دانشمندان آزمایشگاه دریپر با حمایت مالی ناسا، «لباس برداری متغیر اقدام متقابلی» (V2Suit) ارائه داده‌اند که از فناوری جدید برای ایجاد جاذبه مصنوعی استفاده می‌کند.

 این لباس به فضانوردان حس جاذبه داده و بخشی از اثرات زیان‌آور بی‌وزنی را نیز کاهش می‌دهد.

گرانش صفر، محیطی است که انسان‌ها برای آن آفریده نشده‌اند و فقدان جاذبه موجب تحلیل‌رفتن عضله و استخوان می‌شود و همچنین بر بینایی، سیستم ایمنی، قلب و تعدادی از عملکردهای دیگر بدن اثر می‌گذارد.

فناوری V2Suit با شبیه‌سازی‌ جاذبه در مقیاس شخصی، تعدادی از این مشکلات را حل می‌کند. این لباس از ژیروسکوپ‌های متصل به حسگرها و واحد اندازه‌گیری اینرسیایی درونی برای ارائه مقاومت واقعی و متغیر در مقابل حرکات ناخواسته بدن فضانوردان در گرانش صفر استفاده می‌کند و به آ‌ن‌ها حس جاذبه می‌دهد.

به گفته دانشمندان، این موضوع به فضانوردان کمک می‌کند هماهنگی بهتر و سریع‌تری با فضا داشته و در محیط‌های گرانش صفر یا سیارات دارای گرانش پایین، وضعیت بدنی باثبات‌تری داشته باشند. علاوه بر این، لباس جدید به مسافران فضایی امکان هماهنگ‌شدن بهتر با محیط زمین را پس از ماموریت‌های فضایی طولانی می‌دهد.

محققان آزمایشگاه دریپر اعلام کرده‌اند فناوری V2Suit دارای کاربردهای زمینی نیز خواهد بود و محققان در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه می‌توان از سیستم مقاومت این لباس در درمان‌های جسمانی برای بزرگسالان، قربانیان تصادفات و بیماران عصبی‌عضلانی استفاده کرد.

گام بعدی، پروازدادن آزمایشی این لباس فضایی بر روی یک جت است که هنگام پرواز در مسیرهای سهمی‌وار، لحظات کوتاه سقوط آزاد را ایجاد می‌کند.

آزمایشگاه سازنده اعلام کرده ظرف پنج تا 10 سال آینده این لباس در دسترس قرار خواهد گرفت.

از سال 2002 تا کنون، ماهواره آکوای ناسا در مدار زمین گردش کرده و هزاران تصویر وضوح بالا به منظور کمک به درک بهتر دانشمندان از چرخه آب و هوایی زمین به ثبت رسانده است.

در این نقشه، مناطق به رنگ آبی تیره از کمترین میزان پوشش ابر برخوردار بوده و مناطق سفیدرنگ، بیشتر مواقع ، ابری بوده‌اند.

با نگاه دقیق‌تر به این نقشه، می‌توان انواع الگوهای جالب را روی آن مشاهده کرد. برای مثال تعداد زیادی بیابان بدون ابر در سراسر سیاره در حدود 30 درجه جغرافیایی شمال و جنوب وجود دارند.

اینها در نتیجه الگوهای بادی هستند که توده‌های هوای خشک و مرتفع را از خط استوا به مناطق استوایی منتقل می‌کنند. این باد در آنجا سرازیر شده، رطوبت هوا را مکیده و از شکل‌گیری ابر جلوگیری می‌کند.

در روی دیگر سکه، همین الگوها یک نوار خاص از پوشش ابری را در استوا شکل داده‌اند. در اینجا سلول‌های هدلی (الگوهای بادی)، بادهای مرطوب کم ارتفاع را ایجاد می‌کنند که پس از بالا رفتن، باعث متراکم شدن بخار آب به شکل ابر می‌شوند.

در یک مقیاس محلی‌تر، می‌توان الگوهای ابر را مشاهده کرد که مطابق با اشکال کوهستان‌ها هستند. ابرها بطور مدام در این مناطق شکل می‌گیرند زیرا هوا پس از بالا رفتن از کوه، سرد شده و در نتیجه، رطوبت هوا به شکل ابر متراکم می‌شود.

بیابان صحرا، بیابان عربستان و کالاهاری در مدار 30 درجه شمالی یا جنوبی

نوار مشخص ابر در خط استوا

الگوی ابرها در کوه‌های هیمالیا

سه دانشمند جوان ایرانی قصد دارند با استفاده از یک چاپگر زیستی سه‌بعدی، بافت‌های عصبی مصنوعی را به منظور ترمیم آسیب‌های نخاعی تولید کنند.

