Informacija

Kako veća gustoća kanala povećava brzinu širenja akcijskog potencijala?

Kako veća gustoća kanala povećava brzinu širenja akcijskog potencijala?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ako postoji veća gustoća natrijevih kanala tada će u stanici biti više fluksa Na $^+$. Dakle, to je kao da pokušavate propustiti više materijala kroz cijev i stoga će brzina širenja akcijskog potencijala (AP) biti veća. Ovo mi intuitivno pada na pamet, ali nisam siguran u svoj odgovor.

Može li netko boljim riječima objasniti kako se brzina pristupne točke povećava s povećanjem gustoće kanala?


Kao što je @another'Homosapien 'spomenuo u komentarima, stvarnost je zapravo suprotna: brzina akcijskog potencijala je obrnuto proporcionalna gustoći kanala.

  • Drugim riječima: niži gustoća kanala povećava brzinu širenja akcijskog potencijala.

Ako smanjite gustoću ionskih kanala, povećavate otpor membrane. To rezultira manjim "curenjem" kationa, što omogućuje daljnje širenje napona i time smanjuje broj akcijskih potencijala koje je potrebno generirati. To rezultira u povećana brzina provođenja.


Dug odgovor

Važno je napomenuti dvije stvari o širenju akcijskog potencijala:

  1. Za svaki akcijski potencijal potrebno je vrijeme.
  2. Naboj (tj. Napon) koji se stvara raspršuje se s udaljenošću $ uparrow $.

Zapravo, imamo jednadžbe za izračunavanje vremena potrebnog za promjenu napona i kako se protok struje smanjuje s udaljenošću.

  • Ovdje i ovdje možete pročitati više o matematici koja stoji iza ovih i općenito svojstava pasivne membrane.

Važno je da se ove jednadžbe oslanjaju na dvije konstante: duljinu i vrijeme.

Vremenska konstanta, $ tau $, karakterizira koliko brzo strujanje mijenja membranski potencijal. $ tau $ se računa kao:

$$ tau = r_mc_m $$

gdje su r $ _m $ i c $ _m $ otpor i kapacitet plazma membrane. (Pogledajte ovaj prethodni odgovor za objašnjenje otpora i kapacitivnosti.)

Važno je da se ove varijable djelomično oslanjaju na strukturu membrane.

  • c $ _m $ (kapacitet membrane) opada kako odvajate pozitivni i negativni naboj.

  • r $ _m $ (otpor membranskog potencijala) je inverzan od propusnost membrane.

    • Što je veća propusnost, manji je otpor.

    • Niži otpor membrane znači da brže gubite ione i stoga signali putuju manje daleko

Ali zašto? Ovdje ta konstanta duljine postaje važna. Konstanta duljine, $ lambda $, može se pojednostaviti na:

$$ lambda = sqrt { frac {r_m} {r_e + r_i}} $$

gdje opet r $ _m $ predstavlja otpor membrane, a r $ _e $ i r $ _i $ su izvanstanični i unutarstanični otpor. (Napomena: r $ _e $ i r $ _i $ su obično vrlo mali).

U osnovi, ako se otpor membrane r $ _m $ poveća (možda zbog nižeg prosječnog "propuštanja" struje kroz membranu) $ lambda $ postaje veća (tj. Povećava se udaljenost iona prije nego što "iscuri" iz ćelije) , a udaljenost koju napon prijeđe postaje sve dulja.

Zasto ti sve ovo govorim ??

Kako su vremenska konstanta i konstanta prostora povezane sa brzinom širenja akcijskih potencijala?

Brzina širenja izravno je proporcionalna prostornoj konstanti i obrnuto proporcionalna vremenskoj konstanti. U sažetku:

  • Što je vremenska konstanta manja, depolarizacija će brže utjecati na susjedno područje. Ako depolarizacija brže utječe na susjedno područje, to će susjedno područje prije dovesti do praga.

    • Stoga, što je manja vremenska konstanta, brže će biti brzina širenja.
  • Ako je prostorna konstanta velika, potencijalna promjena u jednom trenutku proširila bi se na veću udaljenost duž aksona i ranije dovela područja udaljenosti na prag.

    • Stoga je veća prostorna konstanta, brže udaljene regije bit će dovedene do praga i brže će biti brzina širenja.

Sooo…

Ako smanjite propusnost membrane (tj. Spriječite li ionske pumpe da pomiču ione unutar/izvan aksona), povećavate otpor membrane aksona, što omogućuje da napon stvaran u akcijskom potencijalu putuje dalje prije rasipanje.

  • Dopuštajući da se napon širi dalje prije nego što je potrebno generiranje drugog akcijskog potencijala, smanjujete vrijeme potrebno za širenje signala.

Drugim riječima, ako smanjite broj ionskih pumpi, povećavate otpor membrane (r $ _m $). To uzrokuje daljnje širenje napona i time smanjuje broj akcijskih potencijala koje je potrebno generirati. Rezultat? povećana brzina provođenja.


Trodimenzionalno mapiranje i regulacija širenja akcijskog potencijala u tkivima inerviranim nanoelektronikom

Kartiranje u stvarnom vremenu i manipulacija elektrofiziologije u trodimenzionalnim (3D) tkivima mogli bi imati značajan utjecaj na temeljne znanstvene i kliničke studije, no realizaciju ometa nedostatak učinkovitih metoda. Ovdje uvodimo 3D nanoelektroničke nizove koji oponašaju skele i koji se sastoje od 64 adresabilna uređaja s podstaničnim dimenzijama i submilisekundnom vremenskom rezolucijom. Snimke izvanstaničnog akcijskog potencijala (AP) u stvarnom vremenu otkrivaju kvantitativne karte širenja AP u 3D srčanim tkivima, omogućuju in situ praćenje evolucijske topologije 3D provodnih puteva u razvoju srčanog tkiva i ispitivanje dinamike karakteristika provođenja AP u modelu prolazne aritmijske bolesti i naknadna samoprilagodba tkiva. Nadalje demonstriramo istovremenu višestraničnu stimulaciju i mapiranje kako bismo aktivno manipulirali učestalošću i smjerom širenja AP -a. Ovi rezultati uspostavljaju nove metodologije za 3D snimanje i kontrolu prostorno -vremenskog tkiva te pokazuju potencijal utjecaja na regenerativnu medicinu, farmakologiju i elektroničku terapiju.


Odgovorite na ovo pitanje

Fizika

Brzina živčanog impulsa u ljudskom tijelu je oko 100 m/s. Ako ste slučajno u mraku zaboli prst na nozi, procijenite koliko je vremena potrebno živčanom impulsu da putuje do vašeg mozga. (Pretpostavimo da ste visoki približno 1,8 m i

Znanost PLZ POMOĆ

Koje stanice prenose hranjive tvari iz hrane do ostalih stanica u tijelu? (1 bod) mišićne stanice krvne stanice **** živčane stanice želučane stanice Kako su krvne stanice i želučane stanice slične? (1 bod) Obje stupaju u interakciju s hranjivim tvarima.

Kemija

Koliki dio volumena svakog atoma ili iona na licu jedinične ćelije je zapravo unutar jedinične ćelije 1/2 1/4 3/4 sve to ništa od toga

Kemija

U svakoj od 10 milijardi živčanih stanica u mozgu postoji oko 1 x 10^5 kemijskih reakcija u sekundi. Koliko se kemijskih reakcija odvija u jednom danu u jednoj živčanoj stanici?

Biologija

Svakom staničnom diobom kromosomi se dijele između 2 stanice kćeri, ali se broj kromosoma u svakoj stanici ne mijenja. Koji proces osigurava vraćanje normalnog broja kromosoma nakon svake stanice

Biologija

Organizmi se moraju moći prilagoditi promjenjivom vanjskom i unutarnjem okruženju. Sposobnost organizma da održava stabilno unutarnje okruženje poznata je kao homeostaza. Kako stanična membrana pomaže organizmu u održavanju

Znanost

1. Što je dendrit? A) To je stanica koja šalje signale središnjem živčanom sustavu na temelju senzornog ulaza. B) To je dio neurona koji prenosi informacije do staničnog tijela. C) To je ćelija koja šalje signale u

Fizika

Akson je relativno dugačak dio neurona ili živčane stanice nalik na rep. Vanjska površina membrane aksona nabijena je pozitivno, a unutarnja površina negativno. Sama membrana ima dielektričnu konstantu k

Znanstvena pomoć.

1. ___ je vanjski, najtanji sloj vaše kože u kojem se nalaze znojne pore. (1 bod) epidermis dermis masni sloj kose 2. Jedna od svrha znojnih žlijezda je oslobađanje otpadnih tvari, poput vode i _____. (1 bod)

Znanost

koji je od sljedećih točan put živčanog impulsa? A. Sinapsa - stanično tijelo - dendriti - akson B. Akson - stanično tijelo - sinapsa - dendrit C. Dendrit - stanično tijelo - sinapsa - dendrit D. Dendrit - stanično tijelo - akson -

Biologija

Kad se impuls pomakne niz akson, a. natrijevi ioni prvo izlaze iz stanice. b. mali dio aksona trenutno mijenja svoj polaritet. c. potencijal mirovanja stanice se ne mijenja. d. kalijevi ioni se upumpavaju

Fizika

Neuroni su komponente živčanog sustava tijela koji prenose signale dok električni impulsi putuju svojom dužinom. Ti se impulsi šire kad naboj iznenada uleti, a zatim izađe iz dijela neutrona


Uvod

Mreže s više elektroda (MEA) mogu zabilježiti izvanstanične akcijske potencijale (eAPs), poznate i kao šiljci, iz neuronskih ansambala in vitro i in vivo, a sve se više koriste u raznolikim istraživačkim područjima poput neuronske povezanosti i otkrivanja lijekova [1]. Budući da trajanje transmembranskih akcijskih potencijala varira od 0,2 do 4 milisekunde, ovisno o vrsti neurona, frekvencija uzorkovanja potrebna za pouzdano hvatanje eAP -a obično je u rasponu od 10 do 25 kHz. Tako u nizovima sa 120 elektroda eksperimenti generiraju podatke brzinom od preko 300 MB/min, što rezultira velikim nezgrapnim datotekama. Koraci koji pojednostavljuju zadatak rukovanja podacima, poput vađenja informacija o vremenu eAP -a otkrivanjem šiljaka i naknadnim sortiranjem, također dramatično smanjuju dimenzionalnost podataka. Nadalje, koraci otkrivanja i sortiranja šiljaka mogu biti poznati po tome što su skloni greškama [2], a informacije prisutne u nižim frekvencijskim područjima snimanja analognih napona ne hvataju se otkrivanjem šiljaka. Metode i alati koji, na primjer, prikazuju preklapajuće podatke otkrivene šiljcima i razvrstane podatke o snimanju izvanstaničnog napona, mogli bi se koristiti za procjenu izvedbe algoritama otkrivanja i razvrstavanja na nepristran način te bi mogli pomoći u izbjegavanju sustavnih pogrešaka brzim prepoznavanjem grešaka u otkrivanju i sortiranju . Takav prikaz podataka mogao bi otkriti značajke u neobrađenim podacima kojima je inače teško pristupiti u obrađenim podacima.

Ovdje predstavljamo MEA Viewer, programski paket za vizualizaciju visokih performansi višekanalnih elektrofizioloških podataka snimljenih sustavima s više elektroda. MEA Viewer je napisana kao općenita aplikacija za prikaz elektrofizioloških podataka za velike (0,5–1,5 GB) višestruke podatkovne datoteke. Primarna publika za MEA Viewer su krajnji korisnici MEA sustava koji žele istražiti svoje podatke prije nego što izvrše tešku statističku analizu. MEA Viewer popunjava prazninu za alate za jednostavno vizualiziranje neobrađenih podataka. MEA Viewer idealan je za ispitivanje izvedbe algoritama za sortiranje šiljaka jer superponira podatke o izvanstaničnom naponu s rezultatima rutine detekcije šiljaka i sortiranja šiljaka.

