Aivot unohtelevat säästösyistä

Piirros aivoista
Piirros aivoista

Aivoissamme on erilaisia mekanismeja, joiden avulla opimme asioita ja muistamme ne myöhemminkin. Sen lisäksi aivoissa tapahtuu aktiivista unohtamista, kun "turhaa" tietoa pyyhkiytyy pois. Lundin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa on selvitetty, mitä silloin tapahtuu solutasolla. 

Ihminen ja myös eläin oppii yhdistämään esimerkiksi tietyn toistuvan äänen tai valosignaalin ja ilmavirtauksen, joka kohdistuu silmään. Ilmavirta saa aikaan räpyttelyrefleksin, mutta ennen pitkää silmä räpsyy pelkästä äänestä tai valosta. 

Tässä ei ole mitään uutta eikä ihmeellistä. Päänvaivaa on aiheuttanut se, miksi sekä äänen että valon yhdistäminen ilmavirtaan ei suinkaan edistä oppimista vaan päinvastoin heikentää sitä.

"Kaksi ärsykettä tuottaa kehnompia tuloksia kuin yksi. Se vaikuttaa maalaisjärjen vastaiselta, mutta uskoaksemme syynä on, että aivot säästävät sillä tavoin energiaa", arvelee tutkijaryhmään kuulunut Germund Hesslow.

Jo aiemmin on osoitettu, että aivojen opittua yhdistämään tietyt asiat riittävän tehokkaasti, niissä aktivoituu neuroneja, jotka alkavat hidastaa oppimisprosessia.

"Voidaan sanoa, että yhteyden oppinut aivojen osa toteaa 'opettajalleen', että 'osaan tämän nyt, voisitko olla hiljaa'. Kun aivot ovat oppineet kaksi yhteyttä, jarrutus tehostuu. Siksi tuloksena on unohdus, joka on kuitenkin yleensä väliaikainen", Hesslow selittää.

Turhien kytkentöjen ylläpitäminen vaatii aivoilta energiaa. Siksi niissä on tutkijoiden mukaan jarrumekanismi, vaikka se toisinaan onkin hieman liian tehokas.

Lundin tutkimuksessa hermosolujen oppimista ja unohtamista tutkittiin eläimillä, mutta mekanismien arvellaan olevan samanlaisia ihmisaivoissa. Siksi tulokset ovat kiinnostavia paitsi aivotutkimuksen myös psykologian kannalta. Niistä voi olla apua käytännön opetustyössäkin.

"Opettajien kannalta olisi tietenkin tärkeä tuntea mekanismit, joilla aivot pyyhkivät pois turhina pitämiään asioita. Niitä ei kannata käynnistää vahingossa", Hesslow päättää.

Tutkimuksesta kerrottiin Lundin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedelehdessä.

 

 

 

Liiallinen valo lihottaa

Lokki lampun päällä
Lokki lampun päällä

Kun kesäajan päätyttyä saamme sunnuntaiaamun iloksi jälleen pähkäillä, mitä kello oikeasti on, sopii teemaan Queenslandin teknillisessä korkeakoulussa Australiassa tehty tutkimus keinovalon ja liikalihavuuden yhteydestä.

Cassandra Pattinsonin johtama ryhmä tutki kahden viikon ajan 48 lasta, joiden ikä vaihteli kolmesta viiteen vuoteen. Tutkimuksessa tarkkailtiin unen määrää ja laatua, fyysistä aktiivisuutta ja altistusta valolle sekä toisaalta lasten painoindeksiä.

"Totesimme, että jo melko vähäinenkin altistus valolle aikaisin aamulla oli yhteydessä suurempaan painoindeksiin, kun taas lapset, jotka saivat suurimman annoksen valoa – sekä ulkona että sisällä – vasta iltapäivällä, olivat hoikempia”, toteaa Pattinson.

"Yllättäen fyysisessä aktiivisuudella ja lasten painolla ei ollut yhteyttä, mutta nukkumisajoilla ja valon määrällä oli. Ensimmäisen kerran valon osoitettiin vaikuttavan lasten painoon."

Tutkijaryhmän mukaan tablettien, älypuhelinten, televisioiden ja yölamppujen ansiosta nykypäivän lapset altistuvat valolle enemmän kuin yksikään aiempi sukupolvi. Samaan aikaan kun keinovalon määrä on lisääntynyt, liikalihavuudesta on tullut maailmanlaajuinen ongelma.

