Przełomowa technika oferuje nowy sposób na uzyskanie szczegółowych informacji o tkankach organicznych

Przełomowa technika opracowana przez naukowców związanych z USC Michelson Center for Convergent Bioscience prezentuje nowy sposób zbierania i organizowania bardzo szczegółowych informacji o tkankach organicznych w rekordowym czasie. Metody te mogą być kiedyś wykorzystane do szybkiego przetwarzania biopsji tkanek w leczeniu raka lub wykrywania bakterii w zakładach przetwórstwa spożywczego. Tkanki emitują sygnały, czyli pola własne, które choć wykrywalne, są bardzo słabe i trudne do rozróżnienia. Technika, opisana szczegółowo w dwóch pracach opublikowanych w Nature Methods i Cell Reports Methods, wykorzystuje złożony algorytm matematyczny do poprawy jakości sygnałów, a następnie ich rozdzielenia. Nowa technika jest porównywalna z tym, jak serwisy streamingowe prezentują różne poziomy kompresji, aby zapewnić, że ich wideo jest spójne bez względu na połączenie internetowe użytkownika, według Francesco Cutrale, głównego badacza i asystenta badawczego w USC Viterbi School of Engineering. Algorytm wyszczególniony w Nature Methods na początku tego roku kontynuuje ostatnie udoskonalenia podejść do obrazowania wysokiej zawartości wykorzystujących fluorescencję. Dzięki wysokiemu kontrastowi i specyficzności, a także możliwościom adaptacyjnym, fluorescencja umożliwiła wykrywanie i definiowanie konkretnych cząsteczek. Jednak te nowsze techniki nie sprawdzają się w obrazowaniu próbek żywych lub in vivo, ponieważ mają one ograniczoną czułość i mogą uszkodzić próbki. W artykule zespół badawczy pokazał, jak technika zwana Hybrid Unmixing może być wykorzystana do czystej i wydajnej analizy żywej tkanki organicznej. Technika ta wykorzystuje mieszanie liniowe, metodę analizy różnych składników w obrębie próbki oznaczanych przez związki chemiczne zwane fluoroforami. Następnie wizualizują te składniki za pomocą hiperspektralnych fazorów, które wykorzystują całe spektrum kolorów, a nie tylko czerwony, niebieski i zielony. W ten sposób, Hybrid Unmixing pozwala na równoczesne obrazowanie jasnych i ciemnych elementów oznakowanych w tkance organicznej, nawet przy słabym oświetleniu. Umożliwiając jednoczesną analizę zachowań komórkowych i metabolizmu komórkowego tych znakowanych składników, technika ta zapewni dokładniejszy wgląd w złożoność systemów biologicznych. "W przestrzeni badawczej istnieje nacisk na zrozumienie złożonych systemów biologicznych" - powiedział Cutrale. "Podczas gdy badacze zazwyczaj badają tylko dwie lub trzy etykiety na raz, prawda jest taka, że istnieje więcej niż tylko kilka czynników oddziałujących w obrębie komórek. Wyzwanie polega na tym, że sygnały te często wydają się bardzo podobne, co utrudnia ich rozróżnienie. W naszej pracy udało się zidentyfikować i rozdzielić aż 14 różnych sygnałów. Ten przełom zapewni naukowcom bardziej kompleksowe zrozumienie aktywności wewnątrz systemów komórkowych i biologicznych." Algorytm stanowi fundament dla licznych zastosowań z punktu widzenia przemysłu, powiedział Cutrale. "Pracujemy w naukach przyrodniczych, ale łatwo wyobrazić sobie liczne zastosowania do oceny jakości owoców, obecności pestycydów lub sposobu optymalizacji produkcji w wielu innych dziedzinach" - powiedział. Kolejna praca, opublikowana dziś w Cell Reports Methods, opisuje sprzęt - nazwany SHy-Cam, skrót od Single-shot Hyperspectral Phasor Camera zaprojektowany przez zespół badawczy, zoptymalizowany