 دکتر طلوع شکوه‌فر، دانشیار مهندسی مکانیک و مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه فنی میشیگان، رضا شهبازیان‌یسار، دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک و شایان شفیعی‌نژاد، دانشجوی دکتری این دانشگاه امیدوارند بتوانند با استفاده از این چاپگر بافت زیستی به بازیابی عصب‌های آسیب‌دیده در بیماران مبتلا به آسیب‌های نخاعی کمک کنند.

این چاپگر شبیه یک فر توستر است که بخش جلویی و دو طرف آن حذف شده است. قاب فلزی آن اطراف یک دایره از جنس فولاد ضدزنگ را که با نور فرابنفش روشن شده، گرفته است. هیدرولیک فولاد ضد زنگ و لوله‌های نازک سیاه در لبه پشتی قرار می‌گیرند که در انتهای آن یک جعبه روساز داخلی از جنس پلاستیک قرمز قرار دارد. در جلو این چاپگر، فلز با آرم ربات زیستی به رنگ قرمز حک شده است. روی هم رفته، این قاب فلزی خاکستری رنگ به اندازه کافی برای قرار گرفتن بر روی یک میز مدرسه، کوچک است.

کلید اصلی این کار، تولید جوهر زیستی صحیح یا بافت قابل چاپ است.

شکوه‌فر ریاست آزمایشگاه نانوپزشکی و نانوالکترونیک دانشگاه فنی میشیگان را برعهده داشته و همچنین استادیار دپارتمان مهندسی زیستی در دانشکده دندانپزشکی دانشگاه ایلینویز است.

وی در حوزه تحقیقات چاپ زیستی با شهبازیان‌یسار همکاری داشته که پس زمینه میان‌رشته‌ای‌اش در نانوبلورهای سلولزی مانند مواد زیستی، الهام‌بخش تحقیقات جدید چاپ سه‌بعدی آزمایشگاه شکوه‌فر شده است.

شهبازیان‌یسار اظهار کرد: نانوبلورهای سلولزی با ویژگی‌های مکانیکی بسیار خوب برای چاپ زیستی چهارچوب‌هایی که می‌توان از آن‌ها برای بافت‌های زنده بهره برد، بسیار مطلوب هستند.

شکوه‌فر با توضیح این که بازیابی عصب یک معمای بسیار مشکل در مهندسی زیستی‌پزشکی است، گفت: ما می‌خواستیم که این مشکل بزرگ را هدف قرار دهیم؛ ما با تمام عصب‌هایی که تا پایان عمر با ما هستند، متولد می‌شویم و عصبهای آسیب‌دیده بخوبی ترمیم نمی‌شوند.

مؤسسات دیگر نیز در تلاش هستند تا این مسأله را حل کنند. بسیاری از آن‌ها از دستگاه‌های بزرگ به اندازه یک اتاق برخوردارند که دارای پوشش‌های داخلی کشت سلول، انکوباتور و یخچال هستند. دقت این تجهیزات به آن‌ها اجازه می‌دهد تا اندام کامل را چاپ کنند اما تاکنون نوآوری‌ها در مقیاس‌های کوچکتر نیازمند چابکی بیشتر است.

شایان شفیعی‌نژاد، دانشجوی دکتری دانشگاه میشیگان نیز اظهار کرد: ما می‌توانیم تحقیقات بازیابی عصب را با یک مجموعه چاپگر ساده‌تر پیگیری کنیم؛ سازگارسازی بافت مصنوعی با سلول‌های عصبی بسیار قبل‌تر از راه‌اندازی چاپگر، آغاز می‌شود.

به گفته شفیعی، گام اول در این راه، ساخت یک پلیمر زیست‌سازگار شهددار است که بتوان آن را چاپ کرد. این امر بدان معنی است که شفیعی و شکوه‌فر باید مواد خود را برای چاپ تولید کنند و نمی‌توانند این مواد اولیه را از فروشگاه خاصی تهیه کنند.

عصبها تنها نیازمند یک بافت زیست‌سازگار برای عمل کردن به عنوان حاملی برای سلول‌ها نیستند. عملکرد عصب تماما در مورد پالس‌های الکتریکی است و در این جاست که تحقیقات شکوه‌فر به میان می‌آید.