Jo ennestään on tiedetty, että valaistuksen määrällä, kestolla ja kellonajalla – olipa kyse sitten luonnollisesta tai keinovalosta – on vaikutuksia nisäkkäiden vuorokausirytmiin.

"Sisäisen kellon toiminta perustuu pitkälti valon määrään ja altistumisen ajankohtaan. Se vaikuttaa unirytmiin, painon nousuun ja laskuun, hormonaalisiin muutoksiin ja mielialaan", Pattinson listaa.

"Viimeaikaisissa tutkimuksissa on todettu, että aikuisilla altistuminen valolle iltamyöhällä saattaa liittyä painon nousuun, mutta asiaa ei ole tutkittu pienillä lapsilla: näyttää siltä, että vaikutus on päinvastainen. Kun aikuiset, jotka altistuvat suuremmalle valon määrälle aamuisin, ovat hoikempia, aikaisin valolle altistuvat esikouluikäiset ovat usein lihavampia."

Liikalihavuuteen vaikuttaviksi tekijöiksi on todettu ravinnon määrä, vähäinen liikunta, univaje ja vaihtelevat nukkuma-ajat. Nyt luetteloon voi siis lisätä valon.

"Eläimillä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että valon määrä ja sille altistumisen ajankohta ovat keskeisen tärkeitä aineenvaihdunnan toiminnan kannalta. Tuloksemme viittaavat siihen, että sama pätee meihin ihmisiin", Pattinson päättää.

Tässä valossa on perusteltua miettiä, onko kaksi kertaa vuodessa tapahtuvasta kellojen edestakaisin siirtelystä enemmän hyötyä vai haittaa.

Valotutkimuksesta kerrottiin Queenslandin teknillisen korkeakoulun uutissivuilla.

NASAn mystinen vakoilukone kävi tutkimassa hurrikaania (video)

Patricia kuvattuna avaruusasemalta
Patricia kuvattuna avaruusasemalta

Viime yönä Suomen aikaa Meksikon keskiosiin Tyynen valtameren puolelta meren päältä siirtynyt ennätyshurrikaani Patricia on hiipunut trooppiseksi myrskyksi. Sen odotetaan heikkenevän edelleen kulkiessaan Meksikon vuoristoalueiden ylitse lauantain kuluessa. 

Vuoriston ylitys tosin saattaa lisätä myrskyn vesipitoisuutta, joten se saattaa tuottaa myöhemmin Meksikossa ja Yhdysvaltain eteläosissa erittäin voimakkaita sateita. 

Koska myrsky on tähän saakka kulkenut harvaan asuttujen alueiden päällä, on se tuottanut pelättyä vähemmän tuhoja. Siitä huolimatta se oli ennätyksellisen voimakas viidennen kategorian hurrikaani tullessaan maan päälle lounaisessa Meksikossa Cuixmalassa iltapäivällä klo 6:15 paikallista (yöllä klo 2:15 Suomen aikaa). Sen keskimääräinen tuulen nopeus oli silloin automaattisten mittausten mukaan 265 km/h ja suurimmat puuskat olivat liki 340 km/h.

Aiemmin päivällä tuulen keskinopeus oli suurempikin, jopa 320 kilometriä tunnissa, ja sen paine oli ennätyksellisen matala, vain 879 hPa. Silloin Patricia löi kaikki hurrikaanien (siis Amerikan mantereen itä- tai läntisellä puolella olevien pyörremyrskyjen) mitatut ennätykset.

Tyynellä valtamerellä hurrikaanikausi on ollut erittäin voimakas ja nähtävästi ennätyksellinen El Niño lämpimine meren pintalämpöineen on syynä aktiviteettiin. Kun meren lämpötila on paikoitellen yli 30°C, ovat näinä aikoina olosuhteet otolliset pyörremyrskyjen syntymiseen.

Myrskykeskusta on tutkittu tavallista enemmän niin avaruudesta satelliitein kuin myös lentokonein.

Kenties vaikuttavimman kuvan siitä on ottanut Kansainvälisellä avaruusasemalla oleva Scott Kelly, jonka otos valtavan suuresta myrskykeskuksesta sen ollessa voimakkaimmillaan on otsikkokuvana.

Lennossa ovat olleet niin Yhdysvaltain sää- ja valtamerentutkimusorganisaatio NOAA:n "Hurricane Hunters", Lockheed WP-3D Orion, kuin myös NASAn käytössä oleva, salaisesta vakoilukoneesta tehty erittäin korkealla lentävä tutkimuskone WB-57 (alla).

