TUDOMÁNY
A Rovatból

Anyagon áthatoló fénysugár – ez a felfedezés forradalmasíthatja az orvosi képalkotó eljárásokat

Egy új típusú fényállapot segíthet abban, hogy az orvosok sokkal nagyobb felbontással lássák a vizsgált területet – magyarázza Rácz Péter fizikus.


Nemrégiben a Nature Photonicsban jelent meg az a tanulmány, amelyben a kutatásban részvevő szerzők a holland Utrecht Egyetemről, valamint az osztrák TU Wien-ről beszámoltak arról, hogy kifejleszettek egy olyan új típusú fényállapotot, amelyet az úgynevezett “szórás-invariáns állapot”-nak neveztek el.

Ez a felfedezés forradalmasíthatja az orvosi képalkotó eljárások pontosságát.

A fény hullámok összege, amely általában minden olyan inhomogén közegen szóródik, amelyen áthatol. Például a füstöt is azért látjuk lézerfényben, mert a fény, amely megvilágítja, elhajlik, illetve szóródik, de attól a fény egy része változatlanul haladhat tovább ugyanabba az irányba.

Ez a kísérlet viszont a fény leképeződését is megváltoztatja, vagyis annak a fénynek az állapotát, amely áthalad az adott objektumon, vagy közegen. A fényhullámoknak ez egy olyan csoportja, amit nem változtat meg egy adott közeg, csupán halványítja azt az áthaladás során. Amikor áthatol valamin, majdnem olyan formában érkezik meg a túloldalra, mintha a közeg, amelyen áthatolt nem is lenne ott. Ezzel lehetővé válhat bármilyen tárgynak az alaposabb belső analizálása.

A kísérlet abból állt, hogy fényt térben moduláltak, vagyis egy olyan eszközt helyeztek egy porral beszórt üveglap elé, amely különböző tulajdonságú fényhullámokat képes létrehozni. Ezáltal megalkottak egy olyan állapotot, amely a porra szórás-invariáns állapotba kerül, vagyis nem változik meg jelentősen.

"Az, hogy egy hullám áthatol-e egy tárgyon, nemcsak a hullámhossztól, hanem a hullámformától is függ." - nyilatkozta a kutatásban Phd hallgatóként résztvevő Matthias Kühmayer.

"A szerzők azt állítják, hogy egy adott porra vonatkoztatva, ami jelen esetben cink-oxid nanorészecskékből állt, - amelyet hozzávetőlegesen 5-10 mikrométer vastagságban helyeztek fel véletlenszerű elrendezésben egy hordozó üvegre - létre tudtak hozni olyan állapotú fényt, ami ha áthalad ezen a rendezetlen közegen, akkor változatlanul ugyanazt a formát, hullámmintát kapják egy detektorra érkezve, mintha pusztán a levegőn haladt volna át a fény" - mondja Rácz Péter fizikus, a WIGNER Fizikai Kutatóintézet munkatársa.

"Jelen esetben a Göncöl-szekér csillagkép elrendeződést rajzolták ki. A különbség mindösszesen az, hogy kissé halványabb képet kapunk vissza a levegőn való áthaladáshoz képest, hiszen gyengül a fény, mert elnyelődik. De egyéb tulajdonsága alapvetően nem változik."

Stefan Rotter kutató matematikai módszerekkel írta le a fényszórási hatásokat. Először a véletlenszerűen elrendezett nanoanyag réteg fényszórását kellett leírniuk, majd ebből matematikailag kiszámolniuk, hogy milyen hullámformák lehetnek azok, amik ezen át tudnak hatolni változás nélkül.

"Kifejlesztettek egy matematikai eljárást is. A kísérlet szerint külön mérték a fény vízszintes és a függőleges polarizációjú komponenseit is. Ezeknél azt lehetett látni, hogy a fény intenzitása lecsökkenve érkezik a detektorra, amikor áthalad a porral teli nanorészecske rétegen, de az eloszlása nem változott jelentősen. Ezáltal a hullámszóródás hiányát illetve csökennését látták."

