Onderzoekers bouwen 'microscoop voor geluid'

Met behulp van een apparaat dat dienst doet als alternatief voor een microfoon die geluiden op micro-schaal op kan vangen, kunnen onderzoekers naar de geluiden die door levende cellen en micro-organismes worden geproduceerd luisteren.

De geluiden die door zeer kleine organismes worden geproduceerd, kunnen niet door conventionele microfoons worden opgevangen. Toch zijn die geluiden zeer interessant voor wetenschappers: zo kunnen ze bijvoorbeeld geluid gebruiken om te onderzoeken hoe bacteriën zich met behulp van zweepstaarten voortbewegen. Dat gebeurt nu indirect door de micro-organismes genetisch te manipuleren. Informatie van dergelijk onderzoek zou helpen nano-machines van een aandrijfmechanisme te voorzien. Ook op medisch gebied zou het luisteren naar infectie-veroorzakende organismes vooruitgang in behandelmethodes kunnen opleveren.

Om de micro-geluiden hoorbaar te maken, hebben onderzoekers van de universiteiten van Glasgow en Oxford en het National Institute of Medical Research van het Verenigd Koninkrijk een extreem gevoelige microfoon ontwikkeld. Het apparaat werkt door zeer kleine, elektrisch geladen bolletjes in een straal laser-licht op te hangen. Geluidsgolven veroorzaken vibraties in de bolletjes, die door een gevoelige camera worden vastgelegd. De onderzoekers maakten een ring van in laser-licht gevangen bolletjes en omringen zo een object met geluidsdetecterende sensors.

Door de waargenomen bewegingen weer in geluid om te zetten, kunnen de onderzoekers meeluisteren naar de 'micro-geluiden'. Op die manier konden de Britten het geluid van de brownse beweging, die door botsingen met omringende lucht- of vloeistofdeeltjes wordt veroorzaakt, hoorbaar maken.

Reacties (59)

[shakedown]

En dan kun je je afvragen of cellen met elkaar communiceren. Net als in het dierenrijk. Lijkt een erg interessant onderwerp. Wie weet kun je op die manier cellen beïnvloeden qua richting en werking.

Iets concreter: Kun je zo bijvoorbeeld kanker cellen naar bepaalde plekken in het lichaam sturen, waar ze niet goed kunnen overleven, en waar je ze effectief kunt opruimen.

[Verwijderd]

lijkt me iets te wishful thinking

cellen hebben voorzover ik weet niet zoiets als hersenen, laat staan een gedeelte voor communicate, laat staan oren en een soort van mond, en dan nog zou je er moeten in slagen om hun 'taal' te leren begrijpen en deze te 'spreken'

nee, dat lijkt me niet doenbaar

[Verwijderd]

Hoho, cellen communiceren wel degelijk met elkaar, alleen is de methode waarop een tikkeltje anders dan wat wij mensen gewend zijn.

Een cel communiceert met een taal op basis van chemie. Zo kan deze chemie een hele reeks cellen aanzetten tot een bepaalde handeling binnen de gehele groep. Overigens is bij bacteriën al aangetoond dat deze zeer goed samen kunnen werken door het gebruik van deze taal.

Om het nog sterker te maken: Wetenschappers beginnen steeds meer te geloven dat bacteriën zowel een aparte (Per type bacterie) en een gemeenschappelijke(Over meerdere soorten heen) taal hebben, en instinctief intelligent te noemen zijn. Een bacterie die verkoudheid veroorzaakt kan het immuunsysteem van de mens in de war schoppen om ongedetecteerd te blijven - en daarbij zet hij het immuunsysteem ook nog eens aan om zijn concurrent het griepvirus uit te schakelen!

In bacteriën kun je overigens ook heel goed het "Survival of the fittest" idee terugzien. Zo evolueren sommige bacteriën om juist niet naar de gemeenschappelijke taal te luisteren. Deze doen dan minder werk waardoor ze meer energie hebben om te groeien en toch te profiteren van het werk van de groep. In dat opzicht lijken ze op mensen - of lijken wij op bacteriën?

EDIT:

Kun je zo bijvoorbeeld kanker cellen naar bepaalde plekken in het lichaam sturen, waar ze niet goed kunnen overleven, en waar je ze effectief kunt opruimen.

Cellen die beschadigd zijn kunnen nu al door ons eigen lichaam aangezet worden tot zelfmoord (ook wel Apoptosis genoemd). Cellen die zo beschadigd zijn dat ze dit niet meer kunnen uitvoeren worden door T cellen opgeruimd, die hiervoor Cytotoxine gebruiken.

Maar inderdaad, als we eenmaal die taal goed spreken is er veel mogelijk. Zo lopen er meerdere onderzoeken om uit te zoeken of kankercellen inderdaad aangezet kunnen worden tot zelfvernietiging. Zie bijvoorbeeld deze link.

