First Class Via MAHARAJA EXPRESS INDIA

Next Generation: Sneaking into a Cell

A nanoscale device measures electrical signals inside cells without causing damage.

By Megan Scudellari | 

A false-colour SEM image of the BIT-FET overlaid with an image of a cluster of cardiomyocyte cells, illustrating how intracellular action potentials are recorded by the device   L. Robles, Opus design & X. Duan, C. M. Lieber, Harvard University

THE DEVICE: It is not easy to record the electrical signals that pass fleetingly through neurons and cardiomyocytes. But with a novel nanoscale device developed by Charles Lieber

and

 colleagues at Harvard University, scientists can record these action potentials without damaging cells and even probe sub-cellular structures like dendrites, according to a report published last month (December 18) in Nature Nanotechnology.

The branched intracellular nanotube field-effect transistor, or BIT-FET, joins a nanowire and a nanotube into a slim T-shaped structure that can be inserted into a cell up to five times in the same place without disrupting the action potential or damaging the cell. The tiny hollow nanotube, 50-100 nanometers wide, penetrates the cell, sucking up a bit of the cytosol as it enters. This cytosol comes in contact with the nanowire outside the cell, and when a voltage is applied to the nanowire, it operates as a transistor and detects the electrical signals passing through the cell.

IMPORTANCE: The BIT-FET is so small that it can probe sub-cellular structures such as individual dendrites, the authors reported, which are difficult, if not impossible, to access with existing methods and could provide insights into neuronal communication. In addition, two BIT-FETs can be inserted into the same cell, where they independently record the same action potential. “The results are likely to have an outstanding impact on understanding the signal transduction among cells,” Zhong Lin Wang

,

 a nanoscience researcher at the Georgia Institute of Technology who was not involved in the work, said in an email. “The work is a great example of integrating nanotechnology and cellular-level biology.”

 

BIT-FET devices coupled to chicken cardiomyocyte cells  X. Duan & C. M. Lieber, Harvard University

WHAT’S NEW: The commonly used “patch-clamp” technique to record action potentials relies on cumbersome glass pipettes that often damage the cells under examination. In August 2010, Lieber and colleagues announced

a

 nanoscale probe, kinked like a bobby pin, that could penetrate a cell without causing too much harm. The BIT-FET improves on the nano-hairpin because it’s even smaller, said Xiaojie Duan, a postdoc in Lieber’s lab who led the BIT-FET project. “It’s just one teeny tiny nanotube, so it doesn’t do any harm to the cell.” And because of its size and shape, the device could eventually be used in a high-density array so researchers can measure the action potentials of a whole network of cells at the same time. The BIT-FET is also robust: after use, it can simply be washed in water and used again, said Duan.

NEEDS IMPROVEMENT: To make the technology practical, the researchers will need to fabricate an array of devices to facilitate measurements of the inner potential of many cells, said Wang. The team also hopes to improve the signal-to-noise ratio of the device, which can degrade the data and is currently worse than that of glass micropipettes used in the patch clamp technique, said Duan. Finally, the team is implementing a stimulation function to the device so that in addition to recording electrical activity, it can serve to activate cells as well, said Duan. “Every technology has the space to improve,” she added.

 

The intracellular action potential signal recorded by a BIT-FET X. Duan & C. M. Lieber, Harvard University

X. Duan, et al., “Intracellular recordings of action potentials by an extracellular nanoscale field-effect transistor.”    Nature Nanotechnology, doi: 10.1038/nnano.2011.223

,

 2012.

Source: The Scientist
http://the-scientist.com/2012/01/18/next-generation-sneaking-into-a-cell/

 

Posted by
Robert Karl Stonjek

.....என் சிந்தனைகள் சில......

கைதட்டல் வேண்ட பொய்யின் அம்மணத்தை சபைகளில் படமிடுகிறோம். இரத்தின ரவிக்கை உடுத்தி உண்மைகளை ரகசிய பெட்டிகளில் அடைத்து விடுகிறோம். சூனிய பொய்களுக்கு இருக்கும் சுதந்திரம் சுந்தர உண்மைகளுக்கு இல்லை. வீட்டுக்குள் அடைந்து கிடந்தால் இரண்டு இன்ச் இல்லாத ஈக்கள் கூட உன்னை இம்சைப் படுத்தும். தன் சிறிய குவளையில் ஒரு துளி உயிர் மிச்சமிருக்கிறது முறிந்த கால்களுடன் மீண்டும் எழுத்து ஓட முயற்சிக்கிறது. விரல் விபத்தில் நசுக்கப்பட்ட எறும்பு ஒன்று... காயம் பட்ட மனிதன் கட்டிலை கல்லறையாக்கி கொள்கிறான். அடுத்த யுகத்தின் அறிவியல் புரட்சி அதன் முதிர்ச்சியில் ஆராய்ச்சி கூடங்களிலிருந்து அனுப்பப்படுகிற ரசாயனக் காகிதங்களில் அச்சடிக்கப் படலாம் மரங்களின் வரலாறு.... மாணவர்கள் படிக்க... ஒரு குவளை நிறையத்  தேனை அள்ளிக் குடிப்பதை விட சொட்டுத் தேனில் தான் சொர்க்கம் இருக்கிறது. எரிந்த போன என் ஆதித் தமிழ் வார்த்தைகளின் சாம்பல் எடுத்து திருநீறு தர முயல்கிறேன். மழுங்கிப்போன மசாலா வார்த்தைகளில் சாம்பார் செய்து தின்பண்டம் தரக் கேட்கிறார்கள். உன் முயற்சிகள் தோல்வியடைந்தால் உன் அறிவீனத்தை ஏற்றுக் கொள்வதை விட்டு சூழ்நிலை காரணங்களை சாடுவது சரியாகாது. வெற்றி கிடைத்தபின் உறங்குபவனைவிட வெற்றி கிடைக்கும் வரை உறங்காதவனைத்தான் நீ ஊக்கப்படுத்த வேண்டும். தன் வாழ்க்கை என்பது அடுத்தவனின் நலனில்தான் ஆரோக்கியமடைகிறது என வாழ்பவன் மரணத்தைக் கடந்துவிடுகிறான். எதார்த்தமாக வெற்றி அடைந்தவனுக்கு மறுபடியும் ஒரு தோல்வி வரக்கூடும். மறுபடியும் மறுபடியும் தோல்வி அடைகிறவனுக்கு நிச்சயம் ஒரு வெற்றி வந்தே தீரும். உன் வருமானத்தில் ஐம்பது சதவீதத்தை எப்படி செலவிட வேண்டுமெனக் கணக்கிட்டு வை. மீதி ஐம்பது சதவீதம் உனக்கே தெரியாமல் செலவழிந்துவிடும். நேற்றைய துன்பம் எண்ணி வருந்துகிறோம். வேடிக்கை என்னவென்றால் நாளைய விளைச்சலுக்காக வைத்திருக்கும் இன்றைய விதைகளையும் அது விழுங்கிவிடுகிறது. பிச்சை எடுக்கும் வலது கையை விட இடது கை எவ்வளவோ பரவாயில்லை. கவிதையின் கடைசி வரியில் தான் ஒரு கவிஞனின் கர்ப்பவலி  அதிகமடைகிறது...  அன்புடன் தமிழ்தாசன்

தெரிந்து கொள்வோம் வாங்க!

*மெக்டொனால்ட் நிறுவனம், மாதத்திற்கு சராசரியாக 110,000 ஐஸ்கிரீம் கோன்களை விற்பனை செய்கிறது. *திருப்பதி தேவஸ்தானத்தின் ஆண்டு வருமானம் 530 கோடி ரூபாய்கள். இதுவே இந்தியாவில் அதிக வருமானம் கொண்ட டிரஸ்ட் ஆகும். *இரண்டு நாளைக்கு ஒருமுறை மீன் இறைச்சியை சாப்பிட்டால் மாரடைப்பு வருவது 30சதவீதம் குறையும் என ஜப்பானிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர். *காற்று வீசும் திசைக்கு எதிராகத் தனது மூக்கு இருக்கும்படியாகவே நாய் எப்போதும் படுக்கும். எதிரி வருவதை மோப்பத்தால் சுலபமாக உணரவே இவ்வாறு செய்கிறது. *ஆஸ்திரேலியாவில் உள்ள ஒரு வகை சிலந்திகள், மீன் பிடித்து உண்ணுகின்றன. நீர் நிலைகளின் அருகே இரண்டு கால்களில் நின்றபடி மற்ற ஆறு கால்களையும் மீனைப் பிடிக்கத் தயாராக வைத்திருக்கும். சிறு மீன்கள் கரை ஓரமாக வரும் போது பாய்ந்து பிடித்துக் கொள்ளும். *விமானத்தில் பயணம் செய்யும் போது, சாக்லேட் கொடுக்கின்றனர். ஏன் தெரியுமா? சில பயணிகளுக்குத் தலைச் சுற்றல், மயக்கம் போன்றவை விமானப் பயணத்தின் போது ஏற்படும். சாக்லேட்டில் உள்ள குளுகோஸ் இவை வராமல் தடுக்கிறது. அது மட்டுமல்ல... சாக்லேட்டின் வாசனையும், சுவையும் பயணிகளுக்கு வாந்தி வராமல் தடுக்கும். மஞ்சள் காமாலை வந்தவர்கள் உணவு விஷயத்தில் ஆர்வமின்றி இருப்பர். இவர்களின் சுவையையும், சக்தியையும் அதிகரிக்க இவர்கள் சாக்லேட் அல்லது புளித்த சுவை கொண்ட மிட்டாய் போன்றவற்றை சாப்பிடலாம். தேர்வு எழுதிக் கொண்டிருக்கும் போது ஒரு சாக்லேட்டைமென்றால், சோர்வு குறைந்து சுறுசுறுப்பாக எழுத முடியும். *மனிதனது மூளையில் ஏராளமான நுண்மடிப்புகள் உள்ளன. கட்டளை அல்லது செய்திகளைக் கிரகிக்கும் பகுதி மனிதனுக்கு மனிதன் மாறுபடுகிறது. சிலரது மூளை மடிப்புகள் மிகவும் அபாரமானவை. இவை கம்ப்யூட்டர்களைப் போல பணிபுரிவதுடன் அதி அற்புதமான கிரகிக்கும் ஆற்றலையும், நினைவாற்றலையும் கொண்டது. சிலர் இளமையிலேயே அதிபுத்திசாலிகளாக விளங்குவது இதனால்தான். சீரான ஒரு மூளையில் பல ஆயிரம் நுண்மடிப்புகள் உள்ளன என்கின்றனர் நரம்பியல் அறிஞர்கள். *நமது நாட்டில் 5 வயது சிறுவனாக இருந்தபோதே "ரவிகிரண்' என்பவன் 60க்கும் மேற்பட்ட ராகங்களைப் பிரித்து அறியவும், பின்னர் பாட்டு இசைக்கவும் அறிந்திருந்தான். அதிகமாகப் பாடங்களை கிரகித்து அறிந்து, பின் தேர்வில் மிகச் சிறப்பாக எழுதிவிடும் அற்புத மூளை படைத்த சிறுவர்களும் இருக்கின்றனர். இவர்களது மேதா விலாசத்தைக் கட்டிப்போட முடியாது. இந்நிலையில்தான் பிரிட்டனில் உள்ள "கிளாஸ்கோ' பல்கலைக் கழகத்தில் ஸ்காட்லாந்தைச் சேர்ந்த "வில்லியம் தாம்ஸன்' என்ற சிறுவன் பேராச்சரியப் படத்தக்க அறிவாற்றலுடன் விளங்கி, தேர்வுகளில் முதல் தர மதிப் பெண்களைப் பெற்றமையால் அவனுக்கு 10 வயதிலேயே பல்கலைக் கழக பட்டம் வழங்கப்பட்டது. இச்சிறப்பினை வேறு எவரும் பெற்றதே இல்லை. இவனே பிற்காலத்தில் "லார்ட் கெல்வின்' என்று அழைக்கப்பட்டு பிரிட்டனின் சிறந்த பேரறிஞனாக விளங்கி வந்தான். விளையும் பயிர் முளையிலேயே தெரியும் என்பது எத்தனை உண்மை பாருங்கள்! *தேள் முட்டையிடுவதில்லை. குஞ்சு பொரிக்கிறது. குஞ்சுகள் தாங்களாகவே நடமாடும் பருவமடையும் வரை, தாய்த்தேள் தன் மார்பிலேயே அவைகளை வைத்துக் கொண்டிருக்கும். *சிங்கத்தின் வாலிலே இருக்கும் மயிர்க் கற்றையை விலக்கிப் பார்த்தால், முனையில் ஆணி போல் கடினமான ஒரு நகம் இருக்கும். *சுண்டெலிகள் பாடுகின்றன! மிகவும் உச்சஸ்தாயியில் பாடுவதாலேயே நாம் அதைக் கேட்க முடிவதில்லை. சில சமயங்களில் பாட்டின் ஒரு பகுதி கீழ்ஸ்தாயிக்கு இறங்கும் போது கேட்க முடிகிறது. ஆராய்ச்சியில் கண்ட உண்மை இது. *ஆமைக்கு பல் கிடையாது. கனத்த ஈறு போன்ற அமைப்பாலேயே அது உணவுகளைச் சுவைத்து விழுங்குகிறது. *முதலைக்கு மூக்கிலும் பல் உண்டு. முட்டைக்குள் உள்ள முதலைக்குட்டி மூக்கில் உள்ள பல்லால் உடைத்துக் கொண்டுதான் வெளியே வரும். *பிறக்கும்போது 1 பவுண்டு எடையுள்ள கரடிக்குட்டி ஒரு வயதை அடையும் போது அதன் எடை 100 பவுண்டாகி விடுகிறது. *உணவு, நீர் எதுவும் இன்றி 15 நாட்கள் தாக்குப்பிடிக்கும் சக்தி குதிரைக்கு உண்டு.ஒரு வருடத்தில் தன் எடையைப் போல் பத்து மடங்கு உணவை குதிரை உட்கொள்கிறது. *பெருங்குடல் புற்றுநோய் காரணமாக அமெரிக்காவில் 2003ல் 57,000பேர் இறந்தனர். இதே காலத்தில் இந்த நோயினால் 150,000 மக்கள் பாதிக்கப்பட்டனர். நுரையீரல் புற்றுநோய்க்கு அடுத்த இடத்தை இந்த நோய் பெறுகிறது. *முன்னைய பிரிட்டீஷ் பிரதமர் சர்ச்சில் வளர்த்த கிளி ஒன்று இன்றும் உயிரோடு உள்ளது. சார்லி என்ற பெயருடைய அதற்கு 104 வயதாகிறது. *பிரிட்டனைச் சேர்ந்த சோதனைச்சாலை தொழில்நுட்ப நிபுணரான ஜூலிவார்ட் என்ற 40வயது பெண்மணிக்கு முதல் பிரசவத்தில் ஒரு குழந்தையும் இரண்டாவது பிரசவத்தில் இரண்டு குழந்தைகளும் மூன்றாவது பிரசவத்தில் மூன்று குழந்தைகளும் பிறந்தன. *மனோரஞ்சிதப் பூவுக்கு பிலிப்பைன்ஸ் நாட்டில் வழங்கப்படும் பெயர் "யாங்- யாலாங்". அதாவது 'பூக்களில் இதுவே பூ' என்று பெயர். *குவைத் என்றால் அரபி மொழியில் "சின்னக் கோட்டை". *நமது நகம் சராசரியாக நாளொன்றுக்கு 1/250அங்குலம் வளர்கிறது. *பிரான்ஸ் நாட்டில் பெண்களுக்கான அழகு நிலையம் ஒன்றில் எடை பார்க்கும் எந்திரம் ஒன்று இருக்கிறது. ரொம்பவும் குண்டான பெண்கள் ஏறி நின்றால், "மன்னிக்கவும், தங்கள் எடை......" என்ற சீட்டு வருகிறது. *அமெரிக்காவில் வெஸ்ட் ரஞ்சு நகரில் தாமஸ் ஆல்வா எடிசனுக்கு நினைவுக்கூடம் ஒன்று இருக்கிறது. அங்கே அவர் விஞ்ஞானக் குறிப்புகள் எழுதிய நோட்டுப் புத்தகங்களை வைத்திருக்கிறார்கள். மொத்தம் 25,000 நோட்டுப் புத்தகங்கள். *மேற்கிந்தியத் தீவுகளில் முன்பெல்லாம் கீரிப்பிள்ளை கிடையாது. இந்தியாவில் இருந்து இறக்குமதி செய்து வளர்த்தார்கள். எதற்குத் தெரியுமா? பாம்புகளின் எண்ணிக்கை பெருகிவிட்டதால் அவற்றை ஒழிப்பதற்காக! Engr.சுல்தான்

Amazing Paths

saibaba.flv

Brain circuits for visual categorization revealed by new experiments

by Biomechanism 

Neural balls and strikes: Where categories live in the brain

Hundreds of times during a baseball game, the home plate umpire must instantaneously categorize a fast-moving pitch as a ball or a strike. In new research from the University of Chicago, scientists have pinpointed an area in the brain where these kinds of visual categories are encoded.
While monkeys played a computer game in which they had to quickly determine the category of a moving visual stimulus, neural recordings revealed brain activity that encoded those categories. Surprisingly, a region of the brain known as the posterior parietal cortex demonstrated faster and stronger category-specific signals than the prefrontal cortex, an area that is typically associated with higher level cognitive functions.
“This is as close as we’ve come to the source of these abstract signals” said David Freedman, PhD, assistant professor of neurobiology at the University of Chicago. “One of the main points this study suggests is that the parietal cortex is more involved in the categorization process than we had expected.” Continue reading below…

---

---

Organizing the chaos of the surrounding world into categories is one of the brain’s key functions. For instance, the brain can almost immediately classify a broad range of four-wheeled vehicles into the general category of “car,” allowing a person to quickly take the appropriate action. Neuroscientists such as Freedman and his laboratory team are searching for the brain areas responsible for storing and assigning these categories.
“The number of decisions we make per minute is remarkable,” Freedman said. “Understanding that process from a basic physiological perspective is bound to lead to ways to improve the process and to help people make better decisions. This is particularly important for patients suffering from neurological illnesses, brain injuries or mental illness that affect decision making.”
Ten years ago, experiments by Freedman and his colleagues found neurons were encoding category signals in the prefrontal cortex (PFC), a region thought to control important mental tasks such as decision making, rule learning and short-term memory. But in subsequent experiments, Freedman found a region of the parietal cortex called the lateral intraparietal area (LIP), thought to be primarily involved in basic visual and spatial processing, also encoded category information.
For the new study, to be published in the journal Nature Neuroscience, Freedman and graduate student Sruthi Swaminathan conducted the first direct comparison of prefrontal cortex and parietal cortex during categorization tasks. Monkeys were taught a simple game in which they classified dots moving in different directions into one of two categories. The subjects were shown two sets of moving dots one second apart, then held or released a joystick based on whether the two stimuli belonged to the same category or different categories.
During the task, scientists recorded neural activity in PFC and LIP. Neurons in both areas changed their activity according to the learned categories; for example, increasing firing for one category and decreasing for the other. However, category-specific neurons in LIP exhibited stronger and faster (by about 70 milliseconds) changes in activity during the task than those recorded from PFC.
“The relative timing of signals in the two brain areas gives us an important clue about their roles in solving the categorization task. Since category information appeared earlier in parietal cortex than prefrontal cortex, it suggests that parietal cortex might be more involved in the visual categorization process, at least during this task,” Freedman said.
More evidence for the primacy of parietal cortex was provided by an experiment where scientists threw their subjects a curveball. The monkeys were shown an ambiguous set of moving dots on the border between the two learned categories, then asked to compare them with a second set of non-ambiguous dots — a test with no correct answer. The subjects were required to make a decision about which category the ambiguous stimuli belonged to, and once again LIP neurons corresponded to that decision more closely than PFC.
“During the decision process, parietal cortex activity is not just correlated — it even predicts ahead of time what the monkey will tell you,” Swaminathan said. “You can record neuronal activity in parietal cortex and, in many cases, predict with great reliability what the monkey will report.”
In humans, the ambiguous stimuli would be similar to an umpire deciding whether a borderline pitch was a ball or a strike — a highly specialized real world example of the visual motion categorization task used in these experiments, Freedman said.
“In a lot of ways, that’s the process we hope to understand, this umpire calling balls and strikes,” he said. “It’s an interesting learned behavior that’s highly critical for an individual to perform with great reliability, and it’s a spatial categorization with a sharp boundary, so we think it’s the same process.”
Next, Freedman’s laboratory hopes to look at how the brain changes during the category-learning process, examining whether the category signals first arise in the parietal cortex or start in the prefrontal cortex before transferring to visual regions of the brain. The results may help scientists reverse engineer some of the brain’s most important tasks in daily life.
“Making effective decisions and evaluating every situation that you’re in moment by moment is critical for successful behavior,” Freedman said. “We’re really interested in what changes occur in the brain to allow you to recognize not just the features of a stimulus, but what it is and what it means.”