Siinä missä Orion lentää myrskyn läpi ja pudottaa lennossa tuulia ja merta tutkimaan sondeja, on WB-57:n tehtävänä ollut katsoa myrskyaluetta laajemmin, mutta silti satelliitteja lähempää. Se on ottanut myös ilmanäytteitä ja tutkinut tuulia sekä pilviä erikoislaitteillaan.

Alla on tänään julkaistu video Orionin lennosta Patrician keskuksen läpi eilen perjantaina.




Voiko valon nopeus olla ääretön?

Nollakertoimen metamateriaali
Nollakertoimen metamateriaali

Kyllä voi, mutta ei hätää, Albert Einstein on edelleen oikeassa: valon nopeus on ehdoton kattonopeus informaation siirtymiselle. Valo etenee tyhjiössä 299 792 kilometrin sekuntinopeudella, mutta valolla on tämän ryhmänopeuden eli energian siirtymisnopeuden lisäksi myös vaihenopeus. Ja se voi vaihdella.

Vaihenopeus kertoo, millä nopeudella jokin valoaallon osa, esimerkiksi aallonharja, etenee. Se puolestaan riippuu väliaineesta. Esimerkiksi vedessä valoaallot lytistyvät kasaan ja aallonharjat lähestyvät toisiaan. Silloin valon vaihenopeus pienenee. 

Väliaineen taitekerroin ilmoittaa, kuinka paljon vaihenopeus siinä muuttuu: mitä suurempi kerroin, sitä enemmän vauhti hidastuu. Veden taitekerroin on noin 1,3 ja esimerkiksi ikkunalasin 1,5. 

Tyhjiön taitekerroin on yksi, joten siinä valon vaihenopeus on suurin mahdollinen. Paitsi että… Entä jos taitekerroin on pienempi kuin yksi – tai peräti nolla?

Silloin tapahtuu kummia. Valoaallon vaiheet eivät enää olekaan etenevässä liikkeessä, joten valo ei kulje aaltona. Jos aineen taitekerroin on nolla, valon vaiheet muuttuvat pysyviksi ja aallonpituus kasvaa äärettömäksi.  

Eric Mazurin johtama tutkijaryhmä on kehittänyt metamateriaalin, jonka taitekerroin todella on nolla eli valoaallon vaihe voi periaatteessa kulkea siinä äärettömän nopeasti.  

Tällaista pysyvää aaltoa on mahdollista käsitellä aivan toisella tavalla kuin "tavallista" valoa. Ja mikä tärkeintä, valoa manipuloitaessa energiaa ei häviä. Uudella materiaalilla voi olla suuri merkitys kvanttitietokoneiden kehittelyssä.

Tulevaisuudessa elektroniikka korvautuu yhä yleisemmin fotoniikalla, missä elektronien tilalla on valo ja sen hiukkaset eli fotonit. Esimerkiksi tietokoneissa valon avulla on mahdollista siirrellä tietoa paljon nopeammin kuin perinteisten elektronisten komponenttien avulla. Ongelmana on kuitenkin valon kimurantti luonne.

"Valo ei pidä puristelusta tai muokkaamisesta, mutta uuden metamateriaalin avulla on mahdollista manipuloida mikrosirusta toiseen kulkevaa valoa: puristaa sitä kasaan, taivuttaa, kiertää ja pienentää valonsäteen läpimittaa makroskaalasta nanoskaalaan", kuvailee Mazur.

"Optisten piirien käyttöä rajoittaa tavallisten piiaaltoputkien heikkous ja tehottomuus energian säilyttämisessä", toteaa Yang Li, joka oli mukana Mazurin tutkijaryhmässä. 

"Nollakertoimen metamateriaali tarjoaa ratkaisun sähkömagneettisen energian säilymiseen erilaisissa aaltoputkirakenteissa, koska sen korkea sisäinen vaihenopeus mahdollistaa esteettömän valon etenemisen."

Uusi metamateriaali rakentuu polymeeriin upotetuista piipilaririveistä, jotka on peitetty ohuella kultakalvolla. Sitä voidaan käyttää piistä valmistetuissa aaltoputkissa, jotka ovat liitettävissä optisiin piireihin.

"Uusi tekniikka voisi parantaa kvanttibittien välistä lomittumista, sillä valoaallot leviävät käytännössä äärettömän pitkiksi, jolloin kaukana toisistaan sijaitsevat hiukkasetkin voisivat lomittua", arvioi tutkijaryhmään kuulunut Philip Munoz.  

