Fizikai Nobel-díj előrejelzés

Holnap, azaz október 6.-án ( kedd) a Svéd Királyi Tudományos Akadémián bejelentik kinek ítélték oda az idei év fizikai Nobel-díját. Kis esélylatolgatásba bocsátkoznék. A legnagyobb esélyesek erre Seiji Ogawa az fMRI feltalálója, valamint Michael Gratzel a 'dye-sensitized solar cell' (DSSC, DSC vagy DYSC) feltalálója. Ez utóbbit amolyan festék-szenzitizált napcellá-nak nevezhetjük. Ha netán egyik fent említett esélyes sem nyer, azért érdemes pár szót ejteni ezen találmányokra.

Seiji Ogawa - fMRI

Fájl:User-FastFission-brain.gif

Az fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging) egy, gyakorlatilag tovább fejlesztett MRI berendezés. A magyarul funkcionális mágneses rezonancia vizsgálatnak nevezett eljárás lényege, hogy az idegi aktivitással összefüggő hemodinamikus választ teszi lehetővé vizsgálni valós időben. Emberek és állatok agyában, de lényegében a központi idegrendszer bármely területén. Maga az fMRI és az ezzel kapcsolatos módszerek az 1990-es évektől léteznek. Előnyei, az MRI-vel vállvetve, hogy nem invazív, nincs radioaktív sugárzás valamint relatíve széles körben használhatók.

Az 1890-es évek óta (Roy és Sherrington, 1890) ismeretes, hogy a működésben lévő neuronok, vagyis az idegi aktivitás, valamint a véráramlás felerősödése és a vér oxigenizációja közt szoros összefüggés van. Ha a sejtek működése fokozott, akkor oxigén igényük is fokozódik, így az adott területen megnő az átáramló vér mennyisége ami az idegi aktivitás után hozzávetőlegesen 1-5 másodperc késéssel jelentkezik.

A vér-oxigén-szint függő (Blood-oxygen-level dependent) vagy más néven BOLD fMRI egy olyan módszer, mely lehetővé teszi, hogy megfigyeljük, hogy az agy mely területei aktívak adott időben. Ezt először Dr. Seiji Ogawa találta fel 1990-ben. Az idegsejtek, ellentétben más testi sejtekkel nem képesek raktározni sem oxigént, sem glükózt, ami az anyagcseréhez létfontosságú, ezért is érzékenyek a neuronok az oxigénhiányra oly nagy mértékben. Ezek után nem meglepő, hogy lényegesen nagyobb vérmeniységnek kell áthaladnia az aktív, valamilyen folyamatban tehát részt vevő idegsejteken ez az ún. hemodinamikus válasz-folyamat. És ebből, hogy lesz látható akármi? A vörösvértest ahogy jött, olyan gyorsan le is adja a hemoglobinjában kötött oxigént, az oxihemoblobin (oxigéndús) után deoxihemoglobin (oxigénszegény) képződik. A mágneses érzékenységben lévő különbség a két típusú hemoglobin között a mágneses jel változásához vezet, mely MRI szkennerrel detektálható.http://twistedphysics.typepad.com/cocktail_party_physics/images/2007/08/31/chp_human_fmri.jpg

Az eljárással lehetőség nyílik vizsgálni az agy mely területei aktívak, érzelmek, gondolatok vagy bármely agyi érintettségű folyamat lezajlásakor. A legtöbb fMRI vizsgálat a BOLD-ot használja annak megállapítására, hogy hol fordul elő aktivitás az agyban különböző élmények eredményeként. Léteznek más módszerek, melyek az idegi aktivitás közvetlen mérését tűzték ki célul (Például az Oxygen Extraction Fraction, vagy OEF – Oxigén Kivonási Hányad - mérése az agy régióiban, azt vizsgálja, hogy a vérben mennyi oxihemoglobin alakul át deoxihemoglobinná. Azonban az elektromágneses mezőt kiváltó aktív neuronok nagyon gyengék, a jel-zaj arány rendkívül alacsony és a statisztikai eljárások gyakran eltávolítják a mérendő jel egy részét. Így ezek a módszerek mostanáig túlnyomórészt sikertelenek.

Az fMRI előnyei

  • Nincsen radioaktív sugárzás (CT és RTG esetén van).
  • Felvételt tud készíteni egy 3-6 mm2-es területről, ami az EEG téri felbontásához képest igen jó, ám viszonylag gyenge időbeli felbontással bír, összehasonlítva ugyancsak az EEG technikájával. Az EEG elektromos/idegi aktivitást mér, míg az fMRI a vér aktivitását méri, amely mindenképp hosszabb válasszal rendelkezik. Az MRI berendezés (természetesen fMRI-nél is használható) magas időbeli felbontást is mutathat, ha más jelenséget vizsgál.
  • Felvételt tud készíteni az emberek és egyéb állatok agyi jeleiről.