MEA Viewer nudi pet glavnih sučelja za vizualizaciju (slika 1): (i) prikaz rešetke prikazuje cijeli skup snimljenih izvanstaničnih signala, (ii) usporedba signala prikazuje više odabranih kanala s podacima na vrhu, (iii) prikazuje se interaktivni rasterski prikaz podaci vremenske oznake spikea za sve snimljene kanale, (iv) prikaz treperećeg šiljaka predstavlja prostorno-vremenski prikaz ponašanja spika snimljenih kanala u vremenskim prozorima koje je odredio korisnik, pri brojnim brzinama reprodukcije (v) signal širenja view prikazuje skokove prosječne vrijednosti signala iz pojedinačnih neurona, otkrivajući dvodimenzionalne obrasce širenja akcijskog potencijala po nizu, kao i eAP-ove koji su inače maskirani snimanjem šuma.

Snimljeni izvanstanični signali sa 120 elektroda (gore lijevo) i podaci o vremenskoj oznaci vrha (gore desno) mogu se preklapati (u sredini) radi nepristranog istraživanja podataka MEA. Omogućeno je više prikaza za jednostavno kretanje po cijelosti snimljenih signala, pružajući mogućnost sondiranja vremenskih odnosa šiljaka (dolje desno), pregledavanja i identificiranja signala u skladu s aksonskim širenjem (dolje lijevo), te provjere detekcije šiljaka i uspješnosti sortiranja (sredina) .

Dodjeljivanje eAP -a određenom neuronu tipično nije moguće pri izvanstaničnom snimanju. Međutim, nedavno smo pokazali da se MEA-i mogu koristiti za praćenje širenja akcijskog potencijala u pojedinačnim neuronima ko-detekcijom s više elektroda eAP-a u različitim dijelovima istog neurona [3]. Stereotipno zajedničko otkrivanje potvrđuje da ti događaji proizlaze iz pojedinačnih neurona i da njihovi obrasci u vremenu i prostoru jedinstveno identificiraju svaki neuron koji je u osnovi ovih signala. Otkrivajući prisutnost signala širenja, MEA Viewer se može koristiti za nedvosmislenu identifikaciju i istraživanje ponašanja spika pojedinačnih identificiranih neurona, što MEA Viewer čini prvim softverom ove vrste koji je to učinio. MEA Viewer može koristiti zajednički otkrivene eAP-ove iz obližnjih elektroda za izdvajanje i prosječno ponavljanje šiljastih događaja, otkrivajući signale u kanalima koji su prethodno bili maskirani šumom. Zadržavanje ovih prethodno neotkrivenih događaja omogućuje uobičajeno korištene nizove srednje gustoće (korak elektrode 100-200 um) za detekciju širenja akcijskog potencijala iz pojedinačnih aksonskih sjenica na visokopropusni način. Budući da je izvanstanično snimanje neinvazivno, skokovi jedinstveno identificiranih neurona mogu se pratiti tijekom više dana. To može biti osobito korisno za pokuse koji prate promjene uslijed degeneracije i u modelima bolesti.


Karakteristike akcijskog potencijala

1. Akcijski potencijali pokreću se depolarizacijom. To je obično u obliku vanjskog podražaja, kao što je istezanje mišića ili otpuštanje drugog neurona.

2. Mora se doseći prag razine depolarizacije kako bi se pokrenuo akcijski potencijal. Ova razina je tipično 10-20mV.

3. Akcijski potencijali su događaji sve ili ništa. Nakon što se pokrene akcijski potencijal, njegova amplituda ne ovisi o snazi ​​podražaja.

4. Amplituda i oblik akcijskog potencijala ostaju konstantni duž duljine aksona. Akcijski potencijal jednoliko putuje niz akson brzinom od

10-100m/s. Brzina ovisi o promjeru i mijelinizaciji aksona.

5. Na vrhuncu akcijskog potencijala, membranski potencijal preokreće znak i postaje pozitivan. Potencijal membrane privremeno prelazi nulu (naziva se prekoračenje). Također, tijekom repolarizacije postaje negativniji od normalnog (naziva se podcjenjivanje).

6. Nakon što se neuron aktivira, postoji apsolutni vatrostalni period tijekom kojeg je nemoguće pokrenuti drugi akcijski potencijal. Ovo razdoblje je

1 ms Tako je najveća brzina ispaljivanja neurona

1000 akcijskih potencijala u sekundi.

Slijedi link koji pokazuje sve gore navedeno!


Materijali i metode

Primarna neuronska kultura.

Svi eksperimentalni postupci koji su uključivali životinje provedeni su prema protokolima odobrenima od strane Upravnog odbora Sveučilišta Stanford za laboratorijsku njegu životinja. Primarne neuronske kulture izolirane su iz kortikalnih tkiva štakora postnatalnog dana 0 (P0). Kortesi su secirani, meninge uklonjene i tkivo je digestirano s 0,4 mg/mL papaina (Worthington Biochemical Corporation) u Hanksovoj uravnoteženoj otopini soli (HBSS) (br. 14175-095 Gibco) pri 37 ° C tijekom 20 minuta. Digestirano tkivo je zatim triturirano, a stanični pelet resuspendiran u mediju Neurobasal-A (Gibco), nadopunjen s 2 mM GlutaMax (Gibco), NeuroCult SM1 neuronskim dodatkom (1:50 razrjeđivanje Stemcell Technologies) i 5% fetalnog goveđeg seruma (Sigma-Aldrich). Stanice su stavljene na MEA-e ili rešetkastu posudu za snimanje s dnom pokrova (μ-posuda 35 mm, visoka rešetka-500 ibidi), prethodno premazane poli-D-lizinom (PDL) (0,1 mg/mL Sigma-Aldrich). Sljedećeg dana medij za presvlačenje zamijenjen je medijumom za neuronske kulture bez seruma (medij Neurobasal-A [Gibco], 2 mM GlutaMax [Gibco], NeuroCult SM1 neuronski dodatak [1:50 razrjeđivanje Stemcell Technologies]). Primarne neuronske kulture držane su u vlažnom inkubatoru s 5% CO2 na 37 ° C i održava se izmjenom pola volumena medija za kulturu svaka 3 do 4 dana.

Za pokuse optogenetske stimulacije stanice su postavljene na gustoću od 500 do 750 stanica/ mm2, transducirane s pAAV-CaMKIIa-C1V1 (t/ t) -TS-EYFP (22) (AAV9) na 5 do 7 d in vitro (DIV 5 do 7) (Addgene virusni prep br. 35499-AAV9 http://www.addgene.org/35499/ RRID: Addgene_35499 plazmid je dar KD-a), dopunjen s 10 μ M fluorodeoksiuridina (FUDR) (Sigma-Aldrich ) otopina za kontrolu rasta glijalnih stanica. Za kulture sa spontanim širenjem, stanice su stavljene na gustoću od 1.200 do 2.000 stanica/ m2 na MEA, prethodno premazane Matrigelom, uz PDL. QPI, električna snimanja (za MEA) i konfokalna mikroskopija živih stanica provedena su na DIV 17 do 28.

Snimanje deformacija izazvanih šiljkom.

Kvantitativna fazna mikroskopija.

Kvantitativna fazna mikroskopija zasnovana na difrakcijskoj mikroskopiji zajedničkog puta (20, 49) prilagođena je iz našeg prethodnog rada (9, 29) (SI Dodatak, Slika S6). Svjetlost superluminiscentne diode (SLD) (SLD830S-A20 Thorlabs) kolimirana je kolimatorom povezanim s vlaknima (F220FC-780 Thorlabs). Neuroni na MEA ili na posudama za snimanje snimljeni su pomoću 10x objektiva (CFI Plan Fluor 10 ×, numerički otvor blende (NA) 0,3, radna udaljenost (WD) 16,0 mm Nikon)), a svjetlosni snop ponovno snimljen objektivom od 200 mm cijevi (Nikon) projiciran je kroz prijenosnu rešetku (46-074, 110 žljebova/mm Edmund optike) i naknadni 4-f sustav. 0. Red difrakcije rešetke filtriran je kroz masku sa rupicom od 150 µm na Fourierovoj ravnini, dok je prvi red prošao bez filtriranja. Sustav 4-f sastojao se od 50 mm objektiva (AF Nikkor 50 mm f/1.8D Nikon) i bikonveksnog objektiva od 250 mm (LB1889-B Thorlabs). Senzor kamere (Phantom v641 Vision Research) snimio je rezultirajuće interferograme pri sličici od 10 kHz i razlučivosti do 768 × 480 piksela. Za optimalan prijenos podataka, rezolucija je u većini skupova podataka smanjena na 512 × 384 piksela.

Izvanstanično električno snimanje pomoću MEA.

Akcijski potencijali zabilježeni su izvanstanično korištenjem prilagođenog 61-kanalnog MEA sustava izgrađenog na prozirnoj podlozi s vodičima indijskog kositra (ITO) (9). Elektrode za snimanje elektrodoložene su platinastom crnom prije uzgoja neurona na MEA. Područja rasta stanica na MEA -i su bila veličine 2 c m 2. Snimljeni električni signali pojačani su s pojačanjem od 840 i filtrirani s propusnim filtrom od 43 do 2.000 Hz. Kartica za prikupljanje podataka (NI PCI-6110 National Instruments) uzorkovala je signale na 20 kHz.Za sinkronizaciju QPI snimanja sa sustavom MEA, vanjski signal sata iz funkcijskog generatora spojenog na ulaz F-Sync fotoaparata uzastopno se aktivirao iz sustava MEA svakih 100 ms. Osim toga, signal spremnosti s kamere, označavajući početak snimanja slijeda slike, snimljen je sustavom MEA radi sinkronizacije električnih i optičkih zapisa.

Optogenetska stimulacija.

LED za spajanje vlakana (M565F3 Thorlabs) čija je središnja valna duljina 565 nm korištena je za isporuku svjetlosne stimulacije neuronima koji eksprimiraju C1V1 (t/t) opsine. Izlaz tog vlakna bio je spojen na kolimator (F260SMA-A Thorlabs), a snop poravnat u stražnji otvor mikroskopa (TE2000-U Nikon) usmjeren je na uzorak preko dikroijskog zrcala (FF585-Di01-25 × 36 Semrock ) (SI Dodatak, Slika S6). Snop je bio fokusiran na mjesto veličine ∼300 µm na ravnini uzorka putem 10x objektiva da pokrije svaku ćeliju u FOV-u s gustoćom snage od ∼5,5 mW/ mm 2, što je usporedivo s prijavljenom gustoćom snage potrebne za izazivajući skokove pri gotovo 100% uspjehu tijekom stimulacije od 5 Hz (22). Osvijetljeno mjesto usklađeno je s FOV QPI, tako da se neuroni od interesa mogu optički stimulirati. Optički propusni filter (FF01-819/44-25 Semrock) postavljen je na putanju snimanja kako bi dodatno filtrirao stražnju reflektiranu zelenu svjetlost iz QPI snopa.

Visoko učinkovito snimanje deformacije izazvane šiljkom.

