Les tendències científiques modernes són un esforç gran i ampli, en el qual milers de laboratoris d'arreu del món estan estudiant el seu propi camp altament especialitzat des d'un conjunt molt més ampli. És una intersecció lògica del patrimoni científic i segles d'avenços tecnològics per avançar en la comprensió del món que ens envolta.
S'ha de prestar especial atenció a disciplines cada cop més específiques, des de la informàtica neuronal de la retina fins a la física del plasma espacial. Quines àrees científiques existeixen i quines són les més rellevants?
Enginyeria Biomèdica i Biofísica
Pot semblar estrany, però alguns problemes en medicina només es poden resoldre amb l'ajuda de la tecnologia. L'enginyeria biomèdica és una disciplina emergent que abasta àrees tan diverses com l'enginyeria de proteïnes, els sistemes de mesura i la imatge òptica d' alta resolució d'àtoms i organismes sencers. Aquest desig deintegració del coneixement físic amb les ciències de la vida: progrés en salut humana.
Àrees de recerca actuals
Inclou àrees de recerca com ara:
- Biofotònica - desenvolupament de mètodes per a la visualització de cèl·lules i teixits amb fluorescència. S'utilitzen mètodes òptics per estudiar molècules biològiques.
- Imatge cardiovascular: desenvolupament de mètodes per detectar i quantificar mal alties cardiovasculars.
- Sistemes biològics complexos: desenvolupament de noves eines i models matemàtics per entendre sistemes biològics complexos.
- Conjunt macromolecular. L'estudi de macromolècules, inclòs el muntatge de complexos multicomponents i màquines moleculars.
- Diagnòstic immunoquímic: la creació de noves tecnologies per a la identificació de mal alties, com ara "estudis de laboratori".
- Imatge òptica no invasiva: desenvolupament de mètodes de diagnòstic en temps real per avaluar i controlar teixits i òrgans.
Els avenços recents inclouen el desenvolupament de diverses eines d'imatge òptica d' alta resolució dissenyades per explorar el món microscòpic i macroscòpic de les cèl·lules i els organismes.
Biologia cel·lular
Una altra àrea científica important i en constant desenvolupament és la biologia cel·lular. Tots els éssers vius estan formats per unitats estructurals i funcionals. Per tant, cel·lularLa deficiència té un paper crític en moltes mal alties, des del càncer causat per un creixement cel·lular anormal fins a trastorns neurodegeneratius que resulten de la mort del teixit nerviós. Hi ha sis àrees clau que abasten diversos sistemes biològics:
- Apoptosi. En cada organisme sa, les cèl·lules moren mitjançant un procés acuradament regulat de mort cel·lular programada conegut com a apoptosi. És comú a molts sistemes biològics que són fonamentals per a la neurociència, la immunologia, l'envelliment i el desenvolupament, i patologies com el càncer, les mal alties autoimmunes i degeneratives.
- El cicle cel·lular: les miniestructures que funcionen continuen creixent i dividint-se d'una manera acuradament controlada al llarg de les nostres vides. Els esdeveniments moleculars i cel·lulars que regulen aquest cicle són fonamentals per a moltes mal alties en què la regulació normal del creixement es veu alterada.
- Glicobiologia. Els glicans són una classe biològicament important d'hidrats de carboni. Les proteïnes que s'uneixen als glicans (lectines) s'uneixen a glicans estructurals específics i juguen un paper fonamental en el reconeixement cel·lular, la motilitat i el retorn a teixits específics, la senyalització, la diferenciació, l'adhesió cel·lular, la patogènesi microbiana i el reconeixement immunològic.
- Mitocondris. Conegudes com els blocs de construcció de la "casa elèctrica", les mitocòndries proporcionen l'energia que han d'utilitzar les cèl·lules per sobreviure, evitant mal alties des de la diabetis fins al Parkinson.
- Mobilitat - Una cèl·lula nerviosa microscòpica que s'origina al cervell i s'estén els seus processos fins a la base de la medul·la espinal ha de moure molècules a grans distàncies en comparació amb la seva mida. Els científics utilitzen diversos mètodes i enfocaments per estudiar com es mouen les cèl·lules i les seves molècules internes i orgànuls.