Emellett több, más fajta hullámformát is létre lehet hozni az eljárásból, hiszen nem csupán egyfajta ilyen állapotú fény létezik, mert ezeket kombinálni is lehet.

A fény, amelyet találtak, lehetőséget adhat biológiai minták jobb leképezésére, például a sejtek mikroszkópon keresztüli pontosabb vizsgálatára, vagy orvosi diagnosztikai eszközök, mint a röntgen vagy CT fejlesztésére.

"Ez a szórás-invariáns hullám sokkal pontosabban, sokkal nagyobb felbontással lenne képes leképezni a feltérképezni kívánt területet, hiszen ha élesebb képet látnak az orvosok, pontosabb diagnózist tehet lehetővé a számukra"

- magyarázza Rácz Péter.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Népszerű
Ajánljuk
Címlapról ajánljuk


TUDOMÁNY
A Rovatból
Íme a csecsemők titkos világa: már két hónaposan sokkal többet tudnak, mint hittük
A Trinity College Dublin kutatói 130 csecsemő agyi aktivitását mérték fMRI-vel. Eredményeik szerint a vizuális kategorizáció már ekkor megjelenik, ami átformálhatja a koragyermekkori nevelést.


A legtöbben azt gondolnánk, egy két hónapos csecsemő csak eszik, alszik és sír, de a valóság ennél sokkal összetettebb. Agyuk már ekkor elkezdi kategóriákba rendezni a világot, megkülönböztetve az állatokat, játékokat és a hétköznapi tárgyakat. A Trinity College Dublin kutatói funkcionális MRI-vizsgálatok és mesterséges intelligencia segítségével mutatták ki, hogy a vizuális észlelés alapvető építőkövei a vártnál sokkal korábban jelennek meg – írja az egyetem február 5-i közleménye.

A Nature Neuroscience című tudományos folyóiratban publikált tanulmány új betekintést nyújt a csecsemők gondolkodásába, jóval azelőtt, hogy beszélni vagy tudatosan mozogni képesek lennének.

A FOUNDCOG nevű kutatócsoport 130, két hónapos csecsemőt vont be a dublini Coombe és Rotunda kórházak közreműködésével. A babák egy puha babzsákon feküdtek zajcsillapító fejhallgatóban, miközben 15-20 percen keresztül élénk, színes képeket néztek 12 kategóriából, köztük macskákról, madarakról, gumikacsákról és bevásárlókocsikról. Az fMRI-vel rögzített agyi aktivitásmintákat ezután mesterségesintelligencia-modellekkel elemezték, hogy dekódolják, az agy hogyan képviseli az egyes vizuális kategóriákat. Korábbi, viselkedéses vizsgálatok 3-4 hónapos kort tartottak a kategorizáció kezdetének, az új eredmények ezt az időpontot hozták előrébb.

„A szülők és a tudósok régóta töprengenek azon, mi jár egy csecsemő fejében, és mit látnak valójában, amikor a világot szemlélik. Ez a kutatás rávilágít az agyműködés gazdagságára az élet első évében” – magyarázta Dr. Cliona O’Doherty, a tanulmány vezető szerzője.

„Bár két hónaposan a csecsemők kommunikációját korlátozza a nyelv és a finommotoros kontroll hiánya, elméjük már nemcsak azt reprezentálta, hogyan néznek ki a dolgok, hanem azt is kitalálta, melyik kategóriába tartoznak. Ez azt mutatja, hogy a vizuális megismerés alapjai már nagyon korán és a vártnál sokkal hamarabb kialakulnak.”

A kutatás nemcsak elméleti szempontból jelentős. „Ez a tanulmány a legnagyobb longitudinális vizsgálat éber csecsemők funkcionális mágneses rezonancia képalkotásával (fMRI). Az agyi aktivitást rögzítő gazdag adathalmaz teljesen új módot nyit a csecsemők gondolkodásának mérésére nagyon korai életkorban. Rávilágít a neuroimaging és a számítógépes modellek diagnosztikai eszközként való felhasználásának lehetőségére is nagyon fiatal csecsemőknél” – mondta Rhodri Cusack professzor, a kutatás vezetője. A szakember hozzátette, a babák sokkal gyorsabban tanulnak a mai MI-modelleknél, és ennek tanulmányozása hatékonyabb mesterséges intelligenciák kifejlesztését inspirálhatja.

