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I microbi riconoscono le lettere

06.06.2021

Grazie alla loro recente scoperta, gli scienziati del Dipartimento di ingegneria biomedica del Technion sono stati in grado di ottenere il riconoscimento di determinati modelli geometrici - come le lettere - da parte di colonie di microbi che imitano una rete neurale artificiale.

Il metodo degli scienziati si basa sul cambiamento del modo di comunicazione all'interno delle colonie di microbi in natura. Ricerca condotta dal Dr. Siming Lee e dal Professore Associato Ramez Daniel.

Il laboratorio del professor Daniel è impegnato nella biologia sintetica, in particolare nella creazione di circuiti biologici che combinano essenzialmente i principi della biologia e dell'elettronica. Come gli interruttori elettronici che possono essere accesi e spenti, le cellule sono progettate per "accendersi" ed eseguire una funzione, come la fluorescenza, in risposta a uno stimolo specifico. Utilizzando questa tecnica, il gruppo ha sviluppato "sensori" biologici che rilevano la presenza di arsenico e altri veleni nell'acqua o la presenza di sangue nelle urine.

Tuttavia, le celle sono in grado di svolgere funzioni più complesse di un semplice interruttore sì/no. Le colonie di microbi in natura sono in grado di comunicare internamente. Ad esempio, possono reagire in modo diverso agli stimoli esterni quando ci sono poche colonie o quando ce ne sono molte. Questo fenomeno, chiamato "rilevamento del quorum", si verifica anche, ad esempio, quando il nostro sistema immunitario si mobilita contro un'infezione: le cellule trasmettono informazioni su quale agente patogeno è entrato nel corpo, quale risposta è richiesta e molto altro.

Una cellula di per sé può essere "stupida", ma l'intera colonia è solitamente "intelligente". È questo fenomeno che il gruppo del professor Daniel ha utilizzato per moltiplicare la complessità algoritmica del compito e creare per la prima volta un circuito biologico che funge da rete neurale artificiale in grado di svolgere un compito relativamente complesso: il riconoscimento di schemi. I suoi elementi costitutivi sono batteri E. coli modificati.

I motivi geometrici creati in questo modo sono una prova concettuale di ciò che i circuiti biologici possono fare, agendo come una rete neurale artificiale. In futuro, potremmo vedere sistemi bioingegnerizzati che tracciano le tossine, diagnosticano il cancro e le usano per rigenerare i tessuti. Potremmo anche avere computer biologici. È interessante vedere come la biologia sintetica, che cerca di imitare l'elettronica nei sistemi biologici, abbia chiuso il cerchio, creando una sorta di rete neurale artificiale che è, ovviamente, ispirata dal cervello umano, il sistema biologico più complesso.

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L'attrattiva degli uomini premurosi 14.04.2024

Lo stereotipo secondo cui le donne preferiscono i "cattivi ragazzi" è diffuso da tempo. Tuttavia, una recente ricerca condotta da scienziati britannici della Monash University offre una nuova prospettiva su questo tema. Hanno esaminato il modo in cui le donne hanno risposto alla responsabilità emotiva degli uomini e alla volontà di aiutare gli altri. I risultati dello studio potrebbero cambiare la nostra comprensione di ciò che rende gli uomini attraenti per le donne. Uno studio condotto da scienziati della Monash University porta a nuove scoperte sull'attrattiva degli uomini nei confronti delle donne. Nell'esperimento, alle donne sono state mostrate fotografie di uomini con brevi storie sul loro comportamento in varie situazioni, inclusa la loro reazione all'incontro con un senzatetto. Alcuni uomini hanno ignorato il senzatetto, mentre altri lo hanno aiutato, ad esempio comprandogli del cibo. Uno studio ha scoperto che gli uomini che mostravano empatia e gentilezza erano più attraenti per le donne rispetto agli uomini che mostravano empatia e gentilezza. ... >>

Casco elettronico per camionisti 14.04.2024

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Antivitaminici al posto degli antibiotici 13.04.2024

Il problema della resistenza batterica agli antibiotici sta diventando sempre più grave e rappresenta una minaccia per il trattamento efficace delle infezioni. Alla luce di ciò, i ricercatori sono alla ricerca di nuovi modi per combattere i superbatteri. Una delle direzioni promettenti è l'uso di antivitaminici che possono avere un effetto antibatterico. Gli antivitaminici, sebbene conosciuti come l’opposto delle vitamine, si sono rivelati uno strumento promettente nella lotta contro la resistenza batterica agli antibiotici. Uno studio condotto da scienziati dell'Università di Göttingen in Germania ha confermato il loro potenziale nella creazione di nuovi farmaci per combattere infezioni pericolose. Con l’aumento dei superbatteri resistenti agli antibiotici, è necessario trovare trattamenti alternativi. Gli antivitaminici sono molecole simili alle vitamine, ma capaci di inibire l'attività batterica senza danni per il corpo umano. Al momento la scienza conosce solo tre antivitaminici: la rosa ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

L'eccesso di peso danneggia la memoria e la capacità di apprendimento 24.09.2018

Come gli esseri umani, i topi che mangiano molti cibi grassi aumentano di peso molto rapidamente. Dopo 12 settimane di dieta ricca di grassi, i roditori pesavano quasi il 40 percento in più rispetto alle loro controparti che hanno ricevuto la dieta standard. Gli animali che hanno partecipato all'esperimento degli scienziati americani hanno mostrato segni di indebolimento della forza mentale: i topi con eccesso di peso ricordavano la posizione di un oggetto nei labirinti peggio dei topi "in forma".

Le cellule nervose hanno processi microscopici chiamati spine dendritiche (si trovano sui dendriti - processi dei neuroni) che sono in grado di formare una connessione sinottica con altri neuroni. Rispetto ai topi normali, i topi obesi avevano meno spine dendritiche in diverse parti dell'ippocampo, una struttura cerebrale che svolge un ruolo importante nell'apprendimento e nella memoria.

I risultati mostrano che il numero di processi sui dendriti è ridotto a causa della mancanza di cellule immunitarie chiamate microglia. Nei topi obesi, queste cellule erano più attive solo tra i processi delle cellule nervose: distruggono le spine dendritiche. Quando i ricercatori hanno cercato di interferire con la microglia, le escrescenze delle cellule nervose sono state protette e i topi hanno ottenuto punteggi migliori nei test del pensiero.

Studi simili in futuro aiuteranno a trovare protezione contro i problemi cerebrali associati all'obesità. Le persone in sovrappeso sono a maggior rischio di malattie come l'Alzheimer e alcuni ricercatori sospettano che la microglia possa essere responsabile di malattie cerebrali in generale.

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