- Transport de proteïnes. Les proteïnes es fabriquen al nucli i després s'han d'allotjar adequadament per tal de complir les seves funcions cel·lulars. Per tant, el transport de proteïnes és fonamental per a tots els sistemes cel·lulars i la seva disfunció està associada a mal alties que van des de la fibrosi quística fins a la mal altia d'Alzheimer.
La base cel·lular de la vida
La base cel·lular de la vida pot semblar òbvia en l'edat moderna de la biologia, però fins al desenvolupament dels primers microscopis a principis del segle XIX, això només podia ser una qüestió d'especulació. La mida d'una cèl·lula humana típica és unes cinc vegades més petita que qualsevol cosa que podem veure a ull nu. Per tant, el progrés en la nostra comprensió del funcionament intern de les unitats estructurals, inclosa la fisiopatologia cel·lular, va de la mà dels avenços en les tecnologies d'aquest camp científic, disponibles per a la imatge i l'estudi d'aquestes..
Biologia dels cromosomes
Amb l'emoció actual al voltant del camp de la genòmica, és fàcil oblidar que els gens són només fragments curts d'ADN i formen part d'estructures molt més grans anomenades cromosomes. Aquests últims estan formats per cadenes complexes de cromatina d'ADN embolicades al voltant de proteïnes anomenades histones iara se sap que juguen un paper igualment important a l'hora de determinar com els organismes es desenvolupen, funcionen i es mantenen sans.
Epigenètica, literalment "per sobre de la genètica", és la ciència que estudia els canvis ambientals en el genoma més enllà dels que es poden produir a nivell del nostre ADN. Aquestes fluctuacions en l'activitat gènica inclouen modificacions als elements que els envolten, com les proteïnes histones, o modificacions als elements transcripcionals que controlen l'expressió gènica. A diferència dels canvis d'ADN, les fluctuacions epigenètiques solen ser específiques de generació.
En altres paraules, els canvis epigenètics no solen transmetre's de pares a fills. Aquesta línia d'investigació relativament nova ha canviat la nostra comprensió tant del desenvolupament normal com de la mal altia, i ara està influint en el progrés de la propera generació de tractaments. S'estan estudiant diverses àrees, com ara:
- Obesitat. Fa temps que se sospita que els canvis epigenètics en el nostre genoma tenen un paper en mal alties humanes complexes com la deposició de greix. Una nova direcció científica està investigant com els factors ambientals poden influir en el desenvolupament de la mal altia.
- Assajos clínics i desenvolupament de fàrmacs. S'està explorant el paper de les teràpies epigenètiques contra el càncer en diversos tumors, amb l'esperança que puguin orientar i "reprogramar" cèl·lules anormals en lloc de matar els blocs de construcció normals i cancerosos com en la quimioteràpia estàndard..
- Atenció sanitària. La dieta i l'exposició a productes químics en totes les etapes del desenvolupament poden provocar canvis epigenètics que poden activar o desactivar determinats gens. Els científics estan investigant com aquests elements afecten negativament a la població en general.
- Ciència del comportament. Els canvis epigenètics estan associats a moltes mal alties, inclosa l'addicció a les drogues i l'alcohol. Comprendre com els factors ambientals alteren el genoma podria donar llum a noves vies per tractar els trastorns psicològics.
Biologia quàntica
Els físics coneixen aquests efectes quàntics durant més de cent anys, quan les partícules desafien els nostres sentits, desapareixen d'un lloc i reapareixen en un altre, o estan en dos llocs alhora. Però aquests efectes no s'atribueixen a experiments de laboratori clandestins. A mesura que els científics sospiten cada cop més que la mecànica quàntica també es pot aplicar als processos biològics.
Potser el millor exemple és la fotosíntesi, un sistema meravellosament eficient on les plantes (i alguns bacteris) construeixen les molècules que necessiten utilitzant l'energia de la llum solar. Resulta que aquest procés pot dependre del fenomen de la "superposició", on petits paquets d'energia exploren tots els camins possibles i després s'estableixen pel més eficient. També és possible que la navegació aviària, les mutacions d'ADN (mitjançant el túnel quàntic) i fins i tot el nostre olfacte depenguin d'efectes quàntics.
