życzy sobie, aby ktoś monitorował ich środowisko domowe lub sterował nim... zbyt przypomina to "Wielkiego Brata"", zauważa Elena Avatangelou, starsza specjalistka ds. badań naukowych, uczestnicząca w finansowanym przez UE projekcie "Zorientowane na usługi, programowalne środowiska inteligentne przeznaczone dla osób starszych" ('Service orientated programmable smart environments for older Europeans' - Soprano).

Wyzwaniem jest zatem opracowanie systemów, urządzeń oraz interfejsów, z których ludzie starsi będą mogli korzystać w wygodny, intuicyjny i samodzielny sposób w środowisku domowym, bez konieczności stawiania czoła często wymagającym procesom przyswajania nowej wiedzy na temat inteligentnych rozwiązań domowych oraz bez poczucia znajdowania się pod stałym nadzorem.

Avatangelou, wraz z innymi naukowcami uczestniczącymi w projekcie Soprano, który uzyskał wsparcie finansowe w wysokości 7 milionów euro ze strony Komisji Europejskiej, stawiła czoła powyższemu wyzwaniu poprzez stworzenie technologii wspierania osób starszych ('Ambient Assisted Living' - AAL) opracowanej nie tylko przez ekspertów, ale także przez samych zainteresowanych.

Badania prowadzone w ramach projektu Soprano, w którym uczestniczyło 25 partnerów akademickich i przemysłowych, a także dostawcy usług telemedycznych z siedmiu różnych krajów, skupiono wokół tworzenia inteligentnych usług informatycznych przeznaczonych dla osób starszych, wspierających niezależność oraz zwiększających jakość życia w kontekście starzenia się europejskiego społeczeństwa. Dzięki wykorzystaniu metodologii projektowej zwanej badaniami nad wrażeniami i zastosowaniami ("Experience and Application Research" - E&AR) oraz regularnemu organizowaniu grup fokusowych, w których uczestniczyli użytkownicy końcowi, naukowcy upewnili się, że nawet najmniejsze szczegóły systemu Soprano zostaną dopracowane w taki sposób, by spełniały wymagania użytkowników w zakresie ergonomii i użyteczności.

System Soprano zaprojektowano w oparciu o architekturę otwartą - poszczególne, modularne elementy oprogramowania mogą być instalowane i konfigurowane w sposób niezależny, zgodnie z potrzebami poszczególnych użytkowników. System ten umożliwia między innymi inteligentne monitorowanie domów użytkowników, informowanie ich o czyjejś obecności przed drzwiami, przypominanie o konieczności wyłączenia piekarnika lub zażycia lekarstw, monitorowanie stanu zdrowia oraz powiadamianie opiekunów w razie upadku podopiecznego.

"Zamiast przeglądać listę wymagań użytkowników, tworzyć prototyp i testować go, prowadziliśmy ciągłe konsultacje z użytkownikami analizując ich wymagania, preferencje oraz elementy, które im nie odpowiadają", mówi Avatangelou, doświadczony kierownik projektu w greckiej firmie informatycznej Exodus oraz partner koordynujący projektu Soprano. "Wyniki powyższych prac były często zaskakujące".

Przykładowo, programiści początkowo myśleli, że najbardziej intuicyjny będzie interfejs bazujący na szeregu kolorowych ikon, wyświetlanych na ekranie telewizora lub na ekranie dotykowym, pozwalających sterować poszczególnymi elementami systemu (np. sprawdzać kto stoi przed drzwiami lub czy okna zostały zamknięte). Użytkownicy końcowi woleli jednak zastąpienie ikon liczbami, gdyż taki interfejs bardziej przypomina im przyciski pilota telewizyjnego, do których są przyzwyczajeni.

Dla osób, które nie są doświadczonymi użytkownikami nowoczesnych technologii, takie pozornie proste modyfikacje wyglądu i funkcjonalności interfejsu mogą wnieść kolosalną zmianę w zakresie łatwości użytkowania i - co najważniejsze - akceptacji.

Analogicznie, oprogramowanie zachęcające użytkowników do niezbyt wymagających ćwiczeń fizycznych spotkało się z pozytywnym przyjęciem, gdyż jego twórcy wykorzystali wirtualne awatary, a nie, jak ma to miejsce w przypadku większości filmów instruktażowych, nagrania rzeczywistych osób.

Jak mówi Avatangelou "Pierwsi użytkownicy byli zadowoleni, gdyż nie mieli wrażenia, że próbują konkurować z młodszymi, bardziej wysportowanymi osobami".

Kontrola w rękach użytkowników

Co bardzo istotne, system zaprojektowano pod kątem przekazania kontroli w ręce użytkowników, przy jednoczesnym zapewnieniu łatwości użytkowania. By przeciwdziałać obawom na temat "Wielkiego Brata", system inteligentnie reaguje na zdarzenia zachodzące w środowisku domowym i ostrzega opiekunów wyłącznie, gdy dzieje się coś naprawdę niedobrego.

"Podczas gdy większość systemów AAL powiadamia opiekunów natychmiast, gdy, na przykład, podopieczny zapomni zażyć lekarstwo, system Soprano najpierw przypomina użytkownikowi o konieczności spełnienia tego obowiązku - powiadomienie opiekunów następuje wyłącznie, gdy przypomnienia są wielokrotnie ignorowane lub gdy informacje pochodzące z innych czujników sugerują zaistnienie poważnego problemu", tłumaczy Avatangelou. "Sposób i czas pojawiania się powyższych powiadomień można konfigurować indywidualnie, pod kątem poszczególnych użytkowników, w oparciu o ich wymagania i środowisko, w którym przebywają".

Podczas próbnych wdrożeń, przeprowadzonych w warunkach laboratoryjnych i domowych, w których wzięło udział ponad 300 uczestników z Hiszpanii, Holandii oraz Stanów Zjednoczonych, użytkownicy szczególnie wysoko ocenili aplikacje, które pomagały im zapamiętać następujące rzeczy: zażywanie leków, wyłączanie piekarnika oraz zamykanie okien przed wyjściem z domu. Użytkownicy docenili ponadto zwiększone poczucie bezpieczeństwa i ochrony, zapewniane przez system, wiedząc, że w razie niefortunnych zdarzeń lub upadku uzyskają pomoc, bez poczucia, że każde ich działanie jest monitorowane.

Jak zauważa Bas Goossen, pracownik firmy Stichting Smart Homes, będącej holenderskim partnerem projektu: "Ludzie starsi, którym potrzebne są nowe technologie, nie powinni dopasowywać swojego stylu życia do tych technologii - to my powinniśmy dostosować technologię, umożliwiając użytkownikom czerpanie z niej korzyści w życiu codziennym".

Chociaż system Soprano wciąż znajduje się w stadium prototypu, jego otwartą architekturę oraz oprogramowanie pośredniczące ('middleware') udostępniono w ramach licencji o otwartym kodzie źródłowym ('open-source'), natomiast odkrycia poczynione w ramach projektu, dotyczące najlepszych praktyk w zakresie projektowania systemów AAL przeznaczonych dla osób starszych, udostępniane są naukowcom zainteresowanym tą dziedziną wiedzy.

"Nasze prace spotkały się z dużym zainteresowaniem i obecnie poszukujemy funduszy umożliwiających kontynuację powyższych badań", mówi Avatangelou. "Uwzględniając starzenie się europejskiego społeczeństwa, w nadchodzących latach coraz więcej osób będzie czerpać korzyści z tego typu technologii, jednak największą trudność stanowi udzielenie odpowiedzi na następujące pytanie: kto i jak powinien za to zapłacić?".

Projekt SOPRANO uzyskał grant badawczy w ramach Szóstego Programu Ramowego UE.

© Unia Europejska 2005 - 2012

Źródło: CORDIS

Medycyna
Ograniczanie liczby zgonów wynikających z niepożądanych reakcji na leki (08-01-2012)

Według niektórych szacunków błędnie przepisane leki powodują w Europie więcej zgonów niż wypadki drogowe. Finansowani przez UE naukowcy korzystają z technologii informacyjno-komunikacyjnych (TIK), by zapobiec tego typu incydentom. Oprogramowanie wspierające proces podejmowania decyzji dostarcza pracownikom służby zdrowia informacje na temat zagrożeń związanych ze stosowaniem niektórych leków u konkretnych pacjentów. To przełomowe rozwiązanie może pomóc ratować ludzkie życie, ulepszyć opiekę zdrowotną oraz ograniczyć jej koszty...

Chociaż trudno jest pozyskać kompletne, ogólnoeuropejskie dane, wyniki ankiet przeprowadzonych na poziomie poszczególnych krajów sugerują, że w Europie częstotliwość występowania niepożądanych reakcji na leki ('Adverse drug events' - ADEs) jest podobnego rzędu, co w Stanach Zjednoczonych. Amerykańskie dane ilustrują, że w przypadku jednego na dziesięć przyjęć do szpitala popełniane są poważne błędy, z których 60 procent dotyczy leków - statystyki te nie obejmują jednak recept przepisywanych przez lekarzy poza szpitalami. W efekcie pacjenci potrzebujący leczenia często narażeni są na nieumyślne podanie leków, które mogą mieć niebezpieczne skutki uboczne, spowodować inne problemy zdrowotne lub nawet zgon.

"ADE stanowią poważny problem na całym świecie. Zdarza się przepisywanie złych leków, nieprawidłowych dawek, przeoczenie interakcji... i, co bardzo alarmujące, większość ADE pozostaje niewykryta: często lekarze po prostu nie zdają sobie sprawy z tego, że przyjmowane przez pacjentów leki wpływają negatywnie na ich stan zdrowia", mówi Régis Beuscart, profesor w Centre Hospitalier Regional Universitaire de Lille we Francji.

Prof. Beuscart był koordynatorem projektu "Bezpieczeństwo pacjentów dzięki inteligentnym procedurom w zakresie leczenia farmakologicznego" ('Patient safety through intelligent procedures in medication' - PISP), przewodząc zespołowi naukowców z całej Europy, którzy opracowywali innowacyjne technologie pomagające lekarzom przepisywać odpowiednie leki, w oparciu o historię chorób przebytych przez danego pacjenta, skutki działania oraz efekty uboczne poszczególnych leków, a także inne czynniki, specyficzne dla danej sytuacji.

System informatyczny, opracowany dzięki wsparciu finansowemu w wysokości 7,27 milionów euro ze strony Komisji Europejskiej i wykorzystywany obecnie w szpitalach w Bułgarii, Danii oraz Francji, może pozwolić ograniczyć częstotliwość występowania ADE nawet o 20%, potencjalnie ratując każdego roku tysiące istnień ludzkich.

Ze względu na brak szczegółowych, standaryzowanych opisów ADE, naukowcy na początku stworzyli taksonomię, pozwalającą określać cechy ADE obserwowanych w środowisku szpitalnym. Powyższa taksonomia dostępna jest pod adresem: strona internetowa projektu PSIP.