Za snimanje deformacija izazvanih šiljcima iz neurona koji se spontano aktiviraju, detekcija šiljaka u stvarnom vremenu korištena je za selektivno snimanje segmenata s naletima akcijskih potencijala, zanemarujući druge rijetke segmente koji gube ograničeno vrijeme snimanja i pohranu podataka (SI Dodatak, Slika S6). Kamera je bila postavljena za snimanje 5000 sličica unaprijed i 1 okvir nakon pokretanja pri brzini od 10 kHz. Nakon što je sustav MEA otkrio više od unaprijed određenog broja šiljaka (obično 10) u prozoru od 500 ms, fotoaparat je automatski poslan okidač za spremanje prethodno međuspremljenih 500 ms interferograma iz memorije fotoaparata sa slučajnim pristupom (RAM) u svoju stalnu memoriju (CineMag II 512 GB Vision Research). Za optogenetski stimulirane neurone, snimanje veće učinkovitosti provedeno je hvatanjem samo 5 do 9 ms nakon svakog podražaja od 5 Hz, zajedno s prethodnim segmentima od 1 ms, i spremljeno izravno na tvrdi disk računala (SI Dodatak, Slika S6).

Obrada podataka.

Sortiranje šiljaka.

Podaci o izvanstaničnom električnom snimanju analizirani su pomoću prilagođenog softvera koji su razvili Litke i sur. (50). Šiljci su prvi put identificirani pomoću vršnog omjera signal / šum 3: 1. Šiljci na svakoj elektrodi, zajedno s valnim oblicima na susjednim elektrodama, projicirani su u prostor smanjene dimenzionalnosti N = 5 pomoću analize glavnih komponenti (PCA), a zatim su grupirani u nekoliko kandidata za neurone pomoću algoritma za maksimiziranje očekivanja. Nadalje smo provjerili kandidate neurona prema vremenskoj razlici za sve parove šiljaka, kako bismo očistili zagađene klastere koji imaju mnogo parova šiljaka koji se pojavljuju unutar 1,5 ms. Samo su neuroni koji pokazuju visoko ponovljive uzorke šiljaka odabrani za generiranje filma prosječne faze aktiviranog šiljkom.

STA fazni film.

Fazne razlike između prvog interferograma u svakom slijedu filma i sljedećih okvira izračunate su algoritmom brze rekonstrukcije faze za difrakcijsku faznu mikroskopiju (51), uz dodatno ubrzanje pomoću grafičke procesorske jedinice (Tesla K40c Nvidia). Globalna fazna fluktuacija u svakom kadru eliminirana je oduzimanjem prostornog prosjeka pozadine, dok su vrlo bučni pikseli isključeni iz pozadinskog ROI -ja.

STA fazni film nastao je usklađivanjem filmova o faznim razlikama s njihovim vršnim vremenima i njihovim prosjekom. Spori bočni pomaci između filmova korigirani su monomodalnom registracijom slike na temelju QPI slika njihovih prvih kadrova. Kako bi se osigurala optimalna učinkovitost usrednjavanja, filmovi s bučnim fazama odbijeni su kako bi se spriječilo da neočekivani događaji, poput pokretnih čestica ili iznenadnih vibracija, utječu na rezultate STA.

Korekcija fototermalnih artefakata.

Korekcija fototermalnih artefakata primijenjena je na optogenetski stimulirane skupove podataka. Fazni artefakt zbog fototermalnog učinka iz LED stimulacije ima dvije jedinstvene značajke: 1) predvidljivu vremensku dinamiku koja se podudara s modelovanjem konačnih elemenata (FEM) na temelju temperaturne ovisnosti indeksa loma vode i 2) niske prostorne frekvencije u usporedbi na staničnu strukturu. Koristeći ove značajke, fototermalni signal može se odvojiti od fazne promjene deformacije izazvane šiljkom. Prvo je na STA fazni film primijenjen prostorni filtar 50 × 50 piksela za generiranje prostorno zaglađenog faznog filma. ROI za zagrijavanje ekstrahiran je pragom unakrsne korelacije između predloška predviđenog MKE-om i promjene faze na svakom pikselu zaglađenog faznog filma (SI Dodatak, Slika S7). Izmjerena krivulja grijanja dobivena je prostornim prosjekom otkrivenog ROI -a grijanja, isključujući dolje spomenuti ROI. Ova krivulja, jedinstvena za svaki skup podataka, tada je korištena za uklapanje u faznu promjenu zbog fototermalnog učinka na svaki piksel u zaglađenom faznom filmu linearnom regresijom s normalnom jednadžbom, zanemarujući točke uzorka kada se stanice povećaju. Pozadinsko zagrijavanje ugrađeno u svaki piksel oduzeto je od promjene faze na tom pikselu u originalnom STA faznom filmu (SI Dodatak, Slika S7).

Povećana segmentacija povrata ulaganja.

Izrazito prostorno i vremensko skupljanje faznog signala u pikselima u cijeloj STA-i korišteno je za poboljšanje otkrivanja i segmentacije ćelija sa šiljcima u usporedbi s performansama pojedinačnih piksela ograničenih šumom. Pozivajući se na prethodna opažanja signala šiljaka i njegove povezanosti s mehaničkom deformacijom, upotrijebili smo poznati predložak (slika 2B) da biste filtrirali svaki piksel. Izlaz ove korelacije pokazao je koliko je vjerojatno da se signal šiljaka pojavio na ovom pikselu tijekom cijelog trajanja STA -e, kao i kada je došlo do skoka, ali nije bio dovoljan za segmentiranje svakog piksela sa šiljakom pozadinom. Objedinili smo ove podatke po pikselu u cijeloj STA-i tako da skupimo obližnje piksele koji se spajaju u jednu ćeliju sa šiljcima. Zatim smo uzgojili ta područja kako bismo ispunili rupe koje je ostavila buka, prema apsolutnom mjerenju faze koje je ukazivalo na staničnu strukturu. Rezultat je bila 3D prostorno -vremenska maska ​​koja je prošla samo one piksele STA -e za koje je otkriveno da se pojavljuju na određenom mjestu i vremenu (film S2).

Konfokalno stjecanje slike.

Trodimenzionalno snimanje izvedeno je pomoću obrnutog konfokalnog mikroskopa Zeiss LSM 880 s crnim softverom Zeiss ZEN (Carl Zeiss). Posude za snimanje s uzgojenim stanicama postavljene su na pozornicu mikroskopa unutar velikog inkubatora (Zeiss Incubator XL S1) koji se tijekom snimanja držao na 37 ° C. Slikovne ravnine dobivene su kroz ukupnu debljinu stanice korištenjem Z naslaga, s gornjim i donjim granicama definiranim 3 μ m ispod pokrovnog stakla i iznad stanične membrane. Snopovi su nabavljeni pomoću 63 ×/1.4 NA uranjajućeg uljnog objektiva (Plan-Apochromat 63 ×/1.4 Oil DIC M27 Carl Zeiss) s površinom akvizicije 135 × 135-μ m, korakom od 447-nm z i 930-nm rupica, sa N = 8 redaka u prosjeku. Dekonvolucija na stečenim hrpama slika izvedena je plavim softverom Zeiss ZEN (Carl Zeiss), brzom iterativnom metodom. Za ilustraciju 3D oblika ćelija na slici 3D i SI Dodatak, Slika S3, slike su analizirane pomoću programa Imaris (Bitplane).

Rekonstrukcija 3D staničnih oblika iz konfokalnih slika.

Konfokalni hrpe slika ručno su segmentirani u 3D Sliceru (52) (http://www.slicer.org) i izvezeni kao mreže u softver Netfabb (Autodesk) za pretvaranje u parametarske površine za uvoz u FEM softver (COMSOL). Poluautomatski algoritmi segmentacije, poput rasta regije i dilatacije volumena, kombinirani su sa sjemenkama koje generiraju korisnici i uređivanjem za odabir željene ćelije, uključujući njezinu jezgru i procese koliko god se to moglo razlikovati. Operacije zaglađivanja i ponovnog ispravljanja izvedene su prije stvaranja glatke parametarske površine koja najbolje pristaje mreži.

Modeliranje ćelijske deformacije izazvane naponom.

FEM je implementiran za modeliranje stanične deformacije zbog promjene napona ovisne napetosti membrane, pomoću COMSOL Multiphysics softvera (v5.4). Na temelju modela kortikalne ljuske i tekuće jezgre, pretpostavili smo kortikalnu ljusku debljine 100 nm koja se obavija oko hemisferoidne tekuće jezgre. Kortikalna ljuska postavljena je kao linearni elastični materijal budući da je stanična deformacija mala. Youngov modul od ∼1 MPa izračunat je iz prethodnih izvješća korištenjem odnosa snaga zbog viskoelastičnosti (25, 32, 33). Pretpostavljeno je da je tekuća jezgra nekomprimirajući laminarni tok s rubnim uvjetom protiv klizanja. Viskoznost tekuće jezgre postavljena je na 2,5 mPa⋅s. Za simuliranje deformacije izazvane šiljkom, na površinu kortikalne ljuske primijenjena je napetost membrane ovisna o naponu od 5 μ N /m.

Za usporedbu predviđenih deformacija s rezultatima faznog snimanja, 3D oblici ćelija uvezeni su u COMSOL pomoću modula za uvoz računalno potpomognutog dizajna (CAD). Osim geometrije stanica, drugi parametri su postavljeni na iste kao oni u hemisferoidnom modelu. Modelirane fazne slike stanica ekstrahirane su općom projekcijom kroz os z, dok je dodatni model haloa u QPI -u i prostorno zamućenje zbog ograničene optičke rezolucije primijenjen na modeliranje prema naprijed.


Uvod

Pojam nehomogenih neurona s interaktivno prostorno različitim aktivnim odgovorima dovodi u pitanje klasično gledište ortodromskog protoka informacija, no taj je koncept postao široko prihvaćen tijekom posljednjeg desetljeća (Yuste i Tank, 1996.). Međutim, integracija odgovora unutar više dendritičkih i somatskih odjeljaka, s različitim specifičnim svojstvima membrane, ukazuje na složene računske mehanizme koji su još uvijek slabo razumljivi. To postaje još složenije kada se svaki neuron promatra kao dinamička jedinica, koja u interakciji s drugima u specifičnim mrežnim uređenjima.

Elektrosenzorni režanj (ELL) mormiridne električne ribe slojevita je struktura nalik na mali mozak s vrlo pravilnom citoarhitektonskom organizacijom (Grant i sur., 1996b Meek, 1994 Meek i sur., 1996), u kojoj je moguće proučavati takve složenu integraciju u smislenom funkcionalnom kontekstu te razjasniti računske uloge dendritičkih, somatskih i aksonalnih odjeljaka. U ovoj je strukturi ulazna elektrosenzorna aktivnost integrirana s silaznom informacijom koju pokreće korolarno pražnjenje električnih organa (EOCD Bell, 1981., 1982., 1989. Zipser i Bennett, 1976.). Terminalne arborizacije primarnih aferentnih elektroreceptora (PA) mapirane su topografski u sloju zrnatih stanica ELL -a. Korolarne informacije o pražnjenju povezane s naredbom o elektromotoru ulaze kroz tri odvojena puta koji također integriraju središnju povratnu informaciju o prošloj elektrosenzornoj povijesti, proprioceptivne informacije i vjerojatno druge silazne signale. Od ova tri puta, ovdje ćemo razmotriti samo onaj koji ulazi kroz paralelna vlakna koja proizlaze iz granuliranih stanica gornje cerebelarne Eminentia Granularis posterior (EGp), čiji su aksoni raspoređeni kroz molekularni sloj ELL -a. Paralelna vlakna sinapse s apikalnim dendritima nekoliko različitih populacija neurona čija su stanična tijela smještena u ganglijskim, pleksiformnim i zrnatim staničnim slojevima ELL -a. To uključuje Purkinje-slične γ-amino maslačne kiseline (GABA) -ergične interneurone (stanice srednjeg ganglijskog sloja: MG) i neurone eferentne projekcije (veliki neuroni ganglijskog sloja, LG veliki fusiformni neuroni, LF).