WAT MEER ONTOPIC:
Mooie ontwikkeling. Voor een leek als mijzelf lijkt de toepassing beperkt op cellulair gebied, maar ik kan toch voordelen voor andere technologieën zien. Misschien is een dergelijke techniek ook toe te passen om andere minieme trillingen te meten, om zo bijvoorbeeld nauwkeurig aardplaat verschuivingen te meten.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 14:03]

[Lightmanone1984]

Je weet toch wel dat er "maar" 200 verschillende soorten virussen zijn die verkoudheid veroorzaken en dat als je er 1 hebt gehad dat je het nooit meer kan krijgen? Nee okay dan, dan is het goed.

On topic: zeer interessant artikel, wie weet vinden ze hierdoor wel een behandeling voor AIDS!!

[Psycho-18]

Excuse me, maar voor zover ik het weet kun je geen weerstand tegen het griepvirus en verkoudheid opbouwen. Deze muteert namelijk graag waardoor je geheugencellen deze niet kunnen herkennen. Veel mensen hebben het griepvirus elk jaar weer.

[Verwijderd]

Ik herinner mij een interessante documentaire op National Geographics over de werking van kankercellen.
Zo zouden verschillende kankerhaarden in een lichaam met elkaar kunnen 'communiceren'.
Wanneer bv. een duidelijk zichtbare kankerhaard operatief verwijderd wordt, dan zou deze een stof in de bloedbanen sturen waardoor 'onzichtbare' kankerhaarden geactiveerd worden.
Het is wel meer een 'hulpkreet' dan een 'onderonsje' maar dat valt mijn inziens ook onder communicatie...

[Verwijderd]

grote kletspraat. cellen communiceren wel degelijk, o.a. met behulp van signaalmoleculen en receptoren (in jouw vergelijking de oren). en intern heeft iedere cel een uitgebreid signaaltransductie netwerk om te kunnen reageren op alle signalen die 'ie van buiten krijgt. Zo kunnen in het geval van een infectie de cellen in bijvoorbeeld je huid met behulp van signaalmoleculen (chemokines in dit geval) de hulp in roepen van immuuncellen die in reactie daarop naar het geinfecteerde weefsel migreren en de infectie te lijf gaan.

[FlorisB]

En juist DAT is precies waar wetenschap om draait, het 'bewijzen' (aannemelijk maken) van iets dat de menigte niet gelooft.

Vroeger dacht men ook dat de aarde plat was. Nog steeds geloven veel mensen dat er maar een universele tijd is, maar toch kunnen we klokken in vliegtuigen rond de aarde merkbaar langzamer laten lopen ten opzichte van klokken op aarde.

Als je iets op dit moment niet kan zien of bedenken, betekent dat nog niet dat dat in de toekomst zo blijft.

[Bartske]

Cellen communiceren ook absoluut met elkaar, maar dit gaat alleen niet via geluidsgolven maar via 'regelmoleculen'. Denk aan: cytokinen, hormonen enzovoort. Natuurlijk is er communicatie tussen cellen nodig in een lichaam, anders zou het een zooitje worden. Maar zover ik het aan het artikel kan zien gaat het hier niet om het communiceren van cellen.

[Atomsk]

Voor de zoveelste keer: het feit dat men vroeger een aantal dingen fout had (achteraf bekeken), betekend niet dat ieder idioot idee van nu in de toekomst zeker wel gerealiseerd zal worden. Bovendien staan dergelijke vergissingen uit het verleden los van ideeën uit het heden: er zit geen enkel verband tussen de vorm van de aarde en communicatie met bacteriën.

Borrelpraatjes dus..

[FlorisB]

Kan ik net zo goed over jouw verhaal zeggen natuurlijk.

Er zit absoluut wel een verband tussen aanname over de vorm van de aarde en aanname over de communicatie van bacteriën, dat is namelijk het concept van hoe wetenschap bij de mens werkt: Iets bestaat niet totdat het 'bewezen' is.

Vergissingen uit het verleden kun je net zo goed analoog toepassen op vergissingen in het heden, want je weet natuurlijk niet of een aanname in deze tijd in de toekomst ontkracht gaat worden. En juist om zo'n ontkrachting tot stand te brengen doe je onderzoek zoals dit, 99,9% van de onderzoeken brengt geen verandering en een zeer klein gedeelte wel. Extremistisch denken en dit vervolgens aannemelijk maken ligt ten grondslag aan het ontdekken van nieuwe theorieën.