do przechwytywania tego typu informacji. Typowe techniki obrazowania tkanek wykorzystujące fluorescencję używają kanałów kolorystycznych w całym spektrum, aby skompensować nakładanie się etykiet. Technika ta zmniejsza szybkość obrazowania, a w przypadku wystawienia na działanie nadmiernego światła może ostatecznie uszkodzić próbki. W przypadku SHy-Cam naukowcy byli w stanie wykorzystać nowy algorytm do uzyskania informacji spektralnej szybko i efektywnie, w kamerze, która może być zbudowana z już dostępnych komponentów optycznych. Nowy sprzęt opisany w pracy jest w stanie pozyskać 30 zestawów danych na sekundę, z wydajnością fotonów na poziomie ponad 80%. Czyni to z niego potężne narzędzie do wielokolorowego obrazowania in-vivo, stwierdzili badacze. "Jak tworzysz dwuwymiarowy obraz za pomocą czujnika 2D? Robisz zdjęcie" - powiedział Cutrale. "Naszym wyzwaniem jest jak uchwycić zestaw danych 3D za pomocą czujnika 2D. Typowy czujnik koloru pozyskuje trzy kolory czerwony, niebieski i zielony lub otrzymuje wszystko przez swoje czujniki w skali szarości. "W naszym przypadku musimy zażądać 42 kanałów informacji to nie jest powszechne, ani wydajne. Zaprojektowaliśmy w tym artykule nowe podejście, które może uzyskać zakodowaną wersję informacji spektralnej za pomocą jednego obrazu." Cutrale powiedział, że robią to poprzez wykorzystanie światła. Zespół zaprzągł światło do przekształcenia informacji i użył go do wykonania obliczeń przed skompresowaniem go na czujniku. Używając tego podejścia, zespół pokazał, jak może odbierać całe spektrum i wymiary obrazu. "Uchwyciliśmy osie X i Y obrazu jego wysokość i szerokość a także informacje spektralne na osi długości fali, wszystko razem w jednym obrazie za pomocą standardowej kamery" - powiedział. "To dość potężne podejście. W tym podejściu sprzętowym uzyskaliśmy wydajność, która w niektórych przypadkach jest do ośmiu razy szybsza niż istniejące oprzyrządowanie. Innymi słowy, osiem razy więcej światła dociera do czujnika kamery w ten skompresowany sposób."

Jaki wpływ ma BMI na zdrowie psychiczne najstarszych osób w podeszłym wieku?

Ostatnie badanie opublikowane w czasopiśmie PLOS ONE miało na celu określenie związku problemów zdrowia psychicznego związanych ze wskaźnikiem masy ciała (BMI) i płcią w najstarszej populacji osób w podeszłym wieku. W ostatnim czasie wysokie globalne rozpowszechnienie otyłości stało się głównym problemem zdrowia publicznego. Zazwyczaj wskaźnik otyłości jest niższy w najstarszej grupie wiekowej (w wieku od 77 do 96 lat) w porównaniu ze starszą grupą wiekową (od 65 do 74 lat). Starsze grupy wiekowe z wyższym BMI są narażone na zwiększone ryzyko śmiertelności. Wynika to ze wspólnych chorób współistniejących, takich jak cukrzyca, choroba wieńcowa i nadciśnienie, pomiędzy starszym wiekiem a otyłością. Wraz ze wzrostem wieku ogółu społeczeństwa, konieczna jest ocena konsekwencji skrajnego przyrostu masy ciała w najstarszej grupie wiekowej. Pomoże to przygotować system opieki zdrowotnej do zapewnienia odpowiedniej opieki i oszacowania kosztów. Zazwyczaj u osób z nadwagą i otyłością występuje szereg powikłań zdrowotnych, w tym nadciśnienie tętnicze, choroba wieńcowa, cukrzyca typu 2 oraz problemy ze zdrowiem psychicznym (np. depresja i lęk). Kilka badań wskazuje, że u osób starszych otyłość i nadwaga działają jako czynniki ochronne w zakresie wyników sercowo-naczyniowych, co znane jest jako paradoks otyłości. Stwierdzono również, że efekt