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Un nouveau modèle 3D montre comment les implants neuronaux soulagent la douleur chronique

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Un nouveau modèle 3D montre comment les implants neuronaux soulagent la douleur chronique

Modèle 3D développé par Université de Virginie occidentale Les neuroscientifiques montrent comment les stimulateurs implantables – du même type que ceux utilisés pour traiter la douleur chronique – peuvent cibler les neurones qui contrôlent des muscles spécifiques pour assurer la rééducation des personnes souffrant de troubles neurologiques tels qu’un accident vasculaire cérébral ou une lésion de la moelle épinière.

le StadeY compris le modèle, il a été publié dans la revue Nature Communications Biology.

Le dispositif, implanté sur ou à proximité de la moelle épinière, fonctionne en délivrant un signal électrique via un fil fin. Pour traiter la paralysie, la stimulation cible des parties spécifiques de la moelle épinière pour aider à restaurer la fonction musculaire et le mouvement. Cependant, l’efficacité du dispositif a été limitée par une compréhension insuffisante de l’emplacement des motoneurones qui se connectent à des muscles spécifiques dans la moelle épinière.

« Si nous voulons vraiment maximiser l’utilité de ces implants, nous voulons pouvoir sélectionner des motoneurones spécifiques qui activeront des muscles spécifiques et aideront à bouger de la bonne manière et au bon moment », a-t-il déclaré. Valéria Gritsenkoprofesseur agrégé à École de médecine WVUSections Performance humaine – Physiothérapie, Neurologie Et le Institut de neurosciences Rockefeller. « Les scientifiques veulent utiliser un modèle pour déterminer où implanter ce système. »

Dans le cadre de l’étude, Gritsenko a reçu une subvention de 600 000 $ sur trois ans du ministère américain de la Défense pour diriger une équipe visant à construire des modèles plus avancés du système neuromusculaire.

Grâce à d’autres études et tests, les chercheurs espèrent mieux comprendre dans quelle mesure ces appareils peuvent améliorer la fonction musculaire.

Pour mener l’étude, les chercheurs ont d’abord créé un modèle 3D de l’emplacement des motoneurones dans la moelle épinière d’un macaque – un singe de l’Ancien Monde – et l’ont comparé aux connaissances actuelles sur la moelle épinière humaine. Ils ont également créé des modèles 3D de l’anatomie musculo-squelettique d’un singe macaque et du membre supérieur droit d’un humain et ont comparé ces modèles.

« Nous avons étudié les différences et les changements dans la longueur des muscles dans différentes postures, à la fois chez le modèle humain et chez le singe », a-t-il déclaré. Rachel Taitano, doctorant en médecine et neurosciences de Fairfax, en Virginie, et auteur principal de l’étude. « Le modèle musculo-squelettique du singe montre que la biomécanique est similaire à celle des humains, même si l’espèce présente des différences dans les muscles qu’elle utilise, les muscles qu’elle possède et leurs différentes orientations et fonctions. »

L’étude montre une correspondance étroite dans la distribution ou la profondeur des groupes de motoneurones le long de la moelle épinière chez les macaques et les humains. Ces résultats permettront aux scientifiques d’obtenir une précision dans la fourniture du traitement.

« Certaines populations de motoneurones sont plus profondes dans la moelle épinière et d’autres sont plus proches de la surface », a expliqué Gritsenko. « Ce modèle nous permet d’examiner plus en profondeur l’endroit où les populations de motoneurones pourraient être les plus proches de la surface. C’est là que vous souhaitez stimuler l’activation de ces muscles. »

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« Connaître l’organisation vertébrale des assemblages de motoneurones – des groupes de cellules qui se connectent à un seul muscle – pourrait révéler quelque chose de fascinant », a expliqué Gritsenko, qui a été le chercheur principal. « Notre système musculo-squelettique complexe a évolué au fil du temps pour permettre une large gamme de résultats. de mouvements que nous voyons chez tous les « primates, y compris nous, les humains. L’équipe a découvert que nos moelles épinières contiennent des « cartes » intégrées qui reflètent cette fonction complexe. Cette « carte » aide à simplifier le contrôle de nos corps complexes via la moelle épinière.  » .