MG neuroni čine oko 70% populacije neurona ganglionskog sloja ELL (Meek i sur., 1996.). Ove se stanice elektrofiziološki lako prepoznaju po karakteristično širokim akcijskim potencijalima (5-10 ms in vitrodo 15 ms in vivo). Mogu se izazvati široki akcijski potencijali in vivo bilo korollarnim ulazom pražnjenja ili elektrosenzornim ulazom, i in vitro paralelnom stimulacijom vlakana. Povezana je ponavljajuća generacija širokih šiljaka, na primjer, što bi se moglo dogoditi kada riba koristi elektromotorno skeniranje okoliša velikom brzinom in vivos depresijom sinaptičkih odgovora ovisnih o vremenu od šiljaka na ulaz korollarnog pražnjenja (Bell et al., 1993). In vitro, asocijativno uparivanje paralelnih vlakana EPSP-ova s ​​post-sinaptičkim širokim akcijskim potencijalima otkrilo je pravilo o antishebbijskoj plastičnosti ovisno o vremenu od šiljaka: kada se post-sinaptički široki šiljak dogodio unutar prozora do 60-80 ms nakon presinaptičke aktivacije, odgovor na paralelna vlakna postao je depresivan, dok je pri izazivanju postsinaptičkog skoka pri drugim kašnjenjima sinaptički odgovor često potenciran (Bell i sur., 1997c, 1999 Grant i sur., 1996a Han i sur., 2000a).

S obzirom na iznimnu osjetljivost ovih plastičnih promjena na relativno vrijeme presinaptičke aktivacije i postsinaptičke generacije širokih šiljaka (Bell et al., 1997c), važno je znati kako i odakle potječu široki šiljci, kako se šire unutar stanice i što bi moglo biti posljedice u smislu dendritičke integracije. Budući da su MG stanice inhibitorni interneuroni, plastičnost u paralelnim vlaknastim sinapsama vjerojatno ima središnju ulogu u vremenskom "zatvaranju" osjetilne reakcije, te u adaptivnim svojstvima korolarnog pražnjenja, aktivnog filtriranja i senzorno-motorne koordinacije.

Prethodni radovi (Grant i sur., 1998.) sugerirali su mogućnost da se široki šiljci karakteristični za neurone MG razmnože natrag u apikalne dendrite u molekularnom sloju. Prilično slični široki potencijali djelovanja opisani su u Purkinjeovim neuronskim dendritima malog mozga (Llinas i Nicholson, 1971.), a postoji i sve veći broj novijih in vitro dokaz da dendritička membrana može imati svojstva elektro-reagiranja i aktivno podržava širenje akcijskih potencijala u dendritičkim odjeljcima u nekoliko drugih vrsta neurona (Regehr i sur., 1992., 1993. Stuart i Sakmann, 1994. Spruston i sur., 1995. Buzsáki i Kandel, 1998. Larkum i sur., 2001. Golding i sur., 2002.). Posebno su povezani interesi istraživanja elektrosenzornog režnja gimnotiformne ribe Apteronotus leptorhynchus, gdje su Turner i sur. (1994.) dokazali prisutnost Na + kanala u apikalnim dendritima neurona piramidalne projekcije i pokazali da se oscilatorno rasprsnuće ponašanje kontrolira uvjetnim povratnim širenjem dendritičkih šiljaka (Turner i sur., 2002. Noonan i sur. , 2003.).

Laminarna organizacija ELL -a jasno je vidljiva u in vitro i čini ovo prikladnim pripravkom za proučavanje stvaranja i širenja širokih akcijskih potencijala u MG neuronima (Grant i sur., 1998). Stimulacija paralelnih vlakana oponaša unos EGp -a u ELL i omogućuje nam zaključiti neka pravila za lokalnu sinaptičku aktivaciju i postsinaptičke stanične odgovore. Sinaptički odgovori izazvani paralelnom stimulacijom vlakana mogu se zabilježiti unutarstanično na razini some, ali nisu zabilježeni unutarstanično na razini distalnih apikalnih dendrita gdje se javljaju paralelne vlaknaste sinapse. Međutim, izvanstanični potencijali polja mogu se lako zabilježiti preko slojeva ELL -a i pružiti alternativnu metodu proučavanja. Slojevita organizacija ELL -a i geometrija i orijentacija glavnih tipova ćelija čine raspored otvorenog polja i sinkronu aktivaciju koju proizvode njihovi ulazi, bilo prirodni (pogonjeni reagentnim osjetnim ulazom i EOCD -om), ili umjetni (kao odgovor na električnu energiju stimulacija paralelnih vlakana ili dubokog sloja vlakana), dopuštaju nam primjenu jednodimenzionalne analize gustoće izvora struje (CSD) na snimke potencijala polja. Makroskopski uzorak tekućih sudopera i izvora dobivenih ovom metodom, proizveden sinhronom aktivnošću lokalnih staničnih populacija, zajedno s anatomskim podacima i unutarstaničnim zapisima, ovdje se tumači kako bi se dao uvid u ponašanje neurona kao odgovor na specifičnu ulaznu aktivaciju.


Cilj

1) Razumijevanje različitih faza akcijskog potencijala i biofizičko objašnjenje iza stvaranja akcijskog potencijala.

Poznato je da neuroni prenose informacije s jednog dijela tijela na drugi. Iako su se ponekad neuroni smatrali analognima električnim žicama, nisu trebali biti dobri vodiči električne energije. Mehanizmi poput akcijskog potencijala razvijeni su da služe procesu prijenosa informacija koji odražava analogiju s električnim žicama. Najčešće se naziva & ldquoall ili nikakav potencijal & rdquo. Akcijski potencijali su brzo širene električne poruke koje se kreću brzinom duž aksona živčanog sustava i preko površine nekih mišićnih i žljezdanih stanica. U aksonima su kratki, putuju konstantnom brzinom i održavaju konstantnu amplitudu. Kao i sve električne poruke živčanog sustava, akcijski potencijal je promjena membranskog potencijala uzrokovana protokom iona kroz ionske kanale u membrani. Stanice koje mogu stvoriti akcijske potencijale uvijek se mogu stimulirati električnim udarom. Podražaj mora učiniti nadpražnu depolarizaciju membrane. Taj je odgovor daljnja oštra, sve ili ništa depolarizacija, stereotipni akcijski potencijal. Takve ćelije se nazivaju ELEKTRIČNO POKUŠNE. Empirijske studije o živčanom sustavu pokazuju da svaki neuron prima ulaz od nekoliko drugih neurona (recimo, oko 10.000 neurona). Svi ti ulazi bi se primali na različitim dendritičkim mjestima neurona. Morfološka struktura neurona pokazuje da se prijenos informacija događa od dendrita do aksona putem some. Svaki pojedini neuron prima ogromnu količinu informacija, s obzirom na činjenicu da prima ulaze od nekoliko drugih neurona. U osnovi, neuron se ponaša kao integrator, zbrajajući sve ulaze koje je primio (što se događa u odjeljku soma), a u usporedbi s pragom aktivira akcijski potencijal ako je sažeta vrijednost veća od granične granice ili u protivnom ne aktivira . Tipičan shematski prikaz akcijskog potencijala mogao bi se vidjeti na slici 1.Kako signal (ovdje, akcijski potencijal) prelazi iz neurona u neuron, dolazi do procesa koji se naziva slabljenje (slabljenje signala), jer ranije spomenuti neuroni nisu dobri vodiči električne energije. Prigušivanje signala treba biti spriječeno kako bi se osiguralo širenje akcijskog potencijala (signala), što se postiže pojačanjem signala u području brdašca pri čemu se pretpostavlja da je koncentracija natrija najveća u usporedbi s ostalim dijelovima neurona. Potpuno električni argumenti pokazali su da postoji iznimno tanka stanična membrana čija je ionska propusnost niska u mirovanju i mnogo veća aktivnost. U istom trenutku s povećanjem propusnosti, membrana mijenja svoju elektromotornu silu i stvara unutarnju struju za depolarizaciju celice. Natrijevi ioni su nositelj struje, a ENa elektromotorna sila. Struje koje stvara aktivna membrana dovoljne su da pobude susjedne dijelove membrane tako da je širenje, poput pobude, električni proces. Dva najvažnija svojstva aksonskih akcijskih potencijala su njihova velika brzina provođenja te njihova kratkoća i brz oporavak. Velika brzina zahtijeva dobra & quotcable svojstva & optimalnu gustoću brzo inaktivirajućih Na kanala. Kratkoća zahtijeva brzu inaktivaciju Na kanala i visoku K propusnost.

Faze djelovanja Potencijal

Tipičan akcijski potencijal ima četiri istaknute faze:

3) Faza hiperpolarizacije

4) Faza potencijala mirovanja

Faza depolarizacije: Navodi se kao početna faza akcijskog potencijala. Ovu fazu karakterizira otvaranje naponskih kanala s natrijem, pri čemu ulazak natrijevih iona potiče otvaranje više natrijevih kanala s naponom, čime djeluje kao povratna sprega uzrokujući ulazak velike količine natrijevih iona. Na+ ioni koji žure prema unutra nosili bi unutarnju struju aktivne membrane, depolarizirajući je od mirovanja do blizu ENa i na kraju donijeli sljedeći dio membrane na prag. Hodgkin i Katz (1949.) testirali su svoju natrijevu hipotezu zamjenom dijela NaCl u morskoj vodi kolin kloridom, glukozom ili saharozom. U tijesnoj suglasnosti s teorijom, akcijski potencijal rastao je manje strmo, manje se širio i manje prelijevao u vanjskim rješenjima s malo Na. Dok su natrijevi kanali s naponom zatvoreni, kalijevi kanali s naponom ostaju zatvoreni. S povećanjem koncentracije natrijevih iona, potencijal raste sve više i više sve dok se koncentracija natrijevih iona ne zasiti. To je bila točka kada se naponski kalijev kanal počinje otvarati, tako da se istjecanje kalijevih iona događa iznutra prema van, čime se povećava povećani pozitivni potencijal koji odražava fazu ponovne polarizacije.

Faza ponovne polarizacije: Natrijevi kanali s naponom su zatvoreni, a kalijevi kanali s naponom se otvaraju kako bi se uravnotežila akumulirani pozitivni potencijal koji se razvio unutar ulaska natrijevih iona. Kretanje kalijevih iona nastavlja se sve dok potencijal ne dosegne razinu mirovanja i ne potisne potencijal dalje ispod razine mirovanja. Natrijevi kanali s naponom i kalijevi kanali s naponom su mehanizmi neovisni o ATP-u.

Faza hiperpolarizacije: Faza se proteže od točke kada padne ispod razine mirovanja i ponovno seže do razine mirovanja. Dinamika naponskih kalijevih kanala bila je sporija u usporedbi s naponskim kanalima natrija. Zbog sporijeg oporavka, istjeran je veći broj kalijevih iona, čime se potencijal spustio ispod potencijala mirovanja. Ovo se razdoblje naziva i refraktorno razdoblje. Postoje dvije vrste vatrostalnih razdoblja: apsolutno vatrostalno razdoblje i relativno vatrostalno razdoblje. Apsolutno vatrostalno razdoblje odnosi se na razdoblje u kojem neuroni ne mogu aktivirati akcijski potencijal koliko god snažan ulaz bio. S druge strane, relativno vatrostalno razdoblje odnosi se na definiciju blisku apsolutnom vatrostalnom razdoblju, samo što bi aktiviranje akcijskog potencijala moglo biti moguće ako dobije jači input.