Hiukkasten ollessa lomittuneita voidaan yhtä hiukkasta tutkimalla saada tietoa myös muiden hiukkasten vastaavista ominaisuuksista. Kuulostaa tieteistarinoinnilta, mutta kvanttimekaniikassa esiintyy arkimaailmaan verrattuna omituisia ilmiöitä.

Uudesta metamateriaalista kerrottiin Harvardin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Nature Photonics -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Peter Allen/Harvard SEAS  

 

Peili pidentää ikää - ainakin atomilla

Keinoatomi peilin edessä
Keinoatomi peilin edessä

Chalmersin teknillisessä korkeakoulussa on onnistuttu pidentämään atomin elinaikaa kymmenkertaiseksi normaaliin verrattuna. Siihen tarvitaan vain peili.

Jos atomi saa ylimääräistä energiaa, se virittyy. Ennen pitkää viritystila purkautuu, jolloin atomi menettää saamansa energian ja palaa alkuperäiseen perustilaansa. Tähän kuluvaa aikaa sanotaan atomin elinajaksi.

Tosin peili ei ole mikään aluminoitu lasinpalanen eikä atomikaan ole todellinen. Ja vaadittava lämpötila on hyvin alhainen: 30 mK eli kolme sadasosa-astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella.

Tutkijat jäljittelivät atomia suprajohtavalla virtapiirillä, joka saatiin käyttäytymään samalla tavalla kuin aito atomi. Keinoatomi voidaan virittää energialla, jonka se sitten säteilee valona. Tai jos tarkkoja ollaan, säteilyn aallonpituus on paljon näkyvää valoa pidempi: atomi säteilee mikroaaltoja.

"Peilinä" toimi toisessa virtapiirissä oleva oikosulku. Keinoatomin etäisyyttä ei muutettu fyysisesti, vaan säätämällä "atomin" resonanssitaajuutta. Koe oli siis kaikilta osiltaan käytännössä simulaatio, mutta ominaisuuksiltaan tilanne vastasi tilannetta, jossa atomin elinaikaa pystytään muuttamaan hallitusti.

“Olemme osoittaneet, että pystymme säätelemään atomin elinaikaa hyvin yksinkertaisella tavalla”, sanoo tutkimusta johtanut Per Delsing

"Voimme säädellä atomin elinaikaa muuttamalla sen etäisyyttä peilistä. Jos sijoitamme atomin tietylle etäisyydelle peilistä, atomin elinaika muuttuu siten, että emme pysty edes havaitsemaan sitä. Käytännössä voimme piilottaa atomin peilin eteen."

Koejärjestely toteutettiin Chalmersin kokeellisten ja teoreettisten fyysikoiden yhteistyönä. Jälkimmäiset kehittivät teorian siitä, miten atomin elinaika riippuu sen etäisyydestä peiliin.

"Syynä atomin 'kuolemaan' eli paluuseen perustilaansa on, että se 'näkee' sähkömagneettisessa kentässä hyvin vähäisiä vaihteluita, tyhjiön fluktuaatioita, jotka ovat kvanttiteorian sanelemia", toteaa Göran Johansson, tutkimuksen teoriapuolta selvittäneen ryhmän vetäjä.

Kun atomi sijoitetaan peilin eteen, se vuorovaikuttaa peilikuvansa kanssa siten, että atomiin kohdistuvat tyhjiön kvanttifluktuaatiot muuttuvat. Atomin elinajan tarkastelun ohella koejärjestely soveltuukin myös hankalasti mitattavien fluktuaatioiden tarkasteluun.

Tutkimuksesta kerrottiin Chalmersin teknillisen korkeakoulun uutissivuilla ja se on julkaistu Nature Physics -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Moa Carlsson & Lisa Kinnerud, Krantz NanoArt

 

Hälyttävä tieto: Ebola piileskelee silmissä ja spermassa

Ebolaan uudelleen sairastuneen silmät
Ebolaan uudelleen sairastuneen silmät

Tilanne vaikutti olevan jo ohitse: vuosi sitten otsikoissa ollut Länsi-Afrikan ebolavirusepidemia alkoi hiipua tämän vuoden tammikuussa ja keväällä suurimmassa osassa maista, missä tauti levisi, tilanne alkoi olla hallinnassa. 

Esimerkiksi ebolan pahasti runtelemassa Sierra Leonessa ei ole ollut uusia tapauksia enää kymmeneen kuukauteen.