وی سال گذشته موفق به دریافت کمک هزینه CAREER از سوی بنیاد ملی علوم آمریکا برای استفاده از گرافن در تحقیقات مواد زیستی شد.

این محققان اکنون در حال گسترش کاربری این ماده برای چاپ سلول‌های عصبی هستند. شفیعی امیدوار است که بتوان از این ماده ورای بازیابی عصبهای آسیب‌دیده بهره برد.

ناسا به دنبال پرواز آزمایشی نوعی آزمایشگاه در هواپیمای فضایی X-37B است که 30 اردیبهشت اوج خواهد گرفت.

 این هواپیمای فضایی در قالب ماموریت OTV-4 از ایستگاه نیروی هوایی کیپ کاناورال در فلوریدا اوج می‌گیرد و حامل آزمایشگاهی به نام «نوآوری فناورانه در فضا» است. این آزمایشگاه برای آزمایش‌ مواد جدید در فضاپیماهای آینده طراحی شده است.

فضا، محیطی بی‌نهایت خشن با شرایط گرما و سرمای بی‌رحمانه، تشعشع بالا و همچنین خلأ است که مواد معمولی در آن به خوبی عمل نمی‌کنند. به همین دلیل، اغلب مواد غیرمعمول در فضاپیما به کار می‌روند؛ اما تعدادی از ویژگی‌های آن‌ها به خوبی درک نشده است.

حتی بهترین آزمایشگاه‌ها نیز محدودیت‌های خود را در این زمینه دارند بنابراین مهندسان به دنبال آزمایش‌کردن مواد فضایی هستند. آزمایشگاه METIS حاوی 100 ماده مختلف از جمله پلیمرها، کامپوزیت‌ها و پوشش‌ها است.

ناسا هدف خود را از پروازدادن این آزمایشگاه در فضا به مدت بیش از 200 روز، آزمایش موادی اعلام کرده که می‌توانند در فضاپیماها و سازه‌های آینده جایگزین مواد غیرمعمول شوند.

با قراردادن مواد در معرض فضا و بازگرداندن آن‌ها به زمین، دانشمندان به داده‌های ارزشمندی درباره چگونگی عملکرد این مواد در فضا دست خواهند یافت.

طراحان فضاپیما می‌توانند از این اطلاعات جهت انتخاب بهترین مواد برای کارکردهای خاص مانند استفاده از آن‌ها در ساخت حفاظت حرارتی، آنتن‌ها یا هر نوع سخت‌افزار فضایی دیگری بهره ببرند.

دانشمندان علوم اعصاب سوئیس، با فریب‌دادن ذهن افراد مورد آزمایش برای احساس یک حضور غیرمنتظره در اتاق، موفق به ایجاد روح مصنوعی شدند تا ثابت کنند احساس یک حضور نامرئی ناخوشایند که طی قرنها توسط بسیاری از انسان‌ها در سراسر جهان گزارش شده، تنها مجموعه‌ای از سیگنال‌های بهم ریخته مغز است.

 به گفته دانشمندان، این احساس توسط محققان موسسه فناوری فدرال لوزان در سوئیس و با استفاده از یک ربات برای ایجاد اختلال در سیگنال‌های حسی در مغز داوطلبان چشم‌بسته بازسازی شد.

در شرایط عادی، مغز می‌تواند یک درک واحد را از خود ایجاد کند؛ اما به گفته محققان، زمانی که اختلالی در عملکرد آن ایجاد می‌شود، مغز یک بازنمود دوم را از بدن ارائه می‌کند.

به نظر می‌رسد که این یافته‌ها بتواند تجربه رایج افراد در مورد احساس یک حضور غیرقابل مشاهده مانند دیو یا را توضیح دهد.

این تجربیات اغلب توسط افرادی گزارش می‌شود که در شرایط فیزیکی و عاطفی سخت قرار دارند، مانند کوهنوردان و کاوشگران یا افرادی که عزیزی را از دست داده‌اند.

این تجربیات همچنین با بیماریهایی که بر مغز تاثیر می‌گذارند، مانند صرع، میگرن، اسکیزوفرنی و سرطان مرتبط هستند.

محققان به بررسی مغز 12 بیمار با اختلالات عصبی پرداختند که چنین بازنمود ثانویه‌ای از خود یا به عبارت دیگر، حس روح را گزارش کرده بودند. اسکن‌های ام‌آرآی، اختلالاتی را در سه منطقه مغزی مرتبط با خودآگاهی، حرکت و حس موقعیت در فضا نمایش دادند.