Potencijalna faza odmora: Ova faza se odnosi na stanje ravnoteže neurona. Nakon vatrostalnog razdoblja, potencijal se ponovno vraća u potencijal mirovanja. Potencijal mirovanja ili potencijal ravnoteže određen je Nernstovom jednadžbom.

Biofizičko objašnjenje iza akcijskog potencijala:

Kad je neuron u fazi mirovanja, unutar manjih brojeva natrijevih iona postoji veći broj kalijevih iona. Naprotiv, izvan stanice ima veći broj natrijevih iona, a manji broj kalijevih iona. Zbog tog gradijenta koncentracije postoji pasivna difuzija iona po ionskim kanalima čak i kad je stanica u fazi mirovanja. Ravnotežni potencijal svakog iona izračunava se pomoću Nernstove jednadžbe prikazane na slici 2. Svaki ion ima poseban kanal koji je ATP neovisan i osjetljiv na napon. Čini se da gore objašnjene faze, poput depolarizacije i repolarizacije, ovise o tim kanalima koji su specifični za određene ione. Dok faza hiperpolarizacije mora ovisiti o ATP-ovisnoj natrijevo-kalijevoj pumpi, koja ispire 3 natrijeva iona izvana i unosi 2 iona kalija iznutra za svaki ATP. Nakon akcijskog potencijala, crpka pomaže u ponovnom kalibriranju potencijala u stanje mirovanja.

Promjene u propusnosti neurona strogo ovise o otvaranju i zatvaranju ionskih kanala. Otvaranje natrijevih kanala omogućuje dotok natrijevih iona, što se događa u početnoj fazi porasta akcijskog potencijala. Nakon dostizanja praga, inicira se povratna sprega čime se otvara više natrijevih kanala koji dopuštaju veći broj natrijevih iona uzrokujući veću depolarizaciju. Natrijevi kanali s naponom imaju dvije vrste vrata:

Kao što naziv govori, naponski osjetljiva vrata osjetljiva su na napon čije se otvaranje i zatvaranje regulira naponom. Vremenski osjetljiva vrata se deaktiviraju nakon određenog vremena čime se sprječava dotok natrijevih iona. Vremenski osjetljiva vrata dopuštaju samo dotok natrijevih iona u određenom vremenskom razdoblju, pri čemu je dotok natrijevih iona inaktiviran. Po dosezanju vrha, natrijevi kanali su se počeli zatvarati, prekidajući povratnu spregu, a u isto vrijeme kalijevi kanali počinju se polako otvarati. S protokom natrijevih iona unutar stanice se razvija pozitivna atmosfera, a izvan nje relativno negativna atmosfera. Kako bi se uravnotežila ova situacija, ioni kalija počinju se kretati van sve dok ne dosegnu fazu hiperpolarizacije zbog svoje spore dinamike ionskih kanala.


Rezultati i rasprava

A. Brzina širenja u pojedinačnim lancima

1. Varijacija u broju gj-kanala (lanac od 100 stanica)

Ukupna brzina širenja (θov) značajno se povećao povećanjem broja gj-kanala umetnutih na staničnim spojevima. Ovi rezultati prikazani su na slici 2. Broj gj-kanala varirao je u vrlo širokom rasponu, od 0 (potpuni EF mehanizam za prijenos pobude s ćelije na ćeliju) do 10.000 (0, 10, 30, 50, 70, 100, 200, 300, 1000, 3000 i 10.000). Zapisi prikazani na slici 2 odnose se samo na 0, 30, 1000, 3000 i 10 000 gj-kanala. Brzina širenja postala je nefiziološki velika kad je bilo 100 ili više gj-kanala (slika 3). "Nefiziološki brz" znači da je brzina širenja bila znatno iznad vrijednosti izmjerenih u srcu. Kao što se može vidjeti na slici 3, postojala je gotovo linearna veza između θov a broj gj-kanala do 300.

Širenje simuliranih akcijskih potencijala (AP) u jednom linearnom lancu od 100 stanica miokarda. Stanica #1 stimulirana je unutarstanično, a rezultirajući AP zabilježeni su samo iz stanica #1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 i 100 (kako bi se ograničio broj tragova). Broj kanala u rasporu (gj) na ćelijskim spojevima varirao je u širokom rasponu, ali je ilustrirano samo pet, naime 0 gj-kanala (A), 300 (B), 1.000 (C), 3.000 (D) , i 10.000. Tragovi označeni na ploči A odnose se na AP zabilježene iz ćelija #1, 10, 20 i 100, preostali tragovi su skupljeni između ćelija 20 i 100, od kojih su neki gotovo prekriveni. Imajte na umu da dodavanje gj-kanala značajno ubrzava brzinu širenja. U ploči E, svih 11 tragova je superponirano.

Grafički sažetak koji kvantificira kako brzina širenja u simuliranim srčanim AP-ima varira ovisno o broju gj-kanala u pojedinačnom lancu od 100 stanica. Imajte na umu da je odnos gotovo linearan do 300 gj-kanala. Povećanje broja gj-kanala 10 puta (sa 100 na 1.000) povećalo je brzinu oko 5 puta (5,2 puta).

Brzina širenja na nultim gj-kanalima varirala je od 10,6 cm/sec za 10-stanični lanac, do 18,5 cm/sec za 20-stanični lanac, do 46,0 cm/sec za 50-stanični lanac i do 95,5 cm/ sec za 100-stanični lanac (Tablica 2).

2. Varijacije duljine pojedinačnog lanca

Duljina pojedinačnog lanca također je varirala i umetnut je različit broj gj-kanala. Ovi rezultati prikazani su na slici 4. Duljina lanca varirala je između 10 i 100 stanica. Kao što je prikazano na slici 4, kada je mehanizam EF bio dominantan (0, 1 ili 10 gj-kanala), brzina širenja povećavala se gotovo linearno s povećanjem duljine lanca. Vjerujemo da ovaj fenomen može biti uzrokovan krajnjim učinkom. Kad je mehanizam struje lokalnog kruga bio dominantan (100 gj-kanala ili veći), tada se brzina širenja nije povećavala s duljinom lanca, a zapravo je došlo do smanjenja (slika 4).

Grafički sažetak koji kvantificira kako ukupna brzina širenja varira s duljinom pojedinačnog lanca. Za ovaj pokus, lanac od 100 stanica skraćen je na 50, 20 i 10 stanica, tako da se rezultati mogu pouzdano usporediti, a broj gj-kanala u svakoj duljini lanca varirao je od 0 do 100. Rezultati pokazuju da je, kada nije bilo ili je bilo samo nekoliko gj-kanala (naime, 0, 1 ili 10), brzina širenja povećavala s duljinom lanca. Nasuprot tome, kada je bilo mnogo gj-kanala (npr. 30, 50, 70 ili 100), brzina se usporila s povećanjem duljine lanca, a najistaknutiji učinak pojavio se između duljina lanca od 10 i 20 stanica. Kao što se može vidjeti, obitelj krivulja imala je tendenciju konvergiranja pri duljini lanca od 100 ćelija.

Naše objašnjenje zašto θov opada pri većim duljinama lanca, kada postoji mnogo gj-kanala, kako slijedi. Kad, na primjer, postoji 100 gj-kanala, a duljina lanca je kratka (npr. Dugačka 10 ćelija), tada se širenje stimulacijske struje proteže na veću frakcijsku duljinu lanca, pa se te stanice istodobno dovode do praga . Stoga se potrebno redovito razmnožavanje javlja u samo nekoliko stanica, pa θov je veći. Kako se duljina lanca produljuje, taj učinak postaje sve manji, pa θov smanjuje.

Tablica 2 sažima podatke o brzini širenja dane u ovom odjeljku i gore navedenom odjeljku #1, i, uz to, sažima ujednačenost paljenja i krajnji učinak koji je uočen. Krajnji učinak je pojava koja je dobro poznata u elektrotehnici i javlja se na kraju (ili rubu) dugog kruga koji sadrži ponavljajuće jedinice i u kabelima koji imaju oštru završnu točku. Prethodno smo pokazali da se krajnji učinci ipak pojavljuju u našem modelu PSpice [20]. Kao što je prikazano u tablici 2, brzina širenja na 0, 1 ili 10 gj-kanalima (dominantni mehanizam EF-a) značajno je usporena pri kraćim duljinama lanca, s vrijednostima od oko 10,6, 18,5 i 46,0 cm/s za 0 gj-kanale. Ove sporije vrijednosti više su u skladu s vrijednostima 30–50 cm/sec koje su prethodno prijavljene za kratke lance i male dvodimenzionalne listove kada se razmnožavanje odvijalo samo pomoću EF mehanizma [1–3]. Kako je ranije objavljeno, θov (za 0 gj-kanala) kritično je ovisio o vrijednosti Rjc, radijalni otpor ranžiranja raspornih rascjepa. U ovoj studiji, Rjc držana je fiksirana na 25 MΩ (50 MΩ/2).

Kao što je prikazano u tablici 2, redoslijed paljenja u lancu od 100 stanica postao je ujednačen kada se broj gj-kanala povećao na 30 ili više. Odnosno, kada je mehanizam EF-a bio dominantan (0, 1 ili 10 gj-kanala), redoslijed ispaljivanja bio je nepravilan. Vjerujemo da je nestalno pucanje uzrokovano istaknutim krajnjim učinkom. Međutim, pri kraćim dužinama lanca, širenje je postalo ujednačenije bez ili s nekoliko gj-kanala. Na primjer, pri duljini lanca od 10 stanica (Tablica 2, D), širenje je bilo prilično jednoliko čak i na 0 ili 1 gj-kanalu.

Postojao je neki paralelizam između ujednačenosti paljbe i krajnjeg učinka. Što je pečenje neurednije, veći je krajnji učinak. Na primjer, u tablici 2A za lanac od 100 stanica, kada je redoslijed paljenja ocijenjen kao vrlo dobar (ocjena "A"), tada je krajnji učinak bio ograničen na posljednjih 10% lanca (ćelije 90-100) . Nasuprot tome, kada je redoslijed gađanja ocijenjen kao loš (ocjena "C"), krajnji učinak bio je očit u posljednjih 80–90% lanca. Kad je duljina lanca bila kraća (B-D tablice 2), krajnji je učinak općenito bio manje izražen.

B. Pad napona s udaljenošću u lancu od 100 ćelija

1. Konstantna duljina (λ) mjerenja

Pad napona u funkciji udaljenosti duž jednolančanog od 100 ćelija izmjeren je s različitim brojem gj-kanala umetnutih na spojevima stanica (slika 5). Struja (pravokutni impulsi) injektirana je unutarstanično blizu sredine lanca, naime u ćeliju #51, a promjena transmembranskog potencijala (ΔVm) mjereno u susjednim ćelijama s obje strane (tablice 3, 4). Izvorni tragovi podataka prikazani su na slici 5 samo za četiri broja gj-kanala: 0, 10, 100 i 1000. Imajte na umu da je za 0 i 10 kanala došlo do oštrog diskontinuiteta u ΔVm između injektirane stanice i njezinih neposrednih susjeda. Ovi su rezultati prikazani na linearnoj ljestvici ordinata na slici 6, a stvarne vrijednosti navedene su u tablicama 3, 4. Kada nije bilo ili je bilo samo nekoliko gj-kanala (0, 10, 30), ΔVm u susjednim stanicama s obje strane bilo je vrlo malo, gotovo 0 na gj-kanalima. Odnosno, došlo je do vrlo oštrog diskontinuiteta u ΔVm između injektirane stanice i njezinih neposrednih susjeda (slika 6). Ovi su rezultati u skladu s fiziološkim izvještajima [21, 22]. U takvoj situaciji konstanta duljine (λ) se ne može mjeriti, budući da je zamišljen i manji od duljine jedne ćelije (& lt150 μm).