A felfedezés gyakorlati haszna a korai fejlesztésben és a klinikai diagnosztikában is megmutatkozhat.

„Az első év a gyors és bonyolult agyfejlődés időszaka. Ez a tanulmány új alapvető ismereteket nyújt, amelyek segítenek a koragyermekkori nevelés irányításában, tájékoztatást adnak a neurofejlődési rendellenességek klinikai támogatásához, és biológiailag megalapozottabb megközelítéseket inspirálnak a mesterséges intelligenciában” – hangsúlyozta Dr. Anna Truzzi, a tanulmány társszerzője. Ezt erősítette meg Eleanor Molloy professzor, neonatológus is: „Sürgető szükség van a neurofejlődési rendellenességek korai agyfejlődésre gyakorolt hatásának jobb megértésére, és az éber fMRI-nek jelentős potenciálja van ennek kezelésére.”


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk
TUDOMÁNY
A Rovatból
Drámai a helyzet a NASA-nál: leállt a műhold, miközben a Naprendszerből távozó 3I/ATLAS-t követte
A NASA TESS műholdja épp egy történelmi küldetést teljesített, amikor váratlanul elnémult. A 3I/ATLAS távozik, de vajon a hiba miatt a legfontosabb titkait is magával viszi?


Eredetileg idegen bolygók után kutat, most mégis egy csillagközi vándort kapott lencsevégre a NASA űrtávcsöve. A TESS nevű műhold január 15. és 22. között a Naprendszerünkből kifelé tartó 3I/ATLAS üstököst figyelte meg, ám a munkát egy váratlan technikai hiba árnyékolta be.

A TESS felvételein a 3I/ATLAS fényes, gyorsan mozgó pontként látszott, amint halvány csóvát húzva átszáguld a sűrű csillagmezőn.

Január 15-én azonban a műhold „safe mode” üzemmódba kapcsolt egy napelemtábla-probléma miatt, és csak 18-án tudta folytatni a munkát.

Az adatokból Daniel Muthukrishna, a Massachusettsi Műszaki Egyetem kutatója egy 28 órás videót állított össze. „A felvétel látványosan mutatja be az üstökös útját a csillagok között, még az adatkimaradást is beleértve, ami a technikai hiba miatt következett be” – nyilatkozta a tudós.

A kutatók most azt remélik, hogy a felvételek elemzésével megfejthetik az üstökös forgásának titkát. „Ezekből a fényességváltozásokból tudjuk megbecsülni, milyen hevesen bocsátja ki a port és a gázt, és ami a legfontosabb: milyen gyorsan forog a magja” – magyarázta Muthukrishna. Az üstökös körülbelül 11,5-es magnitúdójú fényességgel ragyog, ami azt jelenti, hogy bár szabad szemmel láthatatlan, egy komolyabb amatőr távcsővel már megfigyelhető.

Bár a TESS fő feladata távoli csillagok körül keringő bolygók felfedezése, széles látómezeje és folyamatos megfigyelései tökéletessé teszik üstökösök és kisbolygók követésére is – írta a Space.com.

A képességeit bizonyítja, hogy a műhold már 2025 májusában rögzítette a 3I/ATLAS-t, két hónappal azelőtt, hogy a csillagászok hivatalosan felfedezték volna.

A 3I/ATLAS üstököst 2025 júliusában azonosította az ATLAS program. Pályája hiperbolikus, ami azt jelenti, hogy csak átutazóban van nálunk, és többé nem tér vissza. Októberben járt a legközelebb a Naphoz, de a Földre nem jelentett veszélyt.