Un autre collègue sur le projet, Sergueï Yakovenkoprofesseur agrégé à la faculté de médecine de l’Université de Virginie-Occidentale, départements de performance humaine et de recherche. Exercice physiologiqueLe Département de Neurosciences et le RNI ont mené des études similaires sur l’anatomie de la moelle épinière chez les quadrupèdes. Les nouvelles découvertes montrent à quel point l’anatomie de la moelle épinière est conservée chez les animaux et à quel point elle reflète les actions musculaires.

Les résultats d’une étude scientifique appliquée qui peuvent être utilisés au bénéfice des patients en milieu clinique sont ce qui, selon Taitano, l’a attirée vers le projet.

« Je pense que nous pouvons obtenir beaucoup d’informations à partir d’études non chirurgicales », a déclaré Taitano, diplômé en génie biomédical. « Maintenant que nous pouvons appliquer ces résultats à l’échelle millimétrique et nanométrique, nous pouvons créer des dispositifs permettant d’appliquer ce que nous voyons dans un modèle comme celui-ci. »

Une fois le projet terminé, Taitano passera à la partie médecine de son programme cet été.

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« Les antécédents de Rachel ont été très utiles au succès de l’étude », a déclaré Gritsenko. « J’aimerais certainement voir davantage de ce type de collaboration interdisciplinaire avec des étudiants diplômés travaillant sur des projets avec des collègues des départements de médecine et d’ingénierie.

En plus de la subvention du ministère de la Défense, des scientifiques de deux autres universités ont exprimé leur intérêt pour l’utilisation du modèle pour explorer la manière d’améliorer la technologie catalytique, a déclaré Gritsenko. Elle prévoit également de collaborer avec un chercheur principal d’une autre université pour valider les résultats de l’étude sur des modèles animaux.

« Nous voulons faire un test de stimulation musculaire basé sur les prédictions du modèle et voir si nous obtenons les résultats escomptés », a-t-elle déclaré. « Nous pouvons essayer cela d’abord avec des singes, puis, si cela fonctionne, nous pouvons l’essayer chez l’homme pour vérifier davantage qu’il s’agit d’un bon modèle pour guider ces interventions chirurgicales. »

référence: Taitano RI, Yakovenko S, Gritsenko V. L’anatomie musculaire se reflète dans l’organisation spatiale des groupes de motoneurones spinaux. Commune Byul. 2024;7(1):1-11. est ce que je: 10.1038/s42003-023-05742-s

Cet article a été republié ci-dessous Matiéres. Remarque : Le matériel peut avoir été modifié en termes de longueur et de contenu. Pour plus d’informations, veuillez contacter la source susmentionnée. Vous pouvez accéder à notre politique de communiqués de presse ici.

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Danielle Bernstein profite des week-ends paresseux dans ses vêtements de sport

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Danielle Bernstein profite des week-ends paresseux dans ses vêtements de sport

Danielle Bernstein est l’esprit créatif derrière le blog et le compte Instagram We Wore What. Elle partage encore quelques photos personnelles sur son compte. Bernstein a récemment partagé quelques moments forts du week-end sur sa page. Lors de ces événements, elle aimait passer du temps avec un cheval, jouer au tennis et passer du temps dehors. Elle a sous-titré le message : « Week-ends tranquilles ». Comment maintient-elle sa forme physique ? Poursuivez votre lecture pour découvrir les 5 façons dont Danielle Bernstein reste en forme et les photos qui prouvent son succès.

Bernstein s’assure d’entraîner ses abdominaux. Elle et son entraîneur ont partagé certaines de ses activités préférées Dans cette publication sur Instagram. « Ma routine abdominale deux fois par semaine ~ Je m’entraîne avec @briannajoye_fitness depuis environ un an maintenant, et la clé n’a jamais été de réinventer la roue.. tout est question d’exercices simples avec des poids et surtout, de cohérence 👊🏻 Je’ Je fais toujours du Pilates et de la gymnastique suédoise », a commenté Bernstein. Le cœur entre nos séances / Bien sûr, j’ai des jours de congé !« 

Lutte boursière

Comme vous pouvez le voir dans son article précédent, Bernstein a un entraîneur personnel. Ace Fitness Il est rapporté que cela peut vous aider à effectuer correctement les exercices.Si vous débutez dans l’exercice ou si vous trouvez certains mouvements douloureux, c’est une bonne idée de faire appel à un entraîneur pour vous assurer que vous faites de l’exercice de manière sûre et efficace. Passer du temps à apprendre une technique d’exercice correcte peut améliorer vos résultats et éviter des blessures tenaces.« 

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Bernstein a également révélé son amour pour le Pilates dans la légende du message précédent. Ace Fitness « Les rapports indiquent que le Pilates est un exercice très efficace. »Le Pilates – autrefois une technique spécialisée de renforcement musculaire, de mobilité et de récupération pour les danseurs – est devenu populaire. Les exercices de renforcement musculaire de faible intensité peuvent améliorer la flexibilité, la mobilité et la posture. De plus, il peut préparer votre corps à effectuer en toute sécurité des exercices de musculation plus intenses.