Eksperiment za mjerenje širenja struje u linearnom lancu od 100 ćelija. Stanice miokarda učinile su se neuzbudljivim uklanjanjem njihovih GTABLE -a. Depolarizirajući strujni impulsi (10 nA, 5 ms) primijenjeni su unutarstanično na ćeliju #51 blizu sredine lanca, a rezultirajuće promjene napona membrane zabilježene su iz ćelije #51 i njezinih neposrednih susjeda (npr. Ćelije 44–58) . Broj gj-kanala varirao je u širokom rasponu (naime 0, 10, 30, 100, 300, 1000 i 3000), ali rezultati samo 4 prikazani su na ovoj slici: 0 gj-kanala (A), 10 (B), 100 (C) i 1.000 (D). O: Bez gj-kanala, promjena napona u ćeliji #51 bila je vrlo velika (oko 215 mV), dok je u susjednim ćelijama došlo do gotovo nula promjene napona (49, 50, 52, 53). B: s 10 gj-kanala, ΔVm u ćeliji 51 bilo je približno 200 mV, dok je u stanicama s obje strane (stanice 50 i amp 52) bilo samo oko 8 mV. C: Sa 100 gj-kanala, ΔVm u ćeliji 51 bilo je ca 120 mV, u ćelijama 50 i 52 ca 40 mV, a u ćelijama 49 i 53 ca 8 mV. D: S 1000 gj-kanala, ΔVm u ćeliji 51 bilo je ca 84 mV, a u susjednim stanicama ca 44 mV (stanice 50 & amp 52), ca 26 mV (stanice 49 & amp 53), ca 15 mV (stanice 48 & amp 54) i ca 8 mV (stanice 47 & amp 55).

Grafički sažetak podataka prikupljenih eksperimentima o širenju struje s različitim brojem gj-kanala (0, 10, 30, 100, 300, 1.000 i 3.000). Pravokutni strujni impulsi (10 nA, 5 ms) ubrizgani su unutarstanično u stanicu #51 (blizu sredine linearnog lanca od 100 stanica), a rezultirajući membranski potencijal se mijenja (ΔVm) izmjerene su u injektiranoj stanici i njezinim neposrednim susjedima. Stanice miokarda učinile su se neekscitabilnim uklanjanjem njihovih GTABLE -a. Kao što se može vidjeti, kada nije bilo gj-kanala, ΔVm u dvije susjedne stanice (50 & amp 52) bilo je gotovo nula. Kad je bilo 10 ili 30 kanala, postojao je mali ΔVm u ćelijama 50 i 52. Kad je bilo 300, 1000 ili 3000 kanala, pad ΔVm bila eksponencijalna, tj. stanice su se ponašale kao dugačak kabel.

No, kad je bilo mnogo gj-kanala (300, 1000 ili 3000), postojao je značajan ΔVm u susjednim ćelijama i izvan njih, kao što se može vidjeti na slici 6. Ovaj pad napona bio je eksponencijalan, kao što je prikazano na slici 7, gdje je ΔVm iscrtana je na logaritamskoj ljestvici. Ravna linija na takvom grafikonu poluloga ukazuje na to da je pad napona eksponencijalan, a nagib ravne linije ukazuje na λ. λ je udaljenost na kojoj je ΔVm pada na 1/e ili 36,8% početne vrijednosti (pri x = 0). Kao što je prikazano na slici 7, λ vrijednosti su bile 150 μm, 270 μm i 440 μm s kanalima od 300, 1000 i 3000 gj (vidjeti tablicu 5). Dakle, λ vrijednost raste gotovo proporcionalno kvadratnom korijenu broja gj-kanala.

Podaci konstante duljine dobiveni za 300, 1000 i 3000 gj-kanala iscrtani su na polu-logaritamskom grafikonu kako bi ilustrirali da podatkovne točke tvore ravnu liniju. Ordinata daje ΔVm na log skali, a apscisa daje udaljenost duž kabela (samo u jednom smjeru) od točke ubrizgavanja struje (sredina ćelije 51) i pretpostavljajući da je duljina svake stanice miokarda 150 μm. Dakle, druge oznake na apscisi daju broj ćelije. Vrijednost konstante duljine (λ) je udaljenost na kojoj napon pada na 1/e (1/2.717) ili 36,8 %. Dakle, sljedeće λ dobivene su vrijednosti: 150 μm (za 300 gj-kanala), 270 μm (za 1000 gj-kanala) i 440 μm (za 3000 gj-kanala). Stoga se povećanje broja gj-kanala 10 puta (300 do 3000) povećalo λ oko 3 puta (150 μm do 440 μm).

2. Ulazni otpor (Ru) mjerenje

Za mjerenje ulaznog otpora (Ru) lanca stanica, različiti intenziteti struje (pravokutni impulsi) primijenjeni su unutarstanično u ćeliju #51 lanca od 100 stanica, a rezultirajući ΔVm bila izmjerena. Svi ti podaci dati su u tablici 6. Podaci za 1000 gj-kanala prikazani su na slici 8.Krivulja je točno linearna, kako se očekivalo jer ispravljačka svojstva nisu ugrađena u osnovne jedinice kruga. Osim toga, hiperpolarizirajuća i depolarizirajuća struja dala je usporedive rezultate. Nagib ucrtane crte daje ulazni otpor (Ru = ΔVo/Jao, gdje je ΔVo je promjena napona na udaljenosti x = 0). Izmjerena vrijednost za ovaj slučaj (1000 gj-kanala) je 8,4 MΩ. Ru vrijednost pri nultim gj-kanalima je 29,4 MΩ, vrijednost blizu one fiziološki izmjerene [21, 22]. Tablica 6 daje Ru dobivene vrijednosti za sve brojeve gj-kanala. Te se vrijednosti također mogu razabrati iz ΔVm vrijednosti izmjerene u ćeliji #51 prikazane na slici 6.

Krivulje napona/struje dobivene za stanicu miokarda # 51 blizu sredine pojedinačnog linearnog lanca od 100 stanica. Depolarizirajući i hiperpolarizirajući pravokutni strujni impulsi (trajanje 5 ms i intenziteti 2, 6 i 10 nA) ubrizgani su unutar stanice u ćeliju #51 i rezultirajuće promjene napona u toj ćeliji su zabilježene i iscrtane. ΔV0/Ja0 krivulje su bile linearne, i u depolarizirajućem i u hiperpolarizirajućem sektoru, jer ispravljanje nije bilo ugrađeno u osnovne membranske jedinice koje su činile svaku ćeliju. Broj gj-kanala koji povezuju susjedne ćelije varirao je od nule do 3000, ali su ilustrirane samo dvije krivulje, naime za nulti i 1.000 gj-kanala. Kako je predviđeno, krivulja za 0 gj-kanale imala je strmiji nagib i veći ulazni otpor (Ru) nego krivulja za 1000 gj-kanala, naime 29,4 MΩ naspram 8,4 MΩ.

Vrijednost otpora izmjerena u susjednim ćelijama poznata je kao polarizacijski otpor (Rstr), i proporcionalan je ΔVm mjereno u tim stanicama. Na primjer, R.str vrijednosti prikazane na slici 7 (1000 gj-kanala) su 4,7 MΩ za ćeliju #52 (i 50) i 2,6 MΩ za ćeliju #53 (i 49).

Jednadžba za izračunavanje Ru je:

gdje je ΔV0 je promjena napona na mjestu ubrizgavanja struje (x = 0) i I0 je količina ubrizgane struje (pri x = 0). Jednadžba koja se odnosi na Ru i λ u kabelu je:

gdje je ri je unutarnji uzdužni otpor u Ω/cm, a rj je spojni otpor u Ω/cm. Faktor 1/2 odražava činjenicu da se injektirana struja širi u oba smjera od točke ubrizgavanja. Od

gdje je rm je otpor membrane u Ω-cm. Zatim pretpostavljajući r0, vanjski uzdužni otpor, nula:

Budući da je u pokusima na konstantnoj duljini otpor membrane (rm) i unutarnji uzdužni otpor (ri) nisu promijenjene, dok je rj je snižen umetanjem gj-kanala, zatim Ru treba smanjiti, kao što je prikazano na slikama 6, 7 i 8.

C. Brzina širenja u odnosu na konstantu duljine (lanac od 100 stanica)

Odnos između λ a broj gj-kanala prikazan je na slici 9A. To treba usporediti sa slikom 3, koja prikazuje odnos između brzine širenja i broja gj-kanala. Ovaj isti odnos prikazan je na slici 9B, ali samo za ta tri slučaja (300, 1000 i 3000 gj-kanala) u kojima je došlo do eksponencijalnog pada ΔVm. Kao što je prikazano, brzina širenja varira gotovo linearno s brojem gj-kanala. Međutim, kako je ranije rečeno, λ varira približno s kvadratnim korijenom broja gj-kanala (tablica 5). Usporedite omjere u stupcu √N s onima u λ stupac u tablici 5. Dakle, povećanje broja gj-kanala ima veliki učinak na brzinu širenja, dok ima manji učinak na konstantu duljine. Slika 9C daje prikaz odnosa između brzine širenja i konstante duljine.

Grafički prikazi za slučaj gdje je bilo mnogo gj-kanala (naime 300, 1000 i 3000), koji daju eksponencijalni pad napona. O: Konstanta duljine (λ) u funkciji broja gj-kanala. λ varira približno s kvadratnim korijenom broja gj-kanala. B: Ukupna brzina širenja (θov) kao funkcija broja kanala. C: Brzina (θov) zavjera protiv λ, pokazujući da se približno udvostručuje ili utrostručuje λ proizvodi veći učinak brzine širenja.


Generator impulsa gravitacije Eugenea Podkletnova

Podvrgavanjem supravodljivog odašiljača impulsu električne energije od 5 megavolta, dr. Eugene Podkletnov tvrdi da je stvorio "generator impulsne gravitacije" sposoban probiti rupe u betonu i pojačati deformirajuće čelične ploče debljine inča. Pridružujemo mu se kako bismo saznali više o detaljima njegovih eksperimentalnih tvrdnji i istražili fizička načela koja stoje iza njegovih prijavljenih rezultata ...

Eugene, počnimo s laičkim sažetkom „impulsni generator gravitacije”O kojem ste objavili rad s dr. Giovannijem Modaneseom. Možete li nam objasniti ovaj eksperiment i njegove ciljeve?

Tim, ovaj eksperiment je uređaj koji nazivam "impulsnim gravitacijskim generatorom", koji koristi pražnjenje Marxovog generatora kroz supravodljivi emiter u visokomagnetskom polju za stvaranje vala u vremenskom prostoru sa svojstvima vrlo bliskim gravitacijskim valovima. Sličnosti su dovoljno očite da smo gotovo sigurni da je to zapravo oblik gravitacije.

Naš eksperimentalni aparat je kompliciran, ali princip je jednostavan. Imamo tipično visokonaponsko pražnjenje, tipično do 2 milijuna volti, a ponekad i do 5 milijuna volti. Imamo supravodljivi emiter, koji ima dva sloja - prvi sloj je napravljen od supravodljivog materijala, drugi je normalni vodič.

Ispuštamo napon kroz odašiljač u prisutnosti magnetskog polja visokog intenziteta, što dovodi do vrlo zanimljive pojave. Mogu ga opisati samo kao gravitacijski impuls koji se velikom brzinom širi na velike udaljenosti bez gubitka energije.

Ti se impulsi mogu usmjereno usmjeriti u bilo kojem smjeru u prostoru i vrše veliku silu na bilo koji objekt na putu širenja. Još nismo otkrili mehanizam koji objašnjava kako se ta sila generira, ali razumijemo inženjerska načela koja se koriste za stvaranje i pojačavanje iste.