By określić częstotliwość występowania poszczególnych ADE w szpitalach objętych badaniem, uczestnicy projektu wykorzystali techniki eksploracji danych oraz techniki semantyczne, bazując na 105 000 kart pacjentów. Powyższe informacje (całkowicie anonimowe, w celu ochrony prywatności pacjentów i przekonwertowane do wspólnego modelu danych), umożliwiły naukowcom zidentyfikowanie rzeczywistych przypadków, podczas których pacjenci zostali narażeni na niepożądane skutki uboczne, będące następstwem podania nieprawidłowego leku lub kilku leków. Naukowcy brali pod uwagę znane interakcje, zachodzące pomiędzy lekami, leczoną chorobę, ale także, co szczególnie istotne, inne uwarunkowania medyczne i czynniki zagrożenia dotyczące danego pacjenta, np. wiek i przebyte choroby. Następnie badacze przeprowadzili analizę statystyczną, w celu określenia charakterystyk 56 powszechnych, niepożądanych reakcji na leki, określonych na podstawie 236 reguł.

W oparciu o powyższy zestaw reguł zespół uczestniczący w projekcie stworzył informatyczny system wspierania procesu podejmowania decyzji, bazujący na tak zwanych kartach ADE przeznaczonych dla pracowników służby zdrowia (w tym lekarzy, pielęgniarek oraz farmaceutów), ostrzegający o potencjalnych zagrożeniach związanych z przepisywaniem i podawaniem niektórych leków poszczególnym pacjentom.

Po wprowadzeniu informacji na temat pacjenta, diagnozy oraz informacji na temat leku, system ostrzega lekarzy przed, na przykład, potencjalnym narażeniem pacjenta na problemy gastrologiczne (np. wrzody) w wyniku podania mu po operacji leków przeciwbólowych z grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych. W przypadku większości pacjentów powyższe leki nie powodują komplikacji, jednak często podaje się je także osobom, u których mogą pojawić się wrzody żołądka, co prowadzi do dodatkowych komplikacji zdrowotnych a nawet śmierci w wyniku krwawienia wewnętrznego.

Osoby starsze w grupie podwyższonego ryzyka

"Powyższy problem dotyczy zwłaszcza osób starszych oraz pacjentów z licznymi problemami zdrowotnymi", zauważa prof. Beuscart. "Niektóre osoby, szczególnie starsi pacjenci, mogą zażywać nawet 10 lub 20 leków różnego rodzaju - nie jest możliwe, aby lekarz posiadał wiedzę na temat wszystkich możliwych interakcji zachodzących pomiędzy tymi lekami oraz ich odosobnionego i połączonego wpływu na poszczególne choroby pacjenta".

Próby przeprowadzone w szpitalach w Bułgarii, Danii i Francji, których efektem jest dalsze wykorzystywanie systemu w tych krajach, wykazały jego skuteczność na poziomie 50 procent w zakresie wykrywania potencjalnych ADE, co stanowi znacznie lepszy wynik, niż ma to miejsce w przypadku innych, stosowanych dotychczas metod.

"Gdy wykazaliśmy, że system może wykrywać ADE u pacjentów, którzy już na nie cierpieli, chociaż nikt tego nie zauważył, reakcja pracowników służby zdrowia była zdecydowanie pozytywna", mówi koordynator projektu. "Jestem lekarzem i wiem jak bardzo pracownicy służby zdrowia mogą być niechętni gdy chodzi o wdrażanie nowych technologii, jednak wielu z nich było zaskoczonych wynikami".

Uczestnicy projektu zaprojektowali oprogramowanie pod kątem użytkowników, wyposażone w interfejs www, upewniając się, że system dobrze wpisuje się w codzienne procedury realizowane przez pracowników służby zdrowia oraz że możliwa jest jego łatwa integracja z systemami informatycznymi wykorzystywanymi w szpitalach. Naukowcy ściśle współpracowali z pracownikami służby zdrowia, organizując grupy fokusowe, gry projektowe oraz warsztaty, próbując w ten sposób możliwe najlepiej dopasować system do oczekiwań i preferencji jego użytkowników końcowych.

Łatwość, z jaką przeprowadzana jest integracja systemu, była szczególnie widoczna w Bułgarii. W ciągu niecałych sześciu miesięcy system zintegrowano z systemem informatycznym wykorzystywanym w Specjalistycznym Szpitalu Uniwersyteckim Aktywnego Leczenia Endokrynologicznego ('Specialised Hospital for Active Treatment of Endocrinology' - USHATE), pomimo konieczności dostosowania interfejsu do używanej w Bułgarii cyrylicy. Wdrożenie ułatwił fakt, że system informatyczny szpitala USHATE stworzono na miejscu, a nie w oparciu o firmowe oprogramowanie dostarczane przez strony trzecie.

"Dzięki powyższemu możliwe było ścisłe zintegrowanie systemu, podczas gdy w przypadku pozostałych szpitali system zintegrowano w sposób mniej sprzężony, gdyż szpitale te wykorzystują oprogramowanie komercyjne", tłumaczy prof. Beuscart.

Prototypowa wersja systemu jest nadal wykorzystywana w szpitalu w Bułgarii, a w niedalekiej przyszłości zostanie także wdrożona w szpitalu w sąsiedniej Grecji. System PSIP jest także nadal używany w Danii, natomiast we Francji w najbliższych miesiącach obejmie kolejne szpitale.

"Szereg przedsiębiorstw wyraziło zainteresowanie wykorzystaniem opracowanych przez nas rozwiązań w oferowanych przez siebie szpitalnych systemach informatycznych. Współpracujemy ponadto z kilkoma firmami we Francji, w celu stworzenia komercyjnego oprogramowania opartego na wynikach uzyskanych w ramach projektu PSIP", mówi prof. Beuscart.

Oprócz ratowania życia i ulepszania opieki nad pacjentami, technologia PSIP może także przynieść oszczędności szpitalom oraz systemom opieki zdrowotnej. W ramach jednego ze scenariuszy wdrożeń oszacowano, że karty PSIP ADE mogą ulepszyć zapobieganie ADE o trzy procent rocznie w ciągu pięciu lat. Zakładając, że powszechne ADE (hiperkaliemia, niewydolność nerek oraz zaburzenia krzepliwości) wydłużają czas pobytu pacjenta w szpitalu średnio o 5,3 dnia, co kosztuje około 4 500 euro, wdrożenie powyższego systemu w europejskich szpitalach pozwoliłoby każdego roku oszczędzać miliony euro.

Wraz ze starzeniem się europejskiego społeczeństwa oraz wzrostem ilości przyjmowanych leków, pozwalających przeciwdziałać chorobom związanym ze starzeniem się oraz utrzymać odpowiednią jakość życia, w przyszłości nastąpi wzrost zagrożeń związanych z ADE. Technologia opracowana w ramach projektu PSIP, jeśli zostanie wdrożona na szeroką skalę, może pomóc odwrócić powyższy trend.

Projekt PSIP uzyskał wsparcie finansowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE.

© Unia Europejska 2005 - 2012

Źródło: CORDIS

Różności
Czy wolniejsza zmiana pokoleniowa wśród naukowców zagraża rozwojowi nauki? (31-12-2011)

O amerykańskich Narodowych Instytutach Zdrowia (NIH) stało się ostatnio głośno w związku z kontrowersjami, które wybuchły po ogłoszeniu wyników prac nad nowym rodzajem wirusa grypy, powstałym w wyniku wykorzystania genów grypy świńskiej i ptasiej. (Badania były współfinansowane przez NIH). Niektórzy podważali sensowność tego rodzaju badań, w tym celowość przekazywania na nie znacznych środków (rzędu kilku milionów USD), podczas gdy inne, ważne badania z dziedziny medycyny cierpią z powodu problemów ze zdobyciem źródeł odpowiedniego finansowania.

Jako że Narodowe Instytuty Zdrowia pozostają jednym z głównych źródeł funduszy na badania naukowe w medycynie w Stanach Zjednoczonych, a więc i na świecie (roczny budżet NIH wynosi blisko 31 mld USD), polityka tej instytucji znajduje się w centrum zainteresowania wielu amerykańskich środowisk naukowych, często spotykając się z ostrą krytyką. Amerykańscy i zagraniczni naukowcy niejednokrotnie wytykali NIH niegospodarność. Z niezadowoleniem środowisk naukowych spotyka się między innymi przekazywanie znacznych środków na badania z dziedziny tzw. medycyny komplementarnej i alternatywnej. Podobnie ostatnie badania nad nowym wirusem grypy uważa się za niebezpieczne, niepotrzebne, wtórne i w gruncie rzeczy niewiele wnoszące do rozwoju nauki.

Aktualnie jednym z głównych powodów do zaniepokojenia jest coraz trudniejszy dostęp młodych badaczy do finansowania ich prac przez NIH. Na ten aspekt funkcjonowania NIH i jego konsekwencje postanowiło zwrócić uwagę czworo naukowców z Rice University w Huston w Teksasie (Stany Zjednoczone). Wyniki ich analiz zostały opublikowane w dniu 28 grudnia 2011 na łamach PLoS ONE. Być może kryją one chociaż częściową odpowiedź na pytanie o to, jakie czynniki decydują o polityce przyznawania środków na prowadzenie badań naukowych nie tylko w NIH, ale również w podobnego rodzaju rządowych instytucjach działających w wielu krajach na całym świecie.

"W Narodowych Instytutach Zdrowia od lat istnieje świadomość niskiego dostępu do funduszy dla naukowców znajdujących się na początku swojej kariery - odnotowują autorzy artykułu. - Jak zauważył dr Elias Zerhouni, dyrektor NIH w latach 2002-2008, przemawiając w James A. Baker III Institute for Public Policy, »prędzej otrzymasz Nagrodę Nobla niż uzyskasz pierwszy grant«. Odniósł się w ten sposób do przypadku dr Davida Baltimore'a, który zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w wieku 37 lat, czyli będąc znacznie młodszym niż wynosi średni wiek głównego badacza czy pierwszorazowego stypendysty NIH".

Obecnie wśród pracowników NIH zaangażowanych w prowadzenie badań naukowych jedynie 5% jest w wieku równym bądź niższym niż 37 lat, na początku lat osiemdziesiątych XX wieku było to jeszcze 36%. Przeciętny wiek głównych badaczy w NIH również systematycznie wzrasta. W 1980 roku wynosił jeszcze 39 lat, w 2008 roku - już 51.

"Jeżeli ten trend się utrzyma, można oczekiwać, że liczba badaczy otrzymujących granty NIH na działalność naukową w wieku powyżej 70 lat przewyższy liczbę tych w wieku poniżej 40 lat już w 2020 roku - kontynuują autorzy. - W ciągu ostatnich trzydziestu lat wzrósł również przeciętny wiek badaczy otrzymujących po raz pierwszy grant naukowy NIH. W 1980 roku przeciętny wiek otrzymującego grant NIH wynosił 36 lat; w 2008 roku wzrósł do 42 lat".

