Modern bilimsel eğilimler, dünya çapındaki binlerce laboratuvarın kendi uzmanlık alanlarını çok daha büyük bir bütünden incelediği büyük ve kapsamlı bir çabadır. Çevremizdeki dünyayı daha iyi anlamamızı sağlamak için bilimsel mirasın ve yüzlerce yıllık teknolojik ilerlemelerin mantıklı bir kesişimidir.
Retina sinirsel hesaplamadan uzay plazma fiziğine kadar giderek daha spesifik disiplinlere özel dikkat gösterilmelidir. Hangi bilimsel alanlar var ve hangileri en alakalı?
Biyomedikal Mühendisliği ve Biyofizik
Garip görünebilir, ancak tıptaki bazı sorunlar ancak teknolojinin yardımıyla çözülebilir. Biyomedikal mühendisliği, protein mühendisliği, ölçüm sistemleri ve atomların ve tüm organizmaların yüksek çözünürlüklü optik görüntülemesi gibi çeşitli alanları kapsayan gelişmekte olan bir disiplindir. için bu arzufiziksel bilginin yaşam bilimleri ile entegrasyonu - insan sağlığında ilerleme.
Mevcut araştırma alanları
Şu gibi araştırma alanlarını içerir:
- Biophotonics - hücre ve dokuların floresan ile görselleştirilmesi için yöntemlerin geliştirilmesi. Biyolojik molekülleri incelemek için optik yöntemler kullanılır.
- Kardiyovasküler görüntüleme - kardiyovasküler hastalıkları tespit etmek ve ölçmek için yöntemler geliştirme.
- Karmaşık biyolojik sistemler - karmaşık biyolojik sistemleri anlamak için yeni araçların ve matematiksel modellerin geliştirilmesi.
- Makromoleküler montaj. Çok bileşenli komplekslerin ve moleküler makinelerin montajı da dahil olmak üzere makromoleküllerin incelenmesi.
- İmmünokimyasal teşhis - "laboratuvar çalışmaları" gibi hastalıkların tanımlanması için yeni teknolojilerin oluşturulması.
- İnvaziv Olmayan Optik Görüntüleme - Doku ve organları değerlendirmek ve izlemek için gerçek zamanlı tanı yöntemlerinin geliştirilmesi.
Son gelişmeler, hücrelerin ve organizmaların mikroskobik ve makroskobik dünyalarını keşfetmek için tasarlanmış birkaç yüksek çözünürlüklü optik görüntüleme aracının geliştirilmesini içerir.
Hücre Biyolojisi
Bir diğer önemli ve sürekli gelişen bilimsel alan ise hücre biyolojisidir. Tüm canlılar yapısal ve işlevsel birimlerden oluşur. Böylece, hücreselEksiklik, anormal hücre büyümesinin neden olduğu kanserden sinir dokusunun ölümünden kaynaklanan nörodejeneratif bozukluklara kadar birçok hastalıkta kritik bir rol oynar. Birden fazla biyolojik sistemi kapsayan altı temel alan vardır:
- Apoptoz. Her sağlıklı organizmada hücreler, apoptoz olarak bilinen, dikkatle düzenlenmiş bir programlanmış hücre ölümü süreciyle ölürler. Nörobilim, immünoloji, yaşlanma ve gelişme için temel olan birçok biyolojik sistemde ve kanser, otoimmün ve dejeneratif hastalıklar gibi patolojilerde ortaktır.
- Hücre Döngüsü - İşlevsel mini yapılar, hayatımız boyunca dikkatle kontrol edilen bir şekilde büyümeye ve bölünmeye devam eder. Bu döngüyü düzenleyen moleküler ve hücresel olaylar, normal büyüme düzenlemesinin bozulduğu birçok hastalık için kritik öneme sahiptir.
- Glikobiyoloji. Glikanlar biyolojik olarak önemli bir karbonhidrat sınıfıdır. Glikan bağlayıcı proteinler (lektinler) belirli yapısal glikanlara bağlanır ve hücre tanıma, hareketlilik ve belirli dokulara dönüş, sinyalleşme, farklılaşma, hücre yapışması, mikrobiyal patogenez ve immünolojik tanımada kritik bir rol oynar.
- Mitokondri. "Güç santrali" yapı taşları olarak bilinen mitokondri, hücrelerin hayatta kalmak için kullanmaları gereken enerjiyi sağlar ve diyabetten Parkinson'a kadar pek çok hastalığın önüne geçer.
- Hareketlilik - Beyinden köken alan ve süreçlerini omuriliğin tabanına kadar genişleten mikroskobik bir sinir hücresi, molekülleri boyutuna kıyasla çok uzak mesafelerde hareket ettirmelidir. Bilim adamları, hücrelerin ve iç moleküllerinin ve organellerinin nasıl hareket ettiğini incelemek için çeşitli yöntemler ve yaklaşımlar kullanır.
- Proteinlerin taşınması. Proteinler çekirdekte yapılır ve daha sonra hücresel rollerini yerine getirebilmeleri için uygun şekilde barındırılmaları gerekir. Bu nedenle, protein taşınması tüm hücresel sistemlerin merkezinde yer alır ve işlev bozukluğu kistik fibrozdan Alzheimer hastalığına kadar uzanan hastalıklarla ilişkilidir.
