Moderne wetenskaplike neigings is 'n groot en breë poging, waarin duisende laboratoriums regoor die wêreld hul eie hoogs gespesialiseerde veld vanuit 'n veel groter geheel bestudeer. Dit is 'n logiese kruising van wetenskaplike erfenis en eeue se tegnologiese vooruitgang om begrip van die wêreld om ons te bevorder.
Besondere aandag moet gegee word aan toenemend spesifieke dissiplines, van retinale neurale rekenaar tot ruimteplasma-fisika. Watter wetenskaplike gebiede bestaan en watter is die mees relevante?
Biomediese Ingenieurswese en Biofisika
Dit lyk dalk vreemd, maar sommige probleme in medisyne kan slegs met behulp van tegnologie opgelos word. Biomediese ingenieurswese is 'n ontluikende dissipline wat strek oor gebiede so uiteenlopend soos proteïeningenieurswese, meetstelsels en hoë-resolusie optiese beeldvorming van atome en hele organismes. Hierdie begeerte virintegrasie van fisiese kennis met lewenswetenskappe - vordering in menslike gesondheid.
Huidige navorsingsareas
Sluit gebiede van navorsing in soos:
- Biofotonika - ontwikkeling van metodes vir visualisering van selle en weefsels met fluoressensie. Optiese metodes word gebruik om biologiese molekules te bestudeer.
- Kardiovaskulêre beelding - ontwikkeling van metodes om kardiovaskulêre siektes op te spoor en te kwantifiseer.
- Komplekse biologiese stelsels - ontwikkeling van nuwe gereedskap en wiskundige modelle om komplekse biologiese stelsels te verstaan.
- Makromolekulêre samestelling. Die studie van makromolekules, insluitend die samestelling van multikomponent komplekse en molekulêre masjiene.
- Immunochemiese diagnostiek - die skepping van nuwe tegnologieë vir die identifikasie van siektes, soos "laboratoriumstudies".
- Nie-indringende optiese beeldvorming - Ontwikkeling van intydse diagnostiese metodes vir die assessering en monitering van weefsels en organe.
Onlangse vooruitgang sluit in die ontwikkeling van verskeie hoë-resolusie optiese beelding-instrumente wat ontwerp is om die mikroskopiese en makroskopiese wêrelde van selle en organismes te verken.
Selbiologie
Nog 'n belangrike en voortdurend ontwikkelende wetenskaplike gebied is selbiologie. Alle lewende wesens is gemaak van strukturele en funksionele eenhede. Dus, sellulêrTekort speel 'n kritieke rol in baie siektes, van kanker wat veroorsaak word deur abnormale selgroei tot neurodegeneratiewe afwykings wat voortspruit uit die dood van senuweeweefsel. Daar is ses sleutelareas wat oor verskeie biologiese stelsels strek:
- Apoptose. In elke gesonde organisme sterf selle deur 'n noukeurig gereguleerde proses van geprogrammeerde seldood bekend as apoptose. Dit is algemeen vir baie biologiese sisteme wat fundamenteel is vir neurowetenskap, immunologie, veroudering en ontwikkeling, en patologieë soos kanker, outo-immuun en degeneratiewe siektes.
- The Cell Cycle – Funksionerende mini-strukture groei en verdeel op 'n noukeurig beheerde wyse deur ons hele lewe. Die molekulêre en sellulêre gebeure wat hierdie siklus reguleer, is van kritieke belang vir baie siektes waarin normale groeiregulering ontwrig word.
- Glikobiologie. Glikane is 'n biologies belangrike klas koolhidrate. Glikaanbindende proteïene (lektiene) bind aan spesifieke strukturele glikane en speel 'n kritieke rol in selherkenning, beweeglikheid en terugkeer na spesifieke weefsels, sein, differensiasie, seladhesie, mikrobiese patogenese en immunologiese herkenning.
- Mitochondria. Bekend as die "kraghuis" boustene, mitochondria verskaf die energie wat selle moet gebruik om te oorleef, en vermy siektes van diabetes tot Parkinson's.
- Mobiliteit –’n Mikroskopiese senuweesel wat in die brein ontstaan en sy prosesse tot by die basis van die rugmurg uitbrei, moet molekules oor groot afstande beweeg in vergelyking met sy grootte. Wetenskaplikes gebruik 'n verskeidenheid metodes en benaderings om te bestudeer hoe selle en hul interne molekules en organelle beweeg.
- Vervoer van proteïene. Proteïene word in die kern gemaak en dan moet dit behoorlik gehuisves word om hul sellulêre rolle te vervul. Proteïenvervoer is dus sentraal tot alle sellulêre sisteme, en die disfunksie daarvan word geassosieer met siektes wat wissel van sistiese fibrose tot Alzheimer se siekte.