Huhtikuussa Maailman terveysjärjestö WHO katsoi pandemiariskin pienentyneen, vaikkakin pitää sitä edelleen kansainvälisenä uhkana.

Tauti on vaikuttanut siis talttuneen ainakin tällä erää, paitsi että näin ei näytä olevankaan: virus myllääkin edelleen ainakin osassa jo parantuneista potilaista. Virus tai osa sen perintötekijöistä näyttää pysyvän hengissä parantuneiden potilaiden silmissä ja siemennesteessä. 

Parantuneiden tulisi pidättäytyä suojaamattomasta seksistä

Tuore New England journal of medicinessä julkaistu artikkeli osoittaa, että osalla ebolan sairastaneista miehistä on viruksen perintötekijöitä siemennesteessään. Asiaa tutkitaan parhaillaan tarkemmin, jotta saataisiin selville onko virus edelleen kykenevä  tartuttamaan ihmisiä. 

Yli 17 000 ebolasta parantuneelta tiedetään vain noin 20 tapausta, missä tauti on mahdollisesti tarttunut seksuaalisesti edelleen. Vaikka luku on pieni, ovat tietoon tulleet tapaukset mahdollisesti vain jäävuoren huippu.

Vaikka ebolan tarttuminen veren ja muiden ruumiinnesteiden välityksellä on ollut hyvin selvillä – ja se tiedettiin osasyyksi epidemian nopeaan laajenemiseen – ei aikaisemmin ole havaittu ebolan heräävän ikään kuin henkiin uudelleen parantuneissa. 

Tämä itse asiassa ei ole yllätys, sillä ebola on sukua Marburgin virukselle ja sen on tiedetty “säilyvän” kehossa parantumisen jälkeenkin. Ebolan tapauksessa tästä saatiin ensimmäinen merkki viime maaliskuussa, kun liberialaisnaisen havaittiin saaneen taudin oltuaan suojaamattomassa sukupuoliyhteydessä ebolasta parantuneen miehen kanssa.

Ebola silmästä silmään

Kyse ei ole vain spermasta, vaan näyttää siltä, että ebola voi piileskellä myös parantuneiden ihmisten silmissä ja aivoissa.

Tästä lienee kyse viime viikolla yllättäen uudelleen ebolaan sairastuneen brittihoitajan tapauksessa: hän sai taudin ollessaan vapaaehtoisena viime joulukuussa ja parantui, kunnes hänelle nousi kuume, silmät alkoivat olla erittäin valoherkkiä ja hänen päätänsä alkoi särkeä voimakkaasti. 

Tällä hetkellä Pauline Cafferkey on kriittisessä tilassa eristyksessä lontoolaisessa sairaalassa. Otsikkokuvassa on hänen silmänsä ennen ja jälkeen uuden sairastumisen.

New York Timesin mukaan Liberiassa olevissa terveyskeskuksissa noin 40% ebolasta parantuneilla on silmäkipuja, silmän tulehduksia, näköhäiriöitä ja muita ongelmia silmissä.

Silmät ovat sopivia suojasaarekkeita viruksen muhimiseen, koska silmän sisäosien immuniteetti on erilainen kuin muun elimistön; normaali kehomme taistelu vieraita viruksia vastaan ei toimi siellä, koska se voisi haitata näkökykyä.

Kaikkien kuolemantapausten ja kärsimyksen jälkeen taudin uusi tuleminen näkövammojen ja taudin kenties aiempaa pahempana uusiutumisen muodossa olisi todella ikävää – etenkin kun näin tauti on mahdollisesti voinut levitä huomaamatta paljon tiedettyä laajemmalle.

Valitettavasti ebolaepidemia taitaakin siis vielä jatkua, tosin erilaisessa muodossa.

Ainoa suomalainen alkuaine

Yttriumia
Yttriumia

Päivän kuvaKun katsoo jutun lopussa olevaa alkuaineiden karttaa, missä kukin aine on merkitty sen löytömaan mukaan, huomaa nopeasti Ruotsin olevan listalla varsin korkealla: peräti 19 alkuainetta on löydetty Ruotsissa! Kuinka ne ovatkaan ehtineet tuohon?

Naapurikateutta onneksi lieventää se, että Suomessa on sentään löydetty yksi alkuaine, sillä suurimmassa osassa maailman maita ei ole löydetty yhtään. 