Yaşamın hücresel temeli
Yaşamın hücresel temeli, modern biyoloji çağında bariz görünebilir, ancak on dokuzuncu yüzyılın başlarında ilk mikroskopların geliştirilmesine kadar, bu yalnızca bir spekülasyon meselesi olabilirdi. Tipik bir insan hücresinin boyutu, çıplak gözle görebildiğimiz her şeyden yaklaşık beş kat daha küçüktür. Bu nedenle, hücresel patofizyoloji de dahil olmak üzere yapısal birimlerin iç işleyişine ilişkin anlayışımızdaki ilerleme, bu bilimsel alandaki, görüntüleme ve çalışma için mevcut olan teknolojilerdeki ilerlemelerle el ele gider.
Kromozomların biyolojisi
Genomik alanındaki mevcut heyecanla, genlerin sadece kısa DNA uzantıları ve kromozom adı verilen çok daha büyük yapıların parçası olduğunu unutmak kolay. İkincisi, histon adı verilen proteinlerin etrafına sarılmış kromatin karmaşık DNA ipliklerinden oluşur veartık organizmaların nasıl geliştiğini, işlediğini ve sağlıklı kaldığını belirlemede eşit derecede önemli bir rol oynadığı biliniyor.
Epigenetik, kelimenin tam anlamıyla "genetiğin üstünde", DNA düzeyinde meydana gelebileceklerin ötesinde genomdaki çevresel değişiklikleri inceleyen bilimdir. Gen aktivitesindeki bu dalgalanmalar, histon proteinleri gibi onları çevreleyen elementlerdeki modifikasyonları veya gen ekspresyonunu kontrol eden transkripsiyonel elementlerdeki modifikasyonları içerir. DNA değişikliklerinden farklı olarak, epigenetik dalgalanmalar genellikle nesile özgüdür.
Başka bir deyişle, epigenetik değişiklikler genellikle ebeveynden çocuğa geçmez. Bu nispeten yeni araştırma dizisi, hem normal gelişim hem de hastalık konusundaki anlayışımızı değiştirdi ve şimdi yeni nesil tedavilerin ilerlemesini etkiliyor. Aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli alanlar üzerinde çalışılmaktadır:
- Obezite. Genomumuzdaki epigenetik değişikliklerin, yağ birikimi gibi karmaşık insan hastalıklarında rol oynadığından uzun süredir şüphelenilmektedir. Yeni bir bilimsel yön, çevresel faktörlerin hastalığın gelişimini nasıl etkileyebileceğini araştırıyor.
- Klinik denemeler ve ilaç geliştirme. Çeşitli tümörlerde epigenetik kanser tedavilerinin rolü, standart kemoterapide olduğu gibi hem kanserli hem de normal yapı taşlarını öldürmek yerine anormal hücreleri hedefleyip "yeniden programlayabilecekleri" ümidiyle araştırılmaktadır.
- Sağlık bakımı. Diyet ve gelişimin tüm aşamalarında kimyasallara maruz kalma, belirli genleri açıp kapatabilen epigenetik değişikliklere neden olabilir. Bilim adamları, bu unsurların genel nüfusu nasıl olumsuz etkilediğini araştırıyorlar.
- Davranış bilimi. Epigenetik değişiklikler, uyuşturucu ve alkol bağımlılığı da dahil olmak üzere birçok hastalıkla ilişkilidir. Çevresel faktörlerin genomu nasıl değiştirdiğini anlamak, psikolojik bozuklukların tedavisi için yeni yollara ışık tutabilir.
Kuantum Biyolojisi
Fizikçiler, parçacıkların duyularımıza meydan okuduklarında, bir yerden kaybolup başka bir yerde yeniden ortaya çıktıklarında veya aynı anda iki yerde olduklarında bu tür kuantum etkilerini yüz yıldan fazla bir süredir biliyorlardı. Ancak bu etkiler, gizli laboratuvar deneylerine atfedilmiyor. Bilim adamları, kuantum mekaniğinin biyolojik süreçlere de uygulanabileceğinden giderek daha fazla şüphelendikçe.
Belki de en iyi örnek, bitkilerin (ve bazı bakterilerin) güneş ışığından gelen enerjiyi kullanarak ihtiyaç duydukları molekülleri oluşturduğu harika verimli bir sistem olan fotosentezdir. Bu sürecin aslında, küçük enerji paketlerinin tüm olası yolları keşfettiği ve daha sonra en verimli olana yerleştiği "süperpozisyon" olgusuna dayanabileceği ortaya çıktı. Kuş navigasyonu, DNA mutasyonları (kuantum tünelleme yoluyla) ve hatta koku alma duyumuzun kuantum etkilerine dayanması da mümkündür.
Bu oldukça spekülatif ve tartışmalı bir alan olmasına rağmen,uygulayıcılar, araştırmalardan elde edilen bilgilerin yeni ilaçlara ve biyomimetik sistemlere yol açabileceği günü bekliyor (biyometri, biyolojik sistemlerin ve yapıların yeni malzemeler ve makineler oluşturmak için kullanıldığı, gelişmekte olan bir başka bilim alanıdır).