Starzenie się kadry naukowej NIH może być związane ze starzeniem się amerykańskiego społeczeństwa i amerykańskiej siły roboczej w ogóle. Jednakże w 2008 średni wiek pracownika naukowego NIH był średnio aż o 10 lat wyższy niż średni wiek osoby w wieku produkcyjnym (51 wobec 41 lat); co więcej - był także wyższy o ok. 4 lata niż przeciętny wiek amerykańskiego wykładowcy nauk matematyczno-przyrodniczych czy nauk technicznych. Można więc podejrzewać, że działają tu również inne czynniki, między innymi związane z patologiami w organizacji. Poprzez patologię organizacji rozumiemy zachodzące w niej zjawiska i procesy, które prowadzą do spadku efektywności jej działania.

"Czy wraz ze wzrostem wieku naukowców, którzy otrzymują finansowanie NIH, Stanom Zjednoczonym grozi zaprzepaszczenie szansy na innowacyjne badania i zniechęcenie obiecujących studentów do zajmowania się nauką? - zapytują autorzy. - Wcześniejsze badania wskazywały, że starzenie się pracowników naukowych sektora badań biomedycznych może negatywnie wpłynąć na jego produktywność, ponieważ to młodsi naukowcy częściej są autorami najważniejszych (high-impact) publikacji. Wray wskazywał, że naukowcy są najbardziej produktywni w środkowym etapie rozwoju kariery, który przypada na wiek 36-45 lat, kiedy mają najlepszy dostęp do zasobów finansowych i wsparcia społecznego".


Od 1980 roku przeciętny wiek głównego badacza (czerwony) i naukowca korzystającego po raz pierwszy z grantu NIH na cele naukowe (niebieski) stale wzrasta. Wiek głównych badaczy rośnie szybciej niż wiek naukowców korzystających po raz pierwszy z grantu naukowego NIH. Wyniki analiz wskazują, że naukowcy w przeważającej mierze publikują wyniki badań warte Nobla w młodszym wieku (Estimated Age of Nobel Prize Winner) niż mogliby liczyć na otrzymanie pierwszorazowego grantu lub zostanie głównym badaczem w NIH.

Tymczasem okazuje się, że NIH ostatnio znacznie podniósł poprzeczkę dla młodszych naukowców, ubiegających się o stanowisko głównego badacza lub o przyznanie grantów na cele naukowe. Doszło do tego, że przeciętny wiek noblisty w dziedzinie medycyny lub chemii (za badania biomedyczne) w momencie publikacji wyników jego przełomowych badań jest niższy niż wiek głównego badacza lub naukowca korzystającego po raz pierwszy z grantów NIH. Wielu amerykańskich noblistów, którzy otrzymali nagrodę Nobla z dziedziny medycyny lub dziedzin pokrewnych, w ogóle nie korzystało z pomocy finansowej NIH przy prowadzeniu wczesnych badań, które przyniosły im potem Nagrodę Nobla. Ich wnioski o przyznanie grantów były niejednokrotnie odrzucane. Honoru amerykańskiej nauki broni natomiast sektor prywatny, który - jak się okazuje - sfinansował przeważającą część badań młodych naukowców, które okazały się później warte Nagrody Nobla z medycyny i pokrewnych dziedzin (w tym również z chemii i fizyki), oraz inne agencje rządowe.

"Ponieważ w dziedzinie badan naukowych nasila się konkurencja, podstawowe wyzwanie polega na tym, by przeznaczać fundusze na najbardziej obiecujące badania, wspierać innowacyjność i twórcze myślenie - konkludują autorzy artykułu. - W naszym artykule wykorzystaliśmy Nagrodę Nobla jako wskaźnik innowacji i innowacyjnego myślenia do oszacowania, kiedy formułowane są nowe i rewolucyjne pomysły, szczególnie w naukach biomedycznych. Nasze badania wskazują, że laureaci Nagrody Nobla przeprowadzili swoje przełomowe badania, gdy byli w wieku, który jest niższy niż wiek głównego badacza NIH lub naukowca, którzy po raz pierwszy korzysta z grantu NIH na cele naukowo-badawcze. Nasze dane wskazują również, że choć innowacyjne badania mogą pojawić się w każdym wieku (w przypadku uwzględnionych noblistów między 24 a 72 rokiem życia), wydaje się, że to rola naukowców w wieku przed czterdziestym rokiem życia jest w tych projektach dominująca".

Polityka NIH w porównaniu z innymi amerykańskimi agencjami rządowymi, a przede w wszystkim w porównaniu z sektorem prywatnym, wydaje się tu bardzo konserwatywna i asekuracyjna. Dziwi to tym bardziej, że w ciągu ostatnich trzydziestu lat budżet NIH wzrósł dziesięciokrotnie, a więc NIH powinny dysponować odpowiednimi środkami na inwestowanie w rozwój kariery młodych naukowców.

"Jeżeli nie zostaną podjęte kroki, mające na celu odwrócenie starzenia się głównych badaczy i naukowców otrzymujących pierwszy grant NIH, społeczność naukowa w niedalekiej przyszłości może stracić całe pokolenie naukowców, co doprowadzi do zaburzenia równowagi w infrastrukturze badań biomedycznych i utrudni dostęp do utalentowanych naukowców, biorących udział w projektach finansowanych przez NIH. Za około 20 lat ta przepaść stanie się jeszcze bardziej widoczna, w miarę jak starsi naukowcy zaczną przechodzić na emeryturę. (...) Zwiększając zaangażowanie na rzecz finansowania młodych naukowców i stwarzając im możliwości rozwoju kariery, można zapewnić stały dopływ talentów w nadchodzących latach".

Referencje dokumentu: Matthews KRW, Calhoun KM, Lo N, Ho V (2011) The Aging of Biomedical Research in the United States. PLoS ONE 6(12): e29738. doi:10.1371/ journal.pone.0029738

Astronomia
Odkryto dwie nowe planety wielkości Ziemi (24-12-2011)

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył dwie planety wielkości Ziemi orbitujące wokół starej gwiazdy, która była kiedyś czerwonym olbrzymem, a obecnie znajduje się w końcowej fazie ewolucji charakteryzującej się wysokim poziomem jaskrawości oraz niską lub pośrednią masą.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature zespół złożony z naukowców z Belgii, Francji, Hiszpanii, Kanady, Niemiec, Polski, USA i Włoch opisuje, w jaki sposób dostrzeżony przez nich nowy układ planetarny, położony w odległości zaledwie 3.900 lat świetlnych od Ziemi, mógł się przyczynić do zwiększenia utraty masy przez gwiazdę macierzystą KIC 05807616.

Astronomowie zaangażowani w prace badawcze są przekonani, że obserwacje wskazują na silny wpływ układów planetarnych na ewolucję ich gwiazd macierzystych. KIC 05807616 składa się obecnie z odsłoniętego rdzenia czerwonego olbrzyma, który stracił niemal całą swoją otoczkę. Powstawanie tego typu gwiazd wymaga, aby przodek czerwonego olbrzyma zrzucił niemal całą swoją otoczkę za pomocą mechanizmu, który znacznie nasila zwykłą utratę masy z powodu wiatrów gwiezdnych i wydaje się wysoce prawdopodobne, że obydwie odkryte planety krążące wokół gwiazdy mogły uruchomić ten proces.

"Dwie planety o nazwie KOI 55.01 i KOI 55.02 mają bardzo krótkie orbity wokół swojej gwiazdy macierzystej" - wyjaśnia współautor raportu z badań, Gilles Fontaine z Uniwersytetu w Montrealu. "Zbliżywszy się na tak niewielką odległość, prawdopodobnie zanurzyły się głęboko w otoczkę gwiazdy w czasie fazy czerwonego olbrzyma, ale przetrwały. Dwa zaobserwowane ciała byłyby wówczas gęstymi rdzeniami starych planet olbrzymów, których gazowe otoczki odparowały w czasie fazy zanurzenia."

Zespół dostrzegł dwie nowe planety przy okazji rutynowych obserwacji gwiazdy macierzystej. Nagle naukowcy zauważyli obecność dwóch maleńkich modulacji okresowych osiągających 0,005% jasności gwiazdy. Zmienności nie można było przypisać żadnym powtarzalnym wahaniom gwiazdy czy jakiegokolwiek innego źródła, jednym prawdopodobnym wnioskiem było stwierdzenie, że znajduje się tam coś innego.

Warunki panujące na powierzchni tych planet są bez cienia wątpliwości dalekie od znośnych. Planety znajdują się w odległości zaledwie 0,0060 i 0,0076 jednostek astronomicznych (AU) (jedna AU jest równa odległości między Słońcem a Ziemią) od skwierczącej z gorąca gwiazdy macierzystej, której temperatura osiąga 27.000° Celsjusza.

Tego typu warunków nigdy wcześniej nie stwierdzono na planecie odkrytej poza granicami Układu Słonecznego. Ustalenia z pewnością rodzą kilka pytań o to, jaki rodzaj życia - jeżeli jakikolwiek - może występować na takiej kuli ognia.

Planety te, określane mianem demonicznych, mogą być pozostałościami po starych, gazowych planetach olbrzymach - przypominających być może gorętszą wersję Jowisza - orbitujących wokół gwiazdy, kiedy nadal palił się w jej rdzeniu wodór, bardzo dawno temu. Otoczka takiej planety olbrzyma uległaby rozproszeniu w czasie fazy zanurzenia wewnątrz gwiazdy przekształcającej się w czerwonego olbrzyma. Jedynie gęste rdzenie tych planet, złożone z żelaza i innych ciężkich pierwiastków, przetrwałyby ten ekstremalny okres.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS, UdeM

Referencje dokumentu: Charpinet, S., et al. (2011) 'A compact system of small planets around an evolved post red giant star', Nature. DOI: 10.1038/nature10631.

Ekologia
Czarne chmury nad kadzidłem (24-12-2011)

Wedle chrześcijańskiej tradycji Baltazar, jeden z trzech królów, złożył dzieciątku Jezus w darze najczystsze na świecie kadzidło w dzień Jego narodzin. Później kadzidło, symbolizujące boskość i ofiarę Chrystusa, zapalano w czasie dawnych rytuałów religijnych. Stąd zaczęliśmy kojarzyć kadzidła z Bożym Narodzeniem. Jednak naukowcy z Etiopii i Holandii przynoszą nam złe wieści: liczba drzew wytwarzających żywicę olibanową zaczęła drastycznie spadać i szacuje się, że do roku 2027 spadek ten sięgnie 50%. Wyniki badań zostały zaprezentowane w czasopiśmie Journal of Applied Ecology Brytyjskiego Towarzystwa Ekologicznego.

Ale to nie wszystko. Naukowcy przewidują, że liczba drzew może spaść o 90% w ciągu kolejnych 50 lat. Potencjalnymi winowajcami tego gwałtownego spadku są pożary, wypas i inwazje owadów. Przestrzegają, że jeżeli nie zostaną podjęte działania, by zapanować nad tymi problemami, to produkcja żywicy olibanowej znacznie na tym ucierpi. Zespół opiera swoją teorię na badaniach w terenie zakrojonych na szeroką skalę, które jako pierwsze poświęcone były monitorowaniu losu kadzidłowców Boswellia.