Az fMRI hátrányai

  • A BOLD jel csak az idegi aktivitás indirekt mérése, és ezáltal a test más, nem-idegi változásai is nagyban befolyásolják a jelek alakulását.
  • A különböző agyi területek eltérő hemodinamikus válasszal rendelkeznek, melyeket sajnos nem lehet teljes pontossággal visszaadni az fMRI időbeli jeleinek szűrésére gyakran használt általános lineáris modellel.
  • Az fMRI-t gyakran használják arra, hogy lokalizáltan mutassák meg a különböző régiók aktivitását, minimalizálva ezzel az idegi hálózatokban zajló folyamatok természetével kapcsolatos kételyeket. Számos mai többváltozós statisztikai eljárás fáradozik azon, hogy pontosan jellemezze az „aktív” régiók közötti interakciókat, melyeket egyváltozós technikákkal fedeztek fel.
  • Az fMRI-nek viszonylag alacsony a jel-zaj aránya, legalábbis más elektrofiziológiai technikával összehasonlítva. Ez szükségessé teszi a mélyrehatóbb utóvizsgálatokat, így a publikált fMRI eredmények majdnem minden esetben súlyosan átlagoltak, és valamennyire torzítottak is.

Végül egy ugyan csak fontos adat a költség. Ma már minden területen fontos a költséghatékonyság, ennek tükrében úgy vélem ez is befolyásolja a döntőbizottság álláspontját.

Az fMRI szkennerek költsége kb. ugyanannyi, mint az MRI szkennereké, hiszen az fMRI csupán az MRI szkenner egy speciális típusa. Az MRI berendezés drága, de a költség minden bizonnyal exponenciálisan csökkenni fog a jelenlegi nagy áttörések és a kutatási eredmények gyors elterjedése miatt. Egy új 1,5 teslás szkenner ára gyakran 182.000000 HUF és 273.000000 HUF között van. Az MRI szerkezet felépítése akár 910.00000 HUF-ba is belekerülhet.

Michael Gratzel - DSSC

Dye.sensitized.solar.cells

A Gratzel-napelem egy viszonylag új osztálya az alacsony áru, költséghatékony napelemeknek, amelyet a vékony-film rétegű napelemekhez sorolnak. A technológia egy félvezetőn alapul, ami egy foto-érzékeny anód és egy elektrolit oldat között található, ezt fotoelektrokémikus-rendszernek nevezzük.A cellát Michael Grätzel és Brian O'Regan találta fel (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) 1991-ben, ez a napcella ismert, mint: Grätzel cella.

A cella nagy ígéretekkel kecsegtet, mivel alacsony költségű valamint nincs szükség nagy és bonyolult eszközökre a gyártásához, gyártási technológiája és felhasználása miatt környezetkímélő. Korunk egyik égető problémájára szolgál(hat) megoldást, a megújuló energiaforrások minél nagyobb szintű kiaknázásra. A cella további előnye, hogy rugalmas és vékony, ez együtt jár a súlycsökkenéssel, valamint egy jégeső, már nem képes nagy károkat okozni benne.

http://earth2tech.files.wordpress.com/2008/06/dssc.jpgHabár a hasznosítási értéke nem a legjobb kategóriájában, mégis ár/érték aránya (kWh/m2/év/dollár) elegendő ahhoz, hogy vetélytársa legyen a fosszilis tüzelőanyagoknak. A kereskedelmi felhasználása eddig akadályozott volt vegyi stabilitási problémák miatt, mára megoldódott és az Európai Unió napenergia felhasználási kezdeményezésében (2020), már leendő 'partnernek' tekintik. Működésének elvét képen illusztrálva itt megnézhetitek.

Bookmark and Share

Add a Twitter-hez Add a Facebook-hoz Add a Startlaphoz Add az iWiW-hez Add a Google Reader-hez Add az RSS olvasódhoz
Oppenheim 3 hozzászólás
Címkék: nobel 2009 fizika

A bejegyzés trackback címe:

https://biokemia.blog.hu/api/trackback/id/tr561429742

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

különvélemény 2009.10.06. 00:05:30

Nehéz döntés az biztos.
Ha a díjat figyelemfelkeltésre szánjuk, akkor egyértelműen a második, mivel az elsőről mindenki tud, aki alkalmazni tudja.

Oppenheim · http://mentok.blog.hu 2009.10.06. 21:19:59

@különvélemény: A Nobel-díj hivatalos honlapján fent van mi alapján döntenek egye-egy kategóriában, de az biztos, hogy nem könnyű döntés és azért kis felelősség is társul hozzá. Egyrészt az adott kutatási terület fellendülhet valamint szélesebb körben is elterjed. De minden elismerés a díjazottaknak.

Ja és: sajnos ez most nem jött be :)

KMdani 2009.10.18. 18:42:28

Szerintem a Nobel-díj jelentősége mára akkora lett, hogy az is hatalmas elismerés, ha az embert nyerésre esélyesnek tartják. Gondoljunk csak bele, hiszen itt is említésre került mindkét találmány/eljárás. Számunkra pedig oly mindegy, melyikük kapja meg a díjat...
Talán ez a remeke a Nobel-díjban, és a találmányokban egyszerre.

Egyébként a Gräntzel-cella hatalmas ötletnek tűnik. Attól még, hogy nem tökéletes, micsoda világot teremtene, ha tömegesen elterjedne... utána meg ráérünk tökéletesíteni...