Sosyal ve Davranış Bilimleri
Moleküler ve hücresel düzeyin ötesinde, davranışsal ve sosyal faktörlerin hastalığı ve sağlığı nasıl etkilediğini anlamak, hastalıkları anlamak, tedavi etmek ve önlemek için hayati önem taşır. Bu tür bilimlerde araştırma, çok çeşitli disiplinleri ve yaklaşımları kapsayan çok yönlü geniş bir alandır.
Profesyoneller arası analiz programı kavramı, karmaşık ve acil sağlık sorunlarını çözmek için birlikte çalışmak üzere biyomedikal, davranışsal ve sosyal bilimleri bir araya getirir. Odak noktası, aşağıdaki yöntemlerle davranışsal süreçleri, biyopsikolojik ve uygulamalı alanları araştıran bilimsel alanların geliştirilmesine odaklanmaktadır:
- Hastalığın veya fiziksel durumun davranış ve sosyal işlevsellik üzerindeki etkisi üzerine araştırma.
- Hastalığın başlangıcı ve seyri ile ilişkili davranışsal faktörlerin tanımlanması ve anlaşılması.
- Tedavi sonuçlarının incelenmesi.
- Sağlığı geliştirme ve hastalıkları önleme araştırması.
- Sağlık üzerindeki kurumsal ve organizasyonel etkilerin analizi.
Exometeorology
Exometeorologlar severekzo-okyanograflar ve ekzojeologlar, Dünya dışındaki gezegenlerde meydana gelen doğal süreçleri incelemekle ilgileniyorlar. Gökbilimciler artık yakındaki nesnelerin iç işleyişine daha yakından bakabildikleri için, atmosferik ve hava durumu modellerini giderek daha fazla takip edebiliyorlar. İnanılmaz derecede büyük potansiyel sistemleriyle Jüpiter ve Satürn, çalışma için başlıca adaylardır.
Örneğin, Mars'ta düzenli olarak toz fırtınaları meydana gelir. Bu bilimsel ve teknik doğrultuda, ekzometorologlar güneş sistemimizin dışındaki gezegenleri bile incelerler. Ve ilginç bir şekilde, atmosferlerde organik işaretler veya yüksek karbondioksit seviyeleri - bir endüstriyel çağ uygarlığının olası işaretleri - tespit ederek sonunda bir ötegezegende dünya dışı yaşam belirtileri bulabilirler.
Nutrigenomik
Gıda genomiği olarak da bilinen Nutrigenomik, bilimin öncelikli bir alanıdır. Bu, gıda ve DNA yanıtı arasındaki karmaşık etkileşimin bir çalışmasıdır. Gerçekten de, gıdanın insan sağlığı üzerinde derin bir etkisi vardır - ve kelimenin tam anlamıyla moleküler düzeyde başlar. Bu alanda çalışan bilim adamları, genetik çeşitliliğin rolünü, diyete tepkiyi ve besinlerin yapılarımızı nasıl etkilediğini anlamaya çalışıyorlar.
Nutrigenomik her iki şekilde de çalışır - genlerimiz beslenme tercihlerimizi etkiler ve bunun tersi de geçerlidir. Bu bilimsel faaliyet alanının temel amacı, kişiselleştirilmiş beslenmenin yaratılmasıdır - neyin karşılaştırması?kendi benzersiz genetik yapılarımızla ne yediğimiz.
Bilişsel Ekonomi
Ekonomi genellikle derin bilgi ile ilgili değildir, ancak alan geleneksel araştırma disiplinleriyle bütünleştikçe bu değişebilir. Davranışsal ekonomiyle (bir şeyleri yapma şeklimizin - ne yaptığımızın - ekonomik karar verme bağlamında incelenmesi) karıştırılmaması için, bilişsel ekonomi nasıl düşündüğümüzle ilgilidir. Bölge hakkında blog yazan Lee Caldwell, bölgeyi şöyle tanımlıyor:
"Bilişsel ekonomi (veya finans) … bir kişinin bu seçimi yaptığında aklında gerçekte neler olup bittiğine bakar. Karar vermenin iç yapısı nedir, bilginin bilince nasıl girdiği ve nasıl işlendiği ve ardından, nihayetinde, tüm bu süreçler davranışlarımızda nasıl ifade edilir?"
Başka bir şekilde, bilişsel ekonomi, davranışsal ekonomisi mühendislik olan fiziktir. Bu amaçla, bu alanda çalışan bilim adamları, analizlerine daha düşük bir seviyede başlarlar ve büyük ölçekli bir ekonomik davranış modeli geliştirmek için insan karar verme sürecinin temel mikro modellerini oluştururlar. Bilişsel ekonomistler, bunu yapmalarına yardımcı olmak için disiplinin ve hesaplamalı ekonominin ilgili alanlarına ve ayrıca rasyonalite ve karar teorisindeki bilimsel ve teknolojik araştırmaların ana hatlarına bakarlar.