Tot i que aquesta és una àrea molt especulativa i controvertida, aquells queels professionals esperen el dia en què la informació obtinguda de la investigació pugui donar lloc a nous fàrmacs i sistemes biomimètics (la biometria és un altre camp emergent de la ciència on s'utilitzen sistemes i estructures biològiques per crear nous materials i màquines).
Ciències socials i del comportament
Més enllà del nivell molecular i cel·lular, entendre com els factors socials i de comportament influeixen en la mal altia i la salut és vital per entendre, tractar i prevenir les mal alties. La recerca en aquestes ciències és un gran camp polifacètic, que cobreix una àmplia gamma de disciplines i enfocaments.
El concepte de programa d'anàlisi intraprofessional reuneix les ciències biomèdiques, del comportament i socials per treballar conjuntament per resoldre problemes de salut complexos i urgents. L'enfocament se centra en el desenvolupament d'àrees científiques que exploren processos conductuals, camps biopsicològics i aplicats mitjançant els mètodes següents:
- Recerca sobre l'impacte de la mal altia o la condició física en el comportament i el funcionament social.
- Identificació i comprensió dels factors de comportament associats amb l'inici i el curs de la mal altia.
- Estudi dels resultats del tractament.
- Promoció de la salut i recerca en prevenció de mal alties.
- Anàlisi dels impactes institucionals i organitzatius en la salut.
Exometeorologia
Als exometeoròlegs els agradaEls exoceanògrafs i els exogeòlegs estan interessats a estudiar els processos naturals que ocorren en planetes diferents de la Terra. Ara que els astrònoms poden mirar més de prop el funcionament intern dels objectes propers, cada cop són més capaços de seguir els patrons atmosfèrics i meteorològics. Júpiter i Saturn, amb els seus sistemes potencials increïblement grans, són candidats principals per estudiar.
Per exemple, les tempestes de pols es produeixen regularment a Mart. En aquesta direcció científica i tècnica, els exometeoròlegs estudien fins i tot planetes fora del nostre sistema solar. I, curiosament, eventualment poden trobar signes de vida extraterrestre en un exoplaneta detectant signes orgànics a l'atmosfera o nivells elevats de diòxid de carboni, possibles signes d'una civilització de l'era industrial..
Nutrigenòmica
La nutrigenòmica, també coneguda com a genòmica dels aliments, és un camp prioritari de la ciència. Aquest és un estudi de la complexa interacció entre els aliments i la resposta de l'ADN. De fet, els aliments tenen un efecte profund sobre la salut humana, i comença literalment a nivell molecular. Els científics que treballen en aquest camp s'esforcen per entendre el paper de la variació genètica, la resposta a la dieta i les maneres en què els nutrients afecten les nostres estructures.
La nutrigenòmica funciona en ambdós sentits: els nostres gens influeixen en les nostres preferències dietètiques i viceversa. L'objectiu clau d'aquesta àrea d'activitat científica és la creació d'una nutrició personalitzada, una comparació de quèel que mengem, amb les nostres pròpies constitucions genètiques úniques.
Economia cognitiva
L'economia no sol tractar-se d'un coneixement profund, però això pot canviar a mesura que el camp s'integra amb les disciplines de recerca tradicionals. No s'ha de confondre amb l'economia conductual (l'estudi de la nostra manera de fer -el que fem- en el context de la presa de decisions econòmiques), l'economia cognitiva tracta de com pensem. Lee Caldwell, que fa un blog sobre la zona, la defineix de la següent manera:
"Economia cognitiva (o finances) … mira el que realment passa a la ment d'una persona quan pren aquesta decisió. Quina és l'estructura interna de la presa de decisions, com la informació entra a la consciència i com es processa, i després, en última instància, com s'expressen tots aquests processos en el nostre comportament?"
D'una altra manera, l'economia cognitiva és la física l'economia del comportament és l'enginyeria. Amb aquesta finalitat, els científics que treballen en aquest camp comencen la seva anàlisi a un nivell inferior i formen els micropatrons subjacents a la presa de decisions humanes per desenvolupar un model de comportament econòmic a gran escala. Per ajudar-los a fer-ho, els economistes cognitius examinen els camps relacionats de la disciplina i l'economia computacional, així com les principals línies de recerca científica i tecnològica en racionalitat i teoria de la decisió.
