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Los relojes biológicos de los animales diurnos y nocturnos difieren en su estructura neuronal.

10.09.2016

La manifestación más evidente de los ritmos biológicos es la alternancia del sueño y la vigilia: a medida que se acerca la noche, nuestro reloj interno nos recuerda que es hora de dormir, y por la mañana, obedeciendo al mismo reloj, nos despertamos. Sin embargo, hay animales que no duermen, al contrario, en la oscuridad, y el día para ellos es un tiempo de descanso, como para nosotros es la noche. ¿Cómo es que el mismo sistema de ritmos circadianos es capaz de emitir órdenes opuestas?

El detalle principal en el reloj interno es el llamado núcleo supraquiasmático o supraquiasmático, un área especial en el hipotálamo. El núcleo supraquiasmático genera ritmos circadianos, regula el nivel de hormonas de las que dependen los ciclos de sueño y vigilia y sincroniza el trabajo de todos los demás "departamentos de reloj" en tejidos y órganos.

Obviamente, nuestros ritmos internos deben compararse de alguna manera con lo que sucede afuera, y el propio núcleo recibe información sobre si es de día o de noche de las células ganglionares de la retina fotosensibles. Se diferencian de otras células ganglionares precisamente en que pueden sentir la luz, y principalmente en la región azul del espectro. Recuerde que las células fotosensibles de la retina son bastones y conos, y las células ganglionares conducen la señal que proviene de ellas. Pero las células ganglionares fotosensibles resultaron ser especiales: ellas, como acabamos de decir, pueden percibir la luz por sí mismas y están asociadas con el núcleo supraquiasmático. Se cree que es con la ayuda de ellos que el núcleo se orienta a la hora del día.

Anteriormente, se creía que las diferencias en el sistema del reloj biológico comienzan después del núcleo supraquiasmático; supuestamente, después de él hay un cierto interruptor que, al recibir una señal del núcleo, la interpreta de manera diferente en los animales diurnos y nocturnos: el impulso nocturno se convierte en un comando para "dormir" durante el día y en el comando "no dormir" durante la noche. Sin embargo, tal interruptor, que estaría después del núcleo supraquiasmático, nunca se ha encontrado, aparentemente porque en realidad está frente a él.

Qun-Yong Zhou y sus colegas de la Universidad de California en Irvine escriben en un artículo en Molecular Brain que el papel decisivo aquí pertenece a las mismas células ganglionares de la retina fotosensibles, sobre las cuales todos pensaban que su tarea era solo transmitir información al núcleo. . Al comparar cómo funcionan los mecanismos neuronales que controlan el sueño y la vigilia en monos y ratones, los investigadores notaron dos centros de reloj en competencia en los cerebros de ambos.

En ratones, la señal de "mañana" de las células de la retina (que, recordemos, son especialmente sensibles a la luz azul) va al núcleo supraquiasmático, donde se convierte en la orden de "dormir". Pero las células fotorreceptoras en la retina no solo están conectadas al núcleo, sino que también envían una señal a una estructura del mesencéfalo llamada colículo superior, y en los monos, las señales "vigorizantes" del colículo superior anulan los impulsos carotídeos del núcleo supraquiasmático.

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Los amplificadores de señal de radio se utilizan hoy en día en casi todos los dispositivos, ya sea un teléfono móvil o un hervidor eléctrico con capacidad para acceder a Internet. Ahora se utilizan amplificadores tradicionales para amplificar las señales de radio, pero durante mucho tiempo ha existido la idea de que, en lugar de una corriente de electrones, se pueden utilizar ondas acústicas de alta frecuencia.

Los primeros amplificadores acústicos de señales de radio aparecieron en los años 70 del siglo pasado. Estos eran dispositivos relativamente grandes, cuyo área de chips alcanzaba un centímetro cuadrado, su operación requería un alto potencial eléctrico del orden de 2 mil voltios, y durante la operación generaban una gran cantidad de calor, lo que negativamente afectó la cantidad de energía consumida, que fue de 500 mW.

El nuevo amplificador acústico es un amplificador de 276 MHz. En su fabricación se utilizó una capa de un material semiconductor, arseniuro de galio-indio, con un espesor de tan solo 83 átomos, y una capa de un material piezoeléctrico comparable en espesor, el niobato de litio. Como resultado, toda la estructura del amplificador cabe en un área de 0.5 milímetros cuadrados, funciona a un voltaje de 36 voltios y consume solo 20 mW de energía. Al mismo tiempo, el nuevo amplificador proporciona una ganancia de señal de radio 100 veces mayor que los dispositivos similares de generaciones anteriores.

Un amplificador similar que opere en la banda de 2 GHz, que actualmente se usa en comunicaciones celulares, tendrá un tamaño aún más pequeño, podrá caber en un área de 0.02 milímetros cuadrados, que es aproximadamente 10 veces más pequeño que los modernos existentes. soluciones

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