Żywicę olibanową pozyskuje się z różnych gatunków kadzidłowca Boswellia, drzewa występującego w Rogu Afryki i na Półwyspie Arabskim. Chociaż od lat sprzedaż kadzideł jest prowadzona na całym świecie, to niewiele wiadomo na temat wpływu odciągania żywicy olibanowej na drzewa.

Naukowcy pracujący pod kierunkiem dr Fransa Bongersa z Uniwersytetu w Wageningen, Holandia, przeanalizowali 13 parceli (każda o powierzchni 2 hektary) w północno-zachodniej części Etiopii. Zbadano drzewa, z których odciągano żywicę olibanową i takie z których jej nie odciągano.

Przez 24 miesiące zespół monitorował przeżywalność, wzrost i produkcję nasion ponad 6.000 kadzidłowców Boswellia i wykonał ponad 20.000 pojedynczych pomiarów. Pozyskane w ten sposób dane wykorzystano do zbudowania modeli demograficznych, na podstawie których można prognozować los populacji Boswellia w nadchodzących latach.

Szacunki nie wyglądają dobrze. Dane wskazują na znaczny stopień kurczenia się populacji Boswellia, co zakłóci produkcję kadzideł w ciągu najbliższych 15 lat.

"Aktualny sposób zarządzania populacjami Boswellia jest najwyraźniej niezrównoważony" - podkreśla dr Bongers. "Nasze modele pokazują, że w ciągu 50 lat populacje Boswellia zostaną zdziesiątkowane, a kurczące się populacje oznaczają zaprzestanie produkcji kadzideł. To raczej alarmujący komunikat dla producentów kadzideł i organizacji działających na rzecz ochrony przyrody."

W ramach badań stwierdzono, co jest jednym z najważniejszych odkryć, że odciąganie żywicy nie stanowi problemu - to tylko jeden z wielu kłopotów, bowiem dane sugerują, że problem wynika z innych czynników.

"Mało prawdopodobne jest, aby odciąganie żywicy olibanowej było główną przyczyną spadku populacji, który jest prawdopodobnie generowany przez wypalanie, wypas i inwazje chrząszcza długorogiego, który składa jajeczka pod korą drzew" - stwierdza dr Bongers.

Po zbadaniu 13 obszarów naukowcy stwierdzili, że brak zrównoważenia w populacji Boswellia jest powodowany przez wysoki poziom umieralności wśród dorosłych drzew i brak wymiany starszych drzew na młode, ze względu na spadek wskaźnika przeżywalności sadzonek Boswellia.

"Liczba pożarów i intensywność wypasu na obszarze objętym badaniami wzrosły w ciągu ostatnich dekad w następstwie znacznego wzrostu pogłowia bydła, co może być przyczyną nierozwijania się sadzonek w młode drzewa" - mówi dr Bongers. "Jednocześnie znaczny odsetek badanych drzew uległ obumarciu po inwazji chrząszcza długorogiego. Niezbędne jest wprowadzenie zdecydowanych i dalekosiężnych zmian w zarządzaniu, jeżeli populacje Boswellia - i dalsza produkcja kadzideł - mają być zachowane".

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Groenendijk, P., et al. (2011) 'Limitations to sustainable frankincense production: blocked regeneration, high adult mortality and declining populations', Journal of Applied Ecology. DOI: 10.1111/j.1365-2664.2011.02078.x.

Biologia
Biologiczny układ modelowy pomaga zrozumieć "stan pochłaniający" (23-12-2011)

Finansowany ze środków unijnych zespół niemieckich naukowców zbadał, w jaki sposób zachowują się włókna zbudowane z białka mięśniowego - aktyny - w czasie jednoczesnego transportu i wiązania poprzecznego. W artykule poświęconym nowym badaniom, opublikowanym w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences, zespół wyjaśnia, w jaki sposób doszło do odkrycia, że na pewnym etapie układy nagle przechodzą w tak zwany "stan pochłaniający", chociaż nie przestają zużywać energii. Badania zostały dofinansowane z projektu COMPNET (Dynamika i samoorganizacja złożonych sieci cytoszkieletowych), który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) o wartości 1,5 mln EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Prawa rządzące stanami pochłaniającymi można najlepiej opisać jako pociąg towarowy zasilany wystarczającą ilością energii, aby poruszać się po torach tak daleko, jak te prowadzą. Stan pochłaniający to stan, z którego układ nie może uciec.

Niemieckiemu zespołowi udało się wykazać, że prawa te sprawdzają się również w naturze. Przyjęta przez nich metoda polegała na zbudowaniu prostego układu modelowego, składającego się z zaledwie trzech komponentów, aby przeanalizować prawa rządzące tymi tak zwanymi stanami pochłaniającymi w białkach mięśniowych. Trzy komponenty to białko mięśniowe aktyna, białka motoryczne odpowiedzialne za transport i ruch w komórkach oraz molekuły fascyny, które wiążą poprzecznie włókna aktyny. Wykorzystanie tego prostego i łatwego do kontrolowania modelu umożliwiło naukowcom zbadanie fundamentalnych zasad stanów pochłaniających.

Naukowcy byli w stanie przeanalizować, w jaki sposób aktyna stanowi część aktywnego układu, który stale zużywa energię. Chociaż aktywne układy otaczają nas zewsząd, znajdując się zarówno w najprostszych maszynach, jak i najbardziej zaawansowanych pod względem rozwoju organizmach, nasza wiedza na ich temat pozostaje ograniczona.

W czasie eksperymentu miliony biologicznych białek motorycznych, przyczepionych do szklanej powierzchni, były odpowiedzialne za transport włókien aktyny. Były aktywnymi komponentami w układzie modelowym. Po dodaniu adenozynotrifosforanu (ATP), który jest "paliwem" białek motorycznych, włókna zaczęły poruszać się losowo. Następnie naukowcy dodali wiążące poprzecznie molekuły, aby połączyć włókna. To doprowadziło do powstania jeszcze większych struktur poruszających się po szklanej powierzchni.

Ostatecznie wszystkie włókna zostały włączone do większych struktur. Jednakże struktury te nie były już w stanie poruszać się swobodnie po powierzchni, gdyż zostały przymocowane do miejsca i zaczęły się poruszać w kółko - układ został uwięziony w stanie pochłaniającym, czyli takim, z którego nie mógł uciec.

Ku zdumieniu naukowców zbudowane struktury były dosyć złożone. Zespół informuje, że odkrył zbiór doskonale wykształconych pierścieni, złożonych z milionów pojedynczych włókien, które stale obracały się pod wpływem białek motorycznych.

"Zaskakująca jest nie tylko złożoność samych tych struktur, ale także fakt, iż nawet tak prosty układ, składający się z zaledwie trzech komponentów - włókien, białek motorycznych i białek wiążących poprzecznie - może wpaść w stan pochłaniający" - stwierdził autor naczelny raportu z badań, Volker Schaller z Instytutu Biofizyki Molekularnej i Komórkowej przy Technische Universitaet Muenchen w Niemczech.

Zdaniem innego autora raportu, Andreasa Bauscha, zdumiewającym w dokonanym odkryciu jest to, że chociaż aktywny układ może przejść w stan pochłaniający, to nadal zużywa energię. "To co hipnotyzuje w układzie modelowym, poza fascynacją wzbudzaną prze niemal idealne formy, to jego pozorna sprzeczność. Stan pochłaniający dla układu to jak ślepa uliczka: jedna część systemu wchodzi w ślepy zaułek, z którego nie ma już wyjścia" - wyjaśnia profesor Bausch.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Schaller, V., Weber, C. A., Hammerich, B., Frey, E., Bausch, A. R., 'Frozen steady states in active systems', Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011. DOI: 10.1073/pnas.1107540108.

Antropologia
Kto ma lepszego nosa? Badania wskazują na współczesnego człowieka (20-12-2011)

Finansowany ze środków unijnych zespół naukowców odkrył, że płaty skroniowe człowieka, które mają kluczowe znaczenie dla zmysłu powonienia, pamięci, języka oraz funkcji społecznych, są stosunkowo większe u Homo sapiens niż u Neandertalczyków. Odkrycia zaprezentowane w czasopiśmie Nature Communications wskazują, że współczesny człowiek ma lepszy układ węchowy niż Neandertalczyk. Badania zostały dofinansowane z projektu EVAN (Europejska antropologiczna sieć wirtualna), który otrzymał grant sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie (RTN) w wysokości 3,3 mln EUR z budżetu Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

Encefalizacja - współczynnik mózgu do masy ciała - jest ściśle powiązana z ewolucją człowieka. Jednakże dwie genetycznie odmienne linie ewolucyjne dały początek gatunkom ludzkim o podobnie dużym mózgu. Naukowcy z Hiszpanii, Niemiec i Włoch przeanalizowali ewolucję mózgu współczesnego człowieka na podstawie oceny różnic w kształcie podstawy czaszki u ludzi o dużych mózgach. Analizie poddany został dół przedni czaszki (ACF), aby ustalić, czy przednie rozszerzenie u wysoce umózgowionego człowieka współczesnego i Neandertalczyka różniło się pod względem kształtu i układu.

Markus Bastir i Antonio Rosas z Wydziału Paleobiologii Muzeum Nauk Przyrodniczych (CSIC) w Hiszpanii kierowali zespołem, który wykorzystał zaawansowane techniki obrazowania medycznego do oceny wewnętrznych struktur skamielin czaszek ludzkich. Trójwymiarowe (3D) metody ilościowego określania kształtu podstawy mózgu, takie jak w morfologii szkieletowej podstawy czaszki, przyniosły naukowcom wyniki, jakich szukali.

"Struktury, które odbierają bodźce węchowe są w przybliżeniu o 12% większe u współczesnego człowieka niż u Neandertalczyka" - stwierdzili naukowcy.

Zespół jest przekonany, że wyniki mogą mieć istotne implikacje dla zdolności węchowej i zachowania człowieka. Wielkość opuszek węchowych człowieka jest powiązana ze zdolnością do wykrywania i rozróżniania różnych zapachów. Powonienie to zdaniem naukowców jeden z najstarszych zmysłów kręgowców.

"To również jedyny, który ustanawia bezpośrednie połączenie między mózgiem a jego otoczeniem" - zauważa dr Bastir. Inne zmysły muszą przechodzić przez rozmaite filtry korowe, a powonienie trafia ze środowiska bezpośrednio do najwyższych ośrodków mózgu - wskazuje zespół.

Dr Rosas zauważył: "Powonienie nigdy nie śpi, ponieważ bez przerwy oddychamy i odbieramy zapachy." Obwód neuronalny powonienia pokrywa się z obwodem pamięci i emocji, "co wyjaśnia ogromną zdolność zachowywania w pamięci i wyrazistą intensywność wydarzeń z życia odbieranych powonieniem".

Wyjaśniając różnice w modelach rozwoju mózgu między Homo sapiens a Neandertalczykiem w czasie decydującego etapu rozwoju kognitywnego, współautor Philipp Gunz z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Niemczech powiedział: "W pierwszym roku życia mózgi Neandertalczyków i współczesnych ludzi rozwijają się odmiennie. Współczesny człowiek ma mniejszą twarz i nos w porównaniu do neandertalskiego kuzyna. Tym niemniej część mózgu, która przetwarza zapachy jest większa u współczesnych ludzi niż u Neandertalczyków."

Współautor, Jean-Jacques Hublin z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka, powiedział: "Pojawia się coraz więcej dowodów na to, że duże mózgi Neandertalczyków i współczesnych ludzi wykształciły się niezależnie i mogły odmiennie funkcjonować. Nasze badania dają wyobrażenie o funkcjonalnym znaczeniu tych różnic rozwojowych".

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Bastir, M., et al. (2011) 'Evolution of the base of the brain in highly encephalized human species', Nature Communications, 2: 588. DOI: 10.1038/ncomms1593.

Medycyna
Naukowcy rozwiązują zagadkę rycyny (20-12-2011)

W toku nowych badań zespół austriackich naukowców zidentyfikował wreszcie białko, które kontroluje sposób, w jaki zabija rycyna - śmiertelna trucizna roślinna i broń biologiczna. Dzięki wykorzystaniu biologii komórek macierzystych w połączeniu z nowoczesnymi metodami przesiewowymi zespół był w stanie dotrzeć do sedna działania trucizny.

Rycyna, jedna z najbardziej zjadliwych trucizn na bazie roślinnej na świecie, często trafia na pierwsze strony gazet ze względu na kojarzenie jej z terroryzmem. Odnotowano, że zarówno Al-Kaida, jak i siły zbrojne USA w czasie I wojny światowej, testowały potencjał rycyny jako chemicznego środka bojowego.

Chociaż wystarczy zaledwie niewielka ilość trucizny, aby spowodować zgon w ciągu dwóch do trzech dni od momentu przedostania się do krwioobiegu i choć do tej pory nie odkryto antidotum, tę śmiercionośną truciznę można bez trudu kupić na lokalnych rynkach, gdyż pozyskiwana jest z na pozór nieszkodliwych ziaren rącznika pospolitego.

W tym miejscu do akcji wkracza zespół austriacki z Instytutu Biotechnologii Molekularnej (IMBA) Austriackiej Akademii Nauk w Wiedniu. Naukowcy zidentyfikowali molekułę białka zwaną Gpr107, która ma zasadnicze znaczenie dla śmiercionośnego oddziaływania rycyny. Innymi słowy komórki pozbawione Gpr107 są odporne na truciznę.

Ulrich Elling, jeden z naukowców zaangażowanych w badania, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Cell Stem Cell, powiedział: "Wyniki naszych badań sugerują, że możliwe będzie teraz opracowanie swoistego antidotum w postaci niewielkiej molekuły blokującej białko Gpr107."

Dzięki temu, że nowa technologia umożliwia przeprowadzenie badań przesiewowych całego genomu ssaków pod kątem mutacji, naukowcy mogą teraz odkryć w ciągu kilku tygodni to, nad czym badacze głowili się przez całe dekady.

Zazwyczaj metody przesiewowe koncentrują się na wyszukiwaniu pojedynczej mutacji poprzez badanie skutków usunięcia pojedynczego genu, co nie zawsze jest skuteczne.

Josef Penninger wskazuje, że nowa technika może okazać się rewolucyjna w biomedycynie.

"Udało nam się połączyć genetykę drożdży, które mają pojedynczy zestaw chromosomów, umożliwiający natychmiastową mutację genów, z biologią komórek macierzystych. Od dziesiątek lat naukowcy poszukują systemu sprawdzającego się u ssaków, który umożliwiłby jednoczesną rekonstrukcję milionów mutacji genów. Rozwiązaliśmy zagadkę, a nawet złamaliśmy paradygmat w biologii - udało nam się wytworzyć stabilne komórki macierzyste myszy o pojedynczym zestawie chromosomów i opracować nowe narzędzia do ich wykorzystania, aby szybko sprawdzić praktycznie wszystkie geny jednocześnie pod kątem konkretnej funkcji. Możliwe zastosowania tego odkrycia są nieskończone. Począwszy od podstawowych kwestii, takich jak, które geny są niezbędne dla prawidłowej pracy komórek mięśnia sercowego, po konkretne zastosowania, takie jak nasze, dotyczące toksyczności rycyny."

Wkład w badania wnieśli naukowcy z Kanady, Niemiec i USA.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Elling, U., et al. (2011) Forward and Reverse Genetics through Derivation, of Haploid Mouse Embryonic Stem Cells. Cell Stem Cell. DOI: 10.1016/j.stem.2011.10.012

Psychologia
Seniorzy i pracownicy zmianowi cierpią z powodu wykluczenia społecznego (18-12-2011)

Naukowcy z Wlk. Brytanii odkryli, że osoby starsze i niepracujące w zwykłych godzinach "biurowych" od 9:00 do 17:00, są bardziej narażone na prawdopodobieństwo poczucia wykluczenia ze społeczeństwa.

"Poczucie bycia częścią społeczeństwa zazwyczaj wiąże się z udziałem w pewnych zajęciach typu sport, sztuka, wolontariat czy nawiązywanie kontaktów społecznych" - wyjaśnia koordynator prac badawczych, dr Matt Barnes z Narodowego Centrum Badań Społecznych w Wlk. Brytanii. "Wyniki naszych badań wskazują, że osoby starsze oraz te, które pracują w nietypowych godzinach napotykają na szczególne przeszkody w angażowaniu się w tego typu zajęcia."

Wyposażeni w grant Rady ds. Badań Ekonomiczno-Społecznych (ESRC) w Wlk. Brytanii naukowcy odkryli, że rząd jest przekonany o tym, iż kluczem do umacniania dobrego samopoczucia fizycznego i emocjonalnego jest praca. Brak pracy podsyca problemy związane z wyłączeniem społecznym i niskimi przychodami. Aczkolwiek badania podkreślają również, że praca w nieregularnych godzinach wpływa na możliwości udzielania się w życiu społecznym i poczucia zintegrowania ze społeczeństwem.

Około 66% zatrudnionych pracuje w nietypowych godzinach. Rozmaite usługi i obiekty zaczęły dostosowywać się do aktywności konsumentów, ale osoby z kategorii "nietypowe godziny pracy" cały czas borykają się z ograniczeniami, jeżeli chodzi o wypoczynek ze względu na małą dostępność usług i brak innych osób, z którymi mogłyby spędzić czas wolny.

Pracownicy ci mają również większe trudności z udziałem w bezpośrednich spotkaniach i kontaktach w porównaniu do osób, które mają standardowy tydzień pracy, określany przez ekspertów jako praca od poniedziałku do piątku w godzinach od 8:00 do 19:00. Problem nasila się w przypadku konieczności świadczenia pracy wieczorami lub w czasie weekendów.

Osoby pracujące wieczorami zwykle spędzają tygodniowo niemal 7 godzin na zajęciach wymagających czynnego zaangażowania. Ci, którzy pracują w soboty zazwyczaj poświęcają takim zajęciom 5 godzin, podczas gdy osoby pracujące w "zwykłych" godzinach przeznaczają na tego typu zajęcia 8 godzin tygodniowo.

"Dzięki temu, że badani prowadzili dzienniki i analizowali sposób spędzania czasu w ciągu doby - mówi dr Barnes - byliśmy w stanie poznać ich 'udzielanie się' i stwierdzić, co można zrobić, by zapewnić większą inkluzję społeczną."

Wyniki badań pokazują również, że osoby starsze napotykają problemy przy próbach zaangażowania się w tego typu zajęcia. Ponad 1 mln osób staje w obliczu problemów związanych z relacjami społecznymi i wykluczeniem społecznym. Naukowcy sugerują, że ludzie mogą rozwijać kontakty społeczne i otrzymywać wsparcie poprzez spędzanie czasu z przyjaciółmi. Ma to szczególne znaczenie w przypadku osób starszych, które doświadczają zdarzeń zmieniających życie, jak choroba czy emerytura. Tego typu doświadczenia mogą zwiększać ryzyko odczucia izolacji społecznej. Osoby starsze mogą również wzmacniać swoje poczucie niezależności zdaniem zespołu dzięki spędzaniu czasu z niedomownikami.

Jeżeli chodzi o różnice między płciami, w toku badań ustalono, że wśród kobiet istnieje wyższe prawdopodobieństwo spędzania czasu na nawiązywaniu kontaktów społecznych z przyjaciółmi niż wśród mężczyzn. Należy jednak zauważyć, że ich czas jest ograniczony przez inne zajęcia, choćby prace domowe i opiekę.

"Nie ma wątpliwości, że społeczne udzielanie się ma istotne znaczenie dla wyższej jakości życia, zarówno w starszym wieku, jaki i wśród osób nadal czynnych zawodowo" - wyjaśnia dr Barnes. "Poprawa dostępu do transportu publicznego oraz innych obiektów i usług może znacznie wspomóc inkluzję społeczną w Wlk. Brytanii."

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Na podstawie informacji uzyskanych od Rady ds. Badań Ekonomiczno-Społecznych

Ekologia
Śledzika prosto z Bałtyku? Tylko na własne ryzyko (16-12-2011)

Jeżeli sądzisz, że to co jesz ma wyłącznie wpływ na twoje zdrowie i dobre samopoczucie, to zastanów się na tym raz jeszcze. Wyniki nowych badań przeprowadzonych w Finlandii pokazują, że możesz pomóc w łagodzeniu obciążeń i zagrożeń związanych z niebezpiecznymi substancjami występującymi w łańcuchu dostaw żywności poprzez wybór odpowiednich produktów żywnościowych i przestrzeganie wskazówek dietetycznych. Naukowcy z projektu Foodweb, koordynowanego przez MTT Agrifood Research Finland, stawiają w centrum uwagi Morze Bałtyckie, twierdząc że łańcuch dostaw żywności sieje spustoszenie w tym akwenie. I w drugą stronę, niebezpieczne substancje nagromadzone w ekosystemie morskim mogą zwiększyć ryzyko spożycia szkodliwej dla zdrowia żywności.

Partnerzy Foodweb przygotowali informacje na temat obciążenia środowiska przez różne produkty żywnościowe i powiązane z nimi zagrożenia środowiskowe. To pomaga rzucić światło na żywność, którą należy wybierać.

Naukowcy przeanalizowali oddziaływanie łańcucha dostaw żywności na Morze Bałtyckie. Szczególny nacisk położyli na produkcję i spożycie żywności w centralnym regionie Morza Bałtyckiego.

Winowajcą, generującym największe obciążenie Morza Bałtyckiego azotem i fosforanem jest produkcja pierwotna, podczas gdy produkcja paszy dla zwierząt przyczynia się głównie do eutrofizacji, zajmując ponad 50% obszarów gruntów rolnych w regionie.

Produkcja mięsa i mleka ponosi odpowiedzialność za największą część obciążenia - mówi starszy specjalista ds. badań naukowych Yrjö Virtanen z MTT Agrifood Research Finland. Obciążenie azotem generowane przez produkcję wołowiny mierzy się zwykle w ocenach cyklu życia w przedziale od 30 do 50 gramów azotu na 1 kilogram wołowiny.

"Ocena przeprowadzona w ramach badań oparła się na modelu całego łańcucha dostaw żywności" - powiedział dr Virtanen. "Pokazuje, że obciążenie azotem generowane przez 1 kilogram wołowiny wynosi 78 gramów."

Zespół odkrył, że azot wytwarzany w czasie produkcji wieprzowiny i jaj stanowi około 33%, podczas gdy jego ilość w przypadku produkcji mięsa drobiowego wynosi około jednej siódmej tej, jaka powstaje w produkcji wołowiny.

Łańcuchy produkcji jednego kilograma ziarna lub jednego litra mleka wytwarzają jedynie około jednej piętnastej obciążenia azotem powstającego w wyniku produkcji wołowiny. Jeżeli chodzi o jeden kilogram ziemniaków, to obciążenie azotem wynosi zdaniem naukowców zaledwie jedną setną w porównaniu do wołowiny.

Co zaś się tyczy obciążenia fosforem, to łańcuch produkcji jednego kilograma wieprzowiny generuje około jednej czwartej tego, co łańcuch produkcji jednego kilograma wołowiny. Mięso drobiowe i jaja odpowiadają za około jedną dziesiątą, a mleko za około jedną piętnastą tego co wołowina. Należy zauważyć, że istnieją różnice w danych z poszczególnych krajów w zależności od efektywności wykorzystywania składników odżywczych.

Wybór odpowiednich produktów żywnościowych mógłby doprowadzić do obniżenia eutrofizacji. "Przestrzeganie krajowych wytycznych dietetycznych może obniżyć obciążenie wywierane przez rolnictwo o około 7%" - mówi Virpi Vorne, również z MTT Agrifood Research Finland.

Kierownik naukowy Fińskiego Instytutu Środowiska Matti Verta zauważył: "W przypadku spożywania ryb z Morza Bałtyckiego należy stosować się do zaleceń. Ryby należy spożywać raz lub dwa razy w tygodniu, a ich gatunki powinny być na wszelki wypadek zróżnicowane. Wedle zaleceń Fińskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności osoby w wieku prokreacyjnym, małe dzieci i kobiety ciężarne nie powinny spożywać dużych śledzi bałtyckich, łososi ani pstrągów złowionych w Morzu Bałtyckim więcej niż raz lub dwa razy w miesiącu. Niemniej Morze Bałtyckie nie jest jednym źródłem zagrożenia. Niebezpieczne substancje nagromadzone z innych części środowiska i powstające w czasie przygotowywania żywności również mogą akumulować się w tym, co spożywamy."

Producenci żywności i konsumenci powinni stanąć na wysokości zadania i pomóc w minimalizowaniu tego problemu poprzez zwiększanie zbiorów i sprzyjanie ekologicznej efektywności wykorzystywania składników odżywczych" - zdaniem profesor Sirpa Kurppa, naukowiec z MTT Agrifood Research Finland.

"Konsumenci powinni być świadomi najistotniejszych wyzwań w łańcuchu produkcji we własnym kraju" - zauważa profesor Kurppa. "Konsumenci i łańcuch produkcji powinny połączyć siły, aby w sposób znaczący obniżyć obciążenie substancjami odżywczymi w Morzu Bałtyckim."

Wkład w badania wnieśli eksperci z Fińskiego Instytutu Środowiska (SKYE), Uniwersytetu w Tartu i Centrum Nauki AHHAA w Tartu, Estonia, oraz z Uniwersytetu Łotwy.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Na podstawie informacji uzyskanych z MTT Agrifood Research Finland

Neuronauki
Co decyduje o pojemności naszej pamięci krótkotrwałej? (15-12-2011)

W eksperymentach z użyciem encefalografu, przeprowadzonych w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie, udowodniono, że pojemność pamięci krótkotrwałej człowieka zależy od stosunku między okresami fal theta i gamma. (Źródło: Instytut Nenckiego)
1. W eksperymentach z użyciem encefalografu, przeprowadzonych w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie, udowodniono, że pojemność pamięci krótkotrwałej człowieka zależy od stosunku między okresami fal theta i gamma. (Źródło: Instytut Nenckiego)

Pamięć krótkotrwała pełni kluczową rolę w funkcjonowaniu naszej świadomości. Już kilkanaście lat temu sformułowano hipotezę, wedle której pojemność pamięci krótkotrwałej w specyficzny sposób zależy od dwóch cyklów aktywności elektrycznej mózgu. W Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie po raz pierwszy hipotezę tę udało się potwierdzić doświadczalnie.

Człowiek potrafi świadomie operować od pięciu do dziewięciu porcjami informacji jednocześnie. Podczas przetwarzania porcje te znajdują się w pamięci krótkotrwałej. W 1995 roku badacze z Brandeis University w Waltham zasugerowali, że pojemność pamięci krótkotrwałej może zależeć od dwóch pasm aktywności elektrycznej mózgu - fal theta i gamma. Dopiero teraz, w starannie zaprojektowanych eksperymentach przeprowadzonych w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego (Instytut Nenckiego) w Warszawie, udało się jednoznacznie wykazać, że taka zależność rzeczywiście istnieje.

Im więcej cyklów gamma przypada na jeden cykl theta, tym większa pojemność pamięci krótkotrwałej człowieka, wykazały eksperymenty w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie. U dołu typowy wykres aktywności elektrycznej mózgu (EEG). (Źródło: Instytut Nenckiego)
2. Im więcej cyklów gamma przypada na jeden cykl theta, tym większa pojemność pamięci krótkotrwałej człowieka, wykazały eksperymenty w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie. U dołu typowy wykres aktywności elektrycznej mózgu (EEG). (Źródło: Instytut Nenckiego)

Badanie encefalograficzne (EEG) polega na rozmieszczeniu kilkunastu elektrod na głowie pacjenta. W rejestrowanych sygnałach elektrycznych mózgu można wyróżnić fale o różnych częstotliwościach, m.in. fale theta o częstotliwościach 4-7 Hz i gamma o częstotliwościach 25-50 Hz. Od pewnego czasu wiadomo, że fale te mają związek z kodowaniem informacji w mózgu. Zaobserwowano na przykład, że amplitudy fal theta i gamma wzrastają u osób zmuszonych do przechowywania większej ilości informacji w pamięci krótkotrwałej.

"Hipoteza sformułowana przez Lismana i Idiarta w 1995 roku zakładała, że jesteśmy w stanie zapamiętać tyle kęsów informacji, ile cyklów gamma przypada na jeden cykl theta. Dotychczasowe badania wspierały tę tezę tylko pośrednio", mówi psycholog Jan Kamiński, doktorant z Instytutu Nenckiego i główny pomysłodawca eksperymentów prowadzonych w grupie prof. dr. hab. Andrzeja Wróbla przy współpracy z dr Anetą Brzezicką ze Szkoły Wyższej Psychologii Społecznej.

Kęs informacji to jej porcja w pamięci. Kęsem może być cyfra, litera, pojęcie, sytuacja, obraz czy zapach. "Projektując doświadczenia nad pojemnością pamięci trzeba być bardzo ostrożnym, aby nie ułatwiać badanemu grupowania wielu kęsów w jeden", podkreśla Kamiński i jako przykład podaje ciąg liczb 2, 0, 1, 1. "Takie cztery kęsy łatwo zgrupować w liczbę odpowiadającą bieżącemu rokowi. Zamiast czterech kęsów informacji mamy wtedy tylko jeden".

Odczytanie długości fal theta i gamma z EEG również nie jest proste. Fale te nie są bezpośrednio widoczne na wykresie encefalograficznym. Kamiński zaproponował nową metodę ich wyznaczania. U 17 ochotników odpoczywających z zamkniętymi oczami przez pięć minut badacze rejestrowali aktywność elektryczną mózgu. Następnie filtrowali sygnały i analizowali nie same cykle, lecz korelacje między nimi. Dopiero na podstawie znalezionych korelacji wyznaczono stosunek długości fal theta do gamma i określono prawdopodobną pojemność werbalnej pamięci krótkotrwałej.

Po fazie relaksu ochotnicy byli poddani klasycznemu testowi na pojemność pamięci krótkotrwałej. Polegał on na wielokrotnym wyświetlaniu coraz dłuższych ciągów cyfr. Każda cyfra była prezentowana przez sekundę. Ochotnik musiał następnie z pamięci odtworzyć obejrzaną sekwencję, na początku liczącą trzy, pod koniec badania aż dziewięć cyfr. "Zaobserwowaliśmy, że im dłuższy cykl theta, tym badany pamiętał więcej kęsów, im dłuższy cykl gamma, tym pamiętał mniej. Następnie wyznaczyliśmy korelację między wynikami testów a szacunkami z pomiarów encefalograficznych. Zgodnie z przewidywaniami okazała się ona bardzo wysoka i potwierdza hipotezę Lismana i Idiarta", mówi Kamiński.

Pojemność pamięci krótkotrwałej wpływa na wyniki w rozumowaniu - im jest większa, tym są one lepsze. W Instytucie Nenckiego w Warszawie trwają obecnie eksperymenty, których celem jest opracowanie najskuteczniejszych metod treningu pamięci krótkotrwałej.

Badania nad pojemnością pamięci krótkotrwalej były finansowane z grantu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia, neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna - w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez organelle komórkowe do białek i genów. W Instytucie działa 31 laboratoriów, m.in. nowoczesnej Mikroskopii Konfokalnej, Cytometrii Przepływowej i Skaningowej, Mikroskopii Elektronowej, Testów Behawioralnych i Elektrofizjologii. Instytut dysponuje nowoczesną aparaturą badawczą i zmodernizowaną zwierzętarnią, pozwalającą na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według najwyższych standardów. Poziom prac eksperymentalnych, publikacje i silne związki z nauką światową plasują Instytut wśród wiodących placówek biologicznych Europy.

Technika
Trzykrotny wzrost mocy laserów kaskadowych (15-12-2011)

W Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie zbudowano kwantowe lasery kaskadowe rekordowej mocy. Zdjęcie mikorskopowe przedstawia fragment struktury półprzewodnikowej lasera. Kolory sztuczne. (Źródło: ITE)
1. W Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie zbudowano kwantowe lasery kaskadowe rekordowej mocy. Zdjęcie mikorskopowe przedstawia fragment struktury półprzewodnikowej lasera. Kolory sztuczne. (Źródło: ITE)

Lasery kaskadowe to najmłodsza odmiana laserów półprzewodnikowych, znajdująca się dopiero na progu komercjalizacji. W Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie opracowano technologię produkcji laserów kaskadowych, pracujących w zakresie średniej podczerwieni, o mocy w impulsie trzykrotnie przewyższającej dotychczasowe konstrukcje. Nowe urządzenia otwierają drogę do obiecujących zastosowań przemysłowych i medycznych.