związku między otyłością a zdrowiem psychicznym występuje głównie w późnym okresie życia, a nie we wczesnym lub średnim wieku. Niewiele badań analizowało związek między nadwagą i otyłością a zdrowiem psychicznym u osób w najstarszym wieku. Ponieważ obecnie grupa najstarszych starych jest szybko rosnącą populacją; ważne jest, aby analizować tę grupę, aby można było zapewnić im optymalną opiekę. Dane obecnego badania uzyskano z wtórnej kontynuacji długoterminowego badania, które określało wpływ pandemii choroby koronawirusowej 2019 (COVID-19) na ogólne zdrowie psychiczne, zdrowie i stres u najstarszych starych osób. To badanie obserwacyjne rekrutowało mieszkających w społeczności seniorów z Lipska (Niemcy) podczas pierwszej fali pandemii COVID-19, tj. Od marca do lipca 2020 r. W przypadku drugiej fali kontrolnej skontaktowano się ze 170 uczestnikami między końcem 2021 a początkiem 2022 roku. Po przeanalizowaniu kryteriów kwalifikujących, 121 kandydatów zostało zrekrutowanych do obecnego badania. W badanej kohorcie było 55% kobiet i 44% mężczyzn, których średnia wieku wynosiła około 86 lat. Zgodnie z szacunkami BMI, 2,5% miało niedowagę, 47,9% miało normalną wagę, 33,9% miało nadwagę, a 15,7% było otyłych. Bardzo mały procent uczestników badania był pozytywny dla COVID-19. Nie zaobserwowano istotnych różnic pomiędzy uczestnikami płci męskiej i żeńskiej w zakresie wieku, wykształcenia i kategorii BMI, tj. niedowaga, normalna waga, nadwaga i otyłość. Jednak w obrębie podgrupy kobiet zaobserwowano istotną różnicę dotyczącą lęku. Kobiety z nadwagą były bardziej podatne na nasilony lęk niż te z prawidłowym BMI. Paradoks otyłości zaobserwowano u kobiet z BMI poniżej 25. Co ciekawe, kategoria BMI niedowaga/normalna waga vs. nadwaga/otyłość nie wpływała istotnie na ogólny stan zdrowia, niezależnie od płci i wsparcia społecznego. W obecnym badaniu wskazano, że BMI było istotnie związane z somatyzacją zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet. Lęk i depresja nie miały związku z BMI, gdy kontrolowano czynniki socjodemograficzne i wsparcie społeczne. Wyniki obecnego badania były niespójne z poprzednimi badaniami, które ujawniły związek między otyłością a depresją u kobiet, ale nie u mężczyzn. Wynik ten może wynikać z faktu, że wcześniejsze badania dotyczyły młodszych kohort wiekowych. Dwa kluczowe ograniczenia obecnego badania to mała liczebność próby oraz podawanie własnej wagi i wzrostu. Ponadto w badaniu nie uwzględniono informacji związanych z dochodami lub chorobami współistniejącymi (np. nadciśnieniem i zaburzeniami poznawczymi). Pomimo wyżej wymienionych ograniczeń, badanie to dostarczyło wglądu w związek pomiędzy BMI a zdrowiem psychicznym w najstarszej populacji osób starszych. Chociaż w porównaniu z innymi grupami wiekowymi stwierdzono, że otyłość jest mniejsza u najstarszych osób w podeszłym wieku, to jednak ostatnio zaobserwowano jej wzrost wśród tej grupy osób. Autorzy ujawnili, że somatyzacja była jedynym wynikiem, na który wpływało BMI. W grupie najstarszych starych rozpowszechnienie depresji i lęku nie było związane z BMI. W przyszłości należy przeprowadzić więcej badań, aby zrozumieć leżące u podstaw procesy psychologiczne lub fizjologiczne, które powodują różnice między płciami w związku między BMI a zdrowiem psychicznym. Ponadto przyszłe badania powinny analizować związki przyczynowe w oparciu o projekty podłużne, co pomoże opracować odpowiednie interwencje dla tej wrażliwej grupy.