A különleges égi vándor akkora érdeklődést váltott ki, hogy a NASA és az Európai Űrügynökség több szondája, köztük a Hubble, a JUICE és a Mars Express is ráfordult, sőt, még a kínai Tianwen–1 Mars-szonda is készített róla felvételeket. A korábbi földi megfigyelések alapján a tudósok egy körülbelül 15 és fél órás forgási periódusra gyanakodnak, amit a TESS adatai most megerősíthetnek vagy pontosíthatnak.

A januári megfigyelések adatai már nyilvánosak, így bárki hozzáférhet a Mikulski Archive for Space Telescopes adatbázisában. A kutatók most ezekben az adatokban keresik azokat az ismétlődő fényességmintákat, amelyek végleg felfedhetik a csillagközi vándor titkait.

Avi Loeb szerint a 3I/ATLAS valószínűleg csak egy csillagközi üstökös, de azt határozottan rossz ötletnek tartja, hogy ezt előre, vita nélkül eldöntsük. A Harvard csillagásza évek óta ugyanazt mondja:

ha egy objektum pályája, fényessége, mérete vagy viselkedése akár csak kicsit is kilóg a megszokott mintázatokból, akkor nem tudomány, hanem öncenzúra az, ha bizonyos magyarázatokat tabusítunk.

Loeb szerint a 3I/ATLAS esetében több ilyen furcsaság is van – statisztikai ritkaság, nehezen értelmezhető aktivitás, bizonytalan nem-gravitációs hatások –, amelyek önmagukban nem bizonyítanak semmit, együtt viszont indokolják, hogy az idegen technológia lehetőségét se söpörjük le az asztalról. Közben

a hangsúly nála nem a szenzáción, hanem az adatokon van: több megfigyelést, jobb felbontást, több hullámhosszt akar.

Legutóbb pedig már nem is ufózott: azt vetette fel, hogy ha az üstökös pora mikrobákat hordoz, akkor a 3I/ATLAS akár az intersztelláris panspermia első valódi tesztje is lehet. Tudományos jackpot, nem sci-fi – feltéve, hogy megnézzük.

Via Space


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk

TUDOMÁNY
A Rovatból
420 méternél is mélyebb, de még mindig nem tudni, hol a vége: a legmélyebb kék lyukat találtak meg Mexikó partjainál, az alja egyelőre elérhetetlennek tűnik
A Taam Ja’ nevű képződmény mélye a tudósokat is zavarba hozza. Bár speciális műszerekkel mérik, a függőleges aknában már néhány dolgot találtak, köztük két holttestet is.


Mexikó partjainál rejtőzik a világ legmélyebb kék lyuka, egy több mint 420 méteres tenger alatti víznyelő, amelynek fenekét még nem érték el a kutatók – írta a LADbible. A geológiai csoda körüli rejtély egyre csak nő, a tudósok pedig tanácstalanok, hogy mi lehet az alján.

A kék lyukak függőleges falú, természetes üregek a tengerfenéken, többnyire part menti területeken fordulnak elő. Kialakulásuk annak köszönhető, hogy a puha alapkőzet, például a mészkő, idővel erodálódik és beomlik.

Az óceáni áramlatok nem befolyásolják őket, vízforgásuk gyenge, mélyükön pedig alacsony az oxigénszint, ami a mikrobákon kívül szinte minden életformát kizár. Bár a legtöbb ilyen víznyelő csak néhány tíz méter mély, gyakran hatalmas, víz alatti barlangrendszerekhez kapcsolódhatnak.

A Taam Ja’ – maja nyelven „mély víz” – a Jukatán-félsziget partjainál fekszik. A felszínről alig látható víznyelőt alig több mint húsz éve fedezte fel egy helyi búvár. A tudósok 2021-ben visszhangszondával próbálták megmérni, ami 275 méteres mélységet becsült.

Egy 2023-as expedíción azonban egy speciális, a víznyomás alapján mérő műszerrel már legalább 420 métert állapítottak meg, de még így sem voltak biztosak abban, hogy elérték a legalsó pontját.

