Moderne wissenschaftliche Trends sind ein großes und weitreichendes Unterfangen, bei dem Tausende von Labors auf der ganzen Welt ihr eigenes hochspezialisiertes Gebiet aus einem viel größeren Ganzen untersuchen. Es ist eine logische Schnittmenge aus wissenschaftlichem Erbe und jahrhunderte alten technologischen Fortschritten, um das Verständnis der Welt um uns herum zu verbessern.
Besondere Aufmerksamkeit muss immer spezifischeren Disziplinen geschenkt werden, von Retinal Neural Computing bis hin zur Weltraumplasmaphysik. Welche wissenschaftlichen Bereiche gibt es und welche sind am relevantesten?
Biomedizinische Technik und Biophysik
Es mag seltsam erscheinen, aber einige Probleme in der Medizin können nur mit Hilfe von Technologie gelöst werden. Biomedizinische Technik ist eine aufstrebende Disziplin, die so unterschiedliche Bereiche wie Protein-Engineering, Messsysteme und hochauflösende optische Bildgebung von Atomen und ganzen Organismen umfasst. Dieses Verlangen nachIntegration physikalischen Wissens mit Biowissenschaften – Fortschritt in der menschlichen Gesundheit.
Aktuelle Forschungsgebiete
Umfasst Forschungsbereiche wie:
- Biophotonik - Entwicklung von Verfahren zur Visualisierung von Zellen und Geweben mit Fluoreszenz. Mit optischen Methoden werden biologische Moleküle untersucht.
- Kardiovaskuläre Bildgebung - Entwicklung von Methoden zur Erkennung und Quantifizierung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
- Komplexe biologische Systeme - Entwicklung neuer Werkzeuge und mathematischer Modelle zum Verständnis komplexer biologischer Systeme.
- Makromolekularer Zusammenbau. Das Studium von Makromolekülen, einschließlich des Aufbaus von Mehrkomponentenkomplexen und molekularen Maschinen.
- Immunchemische Diagnostik - die Schaffung neuer Technologien zur Identifizierung von Krankheiten, wie z. B. "Laborstudien".
- Non-Invasive Optical Imaging - Entwicklung von Echtzeit-Diagnosemethoden zur Beurteilung und Überwachung von Geweben und Organen.
Zu den jüngsten Fortschritten gehört die Entwicklung mehrerer hochauflösender optischer Bildgebungswerkzeuge zur Erforschung der mikroskopischen und makroskopischen Welten von Zellen und Organismen.
Zellbiologie
Ein weiteres wichtiges und sich ständig weiterentwickelndes Wissenschaftsgebiet ist die Zellbiologie. Alle Lebewesen bestehen aus strukturellen und funktionellen Einheiten. Also mobilEin Mangel spielt bei vielen Krankheiten eine entscheidende Rolle, von Krebs, der durch abnormales Zellwachstum verursacht wird, bis hin zu neurodegenerativen Erkrankungen, die aus dem Tod von Nervengewebe resultieren. Es gibt sechs Schlüsselbereiche, die mehrere biologische Systeme umfassen:
- Apoptose. In jedem gesunden Organismus sterben Zellen durch einen sorgfältig regulierten Prozess des programmierten Zelltods, der als Apoptose bekannt ist. Es ist vielen biologischen Systemen gemeinsam, die für Neurowissenschaften, Immunologie, Alterung und Entwicklung sowie Pathologien wie Krebs, Autoimmun- und degenerative Erkrankungen von grundlegender Bedeutung sind.
- Der Zellzyklus - Funktionierende Ministrukturen wachsen und teilen sich unser ganzes Leben lang auf sorgfältig kontrollierte Weise. Die molekularen und zellulären Ereignisse, die diesen Zyklus regulieren, sind entscheidend für viele Krankheiten, bei denen die normale Wachstumsregulation gestört ist.
- Glykobiologie. Glykane sind eine biologisch wichtige Klasse von Kohlenhydraten. Glykanbindende Proteine (Lektine) binden an spezifische Strukturglykane und spielen eine entscheidende Rolle bei der Zellerkennung, Beweglichkeit und Rückkehr zu bestimmten Geweben, Signalübertragung, Differenzierung, Zelladhäsion, mikrobieller Pathogenese und immunologischer Erkennung.
- Mitochondrien. Mitochondrien sind als Bausteine des „Kraftwerks“bekannt und liefern die Energie, die Zellen zum Überleben benötigen, um Krankheiten von Diabetes bis Parkinson zu vermeiden.
- Mobilität - Eine mikroskopisch kleine Nervenzelle, die ihren Ursprung im Gehirn hat und ihre Fortsätze bis zur Basis des Rückenmarks ausdehnt, muss Moleküle im Vergleich zu ihrer Größe über große Entfernungen bewegen. Wissenschaftler verwenden eine Vielzahl von Methoden und Ansätzen, um zu untersuchen, wie sich Zellen und ihre inneren Moleküle und Organellen bewegen.
- Transport von Proteinen. Proteine werden im Zellkern hergestellt und müssen dann richtig untergebracht werden, um ihre zellulären Aufgaben zu erfüllen. Daher ist der Proteintransport von zentraler Bedeutung für alle zellulären Systeme, und seine Dysfunktion ist mit Krankheiten verbunden, die von Mukoviszidose bis zur Alzheimer-Krankheit reichen.
Die zelluläre Grundlage des Lebens
Die zelluläre Grundlage des Lebens mag im modernen Zeit alter der Biologie offensichtlich erscheinen, aber bis zur Entwicklung der ersten Mikroskope im frühen 19. Jahrhundert konnte dies nur eine Frage der Spekulation sein. Die Größe einer typischen menschlichen Zelle ist etwa fünfmal kleiner als alles, was wir mit bloßem Auge sehen können. Daher gehen Fortschritte in unserem Verständnis der inneren Funktionsweise von Struktureinheiten, einschließlich der zellulären Pathophysiologie, Hand in Hand mit Fortschritten in den Technologien dieses wissenschaftlichen Bereichs, die für die Bildgebung und Untersuchung verfügbar sind.
Biologie der Chromosomen
Bei der gegenwärtigen Aufregung auf dem Gebiet der Genomik vergisst man leicht, dass Gene nur kurze Abschnitte der DNA und Teil viel größerer Strukturen sind, die als Chromosomen bezeichnet werden. Letztere bestehen aus Chromatin-komplizierten DNA-Strängen, die um Proteine gewickelt sind, die Histone genannt werden, undHeute ist bekannt, dass sie eine ebenso wichtige Rolle dabei spielen, wie sich Organismen entwickeln, funktionieren und gesund bleiben.
Epigenetik, wörtlich "über der Genetik", ist die Wissenschaft, die Umweltveränderungen im Genom untersucht, die über diejenigen hinausgehen, die auf der Ebene unserer DNA auftreten können. Diese Schwankungen in der Genaktivität umfassen Modifikationen an sie umgebenden Elementen, wie z. B. Histonproteinen, oder Modifikationen an Transkriptionselementen, die die Genexpression steuern. Im Gegensatz zu DNA-Veränderungen sind epigenetische Schwankungen normalerweise generationsspezifisch.
Mit anderen Worten, epigenetische Veränderungen werden normalerweise nicht von den Eltern an die Kinder weitergegeben. Diese relativ neue Forschungsrichtung hat unser Verständnis sowohl der normalen Entwicklung als auch der Krankheit verändert und beeinflusst nun den Fortschritt der nächsten Generation von Behandlungen. Eine Vielzahl von Bereichen wird untersucht, darunter:
- Fettleibigkeit. Epigenetische Veränderungen in unserem Erbgut stehen schon lange im Verdacht, bei komplexen Erkrankungen des Menschen wie der Fettablagerung eine Rolle zu spielen. Eine neue wissenschaftliche Richtung untersucht, wie Umweltfaktoren die Entstehung der Krankheit beeinflussen können.