Trebao bih istaknuti da se 'impulsni gravitacijski generator' jako razlikuje odrotirajući supravodič eksperimenti koje ste proveli 1990. i#x27. U ovom novom eksperimentu u svom prethodnom istraživanju koristite stacionarni aparat, a ne rotirajući disk, zar ne?

Da, to je apsolutno točno, ali ako usporedimo rotirajući disk i impulsni generator gravitacije, princip je isti jer stvaramo električno polje velike gustoće u oba materijala.

Eksperiment s rotirajućim diskom proizvodi difuzni učinak niskog intenziteta tijekom duljeg vremenskog razdoblja, dok impulsni generator gravitacije stvara kratko fokusiran učinak visokog intenziteta na kratko za vrlo kratko vrijeme-obično samo 60 ili 70 nanosekundi.

Unatoč kratkom trajanju učinka, snop koji stvaramo može srušiti objekte na putu snopa, a pod određenim uvjetima čak je moguće napraviti rupe u zidovima od opeke, pa čak i deformirati metale. Dakle, to je vrlo moćan alat.

Možete li detaljnije opisati silu koju stvarate? Volio bih bolje razumjeti što radite da biste stvorili ogromnu količinu sile koju opisujete.

Sila impulsa u potpunosti ovisi o strukturi supravodljivog emitera i naponu koji na njega primjenjujemo. S obzirom na materijale i napone pojačala koje trenutno imamo na raspolaganju, možemo dobiti velike impulse koji mogu probiti rupe u debelim betonskim zidovima, a također smo mogli pokazati i deformiranje metalnih ploča debljine nekoliko centimetara.

Impuls deformira metal na način na koji to može učiniti hidraulična preša, ali trajanje impulsa je vrlo kratko, pa smo raspravljali o sustavu koji koristi nekoliko Marxovih generatora za davanje niza impulsa za koje vjerujemo da će poboljšati ukupni učinak .

Eksperimentirali smo s upotrebom generatora impulsa na raznim materijalima, a to nas je dovelo do još jednog važnog otkrića: snop može pogoditi cilj na vrlo velikim udaljenostima uz minimalnu divergenciju, a čini se da je nulti gubitak energije, čak nakon prolaska kroz druge objekte na putu grede.

Tijekom ovih pokusa također smo pokušavali izmjeriti brzinu širenja ovih impulsa. Rezultati su bili iznimno zanimljivi i na neki način teško povjerovati, ali temelje se na eksperimentalnim opažanjima, a mi ćemo nastaviti poboljšavati svoja eksperimentalna mjerenja.

Dakle, svi ti impulsi nastaju pražnjenjem Marxovog generatora-je li električno pražnjenje visokog intenziteta ključ za generiranje ovih impulsa?

To je kombinacija pražnjenja, magnetskog polja i uporabe posebno pripremljenih supravodljivih emitera. Ovi impulsi su vrlo kratki, govorimo o milionitom dijelu sekunde i kraći.

Izlazna sila ovisi o ukupnom naponu, kao i o vremenu porasta napona. Što brže napon raste, impuls je veći, što nam daje impulsu mogućnost da napravi rupe u betonu na velikim udaljenostima.

Dopusti mi da pitam o odašiljaču: koristili ste tip-IIYBCO supravodljivi emiter, ako se dobro sjećam. Mijenja li promjena njegove veličine ili oblika izlaz snopa - možda ga čini jačim ili ga ponovno fokusira?

Što se tiče veličine supravodljivog emitera, postoje neka ograničenja. Napravili smo mnogo testova s ​​različitim odašiljačima, a općenito smo otkrili da promjer supravodiča ne bi trebao biti manji od 4 inča. Veličina je vrlo važna - s manjim supravodičima nismo postigli dobre rezultate.

Da odgovorimo na vaše pitanje o obliku emitera, supravodič zapravo može imati različite oblike, a projicirani impuls održat će oblik presjeka emitera, što je važno.

Jeste li primijetili bilo kakvu promjenu u molekularnoj strukturi ciljnih uzoraka koje ste testirali ili ste vidjeli samo jednostavnu mehaničku kompresiju i deformaciju pojačala koju ste do sada opisali?

Nismo vidjeli nikakvu promjenu molekularne strukture - samo veliku deformaciju ciljnog materijala od sile snopa. Čini se da djeluje poput udarca - događa se vrlo brzo, pa je blizu eksplozivne akcije.

Morao bih pitati gubi li zraka snop prodirući u materijale. Prirodno se smanjuje ili odstupa s udaljenošću?

To je zanimljivo pitanje - i na naše veliko iznenađenje čini se da snop ne gubi energiju pri susretu s materijalima. Može proći kroz zidove od opeke ili betona, vrlo debele metalne ploče i sve vrste plastike, a čini se da uopće ne gubi energiju. Ovo je dosljedan, dugotrajan dokaz probnih ispuštanja koje smo proveli u posljednje 4 godine.

Ovi rezultati izgledaju pomalo čudno, ali ne vjerujemo da kršimo bilo kakve prirodne zakone. Jednostavno ne radimo u zatvorenom sustavu, pa drugi zakon termodinamike nije izravno primjenjiv.

Što se tiče djelovanja na udaljenosti - i ovisnosti udaljenosti o energiji snopa - nemamo puno eksperimentalnih podataka, ali ono što imamo je prvo mjerenje na udaljenosti od 1,2 kilometra bez gubitka energije.

Noviji eksperiment proveden je na udaljenosti od 5 kilometara, a greda je prodrla kroz nekoliko betonskih kuća. Nismo mjerili nikakav gubitak energije, ali nakon pomne procjene proračuna koje smo napravili, trebali bismo osjetiti smanjenje energije snopa na udaljenostima većim od 100 kilometara.

Jeste li u ovom nedavnom pokusu od 5 kilometara primijetili bilo kakvu promjenu u fokusu snopa? Je li se tijekom putovanja proširio ili možda smanjio?

Ako je solenoid magnetskog polja koji namotavamo oko komore dobro konstruiran, tada će proizvesti vrlo dobro pražnjenje i učinkovito održavati nerazmjerni uzorak presjeka emitera s kojeg je projiciran.

Međutim, na udaljenosti od 5 kilometara, snop počinje gubiti fokus - postaje malo širi, što ukazuje na manja odstupanja u obliku impulsa dok se širi.

Jeste li uspjeli izračunati učinkovitost impulsa ili je još prerano za tu razinu analize?

Pa, dr. Giovanni Modanese napravio je neka preliminarna mjerenja koja su nam dala silu u džulima, ali nismo pokušali napraviti eksperimentalna predviđanja - htjeli smo jednostavno vidjeti rezultate kako su različiti objekti reagirali na djelovanje ovog impulsa.

U smislu praktičnog eksperimentiranja, čini se da je energija koju unosimo u pražnjenje mnogo manja od energije koju čini da impuls generira, ali definitivno ne impliciram da je to neka vrsta uređaja s više jedinstva. Predlažem da stvaramo skup posebnih prostorno-vremenskih uvjeta kroz interakcije elektromagnetskog impulsnog pražnjenja s Cooperovim parovima koji tvore Bose-Einsteinov kondenzat u supravodiču.

Do sada ste objavili nekoliko znanstvenih radova o ovom eksperimentu, a volio bih saznati više o temama o kojima planirate objavljivati ​​u budućnosti i kakav bi vaš raspored objavljivanja mogao biti?

Pokušat ćemo detaljnije objaviti razne eksperimente, ali trenutačno smo iznimno zainteresirani za pokušaj mjerenja interakcije impulsnog snopa s vidljivom svjetlošću, pa smo o tome objavili neke preliminarne rezultate u časopisu fizike niskih temperatura. Svi detalji su u mom radu u koautorstvu s dr. Modaneseom, a mi nastavljamo ovo istraživanje kako bismo poboljšali svoja mjerenja brzine širenja impulsa.

Vrlo smo oprezni u pogledu onoga što pišemo jer ne želimo uplašiti znanstvenu zajednicu, a također želimo biti potpuno sigurni da se rezultati provjeravaju i provjeravaju mnogo puta - ali čini se da na temelju onoga što sada imamo , a mi već radimo godinu i pol, brzina impulsa je mnogo veća od brzine svjetlosti.

S parametrima koje sada koristimo - koristeći naše trenutne dizajnere emitera i napon od 3 do 5 milijuna volti, mjerimo brzinu širenja impulsa blizu 64 puta veću od brzine svjetlosti. Naravno, željeli bismo temeljito potvrditi sva naša mjerenja koristeći što je moguće više različitih alata, sustava i metoda.

Trenutno koristimo dva atomska sata i mislimo da su naša mjerenja precizna, ali bismo pozdravili savjet međunarodne zajednice. Pomoglo bi imati dodatni unos o tome kako mjeriti brzinu impulsa što je točnije moguće. Čim dobijemo dobru potvrdu ovih rezultata, pokušat ćemo objaviti sve te podatke.

Objavili ste rad o tim pokusima pod naslovom "Studija svjetlosne interakcije s gravitacijskim impulsima i mjerenje brzine gravitacijskih impulsa”Koji ste koautorili s dr. Modaneseom, a koji opisuje brzinu širenja zrake sile. Sada ste u tom radu dosta mjerili brzinu i čini se da koristite dvije različite vrste mjernih uređaja, zar ne?

Pravo. Dakle, naš je glavni cilj bio prije svega odrediti brzinu gravitacijskih impulsa i proučiti interakciju gravitacijskih impulsa s laserskim snopom. Zapravo su bila dva paralelna pokusa, a rezultati su bili prilično nevjerojatni, jer prije svega vjerujemo da smo bili prvi tim koji je pokušao odrediti brzinu širenja gravitacijskog impulsa na udaljenosti većoj od jednog kilometra.

Koristili smo vrlo preciznu opremu - dva sinkronizirana atomska sata od rubidija - i uspjeli smo s velikom preciznošću odrediti brzinu širenja gravitacijskih impulsa. Ponavljali smo ove pokuse gotovo pola godine, koristeći različite napone, ciljeve i uvjete pokusa. Bez obzira na to, uvijek smo imali precizne, dosljedne rezultate, dajući nam brojku od 64 C, što ukazuje na to da se gravitacijski impuls širi brzinom 64 puta većom od brzine svjetlosti.

Brzina širenja 64 puta veća od brzine svjetlosti čini se vrlo različitom od prihvaćene brzine gravitacije. Imate li razmišljanja o tome kako uskladiti svoje eksperimentalne podatke s prihvaćenim modelom?

Pa, moderna astronomija osjeća uvjerenje da je brzina gravitacije jednaka brzini svjetlosti - ali u isto vrijeme to ne objašnjava niti negira naša mjerenja.

U svakom slučaju, tome pristupam s eksperimentalne perspektive, dok Giovanni Modanese tome pristupa kao teoretski fizičar. Vrlo je precizan u davanju odgovarajućih izraza svemu što promatramo i naziva to impulsom nalik gravitaciji.

Sa svoje strane, ja to jednostavno nazivam gravitacijskim impulsom, jer nakon godina napretka u generiranju i pojačanju mjerenja ovih učinaka imamo mogućnost učiniti predmete težim ili lakšim. Nemam bolji izraz za to od "umjetne gravitacije", barem ne trenutno.

Povećava li velika brzina širenja impulsa marginu pogreške u vašim eksperimentalnim mjerenjima?

Pogreška mjerenja je vrlo mala. Prije svega, imajte na umu da je atomski sat od rubidija vrlo precizan uređaj za početak. Također, pokuse smo ponovili mnogo, mnogo puta. Koristili smo i vrlo osjetljive piezo-električne senzore, a svoja smo mjerenja mogli s velikom preciznošću opisati u svom radu. Očito uvijek postoji granica za eksperimentalnu pogrešku, ali u ovom slučaju ona bi trebala biti vrlo mala.

Čitajući vaš rad, ako sam dobro razumio, upotrijebili ste gapiezo-električni senzori reagirati na promjene tlaka - tako da reagiraju na mehaničku promjenu sile. U drugom eksperimentu izgleda da ste koristiliinterferometar za mjerenja. Zvuči li to točno?

Da, to je u osnovi točno. U drugom eksperimentu kada smo koristili lasersku zraku, koja se naravno nalazi da presijeca putanju impulsnog snopa. Laserska zraka bila je postavljena pod malim kutom prema liniji širenja impulsne zrake i presijecala je područje projekcije gravitacijskog impulsa udaljeno oko 60 metara od emitera.

U području gdje su se zrake križale primijetili smo da se intenzitet lasera smanjio do 9% ovisno o naponu pražnjenja. Taj je učinak doduše bio mali, ali su naša mjerenja bila vrlo precizna, pa smo ovaj eksperiment ponovili nekoliko puta.To je vrlo zanimljiv fenomen.

Čini se da upravo mjerite silu na meti - što je s reaktivnom silom na odašiljaču? Kad emitirate impuls, mjerite li jednaku i pojačanu suprotnu silu na supravodljivom odašiljaču?

Ne, nije bilo. Nije uopće bilo sile reakcije. Ne djeluje prema trećem Newtonovom zakonu - da svaka sila ima jednaku i suprotnu reakciju. Čini se kao da impuls iskrivljuje prostor-vrijeme, pa biste to mogli nazvati gravitacijskim valom. Opet, širi se svemirom i pojačavač stupa u interakciju s normalnom materijom, ali ne gubi energiju na velikim udaljenostima - ostaje kolimatiziran dok se širi.

Čini se da bi jedno od prekretnica za ovaj eksperiment bila neovisna replikacija i potvrda ovog eksperimenta-ali 4-inčni supravodljivi emiter može biti prepreka u tome. Znate li da li se oni negdje proizvode i prodaju?

Izgradnja učinkovitih emitera za velike impulsne učinke iskreno je dio mog profesionalnog znanja, ali ako govorite samo o emiterima koji vam omogućuju generiranje malih efekata, onda to nije problem. Vjerujem da američki superprevodnik može pomoći u lakom stvaranju emitera takve vrste, a postoji i lijepa firma pod nazivom “Superprovodljive komponente” u Columbusu, Ohio - oni su manje -više upoznati s mojom tehnologijom, i mislim da su već spremni na zadatak izgradnje komponenata emitera.

Imajte na umu da promjer diska i dalje ne smije biti manji od 4 inča, a govorim o fizičkoj strukturi same keramike. Strukturu visoko emitirajućih odašiljača vrlo je teško izgraditi i zahtijeva puno iskustva za pravilnu izgradnju, pa čak i ako navedem detaljan opis, bilo bi teško izgraditi je bez moje pomoći. Međutim, emitere sposobne odgurnuti debelu knjigu od stola moguće je konstruirati, a oni nisu tako komplicirani.

Razumijem da je dio fenomena uključivao promatranje nečega što ste nazvali “ravno sjajno pražnjenje”. Možete li to detaljnije opisati?

Primijetili smo ravno, užareno pražnjenje koje je dolazilo sa cijele površine emitera, a čini se da emitira daljnje zračenje prema & amp -u izvan anode u kolimiranom snopu. Možda ćemo ovo pokušati snimiti kamerom velike brzine, ali to trenutno nemamo, pa se jednostavno oslanjamo na svoj vid.

Također smo primijetili da pražnjenje ponavlja oblik poprečnog presjeka emitera, dok bi posebna oprema bila korisna, moguće ju je vidjeti vlastitim očima-za to vam nije potrebna kamera.

Opisali ste i prolazni abnormalni učinak koji se događao iza generatora impulsa. Jeste li to uopće uspjeli istražiti?

Na stražnjoj strani uređaja postoji određena emisija zračenja, a to zračenje ima neke harmonike koji otežavaju identifikaciju njegove točnosti i učestalosti. Vrlo je prolazno i ​​teško ga je izmjeriti. Ovo zračenje prodire u različite materijale i može oštetiti opremu i pojačala postavljene preblizu. To nije ugodna stvar, ali primijetili smo da intenzitet ovog polja s udaljenošću brzo opada, pa izbjegavamo stajanje izravno iza uređaja tijekom rada, a čini se da uopće nije opasno.

Iskreno govoreći, nije lako izmjeriti te dodatne učinke. Znate, kad se bavite milijunima volti, bolje je držati se na sigurnoj udaljenosti. Za zaštitu zračenja također koristimo Faradayev kavez i posebne gume-metalne premaze jer će u protivnom velika jakost magnetskog polja iz pražnjenja izbrisati tvrde diskove računala i oštetiti obližnju ispitnu opremu.

S obzirom na izuzetnu prirodu ovih tvrdnji i anomalne učinke koje opisujete, bilo bi od velike pomoći vidjeti fotografsku ili video dokumentaciju za te učinke. Planirate li to objaviti?

To je nešto što istražujemo. Kad smo počeli s eksperimentima, u Tampereu početkom 90 -ih, jednostavno nije bila uobičajena praksa praviti video zapise ili fotografije opreme ili eksperimenta. Znam da je to tipično u Sjedinjenim Državama, ali ovdje u Europi je drugačije.

Naši najnoviji pokusi provode se u Moskovskom kemijskom istraživačkom centru, koji ima politiku zabrane snimanja kamerom jer je cijeli centar vrlo siguran objekt, a neki od istraživačkih laboratorija zatvoreni su za javnost. Na zidovima laboratorija imamo natpise koji zabranjuju fotografiranje, kao dio utvrđene politike ovog istraživačkog centra.

To bi se moglo promijeniti: Razgovarao sam s administracijom o mogućnosti snimanja video i video dokumentacije i oni misle da bi to moglo biti moguće, ali trenutno nemam fotografije ili video zapise za podijeliti s vama.

Eugene, hvala vam još jednom na izdvojenom vremenu i dijeljenju svih ovih informacija. Dopustite mi da vas završim pitajući vas što slijedi - kamo vidite ovo istraživanje?

Mogli biste nazvati ono što radimo eksperimentalnim istraživanjem gravitacije, a ono ima ogroman budući potencijal, ali je i vrlo komplicirano - na neki način možda čak i složenije od nuklearne fizike, i zasigurno nije tako dobro shvaćeno.

Ali kad se prisjetite početka nuklearne ere, u Sjedinjenim Državama je bilo razdoblje u kojem su javnost, industrija i vojska bili zainteresirani, a napredak je postignut brzo.

Danas imamo i neke iste probleme koje su tada radila nuklearna istraživanja. Zaista nije moguće napraviti malu nuklearnu eksploziju u laboratoriju, a na isti način postoje pragovi za generiranje naših učinaka koji otežavaju projektiranje malih, jeftinih eksperimenata.

U tom kontekstu, eksperimentalno istraživanje gravitacije nudi velike mogućnosti, ali također zahtijeva suradnički, organizirani pristup proučavanju, kombinirajući znanje različitih fizičara, kemičara, znanstvenika o materijalima i teoretskih fizičara.

Vjerujem da ćemo samo radeći zajedno s drugim stručnjacima doći do pravih proboja u ovom području, a ja to želim učiniti jer je to vrlo, vrlo ozbiljno istraživanje i otvara vrata mnogim novim mogućnostima.

Dr. Eugene Podklnetov doktorirao je materijalne znanosti na Tampere University of Technology u Finskoj, a diplomirao je na Kemijsko -tehnološkom sveučilištu Instituta Mendeleyev u Moskvi.

Ima gotovo dva desetljeća iskustva na Institutu za visoke temperature pri Ruskoj akademiji znanosti, a autor je niza radova o eksperimentalnim istraživanjima EM/gravitacijskog sprega u supravodljivim materijalima.


Poremećaji živčanog sustava

Čini se da je temeljni uzrok nekih neurodegenerativnih bolesti, poput Alzheimerove i Parkinsonove, povezan s proteinima - točnije s proteinima koji se loše ponašaju. Jedna od najjačih teorija o uzrocima Alzheimerove bolesti temelji se na nakupljanju beta-amiloidnih plakova, gustih konglomerata proteina koji ne funkcionira ispravno. Parkinsonova bolest povezana je s povećanjem proteina poznatog kao alfa-sinuklein koji je toksičan za stanice jezgre substantia nigra u srednjem mozgu.

Da bi proteini pravilno funkcionirali, ovise o njihovom trodimenzionalnom obliku. Linearni niz aminokiselina presavija se u trodimenzionalni oblik koji se temelji na interakcijama između i između tih aminokiselina. Kad se presavijanje poremeti, a proteini poprime drugačiji oblik, prestaju ispravno funkcionirati. No, bolest nije nužno posljedica funkcionalnog gubitka ovih proteina, već se ti promijenjeni proteini počinju nakupljati i mogu postati otrovni. Na primjer, kod Alzheimerove bolesti znak bolesti je nakupljanje ovih amiloidnih plakova u kori velikog mozga. Izraz skovan za opisivanje ove vrste bolesti je "proteopatija" i uključuje druge bolesti. Creutzfeld-Jacobova bolest, ljudska varijanta prionske bolesti poznate kao bolest krave ludila u goveda, također uključuje nakupljanje amiloidnih plakova, sličnih Alzheimerovoj. U ovu skupinu mogu spadati i bolesti drugih organskih sustava, poput cistične fibroze ili dijabetesa tipa 2. Prepoznavanje veze između ovih bolesti predložilo je nove terapijske mogućnosti. Ometanje nakupljanja proteina, a možda i već u njihovoj izvornoj proizvodnji unutar stanice, može otključati nove načine za ublažavanje ovih razornih bolesti.

Interaktivna veza

Posjetite ovu stranicu kako biste vidjeli virtualni neurofiziološki laboratorij i promatrali elektrofiziološke procese u živčanom sustavu, gdje znanstvenici izravno mjere električne signale koje proizvode neuroni. Često se akcijski potencijali javljaju tako brzo da gledanje na zaslon da bi se pojavili nije od pomoći. Zvučnik se napaja signalima snimljenim iz neurona i "iskače" svaki put kada neuron aktivira akcijski potencijal. Ti se akcijski potencijali aktiviraju toliko brzo da na radiju zvuči kao statično. Elektrofiziolozi mogu prepoznati obrasce unutar te statike kako bi razumjeli što se događa. Zašto se model pijavica koristi za mjerenje električne aktivnosti neurona umjesto za korištenje ljudi?


Gledaj video: Izjednačenje potencijala 1 dio (Lipanj 2022).


Komentari:

  1. Culver

    očito je, niste se prevarili

  2. Niels

    Ispričavam se što se miješam... Mogu se snaći oko ovog pitanja. Uđite razgovarat ćemo.

  3. Muslim

    And so everything is not bad, just very good!

  4. Fyfe

    Po mom mišljenju niste u pravu. uvjeren sam. Pišite mi na PM, javićemo se.

  5. Fejind

    Ispričavam se, ali mislim da niste u pravu. Nudim da raspravljam o tome. Napišite mi u PM, mi ćemo to riješiti.

  6. Witt

    Walking jokes)))

  7. Ammitai

    Udario si marku. It seems to me it is very good thought. Potpuno s tobom složit ću se.



Napišite poruku