Bernstein a également révélé dans son commentaire sur la publication qu’elle adore faire du cardio, ce qui est très bénéfique pour sa santé. Ace Fitness On rapporte que les exercices cardiovasculaires peuvent réduire le stress.L’exercice cardiovasculaire peut améliorer votre capacité à gérer le stress plus efficacement. L’exercice augmente les niveaux d’adrénaline, de noradrénaline et de cortisol, qui sont des hormones produites en période de stress car elles aident à produire de l’énergie. Ces hormones font partie de la réaction naturelle de combat ou de fuite du corps et fonctionnent pour fournir l’énergie immédiate nécessaire pour faire face aux situations difficiles. Si vous ne faites pas d’exercice régulièrement et devez faire face au stress, votre corps peut devenir tendu et nerveux lorsque vous faites face à une situation difficile. L’exercice régulier peut donner à votre corps la capacité de gérer ces hormones lorsqu’elles sont libérées dans votre système.

La révélation de Bernstein Forbes Elle veille à constamment hydrater son corps. « Il est extrêmement important pour moi de mener une vie saine, car mon emploi du temps – et beaucoup de gens peuvent comprendre cela – devient si chaotique que l’exercice et une alimentation saine peuvent être perturbés. J’essaie de me faire un devoir d’être un modèle et de donner. mes abonnés ont des trucs et astuces faciles. » Ils peuvent l’intégrer dans leur vie quotidienne. C’est pourquoi j’étais si excité lorsque FIJI Water a finalement lancé une bouteille avec un bouchon de sport !

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Au secours! Comment activer les procédures d’intervention d’urgence de la cellule

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Au secours!  Comment activer les procédures d’intervention d’urgence de la cellule

Au secours! Des signaux de détresse comme ceux-ci sont utilisés partout dans le monde pour indiquer une urgence.

Les cellules qui composent votre corps ont également leurs propres versions de signaux d’urgence. Ces signaux sont activés si la cellule est infectée par un virus ou une bactérie, ou en cas de carence en éléments constitutifs importants tels que les acides aminés, par exemple. Une nouvelle étude de Caltech identifie comment ces « voies de stress » cellulaires activent des mécanismes de contrôle de la qualité qui nettoient les dommages pendant une crise.

La recherche a été menée dans un laboratoire David Chanprofesseur Harold et Violet Alvarez de biologie et doyen des études supérieures, est décrit dans un article de recherche paru dans la revue Cellule moléculaire.

Il existe quatre voies de stress distinctes qui amènent une cellule à cesser de remplir ses fonctions normales. Chaque voie de stress possède sa propre protéine appelée kinase, qui est activée comme un agent de sécurité qui se met au garde-à-vous après avoir entendu une alarme. Une fois activée, la kinase modifie une protéine appelée EIF2 en y ajoutant un composé phosphorylé, qui inactive EIF2. EIF2 est le principal initiateur de la cellule dans ses fonctions normales de production de protéines, de sorte que sa « phosphorylation » provoque l’arrêt de la plupart de la production de protéines dans la cellule.

« Si un incendie se déclare, vous voulez arrêter tout ce que vous faites et faire attention à l’incendie », explique le chercheur postdoctoral Yogaditya Chakraborty, premier auteur de l’étude. « La désactivation d’EIF2 par phosphorylation arrête efficacement les fonctions de la cellule afin que vous puissiez. concentrez-vous sur l’urgence.

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Pendant le stress, la cellule doit également activer des voies de « contrôle qualité » qui garantissent l’exactitude des composants cellulaires. Ces mécanismes de contrôle de qualité ressemblent davantage à des agents de sécurité qu’à des agents de nettoyage : ils sont capables de dégrader les protéines et les parties cellulaires cassées ou endommagées. On ne savait pas auparavant comment les voies de stress affectent et interagissent avec les voies de contrôle qualité.