Bár a Taam Ja’ a rekorder, egy másik híres példa a belizei Nagy Kék Lyuk, ahová 2018-ban Richard Branson és Fabien Cousteau, a legendás Jacques Cousteau unokája is lemerült. A külön járművekkel ereszkedő kutatók körülbelül 91 méteren egy hidrogén-szulfid réteget találtak, amely alatt a víz sötét és élettelen volt.

A feltételezett aljzaton szemét, egy kétliteres műanyag palack és egy rég elveszett GoPro is előkerült, amelyen nyaralási fotók voltak. Két holttestet is találtak, vélhetően egy korábbi expedíción eltűnt felfedezőkét.

„A kék lyuk bonyolult barlangrendszerből áll, amely egykor szárazföldön alakult ki. Bizonyíték arra, hogy az óceánok milyen gyorsan és katasztrofálisan emelkedhetnek” – mondta Branson az expedíció után. „Egykor több száz lábbal alacsonyabb volt a tengerszint. 10.000 évvel ezelőtt a tengerszint körülbelül 91 méterrel emelkedett, amikor világszerte sok jég megolvadt. 91 méter mélyen látható a kőzetben a változás, ahol egykor szárazföld volt, majd tenger lett.”


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk

TUDOMÁNY
A Rovatból
Világtörténelmi műtét: először végeztek arcátültetést élő donorról
A barcelonai Vall d’Hebron Kórház orvosai hajtottak végre részleges arcátültetést egy középkorú nőn. A beavatkozás után a nő újra tud enni, beszélni és lélegezni.
Marton Máté - szmo.hu
2026. február 03.



Újra tud lélegezni, enni és beszélni az a középkorú nő, aki a világon elsőként esett át részleges arcátültetésen egy olyan donortól, aki eutanázia előtt ajánlotta fel a szerveit. A világtörténelmi műtét sikeréről a barcelonai Vall d’Hebron Kórház számolt be hétfőn, négy hónappal a beavatkozás után - adta hírül az ATV.

A transzplantációs központ közlése szerint az a különleges helyzet, hogy a donor még életében döntött szervei – köztük az arca – felajánlásáról, rendkívül alapos előkészítést tett lehetővé.

Ennek során CT-vizsgálatot végeztek a donoron és a betegen is, nagy felbontású ultrahangos érvizsgálatokat készítettek, és 3D-s szilikonmodellekkel elemezték az új arc várható formáját. A mintegy százfős orvosi csapat emellett előre begyakorolhatta a csaknem 24 órás, rendkívül összetett beavatkozás lépéseit, így a bőr, a zsírszövetek, a perifériás idegek, az arcizmok és a csontok átültetését is.

„Nemcsak egyszerűen behelyezni kell a lágy szöveteket, hanem gondoskodni kell a működésükről és érzékelőképességükről is, különben csak egy maszk lenne az új arc” 

– mondta Joan-Pere Barret, a kórház plasztikai sebészeti és égési osztályának vezetője.

A sajtótájékoztatón maga a páciens, Carme is részt vett.

A nő egy rovarcsípést követő fertőzés miatt kapott vérmérgezést, ami súlyos szövetelhalást okozott az arcán, a szájában és a nyelvében.

A szervfelajánlás a spanyol jogszabályoknak megfelelően, teljesen anonim módon történt: a donor és a recipiens nem ismerték egymást, a donor személyazonosságát pedig nem hozzák nyilvánosságra. A transzplantáció feltétele volt a vércsoport, a nem és az arc fizikai jellemzőinek egyezése. A beavatkozásra azért kerülhetett sor, mert Spanyolországban 2021 óta legális a törvényileg szabályozott, orvosilag segített halál.

Spanyolországban ez volt a hatodik arcátültetés 2010 óta, ezek közül hármat a Vall d’Hebron kórházban végeztek. Világszerte eddig összesen 54 ilyen beavatkozás történt. A dél-európai ország több mint harminc éve világelső a szervátültetések területén: 2025-ben az ottani egészségügyi intézményekben több mint hatezer transzplantációs műtétet hajtottak végre.

A műtétről ebben a videóban számolt be maga az arcátültetésen átesett beteg és az orvosai:


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk