Neue Forschungsergebnisse bestätigen, dass sich das Universum zu schnell ausdehnt und damit über theoretische Grenzen hinausgeht. Schlaftabletten stören den Abfalltransport des Gehirns | Technologie-Wochenzeitung

Zusammengestellt von Zhou Shuyi und Pingsheng

Erstmals aufgezeichneter zwitschernder „Weltraumchor“

Welche Art von Geräusch entsteht, wenn die magnetischen Feldlinien der Erde von geladenen Teilchen im Weltraum wie eine Gitarrensaite „gezupft“ werden? Eine am 23. Januar in Nature veröffentlichte Studie zeichnete den weltweit ersten weit entfernten „Weltraumchor“ auf. Cao Jinbin, der korrespondierende Autor des Artikels und Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, dass diese Arbeit die traditionelle Sichtweise der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft auf den Entstehungs- und Ausbreitungsmechanismus harmonischer Wellen, die seit mehr als 70 Jahren vorherrschte, durchbrochen und einen neuen Mechanismus für die Entstehung harmonischer Wellen entdeckt habe – die nichtlineare Welle-Teilchen-Wechselwirkung.

Die magnetischen Feldlinien des Erdmagnetfelds sind wie „Saiten“, die an beiden Enden am magnetischen Nord- und Südpol der Erde befestigt sind. Wenn Sonnenwindenergie in die Magnetosphäre der Erde eindringt und diese Saiten durch entsprechende physikalische Prozesse „zupft“, werden elektromagnetische Wellen mit Frequenzeigenschaften angeregt, die dem Gesang der Vögel am frühen Morgen ähneln und die in der Wissenschaft als Chorwellen bezeichnet werden. Hysteresewellen sind eine der stärksten elektromagnetischen Schwankungen im Plasma der Erde und des Planetenraums. Früher ging man allgemein davon aus, dass sie nur im Bereich des Dipolmagnetfelds in Erdnähe auftraten.

Die Forscher analysierten die enorme Datenmenge, die der International Magnetospheric Multiscale Satellite (MMS) im Laufe der Jahre gesammelt hatte, und entdeckten zum ersten Mal das kontinuierliche Auftreten von zusammengesetzten akustischen Wellen in der neutralen Schichtregion des Magnetoschweifes mit einer nicht-dipolartigen Feldstruktur, 165.000 Kilometer von der Erde entfernt. Das Magnetfeld im neutralen Schichtbereich des Magnetschweifes ist extrem schwach und beträgt nur ein Zehntausendstel des Magnetfelds auf der Erdoberfläche. Auch seine topologische Struktur unterscheidet sich völlig von der des Dipolfeldes. Im Rahmen der traditionellen Harmonischenwellentheorie dürften dort keine Harmonischenwellen existieren. Die Studie liefert auch eine theoretische Erklärung, die nahelegt, dass die nichtlineare Welle-Teilchen-Wechselwirkung die Ursache dieser harmonischen Welle ist.

„Wir haben festgestellt, dass die Frequenz des Chors unter 100 Hz liegt, also im Frequenzbereich der für Menschen hörbaren Schallwellen. Nach der Umwandlung in Audioausgabe erhalten wir einen hörbaren ‚Weltraumchor‘“, sagte Liu Chengming, Erstautor der Studie und außerordentlicher Professor an der Beihang-Universität. „Dieses Geräusch klingt nicht nur wie Vogelgezwitscher, sondern auch ein bisschen wie der Gesang der Weltraumwale in Science-Fiction-Werken.“

Synthetische Wellen spielen eine Schlüsselrolle bei der Beschleunigung hochenergetischer Elektronen in den Strahlungsgürteln der Erde und der Entstehung pulsierender Polarlichter an den Polen. Dabei werden Elektronen mit niedriger Energie zu Elektronen mit hoher Energie (Millionen Elektronenvolt, MeV) beschleunigt, was den stabilen Betrieb des Raumfahrzeugs sowie die Gesundheit und Sicherheit der Astronauten gefährdet. Es kann auch Elektronen streuen und dazu führen, dass sie entlang der magnetischen Feldlinien des Erdmagnetfelds in die obere Atmosphäre der Polarregionen sinken, wodurch spektakuläre und wunderschöne pulsierende Polarlichter entstehen. Die kombinierten Schallwellen können außerdem Zischwellen hervorrufen, die Struktur des hochenergetischen Elektronenstrahlungsgürtels im erdnahen Weltraum verändern, die Kopplung zwischen Magnetosphäre und Ionosphäre modulieren und so Veränderungen des Weltraumwetters beeinflussen.

„Wundermittel zur Gewichtsabnahme“ erhöht das Risiko einer Pankreatitis um 146 %

Die Verwendung von Glucagon-ähnlichen Peptid-1-Rezeptoragonisten (GLP-1RAs) kann mit einer Reihe von gesundheitlichen Auswirkungen verbunden sein, darunter ein verringertes Risiko für 42 Gesundheitszustände und ein erhöhtes Risiko für 19. Dies geht aus einer Beobachtungsstudie mit 2,4 Millionen Teilnehmern hervor, die am 20. Januar in Nature Medicine veröffentlicht wurde.

Als neuartiges blutzuckersenkendes Medikament hat GLP-1RA in den letzten Jahren aufgrund seiner signifikanten gewichtsreduzierenden Wirkung an Popularität gewonnen. Die Forscher analysierten Daten des US-Veteranenministeriums, um den Zusammenhang zwischen der Einnahme von GLP-1RA (vor allem Semaglutid) und 175 gesundheitlichen Folgen bei 215.970 Diabetespatienten zu untersuchen. Die Autoren verglichen diese Ergebnisse mit einer Kontrollgruppe, die blutzuckersenkende Medikamente ohne GLP-1RA verwendete.

Die Ergebnisse zeigten, dass Teilnehmer, die GLP-1RA verwendeten, ein geringeres Risiko hatten, an Blutgerinnungs- und kardiometabolischen Erkrankungen (wie tiefer Venenthrombose, Lungenembolie, Schlaganfall, Herzstillstand, Herzinsuffizienz und Herzinfarkt) zu erkranken. Die Studie ergab außerdem weitere potenzielle positive Effekte, die über die bereits bekannten Vorteile hinausgehen, darunter Zusammenhänge mit einem geringeren Risiko für Substanzmissbrauch, psychische Störungen, Epilepsie, bakterielle Infektionen und Lungenentzündung. Bei GLP-1RA-Anwendern war das Risiko für psychische Störungen um 18 % geringer, das Risiko für Alzheimer um 12 % geringer und das Risiko für Suchterkrankungen um 13 % geringer. Gleichzeitig wurde die Verwendung von GLP-1RA auch mit einem erhöhten Risiko für gastrointestinale Störungen (wie Übelkeit und Erbrechen, Divertikulitis, Gastritis und Bauchschmerzen) sowie Hypotonie, Synkope und Arthritis in Verbindung gebracht. Bei GLP-1RA-Anwendern war das Arthritisrisiko um 11 % und das Pankreatitisrisiko um 146 % erhöht.

Die Autoren weisen darauf hin, dass ihre Ergebnisse auf Beobachtungen beruhen und kein Ursache-Wirkungs-Zusammenhang nachgewiesen werden kann. Sie legen nahe, dass diese Erkenntnisse dabei helfen, die umfassenden gesundheitlichen Auswirkungen von GLP-1RAs zu beschreiben. Zur Bestätigung der Ergebnisse sind jedoch weitere Untersuchungen in anderen Kohorten und klinischen Studien erforderlich.

Gehirn-Computer-Schnittstelle ermöglicht gelähmtem Mann das Spielen

In einer am 20. Januar in Nature Medicine veröffentlichten Studie entwickelten Forscher eine neue Gehirn-Computer-Schnittstelle, die die Fingerbewegungsabsichten gelähmter Patienten nach der chirurgischen Implantation kontinuierlich erkennen und entschlüsseln kann und es den Patienten sogar ermöglicht, mit ihren Händen „Videospiele zu spielen“.

Mehr als 5 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten leiden an schweren Bewegungsstörungen. Eine Lähmung schränkt nicht nur die körperliche Bewegung ein, sie beeinträchtigt auch die psychische Gesundheit des Patienten. Eine frühere Umfrage ergab, dass bei mehr als der Hälfte der Menschen mit Rückenmarksverletzungen und Lähmungen unerfüllte Bedürfnisse in den Bereichen Soziales, Freizeit und Sport bestehen. Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle kann als Intervention Patienten dabei helfen, ihre motorischen Funktionen wiederherzustellen. Allerdings hat die Technologie derzeit Probleme, einzelne Fingerbewegungen zu verarbeiten und ist nicht in der Lage, komplexe Aktionen wie Tippen, Spielen eines Instruments oder Verwenden eines Gamecontrollers auszuführen.

Neue Forschungsergebnisse haben eine neue Art von Gehirn-Computer-Schnittstelle hervorgebracht, die die elektrischen Aktivitätsmuster von Gehirnneuronen kontinuierlich aufzeichnen kann, um komplexe Bewegungen zu übersetzen. Die Schnittstelle wurde in den linken präzentralen Gyrus eines Tetraplegikers implantiert, eine Gehirnregion, die für die Kontrolle der Handbewegungen zuständig ist. Die Forscher ließen die Patienten zunächst eine virtuelle Hand beobachten, die verschiedene Bewegungen ausführte, während sie ihre neuronale Aktivität aufzeichneten, und verwendeten dann einen Algorithmus für maschinelles Lernen, um Signale zu identifizieren, die mit bestimmten Fingerbewegungen verbunden waren. Mithilfe dieser Signale kann das System Fingerbewegungen genau vorhersagen und Patienten ermöglichen, drei Sätze virtueller Finger (Daumen, Zeige- und Mittelfinger, Ringfinger und kleiner Finger) zu steuern, wobei der Daumen Bewegungen in zwei Dimensionen steuern kann. Das System erreicht eine beispiellose Steuerungspräzision und Freiheit.

Anschließend nutzte der Patient diese Gehirn-Computer-Schnittstelle, um in einem Videospiel die Geschwindigkeit und Richtung eines Quadrocopters zu steuern und verschiedene Hindernisparcours zu bewältigen. „Die Menschen neigen dazu, sich auf die Wiederherstellung grundlegender Funktionen zu konzentrieren – Essen, Anziehen, Bewegen – die alle wichtig sind“, sagte Jaimie Henderson, Professorin für Neurochirurgie an der Stanford University und eine der Autorinnen der Studie. „Aber oft werden andere, ebenso wichtige Aspekte des Lebens übersehen, wie etwa Unterhaltung und die Geselligkeit mit Gleichaltrigen.“ Er sagte, dass die Steuerung virtueller Finger über Gehirn-Computer-Schnittstellen viele Möglichkeiten eröffnen könne, etwa die Bedienung von CAD-Software und das Komponieren von Musik.

Die globale Lebenserwartung wird bis 2050 voraussichtlich um 4,6 Jahre steigen, wobei der Anstieg bei Männern stärker ausfallen wird als bei Frauen.

Einer Studie von The Lancet zur globalen Krankheitslast zufolge wird die globale Lebenserwartung voraussichtlich weiter steigen, und zwar von 73,6 Jahren im Jahr 2022 auf 78,2 Jahre im Jahr 2050, also um 4,6 Jahre. Der Anstieg der Lebenserwartung der Männer wird stärker ausfallen als der der Frauen: Die Lebenserwartung der Männer wird von 71,1 Jahren auf 76,0 Jahre steigen, also um 4,9 Jahre; Die Lebenserwartung der Frauen wird von 76,2 Jahren auf 80,5 Jahre steigen, also um 4,2 Jahre.

Die Prognose basiert auf einem Referenzszenario (der wahrscheinlichsten Zukunft). Prognosen zufolge wird die globale Lebenserwartung zwischen 2022 und 2050 langsamer steigen als in den drei Jahrzehnten vor der COVID-19-Pandemie (2020). Weltweit werden sich die Lebenserwartung und die altersstandardisierte Krankheitslast zwischen 2022 und 2050 voraussichtlich verbessern. Dabei wird sich ein Großteil der Belastung weiterhin von übertragbaren Krankheiten der Mutter, des Neugeborenen und ernährungsbedingten Krankheiten hin zu chronischen, nicht übertragbaren Krankheiten verlagern. Die deutlichste Verschiebung ist in Afrika südlich der Sahara und in Südasien zu verzeichnen. Dieser Wandel spiegelt sich in den weltweit führenden Ursachen für die um Behinderungen bereinigten Lebensjahre (DALYs – alle verlorenen gesunden Jahre zwischen Krankheit und Tod, häufig verwendet, um die Krankheitslast zu messen) wider. Im Jahr 2022 stehen ischämische Herzkrankheiten, Erkrankungen des Neugeborenen, Schlaganfall und Infektionen der unteren Atemwege ganz oben auf der Liste, während im Jahr 2050 ischämische Herzkrankheiten, Schlaganfall, Diabetes und chronisch obstruktive Lungenerkrankung die vier häufigsten Ursachen sein werden. Darüber hinaus wird aufgrund des Bevölkerungswachstums und der Alterung die Zahl der Todesfälle aller Ursachen und der behinderungsbereinigten Lebensjahre im Allgemeinen zunehmen.

Neue Forschungsergebnisse bestätigen, dass sich das Universum zu schnell ausdehnt und damit die Grenzen bestehender Theorien überschreitet.

Eine am 15. Januar in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studie bestätigt, dass sich das Universum schneller ausdehnt als theoretische Modelle vorhersagen und mit einer Geschwindigkeit, die die aktuelle Physik nicht erklären kann. „Die Spannungen haben sich mittlerweile zu einer Krise entwickelt“, sagte Studienautor Dan Scolnic.

Die Hubble-Konstante beschreibt quantitativ die aktuelle Expansionsrate des Universums. Seit Edwin Hubble im Jahr 1929 erstmals die Ausdehnung des Universums entdeckte, ist die genaue Bestimmung der Hubble-Konstante ein wichtiges Thema der modernen Kosmologie. In den letzten Jahren kam es zu einer zunehmend gravierenden Abweichung zwischen dem lokalen direkten Messwert der Hubble-Konstante und dem globalen Modellanpassungswert. Diese Abweichung wird als „Hubble-Spannung“ bezeichnet. Unter diesen stammt der lokale direkte Messwert aus den Ergebnissen der lokalen Distanzschrittmessung des späten Universums, während der globale Modellanpassungswert aus den Beobachtungsbeschränkungen des Standardmodells der Kosmologie aus der Mikrowellenhintergrundstrahlung des frühen Universums stammt. Wenn die Abweichung nicht durch Beobachtungsfehler und systematische Fehler in einer der Beobachtungsmethoden verursacht wird, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass es eine neue Physik jenseits des Standardmodells der Kosmologie gibt.

Eine präzise Messung der Entfernung zwischen der Erde und dem Coma-Galaxienhaufen liefert neue Beweise für die Hubble-Spannung. | NOIRLab

Die Lichtintensität nimmt umgekehrt proportional zum Quadrat der Ausbreitungsdistanz ab. Das Forschungsteam verwendete die Entfernungsleitermethode und überwachte die Lichtkurven von 12 Supernova-Überresten vom Typ Ia im Coma-Cluster während ihrer Explosionen. Sie haben gemessen, dass der Coma-Haufen etwa 320 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist und damit fast im Mittelpunkt der Messergebnisse der letzten 40 Jahre liegt, was ein hohes Maß an Genauigkeit zeigt. Basierend auf dieser hochpräzisen Messung kalibrierten die Forscher den Rest der Entfernungsleiter Schritt für Schritt und kamen zu dem Schluss, dass die Hubble-Konstante 76,5 km/(s·Mpc) beträgt. Dies bedeutet, dass sich die Rezessionsgeschwindigkeit mit jeder Zunahme der gemessenen lokalen kosmischen Entfernung um 3,26 Millionen Lichtjahre um 76,5 km/s erhöht.

Dieses Ergebnis steht im Einklang mit anderen lokalen direkten Messungen der Hubble-Konstante, steht jedoch im Widerspruch zur globalen Modellanpassung. Die neue Forschung stützt nachdrücklich die Ansicht, dass die Hubble-Spannung nicht durch Messfehler, sondern vielmehr durch Mängel in bestehenden Modellen verursacht wird.

Scolnic sagte, dass die astronomische Gemeinschaft im letzten Jahrzehnt wiederholt Daten analysiert habe und die erhaltene Hubble-Konstante nie mit der Vorhersage des Standardmodells übereinstimmte. Für mich ist dies die bisher beste Bestätigung. … Wir versuchen, ein Modell umzustoßen, das wir seit 25 Jahren verwenden, und dies könnte unsere Sicht auf das Universum verändern.

Schlaftabletten stören den Abbau von Abfallprodukten im Gehirn

Eine gute Nachtruhe macht den Geist frei. Ein internationales Team veröffentlichte kürzlich in Cell einen Artikel, in dem es heißt, dass eine Substanz namens Noradrenalin eine Schlüsselrolle beim „Ausschwemmen“ von Abfallprodukten aus dem Gehirn von Mäusen spielt, wenn diese sich im Tiefschlaf befinden.

Forscher der Universität Kopenhagen in Dänemark, der Universität Oxford in Großbritannien und anderer Institutionen fanden heraus, dass der Hirnstamm von Mäusen im Tiefschlaf etwa alle 50 Sekunden eine Welle von Noradrenalin freisetzt, die eine Gefäßverengung auslöst und dazu führt, dass die umgebende Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit rhythmisch fließt und Abfallprodukte abtransportiert.

Experimente an Mäusen zeigen zudem, dass Schlafmittel wie Schlaftabletten diesen Mechanismus stören können. Sie verabreichten Mäusen das häufig verwendete Schlafmittel Zolpidem und stellten fest, dass die Mäuse, die das Schlafmittel einnahmen, zwar schneller einschliefen, der durch den oben genannten Mechanismus während des Tiefschlafs freigesetzte Noradrenalinspiegel jedoch um 50 % niedriger war als bei Mäusen, die auf natürliche Weise einschliefen. Zudem verringerte sich die Menge der Flüssigkeit, die ins Gehirn transportiert wurde, um mehr als 30 %.

Das Forschungsteam sagte, dass die relevante physiologische Struktur des menschlichen Gehirns der von Mäusen ähnelt, aber weitere Forschung nötig sei, um zu bestätigen, ob dieser Mechanismus auch existiert. Auf lange Sicht kann die Einnahme von Schlafmitteln die kognitiven Funktionen beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, auf angemessene Weise langen, erholsamen Schlaf zu bekommen. (Nachrichtenagentur Xinhua)

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