این مناطق مغزی در کنار هم به پردازش سیگنال‌های چند حسی کمک می‌کنند که برای درک فرد از بدن خود اهمیت دارد.

محققان سپس آزمایشی را برای تحریک یک احساس عصبی مشابه در افراد سالم انجام دادند. شرکت‌کنندگان با چشم بسته و در حالی که گوشی روی گوشهایشان قرار داده بودند، حرکاتی را با دستشان که به یک دستگاه رباتیک متصل بود، انجام دادند.

یک دستگاه رباتیک در پشت آن‌ها، حرکاتشان را بازسازی کرده و از پشت ، آن‌ها را لمس می‌کرد.

با انجام این کار بطور بلادرنگ، مغز شرکت‌کنندگان توانست آن را به دلیل حرکت هماهنگ، به عنوان حرکت خود شناسایی کرده و با آن سازگار شود.

اما زمانی که دانشمندان یک تاخیر موقت چندی میلی‌ثانیه‌ای را بین این حرکات ایجاد کردند، تحریف ادراک زمانی و مکانی، باعث ایجاد حس حضور نامرئی شد.

این ربات به قطع ارتباط حرکت انجام شده توسط شرکت‌کنندگان و حسی که انتظار داشتند پرداخت که این امر سیگنال‌های مغزی حسی آن‌ها را بهم ریخته و باعث شد تا مغز افراد دیگر سیگنال‌های ورودی را متعلق به خود نداند.

به گفته محققان، این سیستم مشابه حسی است که بیماران مبتلا به اختلالات ذهنی یا افراد سالم در شرایط شدید تجربه می‌کنند.

هدف اصلی این تحقیق، درک بهتر برخی علائم بیماری‌های عصبی یا روانی مانند اسکیزوفرنی عنوان شده است. محققان امیدوارند یک سیستم مشابه بتواند برای کاهش علائم روان‌پریشی در بیماران واقعی مورد استفاده قرار بگیرد.

این تحقیق در مجله Current Biology منتشر شده است.

دانشمند ایرانی مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و همکارانش با استفاده از روشی که نورون‌ها را با کمک نور کنترل می‌کند، توانسته‌اند معمای چگونگی تشخیص چهره توسط انسان‌ها را حل کنند.

 آرش افراز، دانشمند و محقق موسسه تحقیقات مغز مک گاورن MIT و نویسنده اصلی این تحقیق و همکارانش با استفاده از روش اپتوژنتیک به بررسی میمون‌های ماکاک پرداختند که برای شناسایی صحیح تصاویر چهره‌های مرد و زن آموزش دیده بودند.

دانشمندان از مدتها قبل، قابلیت شناسایی چهره را به نورون‌های آشکارساز چهره نسبت داده‌اند که تصور می‌شود مسؤول تمایز قایل شدن بین چهره‌ها از میان اجسام است؛ اما تاکنون هیچ شاهد مستقیمی از این ادعا حمایت نکرده بود.

افراز اظهار کرد: اگر این نورون‌های آشکارساز چهره در رفتار «تمایز قائل شدن بین چهره‌ها» نقش داشته باشند، در این صورت این رفتار باید با غیرفعالسازی آنها تغییر کند.

محققان از یک پروتئین حساس به نور برای سرکوب بخشهایی از مغز میمون‌های مورد آزمایش استفاده کردند. آن‌ها متوجه شدند که با سرکوب نورون‌ها، یک اختلال قابل توجه در توانایی حیوانات برای تشخیص جنسیت تصاویر ایجاد می‌شود.

به گفته افراز، این آزمایش یک گام رو به جلو در جهت درک ارتباطات بین نورون‌های خاص و رفتار نخستی‌ها محسوب می‌شود.

این تحقیق همچنین می‌تواند به توسعه پروتزهای بصری که نیازمند سیم‌کشی مستقیم به قشر تمپورال تحتانی مغز هستند، کمک کند.

علاوه بر آن، درک سطح نوری مورد نیاز برای روش غیرفعالسازی عصبی اپتوژنتیک می‌تواند به توسعه درمان‌های کاشتی برای بیماران مبتلا به صرع لوب تمپورال کمک کند.

افراز گفت: ما می‌توانیم کاشت‌هایی را در قشر قرار دهیم که بطور خودکار پس از آغاز حمله صرع، روشن شده و قشر را با نور غیرفعال کند.

نتایج این تحقیق در مجله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است.