Die sellulêre basis van lewe
Die sellulêre basis van lewe lyk dalk voor die hand liggend in die moderne era van biologie, maar tot die ontwikkeling van die eerste mikroskope in die vroeë negentiende eeu, kon dit net 'n kwessie van spekulasie wees. Die grootte van 'n tipiese menslike sel is ongeveer vyf keer kleiner as enigiets wat ons met die blote oog kan sien. Daarom gaan vordering in ons begrip van die innerlike werking van strukturele eenhede, insluitend sellulêre patofisiologie, hand aan hand met vooruitgang in die tegnologieë van hierdie wetenskaplike veld, beskikbaar vir beeldvorming en bestudering daarvan.
Biologie van chromosome
Met die huidige opgewondenheid rondom die veld van genomika, is dit maklik om te vergeet dat gene net kort stukkies DNA is en deel is van baie groter strukture wat chromosome genoem word. Laasgenoemde bestaan uit chromatien-verwikkelde stringe DNA wat om proteïene genaamd histone toegedraai is, enis nou bekend daarvoor dat hulle 'n ewe belangrike rol speel om te bepaal hoe organismes ontwikkel, funksioneer en gesond bly.
Epigenetika, letterlik "bo genetika," is die wetenskap wat omgewingsveranderinge in die genoom bestudeer verder as dié wat op die vlak van ons DNA kan voorkom. Hierdie fluktuasies in geenaktiwiteit sluit veranderinge in aan elemente wat hulle omring, soos histoonproteïene, of modifikasies aan transkripsionele elemente wat geenuitdrukking beheer. Anders as DNS-veranderinge, is epigenetiese skommelinge gewoonlik generasiespesifiek.
Met ander woorde, epigenetiese veranderinge word nie gewoonlik van ouer na kind oorgedra nie. Hierdie relatief nuwe navorsingslyn het ons begrip van beide normale ontwikkeling en siekte verander, en beïnvloed nou die vordering van die volgende generasie behandelings. 'n Verskeidenheid gebiede word bestudeer, insluitend:
- vetsug. Daar word al lank vermoed dat epigenetiese veranderinge in ons genoom 'n rol speel in komplekse menslike siektes soos vetneerlegging. 'n Nuwe wetenskaplike rigting ondersoek hoe omgewingsfaktore die ontwikkeling van die siekte kan beïnvloed.
- Kliniese proewe en geneesmiddelontwikkeling. Die rol van epigenetiese kankerterapieë in verskeie gewasse word ondersoek, in die hoop dat hulle abnormale selle kan teiken en "herprogrammeer" eerder as om beide kankeragtige en normale boustene dood te maak soos in standaard chemoterapie.
- Gesondheidsorg. Dieet en blootstelling aan chemikalieë in alle stadiums van ontwikkeling kan epigenetiese veranderinge veroorsaak wat sekere gene kan aan- of afskakel. Wetenskaplikes ondersoek hoe hierdie elemente die algemene bevolking negatief beïnvloed.
- Gedragswetenskap. Epigenetiese veranderinge word geassosieer met baie siektes, insluitend dwelm- en alkoholverslawing. Om te verstaan hoe omgewingsfaktore die genoom verander, kan lig werp op nuwe weë vir die behandeling van sielkundige versteurings.
Kwantumbiologie
Fisici weet al vir meer as 'n honderd jaar van sulke kwantum-effekte, wanneer deeltjies ons sintuie uittart, van een plek verdwyn en weer op 'n ander verskyn, of terselfdertyd op twee plekke is. Maar hierdie effekte word nie aan geheime laboratoriumeksperimente toegeskryf nie. Soos wetenskaplikes toenemend vermoed dat kwantummeganika ook op biologiese prosesse van toepassing kan wees.
Miskien is die beste voorbeeld fotosintese, 'n wonderlik doeltreffende stelsel waar plante (en sommige bakterieë) die molekules bou wat hulle benodig deur energie van sonlig te gebruik. Dit blyk dat hierdie proses eintlik kan staatmaak op die verskynsel van "superposisie", waar klein pakkies energie alle moontlike paaie verken en dan op die mees doeltreffende een vestig. Dit is ook moontlik dat voëlnavigasie, DNA-mutasies (via kwantumtonneling), en selfs ons reuksintuig op kwantumeffekte staatmaak.
Alhoewel dit 'n hoogs spekulatiewe en kontroversiële gebied is, is diegene watpraktisyns wag vir die dag wanneer inligting wat uit navorsing verkry is, kan lei tot nuwe middels en biomimetiese stelsels (biometrie is nog 'n opkomende veld van wetenskap waar biologiese stelsels en strukture gebruik word om nuwe materiale en masjiene te skep).