- Klinische Studien und Arzneimittelentwicklung. Die Rolle epigenetischer Krebstherapien bei verschiedenen Tumoren wird untersucht, in der Hoffnung, dass sie auf abnormale Zellen abzielen und diese „umprogrammieren“können, anstatt sowohl krebsartige als auch normale Bausteine zu töten, wie es bei der Standard-Chemotherapie der Fall ist.
- Gesundheitswesen. Ernährung und Kontakt mit Chemikalien in allen Entwicklungsstadien können epigenetische Veränderungen verursachen, die bestimmte Gene ein- oder aussch alten können. Wissenschaftler untersuchen, wie sich diese Elemente negativ auf die Allgemeinbevölkerung auswirken.
- Verh altenswissenschaft. Epigenetische Veränderungen sind mit vielen Krankheiten verbunden, einschließlich Drogen- und Alkoholabhängigkeit. Zu verstehen, wie Umweltfaktoren das Genom verändern, könnte neue Wege zur Behandlung psychischer Störungen aufzeigen.
Quantenbiologie
Physiker kennen solche Quanteneffekte seit mehr als hundert Jahren, wenn Teilchen unseren Sinnen trotzen, von einem Ort verschwinden und an einem anderen wieder auftauchen oder an zwei Orten gleichzeitig sind. Aber diese Effekte werden nicht auf heimliche Laborexperimente zurückgeführt. Da Wissenschaftler zunehmend vermuten, dass die Quantenmechanik auch für biologische Prozesse gelten könnte.
Das vielleicht beste Beispiel ist die Photosynthese, ein wunderbar effizientes System, bei dem Pflanzen (und einige Bakterien) die Moleküle aufbauen, die sie benötigen, indem sie Energie aus Sonnenlicht nutzen. Es stellt sich heraus, dass dieser Prozess tatsächlich auf dem Phänomen der „Überlagerung“beruht, bei dem kleine Energiepakete alle möglichen Wege erkunden und sich dann für den effizientesten entscheiden. Es ist auch möglich, dass die Vogelnavigation, DNA-Mutationen (über Quantentunneln) und sogar unser Geruchssinn auf Quanteneffekten beruhen.
Obwohl dies ein hochspekulativer und kontroverser Bereich ist, diejenigen, diePraktiker warten auf den Tag, an dem aus der Forschung gewonnene Informationen zu neuen Arzneimitteln und biomimetischen Systemen führen können (Biometrie ist ein weiteres aufstrebendes Wissenschaftsgebiet, in dem biologische Systeme und Strukturen verwendet werden, um neue Materialien und Maschinen zu schaffen).
Sozial- und Verh altenswissenschaften
Über die molekulare und zelluläre Ebene hinaus ist es wichtig zu verstehen, wie Verh altens- und soziale Faktoren Krankheiten und Gesundheit beeinflussen, um Krankheiten zu verstehen, zu behandeln und zu verhindern. Die Forschung in solchen Wissenschaften ist ein großes, facettenreiches Feld, das eine breite Palette von Disziplinen und Ansätzen abdeckt.
Das Konzept eines intraprofessionellen Analyseprogramms bringt die biomedizinischen, Verh altens- und Sozialwissenschaften zusammen, um gemeinsam komplexe und dringende Gesundheitsprobleme zu lösen. Der Fokus liegt auf der Entwicklung wissenschaftlicher Bereiche, die Verh altensprozesse, biopsychologische und angewandte Felder durch folgende Methoden erforschen:
- Forschung zu den Auswirkungen von Krankheiten oder körperlichen Zuständen auf das Verh alten und die soziale Funktionsfähigkeit.
- Erkennung und Verständnis von Verh altensfaktoren, die mit Krankheitsbeginn und Krankheitsverlauf zusammenhängen.
- Studie zu Behandlungsergebnissen.
- Gesundheitsförderung und Präventionsforschung.
- Analyse der institutionellen und organisatorischen Auswirkungen auf die Gesundheit.
Exometeorologie
Exometeorologen mögenExo-Ozeanographen und Exogeologen sind daran interessiert, die natürlichen Prozesse zu untersuchen, die auf anderen Planeten als der Erde ablaufen. Jetzt, da Astronomen einen genaueren Blick auf das Innenleben naher Objekte werfen können, sind sie zunehmend in der Lage, atmosphärische und Wettermuster zu verfolgen. Jupiter und Saturn mit ihren unglaublich großen potenziellen Systemen sind die besten Kandidaten für Studien.
Zum Beispiel kommt es auf dem Mars regelmäßig zu Staubstürmen. In dieser wissenschaftlich-technischen Richtung untersuchen Exometeorologen sogar Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Und interessanterweise könnten sie schließlich Anzeichen von außerirdischem Leben auf einem Exoplaneten finden, indem sie organische Signaturen in der Atmosphäre oder erhöhte Kohlendioxidwerte erkennen – mögliche Anzeichen einer Zivilisation des Industriezeit alters.
Nutrigenomics
Nutrigenomik, auch bekannt als Lebensmittelgenomik, ist ein vorrangiges Wissenschaftsgebiet. Dies ist eine Studie über das komplexe Zusammenspiel zwischen Nahrung und DNA-Antwort. Lebensmittel haben in der Tat einen tiefgreifenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit – und das beginnt buchstäblich auf molekularer Ebene. Wissenschaftler, die auf diesem Gebiet arbeiten, bemühen sich, die Rolle der genetischen Variation, der Ernährungsreaktion und der Art und Weise, wie Nährstoffe unsere Strukturen beeinflussen, zu verstehen.
Nutrigenomics funktioniert in beide Richtungen – unsere Gene beeinflussen unsere Ernährungspräferenzen und umgekehrt. Das Hauptziel dieses Bereichs der wissenschaftlichen Tätigkeit ist die Schaffung einer personalisierten Ernährung - ein Vergleich dessen, waswas wir essen, mit unseren eigenen einzigartigen genetischen Konstitutionen.
Kognitive Ökonomie
In der Wirtschaftswissenschaft geht es normalerweise nicht um tiefes Wissen, aber dies kann sich ändern, wenn sich das Gebiet in traditionelle Forschungsdisziplinen integriert. Nicht zu verwechseln mit der Verh altensökonomie (das Studium unserer Art, Dinge zu tun – was wir tun – im Kontext der wirtschaftlichen Entscheidungsfindung), geht es bei der kognitiven Ökonomie darum, wie wir denken. Lee Caldwell, der über das Gebiet bloggt, definiert es wie folgt:
"Kognitive Ökonomie (oder Finanzen) … untersucht, was tatsächlich im Kopf einer Person vorgeht, wenn sie diese Wahl trifft. Was ist die interne Struktur der Entscheidungsfindung, wie Informationen ins Bewusstsein gelangen und wie sie verarbeitet werden, und dann, wie äußern sich all diese Prozesse letztlich in unserem Verh alten?"
Auf andere Weise ist kognitive Ökonomie Physik, deren Verh altensökonomie Technik ist. Zu diesem Zweck beginnen Wissenschaftler, die auf diesem Gebiet arbeiten, ihre Analyse auf einer niedrigeren Ebene und bilden die zugrunde liegenden Mikromuster der menschlichen Entscheidungsfindung, um ein Modell des groß angelegten wirtschaftlichen Verh altens zu entwickeln. Um ihnen dabei zu helfen, betrachten kognitive Ökonomen die verwandten Bereiche der Disziplin und der Computational Economics sowie die Hauptlinien der wissenschaftlichen und technologischen Forschung in der Rationalitäts- und Entscheidungstheorie.