Tuo suomalaisalkuaine on yttrium, eli Y, joka on jaksollisessa järjestelmässä 39. alkuaine. Se on maametalleihin kuuluva metallin tyyppinen alkuaine, jonka tiheys huoneenlämmössä on 4470 kg/m³, sulamispiste 1796 K (eli 1532°C) ja sen atomipaino on 88,91.

Sen löysi Turun yliopiston kemian professori Johan Gadolin 1794 ja hän meni nimeämään aineensa ruotsalaisen, Tukholman luona olevan Ytterbyn kylän mukaan yksinkertaisesti siitä syystä, että aine löytyi sieltä amatöörigeologi, tykistökapteeni C. A. Arrheniuksen talteen vuonna 1787 ottamasta mustasta kivestä. 

Kivi päätyi Turkuun Gadolinin tutkittavaksi ja hän äkkäsi sen sisältävän runsaasti uutta oksidia. Se muistutti ominaisuuksiltaan alumiini- ja kalsiumoksidia, mutta poikkesi kuitenkin selvästi sekä niistä että muista tunnetuista alkuaineista. Pian aine paljastui kokonaan uudeksi alkuaineeksi.

Hän julkaisi löytönsä 1794, ja muut eurooppalaiset kemistit varmistivat pian sen. Ytterbyn mustan mineraalin nimeksi vakiintui gadoliniitti ja uuden alkuaineen nimeksi yttrium.

Gadolinin löydös oli merkittävä myös siksi, että siitä seurasi kokonaisen alkuaineryhmän, harvinaisten maametallien eli lantanidien tutkimus, joka jatkui 1800-luvun loppuun asti.

50 vuotta myöhemmin paljastui, että gadoliniitissa oli yhden alkuaineen sijaan kaikkiaan yhdeksän hyvin samankaltaista, toisistaan vaikeasti erotettavaa harvinaista maametallia. Ruotsalainen kemisti Carl Gustaf Mosander löysi näytteistä terbiumin ja erbiumin. Myöhemmin todettiin, että myöskään Mosanderin löytämät aineet eivät olleet puhtaita, vaan niistä löytyi vielä seitsemää muuta eri alkuainetta.

Yttrium on avaruusajan alkuaine

Metallinen yttrium on väriltään hopeanvalkoista, ja sen pinta on kirkas, kuten muillakin metalleilla. Se johtaa hyvin sähköä. Siitä voidaan valmistaa myös tummaharmaata tai mustaa jauhetta. Sen kiderakenne on heksagoninen. Yttrium on kovaa, kestää kulutusta eikä ruostu.

Ominaisuuksiensa vuoksi sitä käytetään mm. tiivisteissä, laakereissa ja muissa kovaa käyttöä kestämään tarkoitetuissa osissa olevissa metalliseoksissa. Sitä voidaan käyttää myös vahvistamaan alumiinia tai magnesiumia metalliseoksissa, joissa se parantaa lämmön- ja värähtelynkestoa sekä sähkönjohtavuutta. Sitä voidaan myös käyttää mm. vanadiinin kanssa, jolloin vanadiinin myrkyllisyys häviää. 

Yttriumin ja fosforin yhdisteillä tuotetaan väritelevision sekä tietokonenäyttöjen punainen väri. Sitä käytetään myös ydintekniikassa. Yttriumin isotooppia 90Y on tutkittu syövän hoidossa. Yttriumia on käytetty useasti myös loistelampuissa.  

Yttriumin yhdisteistä yttrium-barium-kuparioksidi (YBa2Cu3O7) tunnetaan korkean lämpötilan suprajohteena, sillä se muuttuu suprajohtavaksi jo 90 kelvinin lämpötilassa, joka on saatavissa aikaan nestetypen avulla. Suprajohteita käytetään voimakkaissa magneeteissa muun muassa sairaaloiden kuvauslaitteissa. Yttriumia voidaan käyttää myös lasereissa, jolloin se on yhdisteenä granaatin ja alumiinin kanssa. Yttriumia käytetään raudan (Y3Fe5O12) kanssa mikroaalloilta suojautumiseen. Yttriumia käytetään myös mm. optisissa kuiduissa ja polttokennoissa.

Lähteet: Helsingin yliopiston nettijuttu ja Wikipedia.

Nyt onnistuu: aivosoluja ihosta

Vaikka suuri osa soluistamme uusiutuu koko ajan, tulemme koko ajan vanhemmiksi ja kehomme ikääntyy. Uudet solut, jotka korvaavat vanhempia soluja, eivät ole enää yhtä hyviä ja organisoituja.

Jos keksisimme keinon, millä uudet solut voisivat olla yhtä tuoreita kuin alkuperäiset, olisi käsissämme nuoruuden eliksiiri. 

Ihan tätä ei ole nytkään löydetty, mutta Jerome Mertens työryhmineen Massachusettsin teknillisen instituutin MIT:n biologiaan erikoistuneesta Salk-instituutista on kehittänyt tavan muuttaa tavallisia ihosoluja hermosoluviljelmiksi laboratorio-olosuhteissa. 

Mertensin johtama ryhmän artikkeli tutkimuksesta on tuoreessa Cell Stem Cell -julkaisussa ja siitä kerrottiin mm. MIT:n tiedotteessa.

Nuorempia ja parempia soluja

Aiemmin hieman vastaavaa on tehty kantasoluista, mutta tuloksena on ollut alkioiden hermosoluja vastaavia soluja. Nyt kyse on “aikuisen” ihmisen soluista, ja siten tässä voisi olla tapa millä solujen ikääntymistä voitaisiin ellei nyt kääntää nuortumiseksi, niin ainakin hillitä.

Kantasolujen avulla vastaus ikääntymiseen on ollut siis kellon kääntäminen nollaan, mutta nyt Mertens on onnistunut muuntamaan soluja toisenlaisiksi ilman, että niiden “ikä” on muuttunut. Tämä muuntotekniikka kehitettiin alun perin Stanfordin yliopistossa, mutta Mertensin ryhmä onnistui käyttämään sitä nyt ihon solujen muuntamiseen hermosoluiksi.

Tässä onkin oikeastaan tutkimuksen kiinnostavin puoli: vaikka ikäasia onkin raflaava, on solujen muuntaminen toisenlaiseksi, samanikäisiksi ja toimiviksi soluiksi tärkeämpää. Etenkin se, että tuoreita, terveitä hermosoluja voitaisiin tehdä vaikkapa ikääntymisen myötä tulevien sairauksien hoitoon.

Muun muassa ALS-potilaan ja Alzheimerin taudista kärsiville tästä tutkimuksesta saattaa poikia uutta toivoa.

Jotta tutkijat olisivat voineet olla varmoja siitä, että uudet solut vastasivat alkuperäisen “ikää”, he keräsivät ihosoluja 19 vapaaehtoiselta, joiden iät olivat lapsista 89-vuotiaiksi. Näistä näytteistä tehtyjä hermosoluja verrattiin näytteisiin, jotka saatiin ruumiinavausten yhteydessä samanikäisiltä kuolleilta ihmisiltä.

Tehdyt solut olivat vastaavanlaisia ja toimivat normaalisti: ne välittivät signaaleja yhtä hyvin kuin vastaavan ikäisten terveiden ihmisten solut.

Hermosolujen lisäksi tekniikkaa voidaan periaatteessa käyttää muidenkin solujen valmistamiseen, joten esimerkiksi sisäelimiin voidaan kenties piankin saada lisää soluja. Niinpä esimerkiksi munuais- ja maksasairauksia voidaan mahdollisesti hoitaa pian ihosta saatavia soluja viljelemällä laboratoriossa.

Jättimäisiä palloja stratosfääriin

Stratopallo
Stratopallo

Päivän kuva

Päivän kuvana on tänään ranskalainen tutkimusilmapallo täytettävänä Kanadassa sijaitsevassa Timminsin tutkimusasemalla.

Ranskalla on pitkä historia stratosfääriin lähetettävien pallojen ja niiden kantamien tutkimuslaitteiden tekemisessä. Nyt syyskuun lopussa sekä lokakuun alussa olleen Strato Science 2015 -kampanjan aikana tehtiin kuusi lentoa, joilla tutkittiin yläilmakehän kemiaa, vesihöyryn määrää ja jakautumaa, aerosoleja sekä koetettiin saada talteen avaruudesta ilmakehään tullutta planeettainvälistä ainetta.

Kampanjan aikana käytettiin myös uudenlaista, kevyttä ja monitoimista gondolia, mihin tutkimuslaitteet asennettiin. Usein nykyisin pallojen kantamat gondolit tehdään lähes räätälintyönä kullekin lennolle, joten standardoitu monikertakäyttögondoli helpottaisi toimintaa olennaisesti – ja leikkaisi myös kustannuksia.

Samaan aikaan kun ranskalaiset lennättivät suuria (tilavuudeltaan jopa 800 000 molleita pallojaan Kanadasta, tehtiin Ruotsin Kiirunassa myös pallolentoja. Kiiruna on eräs maailman aktiivisimmista stratosfääripallojen lennätyspaikoista, ja tällä kerralla siellä olivat vuorossa Saksan avaruustutkimuskeskuksen, Ruotsin avaruushallinnon ja Euroopan avaruusjärjestön yhdessä toteuttamat BEXUS-opiskelijalennot.

Lennoilla on on mukana eurooppalaisten opiskelijaryhmien tutkimuslaitteita, ja nämä lennot ovat avoimia myös suomalaisille – olettaen, että ryhmillä onniin hyviä ideoita, että tulevat valituiksi mukaan. 

Alla on näistä lennoista kertova video.

Tämä oli päivän Pluto-uutinen: vettä

Vesijäätä Plutossa
Vesijäätä Plutossa
Pluto takaapäin - sininen rinkula

Ennakkoon jo kohua herättänyt paljastus Plutosta ei ollut mikään varsinainen yllätys, mutta kiinnostava vahvistus oletuksille: Plutossa on vesijäätä.

Plutoa heinäkuussa ohilennolla tutkineen New Horizons -luotaimen päätutkija Alan Stern oli hehkuttanut paljastusta ennalta suureksi ja merkittäväksi, ja kiinnostavinta tässä onkin kenties se, miten Nasa koetti jo eilisestä alkaen vaimentaa noussutta hälyä. Stern on varmasti innoissaan, mutta yhtä lailla hän on innostunut saamaan lennolleen lisää rahoitusta.

Vesijään olemassaoloa on arveltu jo siitä alkaen, kun kuvat Pluton jäätiköiden, jäävirtausten, kanjonien ja vuoristojen peittämästä pinnasta tulivat.

Luotaimen Ralph -spektrometrin, värikameran ja infrapunaspektrometrin kuvia yhdistelemällä merkit vesijäästä ovat varsin selvät ja ne on merkitty otsikkokuvana olevaan kuvaan sinisellä. Vesijää on Pluton pinnalla kovaa kuin kallio, ja sitä varmasti on enemmänkin kuin kuvissa nyt näkyy – tämä lienee "vain" pinnalle pilkottavaa jäätä.

Muualla muut jäätyypit, etenkin metaani- ja typpijää peittänee vesijään, ja tutkijaryhmä koettaa nyt ymmärtää miksi vesijäätä näkyy siellä missä sitä näkyy ja miksi muualla sitä ei ole havaittavissa.

Kuva alla näyttää missäpäin Plutoa jää on havaittu. Tarkka kuva on noin 450 km leveä.

Jännittävää kuvassa on myös se, että samoilta seuduilta on havaittu punertavaa ainetta. Se on todennäköisesti toliinia, samanlaista Auringon ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta metaanista tai etaanista muodostuvaa orgaanista väriainetta, mitä on havaittu myös Titanissa. Saturnuksen Titan-kuun punerrus johtuneen juuri samasta aineesta. Mikä on sen ja vesijään yhteys, on nyt yksi jännimmistä kysymyksistä.

Tänään julkistettiin myös näyttävä kuva Plutosta kuvattuna suoraan sen varjosta.

Kuvassa näkyy kääpiöplaneetan kaasukehä, joka näyttää siniseltä, koska kaasukehän harmaasta ja punertavasta aineesta siroava valo tekee siitä sinisen. Kyseessä on päinvastainen ilmiö kuin kuunpimennyksen aikaan Kuun punaisessa värissä.

Sinerryksen voimakas sinisyys kertoo siitä, että korkealla kaasukehässä on todennäköisesti pieniä hiukkasia. Ne voivat olla samoja punertavia toliineita, jota on pinnallakin. 

Kenties Plutossa on Titanin tapaan varsin paljon typestä ja hiilivedyistä kaasukehän yläosissa muodostuneita monimutkaisia molekyylejä, jotka kerääntyvät pieniksi hiukkasiksi kaasukehässä. Ne vajoavat alaspäin ja putoavat lopulta myös pinnalle esimerkiksi typen kanssa sen tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Näin toliineja on taivaalla ja pinnalla. 

Koska Pluto on niin kaukana, prosessi lienee vain heikompi ja hitaampi kuin esimerkiksi Titanissa, joka on silmiinpistävän tiilenpunainen.

Kuvat: NASA/JHUAPL/SwRIA

Pluto takaapäin - sininen rinkula