Sosiale en Gedragswetenskappe
Behalwe die molekulêre en sellulêre vlak, is begrip van hoe gedrags- en sosiale faktore siekte en gesondheid beïnvloed, noodsaaklik om siektes te verstaan, te behandel en te voorkom. Navorsing in sulke wetenskappe is 'n groot veelvlakkige veld wat 'n wye reeks dissiplines en benaderings dek.
Die konsep van 'n intraprofessionele ontledingsprogram bring die biomediese, gedrags- en sosiale wetenskappe bymekaar om saam te werk om komplekse en dringende gesondheidsprobleme op te los. Die fokus is op die ontwikkeling van wetenskaplike areas wat gedragsprosesse, biopsigologiese en toegepaste velde deur die volgende metodes ondersoek:
- Navorsing oor die impak van siekte of fisiese toestand op gedrag en sosiale funksionering.
- Identifisering en begrip van gedragsfaktore wat verband hou met die aanvang en verloop van siekte.
- Studie van behandelingsuitkomste.
- Gesondheidsbevordering en siektevoorkomingsnavorsing.
- Analise van institusionele en organisatoriese impak op gesondheid.
Eksometeorologie
Eksometeoroloë hou vanekso-oseanograwe en eksogeoloë stel daarin belang om die natuurlike prosesse te bestudeer wat op ander planete as die Aarde plaasvind. Noudat sterrekundiges die innerlike werking van nabygeleë voorwerpe van naderby kan bekyk, is hulle toenemend in staat om atmosferiese en weerpatrone na te spoor. Jupiter en Saturnus, met hul ongelooflike groot potensiaalstelsels, is die beste kandidate vir studie.
Stofstorms kom byvoorbeeld gereeld op Mars voor. In hierdie wetenskaplike en tegniese rigting bestudeer eksomeoroloë selfs planete buite ons sonnestelsel. En, interessant genoeg, kan hulle uiteindelik tekens van buiteaardse lewe op 'n eksoplaneet vind deur organiese handtekeninge in die atmosfeer of verhoogde vlakke van koolstofdioksied op te spoor - moontlike tekens van 'n industriële era beskawing.
Nutrigenomics
Nutrigenomika, ook bekend as voedselgenomika, is 'n prioriteitsveld van wetenskap. Dit is 'n studie van die komplekse wisselwerking tussen voedsel en DNS-reaksie. Inderdaad, kos het 'n diepgaande uitwerking op menslike gesondheid - en dit begin letterlik op molekulêre vlak. Wetenskaplikes wat in hierdie veld werk, streef daarna om die rol van genetiese variasie, dieetreaksie en die maniere waarop voedingstowwe ons strukture beïnvloed, te verstaan.
Nutrigenomics werk beide maniere - ons gene beïnvloed ons dieetvoorkeure en omgekeerd. Die sleuteldoel van hierdie gebied van wetenskaplike aktiwiteit is die skepping van persoonlike voeding - 'n vergelyking van watwat ons eet, met ons eie unieke genetiese konstitusies.
Kognitiewe Ekonomie
Ekonomie gaan gewoonlik nie oor diep kennis nie, maar dit kan verander namate die veld met tradisionele navorsingsdissiplines integreer. Om nie te verwar met gedragsekonomie (die studie van ons manier van doen - wat ons doen - in die konteks van ekonomiese besluitneming nie), gaan kognitiewe ekonomie oor hoe ons dink. Lee Caldwell, wat oor die area blog, definieer dit soos volg:
"Kognitiewe ekonomie (of finansies) … kyk na wat werklik in 'n persoon se gedagtes aangaan wanneer hulle daardie keuse maak. Wat is die interne struktuur van besluitneming, hoe inligting in die bewussyn inkom en hoe dit verwerk word, en dan, uiteindelik, hoe word al hierdie prosesse in ons gedrag uitgedruk?"
Op 'n ander manier is kognitiewe ekonomie fisika waarvan die gedragsekonomie ingenieurswese is. Vir hierdie doel begin wetenskaplikes wat in hierdie veld werk hul ontleding op 'n laer vlak en vorm die onderliggende mikropatrone van menslike besluitneming om 'n model van grootskaalse ekonomiese gedrag te ontwikkel. Om hulle te help om dit te doen, kyk kognitiewe ekonome na die verwante velde van die dissipline en rekenaarekonomie, sowel as die hooflyne van wetenskaplike en tegnologiese navorsing in rasionaliteit en besluiteorie.