__________

The paper, “Preferential encoding of visual categories in parietal cortex compared to prefrontal cortex,” will be published online Jan. 15 by the journal Nature Neuroscience [doi: 10.1038/nn.3016]. Funding for the study was provided by the National Institutes of Health, the National Science Foundation, the Alfred P. Sloan Foundation and the Brain Research Foundation.

Scientists shed new light on link between ‘killer cells’ and diabetes

by Biomechanism 

Killer T-cells in the human body which help protect us from disease can inadvertently destroy cells that produce insulin, new research has uncovered.

The study provides the first evidence of this mechanism in action and could offer new understanding of the cause of Type 1 diabetes.
Professor Andy Sewell, an expert in human T-cells from Cardiff University’s School of Medicine worked alongside diabetes experts from King’s College London to better understand the role of T-cells in the development of Type 1 diabetes. Continue reading…

---

---

The team isolated a T-cell from a patient with Type 1 diabetes to view a unique molecular interaction which results in the killing of insulin-producing cells in the pancreas.
“Type 1 diabetes is a result of the body’s own immune system attacking and destroying the cells in the pancreas that manufacture the hormone insulin. Insulin controls blood sugar levels and a lack of insulin is fatal if untreated,” said Professor Sewell.
“The mechanism by which the body attacks its own insulin producing cells in the pancreas is not fully understood. Our findings show how killer T-cells might play an important role in autoimmune diseases like diabetes and we’ve secured the first ever glimpse of the mechanism by which killer T-cells can attack our own body cells to cause disease,” he added.
Co-author of the study, Professor Mark Peakman from the National Institute for Health Research (NIHR) Biomedical Research Centre at King’s College London and Guy’s and St Thomas’ NHS Foundation Trust said: “This first sight of how killer T-cells make contact with the cells that make insulin is very enlightening, and increases our understanding of how Type 1 diabetes may arise.
“This knowledge will be used in the future to help us predict who might get the disease and also to develop new approaches to prevent it. Our aim is to catch the disease early before too many insulin-producing cells have been damaged.”
The team now hope that by gaining a better understanding of this process it will put them in a much stronger position to devise new ways to prevent or even halt the disease.
The study, funded by the UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), the Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF) using facilities at Diamond Light Source and published in Nature Immunology, shows that the killer T-cell receptor utilises an abnormal mode of binding in order to recognise cells producing insulin.
“The results of Dr Sewell’s work provide key novel insights into T1D pathogenesis” said Teodora Staeva, Director of JDRF’s Immune Therapies Program. “JDRF is pleased to support this kind of research that will accelerate the development of biomarkers and preventive therapies for Type 1 diabetes.”
This unusual binding is thought to allow the T-cell to survive the culling process designed to rid the body of autoreactive T-cells.
The structure of the killer T-cell receptor bound to the insulin peptide shows that the interaction is highly focused on just a small part of the molecule.
In a further study published in the Journal of Biological Chemistry the same Cardiff and King’s team has shown that this focused binding mode allows this T-cell receptor to respond to over 1.3 million other peptides of different molecular shape.
This ability to bind peptides with a multitude of different shapes may provide a clue as to how autoimmune diseases are initiated. It is possible that this T-cell was raised to fight an infection via one of the other 1.3 million peptides it can recognise but then inadvertently also recognised insulin once it had been put on ‘red alert’ by this infection.
Diabetes describes diseases where a person has high blood sugar. Treatment of diabetes and its complications represents a major health burden and accounts for over 10% of the National Health Service’s annual budget.
__________
Courtesy Cardiff University