La nouvelle étude montre que lors de situations stressantes, la protéine EIF2 phosphorylée s’accumule à la surface des mitochondries, activant la réponse de contrôle qualité de cet organite. De cette manière, la protéine EIF2 phosphorylée remplit simultanément deux rôles : celui d’agent de sécurité et celui de gardien.

Comprendre les détails de ces processus cellulaires est important pour étudier des maladies telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, car ces troubles et d’autres troubles neurologiques se caractérisent par une perte des mécanismes de contrôle de la qualité.

« Les mitochondries sont communément appelées « centrale électrique de la cellule », et nous apprenons que la cellule dispose de mécanismes complexes pour protéger les fonctions vitales de son générateur d’énergie », explique Chakraborty. Il travaille actuellement à étendre ces travaux pour explorer si les voies de stress interagissent également avec d’autres mécanismes de contrôle de la qualité.

Le titre de l’article est « La branche HRI de la réponse intégrale au stress stimule sélectivement la mitophagie mitochondriale. » En plus de Chakraborty et Chan, l’étude a été co-écrite par Cheng Yang, étudiant diplômé de Caltech, et par Hsiuzhen Chen, chercheur principal. Le financement a été fourni par les National Institutes of Health.

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Le télescope James Webb met en évidence la structure de la glace d’eau interstellaire

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Le télescope James Webb met en évidence la structure de la glace d’eau interstellaire

Cette image prise par la caméra proche infrarouge (NIRCam) du télescope spatial James Webb de la NASA montre la région centrale d’un nuage moléculaire sombre appelé Chamaeleon I, situé à 630 années-lumière. Le matériau nuageux frais et léger (bleu, centre) est éclairé en infrarouge par la lueur de la protoétoile Ced 110 IRS 4 (orange, en haut à gauche). La lumière de nombreuses étoiles d’arrière-plan, visibles sous forme de points orange derrière le nuage, peut être utilisée pour détecter la glace dans le nuage, qui absorbe la lumière des étoiles qui le traverse. Image plus grande

Grâce au télescope spatial James Webb, une équipe de chercheurs comprenant Paola Caselli, Barbara Michela Giuliano et Basil Housquinet de l’Institut Max Planck de physique des particules a pu sonder en profondeur le cœur de nuages ​​denses, révélant des détails de la glace interstellaire qui étaient auparavant inobservables. . L’étude se concentre sur la première région des caméléons, en utilisant la caméra NIRCam du télescope spatial James Webb pour mesurer les raies spectrales de centaines d’étoiles derrière le nuage.

Pour la première fois, de faibles caractéristiques spectrales appelées « hydroxyles pendants » ont été détectées, indiquant que les molécules d’eau ne sont pas entièrement liées à la glace. Ces caractéristiques permettent de suivre la porosité et la modification des grains de glace à mesure qu’ils évoluent des nuages ​​moléculaires aux disques protoplanétaires. Cette découverte améliore notre compréhension de la structure des grains de glace et de leur rôle dans la formation des planètes.

Grâce à la sensibilité sans précédent du télescope James Webb, nous sommes en mesure d’explorer la glace au plus profond des noyaux de nuages ​​denses, où l’extinction est si élevée que les observatoires précédents ne pouvaient pas la détecter. Ces lignes de visée constituent le chaînon manquant entre la formation initiale de glace à la surface des grains de poussière dans les nuages ​​moléculaires et l’agrégation de grains de glace en planètes glacées, un processus encore largement mal compris qui se produit dans le disque protoplanétaire entourant une nouvelle étoile. En approfondissant le lieu de naissance des étoiles, nous fournirons de nouvelles preuves de ces modifications apportées aux grains de glace.

Dans le programme Ice Age ciblant Chamaeleon I, une région nuageuse dense proche de nous dans la Voie Lactée, les observations de la partie la plus dense du nuage à l’aide de l’instrument NIRCam de JWST ont permis des mesures spectroscopiques simultanées des lignes de visée de centaines d’étoiles derrière le nuage.

La lumière de ces étoiles interagit avec les grains de glace lorsqu’elle traverse le nuage avant d’être capturée par le grand miroir du télescope James Webb et détectée. Jusqu’à présent, nous avons pu mesurer les principales caractéristiques d’absorption intensive associées aux principales espèces présentes dans la glace, à savoir l’eau, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, le méthanol et l’ammoniac. Grâce à la plus grande taille du miroir du télescope, nous pouvons désormais mesurer des caractéristiques beaucoup plus faibles.