Instytut Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie opracował technologię produkcji i zbudował prototypy kwantowych laserów kaskadowych rekordowej mocy. Nowe urządzenia, wykonane z arsenku galu domieszkowanego glinem, emitują impulsy promieniowania podczerwonego. W temperaturze pokojowej moc impulsu sięga kilkudziesięciu miliwatów, a w warunkach chłodzenia kriogenicznego - nawet pięciu watów. Wartości te są trzykrotnie większe od najlepszych rezultatów osiąganych na świecie dla tego układu materiałowego i tej konstrukcji.

Kwantowe lasery kaskadowe (Quantum Cascade Lasers, QCL) to periodyczne struktury złożone z wielu (nawet kilkuset) warstw półprzewodnikowych tworzących tzw. supersieć. Grubość warstw supersieci zmienia się w starannnie zaprojektowany sposób i zazwyczaj wynosi kilka nanometrów. W ITE warstwy są wykonywane z arsenku galu z domieszkami glinu (GaAs/AlGaAs). Do ich osadzania używa się epitaksji z wiązek molekularnych.

Lasery QCL w szczególny sposób wykorzystują mechanizmy przewodnictwa w materiałach półprzewodnikowych.

Według pasmowej teorii przewodnictwa, jeśli elektrony w półprzewodniku mają małą energię, o wartościach w zakresie nazywanym pasmem podstawowym (walencyjnym), to są związane z atomami półprzewodnika. Jeśli energia elektronów zwiększy się do wartości z zakresu pasma przewodnictwa, elektrony odrywają się od atomów i stają się, obok dziur, nośnikami ładunku w materiale.

W tradycyjnych laserach półprzewodnikowych światło laserowe jest emitowane, gdy elektrony z pasma przewodnictwa w półprzewodniku rekombinują z pustymi, nieobsadzonymi stanami w paśmie walencyjnym. Długość fali promieniowania emitowanego przez laser półprzewodnikowy zależy zatem od wielkości przerwy wzbronionej między pasmami walencyjnym a przewodnictwa.

"Skonstruowanie lasera półprzewodnikowego emitującego fale ściśle określonej długości nie jest łatwe", mówi prof. dr hab. Maciej Bugajski z ITE. "Najpierw trzeba znaleźć materiał o odpowiedniej przerwie energetycznej. To może być trudne lub nawet niemożliwe. A gdy już go mamy, to i tak początek drogi, bo zwykle trzeba od podstaw wymyślać całą technologię jego obróbki".

W kwantowych laserach kaskadowych energia emitowanego promieniowania nie zależy od materiału, lecz od geometrii supersieci - czyli od układu i grubości periodycznych warstw półprzewodnikowych. Elektron wstrzyknięty do pierwszego okresu supersieci tuneluje w górny obszar pasma przewodnictwa. Chwilę później przeskakuje na niższy poziom, wciąż znajdujący się w paśmie przewodnictwa (przejście wewnątrzpasmowe). Podczas przeskoku dochodzi do emisji fotonu. Następnie elektron tuneluje w górny obszar pasma przewodnictwa kolejnego okresu supersieci i proces się powtarza. Odstęp między stanem wzbudzonym a podstawowym w ramach pasma przewodnictwa można zmieniać regulując m.in. grubość warstw supersieci.

Specyfika laserów QCL powoduje, że względnie łatwo zaprojektować strukturę półprzewodnikową emitującą fale elektromagnetyczne określonej długości. Lasery kaskadowe skonstruowane w ITE mogą działać w średniej podczerwieni (fale długości od 9 do 10 mikronów). "Średnia podczerwień jest bardzo atrakcyjnym obszarem fal elektromagnetycznych. Wynika to z faktu, że wiele związków chemicznych pochłania promieniowanie właśnie z tego zakresu", mówi prof. Bugajski.

W Polsce pierwsze lasery QCL zostały wyprodukowane w 2009 roku właśnie w Instytucie Technologii Elektronowej. Opracowano je w ramach ogólnopolskiego projektu "Zaawansowane technologie dla półprzewodnikowej optoelektroniki podczerwieni", którego koordynatorem był ITE. W projekcie uczestniczył m.in. Instytut Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej, gdzie powstał prototypowy detektor gazowego amoniaku. Urządzenie, obecnie wyposażone w nowe lasery kaskadowe z ITE i detektory podczerwieni firmy VIGO System S.A. wyprodukowane we współpracy z ITE, wykrywa amoniak w stężeniach od kilkudziesięciu cząsteczek na miliard.

Kwantowe lasery kaskadowe są znane zaledwie od kilkunastu lat. Budzą duże zainteresowanie, ponieważ umożliwiają budowę przenośnych detektorów wykrywających śladowe ilości substancji chemicznych, np. metanu w kopalniach czy niebezpiecznych gazów w przemyśle chemicznym. Obiecujące są także zastosowania medyczne. Lasery QCL w detektorach pomagałyby wykrywać nawet śladowe obecności markerów chorobowych w powietrzu wydychanym przez pacjenta. Ponieważ promieniowanie podczerwone przenika przez ludzkie ciało, pojawia się też możliwość bezpiecznego prześwietlania pacjentów z rozdzielczością lepszą od uzyskiwanej w ultrasonografii.

Instytut Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie prowadzi badania w dziedzinie elektroniki i fizyki ciała stałego oraz opracowuje, wdraża i upowszechnia nowoczesne mikro- i nanotechnologie w fotonice oraz mikro- i nanoelektronice. Instytut zajmuje się optoelektronicznymi detektorami i źródłami promieniowania, nowoczesnymi laserami półprzewodnikowymi, mikro- i nanosondami pomiarowymi, detektorami promieniowania jądrowego, mikrosystemami oraz czujnikami do zastosowań interdyscyplinarnych, a także specjalizowanymi układami i systemami scalonymi typu ASIC. W celu ułatwienia przemysłowi i jednostkom naukowo-badawczym dostępu do potencjału technologicznego, konstrukcyjnego i pomiarowego, w Instytucie utworzono Centrum Nanofotoniki, Centrum Nanosystemów i Technologii Mikroelektroniczych oraz Laboratorium Technologii Wielowarstwowych i Ceramicznych.

Nauki o Ziemi
Podłoże skalne na Grenlandii podnosi się wraz z topnieniem lodów (14-12-2011)

Grenlandia zaczyna się ponownie zazieleniać - jak wskazują wyniki nowych badań międzynarodowych. Rok 2010 był gorący i wywołał na południu Grenlandii przyspieszenie utraty lodu o 100 mld ton. Wyniki badań ujawniają również, że duże połacie podłoża skalnego wyspy wypiętrzyły się w tym okresie o kolejną ćwierć cala. Lód przyciska podłoże skalne i wraz z topnieniem lodu skaliste wybrzeże unosi się.

Naukowcy z Danii, Luksemburga i USA zmierzyli naturalną reakcję podłoża skalnego wyspy na zmniejszające się obciążenie lodem. Wykorzystali sieć niemal 50 stacji GPS (Global Positioning System) rozmieszczonych na całym wybrzeżu Grenlandii do pozyskania danych potrzebnych w projekcie GNET (Grenlandzka sieć GPS).

Kierownik projektu, profesor Michael Bevis z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Stanowego Ohio w USA, powiedział, że pokrywa lodowa Grenlandii topnieje z roku na rok, co umożliwia coraz większe podnoszenie się podłoża skalnego. Według naukowców wiele stacji GPS na Grenlandii wykrywa każdego roku podnoszenie się skalistego wybrzeża o 15 mm i więcej. Ubiegłoroczny wzrost temperatury spowodował podniesienie się podłoża skalnego na wielu stanowiskach aż o 20 mm.

Zwracając się do uczestników niedawnego spotkania Amerykańskiej Unii Geofizycznej w San Francisco, profesor Bevis powiedział: "Fale dodatkowego topnienia i wypiętrzania implikują, że będziemy świadkami fal zwiększonego podnoszenia się poziomu mórz. Proces ten nie przebiega tak naprawdę w sposób ciągły."

Profesor Bevis wraz z kolegami wykorzystał naturalną fleksurę podłoża skalnego wyspy do pomiaru obciążenia pokrywą lodową. Dodał, że nieprawidłowe wyniesienie wykryte w ramach projektu GNET w 2010 r. spowodowane było zjawiskiem nieprawidłowej utraty lody w tamtym roku. "Anomalia" to liczba dodatkowych dni topnienia.

"Tak naprawdę nie ma innego wytłumaczenia" - stwierdza profesor Bevis. "Anomalia wyniesienia koreluje z mapami anomalii dni topnienia w 2010 r. W miejscach, gdzie było wiele dodatkowych dni topnienia w 2010 r. anomalia wyniesienia jest wyższa."

Pomiary pomogły zespołowi ustalić, że wraz z topnieniem lodu skaliste wybrzeże podnosi się jeszcze bardziej. Naukowcy stwierdzili, że wielkość wypiętrzenia była różna w każdej stacji GPS ze względu na to, że są położone blisko obszarów największej utraty lodu.

Dane pokazały, że stacje na południu Grenlandii, usytuowane bardzo blisko stref dużej utraty lodu, podniosły się aż o 20 mm w ciągu 5-miesięcznego okresu. Stacje znajdujące się daleko podniosły się o co najmniej 5 mm w okresie topnienia w 2010 r. Warto dodać, że stacje położone na północy Grenlandii niemal nie poruszyły się.

W ramach projektu GNET w latach 2007 - 2009 zainstalowano stacje GPS w podłożu skalnym, przede wszystkim na skalistym wybrzeżu wokół obrzeży pokrywy lodowej. Według naukowców projekt GNET oraz powiązana z nim sieć stacji GPS na świecie może wyposażyć badaczy w środki do pomiaru utraty lodu po wycofaniu satelitów GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) w 2015 r.

Wkład w badania wnieśli naukowcy z Politechniki Duńskiej w Kopenhadze, Instytutu Badań Kosmicznych w Danii, Uniwersytetu Luksemburskiego i Uniwersytetu Colorado.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Na podstawie informacji uzyskanych z projektu GNET i Uniwersytetu Stanowego Ohio

Psychologia
Jaki rodzaj nacjonalizmu uszczęśliwia ludzi? (14-12-2011)

Czy poczucie dumy ze swojego kraju daje ci szczęście? Beznadziejne pytanie o niezliczonej liczbie odpowiedzi.

Podczas gdy we wnioskach z wcześniejszych badań stwierdzono, że pozytywne odczucia w stosunku do swojego kraju mogą być powiązane z zadowoleniem z własnego życia, naukowcy Tim Reeskens z Katholieke Universiteit Leuven w Belgii i Matthew Wright, politolog z amerykańskiego Uniwersytetu w Waszyngtonie, DC, postanowili jeszcze bardziej zgłębić temat i przedstawić pełny obraz, jaki kryje się za szczęściem i nacjonalizmem.