Dat jij het overigens vergissingen noemt vind ik vreemd, het is namelijk gewoon wat de wetenschap op dat moment aan informatie bood. Voor die tijd heel actueel, net zoals dat op dit moment heersende leer is dat quarks, leptonen en bosonen ondeelbare deeltjes zijn. Voor mij is niet de vraag óf dit ontkracht gaat worden, maar meer wánneer.

Dat van jou is nog meer borrelpraatje dan dat van mij, ik geef alleen aan dat er voor sommige mensen een basis ligt voor verdere ontdekkingen en probeer dit in een leuk plaatje te stoppen met wat zwaar versimpelde argumenten. Wat jij doet is dingen van de tafel vegen zonder argumentatie.

[Cvan]

FlorisB zei: Vroeger dacht men ook dat de aarde plat was.

Dit is NIET waar, dit is een modern verschijnsel, iedereen zegt dat men vroeger dacht dat de aarde plat was. De oude grieken wisten dat de aarde rond was en dit dacht men ook in de middeleeuwen. Geloof je het niet? Er is genoeg te vinden via google, bovendien wordt het uitgelicht in filosofie courses op de universiteit.

[DJDarkByte]

offtopic:
Vergeet niet dat na het eind van de Klassieke Oudheid heel erg veel kennis verloren is gegaan. In de tijd tussen de Klassieke Oudheid en de Middeleeuwen, maar ook in de Middeleeuwen zelf dachten de mensen dat de aarde plat was. Pas in de Renaissance is hier weer verandering in gekomen, omdat toen de Klassieke Oudheid een wedergeboorte kreeg . Volgens mij iig, correct me if I'm wrong.

Dit vind ik nou interessant onderzoek. Het geluid van (voor het blote oog) onzichtbare organismen beluisteren. Ben benieuwd of het inderdaad verandering gaat brengen in de geneeskunde. We zullen zien.

[Denagammi]

Dat er grieken waren die geloofden in een bolvormige aarde betekend niet dat de hele wereld dit geloofde. Er zijn voldoende uitspraken geweest van personen die juist overtuigd waren dat een bolvormige aarde lariekoek was. Bijvoorbeeld Lactantius omdat hij dacht dat mensen aan de tegenovergestelde kant van de wereldbol niet zouden "gehoorzamen" aan de zwaartekracht. Hij vroeg:

Is er iemand zo dom om te geloven dat er mensen zijn van wie de voetstappen hoger zijn dan hun hoofden? Dat de oogst en de bomen naar beneden groeien? Dat regen, sneeuw en hagel bovenwaarts naar de Aarde vallen? Ik weet niet wat ik van hen moet zeggen die, als ze eens gedwaald hebben, vasthouden aan hun dwaasheid en de ene onzin met de andere verdedigen.

[roller12358]

In de donkere (vroege) middeleeuwen is zeer veel kennis verloren gegaan in West Europa. Een grote stap terug. Vele met name oosterse volkeren waren al veel verder vooruit.

[_Thanatos_]

Wel dacht men vroeger (hoelang geleden weet ik niet) dat de zon om de aarde draaide.. en kijk nou eens.

[z.jeroen]

Men dacht dat niet alleen; er waren ook wiskundige bewijzen gebaseerd op astronomische waarnemingen die deze kijk op het zonnestelsel ondersteunden. Die bleken pas later niet te kloppen.

[_Thanatos_]

Dus zo zie je maar: je kunt een model maken dat je theorie bewijst, maar als het model niet klopt, valt je theorie in het water.

Ze misten dus een cruciale stap in hun bewijsvoering: Mars draait om de aarde in een soort kringelpatroon. Maar waarom was dat dan? Als ze daar een verklaring voor gingen zoeken, hadden ze kunnen weten dat hun model niet deugde

[Verwijderd]

He nu je het zegt... Eigenlijk dacht ik dat ook altijd, maar Atlas moest de wereld op zijn schouders dragen en dat wordt altijd weergegevens als een bol, niet als een schijf...
Bedankt voor de offtopic info

[Jeroenneman]

Ik dacht dat wij tijd hadden bedacht?

Dat die kristallen of apparatuur in de ruimte met een andere freqeuntie werkt, tja, dat kan, maar tijd? Nee, die hebben wij zelf verzonnen en dan gedefinieerd als een frequentie.

Dus de klok loopt misschien langzamer, maar de tijd gaat niet langzamer.

[sterreke]

Correctie: wij hebben de tijd niet bedacht, maar een éénheid voor tijd.

Leer maar eens een deftige cursus fysica, voor je begint te beweren dat de mens tijd heeft uitgevonden!

[Twpk]

Het bestaan van een grootheid hangt toch niet van de gebruikte eenheid af?