Illustration de différents scénarios de liaisons hydroxyles observés dans le nuage sombre Cha I à l’aide du télescope spatial James Webb. Trois caractéristiques spectrales. © NASA, ESA, ASC, M. Zamani (ESA/Web); Sciences : M. K. McClure (Université de Leiden), F. Sun (Observatoire Steward) et Z. Smith (The Open University) et l’équipe ERS Ice Age.

Des études approfondies des emplacements et des caractéristiques des caractéristiques spectrales faibles révèlent certaines conditions physiques du corps. Ici, nous avons effectué la première détection d’un ensemble spécifique de bandes très faibles associées à seulement une petite fraction de molécules d’eau dans la glace.

Les caractéristiques spectroscopiques, que les astrophysiciens de laboratoire appellent « OH en suspension » et qu’elles mesurent dans la glace en laboratoire depuis des décennies, correspondent à des molécules d’eau qui ne sont pas entièrement liées à la glace et peuvent tracer des surfaces et des interfaces dans des grains de glace ou lorsqu’elles sont mélangées. L’eau est étroitement liée à d’autres espèces moléculaires présentes dans la glace.

Ces caractéristiques « OH pendantes » se situent dans une région spectrale inaccessible depuis la Terre, et bien qu’elles aient été activement recherchées depuis les années 1990, les observatoires spatiaux précédents couvrant cette gamme spectrale ne disposaient pas de la combinaison de résolution spectrale et de sensibilité requise pour les détecter, fournissant ainsi des limites supérieures. . Juste. Aujourd’hui, à l’ère du télescope spatial James Webb, nous pouvons utiliser ces signatures pour suivre la modification des grains de glace au cours de notre voyage vers la formation des planètes.

On s’attend depuis longtemps à ce que ces marqueurs, s’ils étaient découverts, soient utilisés pour suivre la porosité de la glace, c’est-à-dire que leur présence indiquerait des grains « pelucheux » de forte porosité tandis que leur absence indiquerait un compactage et une agrégation. Bien que cette explication simple soit encore débattue, la découverte réussie de ces signatures signifie désormais que nous pouvons les rechercher dans différents environnements et à différents moments du processus de formation des étoiles afin de déterminer si elles peuvent être utilisées comme indicateur de l’évolution de la glace sous conditions différentes.

« La découverte de la propriété de liaison des calottes glaciaires en suspension dans l’eau démontre l’importance de l’astrophysique en laboratoire pour l’interprétation des données JST », explique Barbara Michela Giuliano, l’une des auteurs. « Des informations détaillées sur les propriétés physiques de la glace observée nécessitent encore des recherches approfondies en laboratoire. soutien pour démêler les propriétés spectrales observées dans les régions.  » « Les objets denses du milieu interstellaire et des disques protoplanétaires et nous, ici au CAS, sommes heureux de fournir un tel soutien. »

« La haute sensibilité du télescope James Webb, combinée aux progrès étonnants de l’astrophysique en laboratoire, nous permet enfin d’étudier en détail la structure physique et la composition chimique de la glace interstellaire », explique Paula Caselli, qui a également contribué à cet article avec le doctorant Basil. Hoskenette. « Il est important de fournir les contraintes rigoureuses sur la modélisation chimique/dynamique nécessaire pour reconstruire notre histoire astrochimique, des nuages ​​interstellaires aux disques protoplanétaires en passant par les systèmes stellaires comme le nôtre. »

Cette étude montre que des grains de glace potentiellement « pelucheux » sont présents dans le nuage, affectant la chimie qui peut se produire dans ces régions et donc le degré de complexité chimique qui peut s’accumuler. Cette découverte ouvre également une nouvelle fenêtre pour étudier la formation planétaire, car ces caractéristiques spectrales nous permettent enfin de nous faire une idée de la répartition spatiale et de la diversité de la glace ainsi que de la façon dont elle évolue au cours de son voyage depuis les nuages ​​moléculaires jusqu’aux disques protoplanétaires et aux planètes. .

Détection des caractéristiques de glace insaisissables et pendantes des ions hydroxyle à ~ 2,7 µm dans Chamaeleon I à l’aide de JWST NIRCam.nature

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