Matthew Wright powiedział: "Nie ma problemu ze stwierdzeniem, że duma z własnego kraju uszczęśliwia. Ale o jakiego rodzaju dumie tutaj mowa? To okazuje się czynić wielką różnicę."

Pojęcie nacjonalizmu może obejmować wiele aspektów ideologii, od przekonania o wyższości własnego kraju wobec wszystkich innych krajów, poprzez nacjonalizm "obywatelski", po ochronę państwa przed władzą narzucaną przez inne państwo.

W toku dalszych prac autorzy przeanalizowali odpowiedzi udzielone przez 40.677 osób z 31 krajów na 4 kluczowe pytania zadane w międzynarodowym Badaniu Wartości Europejskich (ang. European Values Study) w 2008 - zakrojonym na szeroką skalę międzynarodowym, obserwacyjnym programie badawczo-sondażowym, w ramach którego przyglądano się podstawowym wartościom humanistycznym. Zapewnia on wgląd w idee, przekonania, preferencje, postawy, wartości i opinie obywateli z całej Europy. Badania te są jedynym w swoim rodzaju projektem eksplorującym sposób myślenia Europejczyków o życiu, rodzinie, pracy, religii, polityce i społeczeństwie.

W prezentacji swoich odkryć w czasopiśmie Psychological Science autorzy podzielili dumę narodową na dwa odrębne aspekty.

Nacjonalizm "etniczny", wyrażany często poprzez określenia rasowe lub religijne, postrzega pochodzenie jako kluczową granicę społeczną definiującą zbiorowe, narodowe "my". Z kolei nacjonalizm "obywatelski" dotyczy bardziej tworzenia inkluzywnego społeczeństwa, wymagając do przynależności jedynie poszanowania dla instytucji i prawa kraju. Podczas gdy nacjonalizm etniczny często posiłkuje się zamkniętym i antagonistycznym podejściem do mniejszości czy imigrantów, nacjonalizm obywatelski, przynajmniej co do zasady, jest bardziej otwarty na budowanie mostów między różnymi społecznościami i otwierania granic przed imigrantami.

Pośród analizowanych pytań sondażowych jedno oceniało "subiektywne odczucie dobrobytu", określane na podstawie ogólnego zadowolenia z życia, a inne mierzyło poczucie dumy narodowej. Dwa kolejne wskazywały na etniczne i obywatelskie granice narodowe na podstawie dokonywanej przez respondentów oceny wagi poszanowania prawa i instytucji oraz określenia przez nich znaczenia pochodzenia.

Podobnie jak w toku wcześniejszych badań, naukowcy odkryli, że osoby odczuwające większą dumę narodową cieszą się lepszym dobrobytem. Odkrycia Reeskensa i Wrighta wskazują również, że nacjonaliści obywatelscy są w ogóle szczęśliwsi, gdyż dobre samopoczucie nawet najdumniejszych nacjonalistów etnicznych ledwie przewyższa to, którym się cieszą osoby o najniższym poziomie dumy obywatelskiej.

Na podstawie sposobu, w jaki ludzie definiują dumę możemy poczynić przewidywania, co do ich reakcji na zmianę sytuacji.

W obliczu ponownego wzrostu popularności partii skrajnie nacjonalistycznych w Europie tego typu badania są nieodzowne, by zmierzyć się ze złożonymi ideologiami politycznymi i dokładnie zdefiniować, jaki rodzaj nacjonalizmu jest pożądany. Wright jest przekonany, że ustalenia posłużą za wskazówki, jakich powszechnych reakcji można się spodziewać w stosunku do takich trendów jak przekraczanie granicy przez miliony ludzi z biedniejszych krajów do bogatszych w poszukiwaniu pracy lub schronienia przed wojną albo w ucieczce przed represjami politycznymi. "Nie ma jasności, co do politycznych implikacji miary szczęścia - aczkolwiek nieszczęśliwi obywatele mogą żądać wielu politycznie niebezpiecznych, ksenofobicznych reakcji. Nacjonaliści etniczni, dumni lub nie, wypadają na relatywnie mniej szczęśliwych przez co bardziej prawdopodobne jest, że ruszą do działania, kiedy nastąpi dywersyfikacja narodu wokół nich".

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Reeskens, T. and Wright, M. (2011) 'Subjective Well-Being and National Satisfaction: Taking Seriously the "Proud of What?" Question', Psychological Science. DOI: 10.1177/0956797611419673.

Psychologia
Magazyny dla mężczyzn używają tej samej retoryki, co przestępcy seksualni (14-12-2011)

Magazyny kierowane do młodych, heteroseksualnych mężczyzn od dawna budzą kontrowersje, a przedstawiany przez nie obraz kobiet jest często przedmiotem dyskusji budzącej niepokój w wielu kręgach.

Ostatnio naukowcy z Wlk. Brytanii przeprowadzili badania, które uzasadniają ten niepokój, bowiem wykazują, że język pojawiający się w tych magazynach ma cechy wspólne z językiem używanym przez przestępców seksualnych, propagując uprzedmiotowienie kobiet.

Choć przeprowadzono wiele prac poświęconych analizie wpływu tych magazynów na dzieci, a wiele sklepów przeniosło je na "górną półkę", która znajduje się poza bezpośrednim zasięgiem wzroku, niewiele uwagi poświęcono oddziaływaniu informacji zawartych w tych magazynach na grupę odbiorców docelowych oraz na same kobiety - główny temat tych magazynów. Kierowniczka projektu dr Miranda Horvath z Uniwersytetu Middlesex wyjaśnia: "Wiele dyskusji wokół regulacji dotyczących męskich magazynów dotyczyło ich oddziaływania na dzieci, ale mniej się mówi o ich wpływie na zamierzonych odbiorców, czyli młodych mężczyzn i kobiety, z którymi ci mężczyźni utrzymują kontakty towarzyskie."

Zespół, w którego skład weszli naukowcy z Uniwersytetu Middlesex i Uniwersytetu Surrey, pokazał badanym opisy kobiet pochodzące z czterech męskich magazynów o największym nakładzie w Wlk. Brytanii oraz komentarze na temat kobiet wygłaszane przez skazanych gwałcicieli. Większość osób, która wzięła udział w badaniach nie była w stanie odróżnić cytatów zaczerpniętych z magazynów od komentarzy przestępców.

Niepokojącym jest to, że odkrycia te sugerują, iż seksizm i uprzedmiotowianie kobiet uległo normalizacji, skoro pojawiają się w popularnych i powszechnie dostępnych magazynach.

Odkrycia opublikowane w czasopiśmie British Journal of Psychology ujawniają, że spośród mężczyzn objętych badaniami, losowa próba 96 osób w wieku od 18 do 46 lat bardziej identyfikowała się z komentarzami wygłoszonymi przez gwałcicieli niż z cytatami z męskich magazynów.

Naukowcy poprosili odrębną grupę kobiet i mężczyzn w wieku od 19 do 30 lat o klasyfikację cytatów pod względem ich obraźliwości i podjęcie próby zidentyfikowania źródła cytatów. Zarówno mężczyźni, jak i kobiety ocenili cytaty z męskich magazynów jako bardziej obraźliwe, ale na ogół mieli trudności z dokładnym wskazaniem grupy, z której pochodziły cytaty.

Dr Horvath zauważa: "Jesteśmy zaskoczeni, że badani identyfikowali się bardziej z wypowiedziami gwałcicieli i niepokoi nas fakt, że strategie legitymizacji stosowane przez gwałcicieli, kiedy wypowiadają się na temat kobiet, brzmią bardziej znajomo dla tych młodych mężczyzn niż przypuszczaliśmy. Magazyny te wspierają sankcjonowanie postaw i zachowań seksistowskich, i powinny bardziej odpowiedzialnie przedstawiać obraz kobiet zarówno w tekście, jak i na ilustracjach. Stwarzają pozory akceptowalności i normalności seksizmu, podczas gdy powinien on tak naprawdę być odrzucany i kwestionowany. Gwałciciele próbują usprawiedliwiać swoje czyny, sugerując że kobiety zachowują się prowokująco wobec mężczyzn i pragną seksu, nawet wtedy kiedy mówią nie. Najwyraźniej jest coś nie tak, kiedy ludzie sądzą, że język używany w męskich magazynach mógłby być wypowiedzią skazanego gwałciciela."

Inny autor raportu z badań, dr Peter Hegarty z Uniwersytetu Surrey, powiedział: "Zasadniczy niepokój budzi fakt, że treść takich magazynów normuje traktowanie kobiet jako obiektów seksualnych. Nie jesteśmy z gatunku takich, co psują każdą zabawę ani nie jesteśmy świętoszkami, którzy sądzą, że nie powinno być żadnych informacji ani mediów na temat seksu kierowanych do młodych ludzi. Ale czy nastoletni chłopcy i młodzi mężczyźni są najlepiej przygotowywani do zaspokajania potrzeb związanych z miłością i seksem, kiedy za normę przyjmowane są przez nich poglądy na temat kobiet niepokojąco bliskie tych odzwierciedlanych w języku przestępców seksualnych?"

Badania podkreślają wagę edukacji seksualnej wśród młodych ludzi, aby nie musieli polegać na wypaczonym i pretensjonalnym obrazie seksu, kreowanym przez redaktorów męskich magazynów. Raport z badań stanowi przestrogę dla branży, wzywając ją do odpowiedzialnego działania i przestrzegania norm.

Anna van Heeswijk, kierownik kampanii z ramienia OBJECT, grupy działającej na rzecz praw człowieka, która sprzeciwia się uprzedmiotowieniu kobiet, sugeruje że w obliczu panującego obecnie w Wlk. Brytanii klimatu obserwacji prasy nie było lepszego momentu na tę publikację. Jak wyjaśnia: "Jeżeli poważnie myślimy o położeniu kresu dyskryminacji oraz przemocy wobec kobiet i dziewcząt, to musimy zwalczać powiązane z nimi postawy i zachowania. To oznacza walkę z publikacjami, które je propagują. Sędzia lord Leveson otworzył dochodzenie w sprawie kultury i etyki prasy. Te zatrważające odkrycia jednoznacznie wskazują na potrzebę włączenia obrazu kobiet do tego dochodzenia. Czas działać".

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Horvath, M. A. H., et al. (2011) '"Lights on at the end of the party": Are lads' mags mainstreaming dangerous sexism?'. British Journal of Psychology. DOI:10.1111/j.2044-8295.2011.02086.x


Archiwum (starsze -> nowsze) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]
[11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20]
[21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30]
[31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40]
[41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]
[51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60]
[61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70]
[71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80]
[81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90]
[91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100]
:
 
 :
 
  OpenID
 Załóż sobie konto..
Wyszukaj

Wprowadzenie
Indeks artykułów
Książka: Racjonalista
Napisz do nas
Newsletter
Promocja Racjonalisty

Racjonalista w Facebooku
[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365