[LCP]

Men (altans, de mensen met oogkleppen op) denkt nu nog steeds dat er een man ergens op een wolk zit die de aarde en de mens in een zucht gecreeerd heeft en die iedereen 24/7/365 in de gaten houdt, die een lijstje heeft met dingen die je niet mag doen en, als je het toch doet, je naar een plek met vuur en pijn stuurt ondanks dat ie van je houdt... Het gaat ook om wat een mens zelf wil geloven. Je kan iets nog zo aannemelijk maken, maar mensen er van overtuigen is een tweede...

Desalniettemin denk ik dat de wetenschap in sneltreinvaart vooruit aan het gaan is getuige alle wetenschapsberichten op T.net

[Verwijderd]

nee eerder immuuncellen richting de tumorcellen sturen en ze vertellen deze op te ruimen. dit is grofweg gezegd een van de strategieen die kankeronderzoekers op dit moment proberen te ontwikkelen. het laatste wat je wilt is dat tumorcellen zich gaan lopen verplaatsen door je lichaam, dat is namelijk het achterliggende probleem van uitzaaiende kanker (metastase).

[arjankoole]

nee eerder immuuncellen richting de tumorcellen sturen en ze vertellen deze op te ruimen. dit is grofweg gezegd een van de strategieen die kankeronderzoekers op dit moment proberen te ontwikkelen. het laatste wat je wilt is dat tumorcellen zich gaan lopen verplaatsen door je lichaam, dat is namelijk het achterliggende probleem van uitzaaiende kanker (metastase).

Nadeel daarvan is weer dat imuuncellen vaak kankercellen niet herkennen als gevaar. (in de gevallen dat ze dat wel doen, en dat gebeurt continue ruimen ze het namelijk op voor je uberhaupt kunt spreken van een Tumor).

Ik las een tijd geleden bij de huisarts een artikel dat ze in het Nijmegen bezig met heel intressant onderzoek om de 'generaals' van de imuuncellen 'bij te scholen'. Daar hebben ze al redelijk intressant klinisch resultaat mee geboekt, maar het nog te vroeg om het op mensen te testen daar er een reeel risico is dat de generaal ook kan leren om echt goeie cellen aan te vallen. (en dan amputeert je lichaam opeens een nier .. auch )

[Verwijderd]

Als je het toevallig over het onderzoek van Prof. Figdor in Nijmegen hebt... (hetgeen laatst ook in de krant verscheen) Dat wordt al op mensen uitgetest! Met uitstekende resultaten.

Het idee is dat je cellen van het immuun systeem van de patient afneemt, ze activieert, en dan weer terugplaatst. Een helpende hand, zeg maar.

[arjankoole]

Als je het toevallig over het onderzoek van Prof. Figdor in Nijmegen hebt... (hetgeen laatst ook in de krant verscheen) Dat wordt al op mensen uitgetest! Met uitstekende resultaten.

Het idee is dat je cellen van het immuun systeem van de patient afneemt, ze activieert, en dan weer terugplaatst. Een helpende hand, zeg maar.

Inderdaad, Professor Figdor! Goed om te horen dat er significante vooruitgang is geboekt, ik vond het toen al een veelbelovend onderzoek. (moet zeker 2 jaar geleden zijn dat ik het las, want zo vaak kom ik niet bij de huisarts )

[XanderDrake]

Nou, ik kan je vertellen dat cellen heel veel met elkaar communiceren. Sterker nog, ze houden amper hun kop

Ik kan je ook meteen vertellen dat dit communiceren niets met geluid te maken heeft. Cellen, weefsels en organen communiceren met elkaar met hormonen, enzymen en signalen zoals kalium ionen.

Dat wil niet zeggen dat we geluid niet kunnen gebruiken als bestrijdingsmiddel tegen kwaadaardige cellen. In laboratoriums gebruikt men regelmatig sonicificatie (zeer sterke geluidsgolven) om celwanden te breken zonder de rest van de cel kapot te maken.

[Verwijderd]

En dan kun je je afvragen of cellen met elkaar communiceren. Net als in het dierenrijk. Lijkt een erg interessant onderwerp. Wie weet kun je op die manier cellen beïnvloeden qua richting en werking.

Iets concreter: Kun je zo bijvoorbeeld kanker cellen naar bepaalde plekken in het lichaam sturen, waar ze niet goed kunnen overleven, en waar je ze effectief kunt opruimen.

Of cel A die een signaal uitstuurt zodat stamcellen weten welk type cel ze moeten worden, en niet per onleuk een levercel in uw oog worden.

[verleemen]

Lees ik hier nou goed dat je met lichtgolven materie kan optillen en op een plek in de ruimte kan laten zweven? ( de bolletjes). wat is daar t mechanisme van?

[Verwijderd]

Ja dat kan. Dat wordt i.h.a. een optical trap, of optical tweezers genoemt. (optisch pincet) (http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers)

De reden dat het werkt, is omdat licht weliswaar geen massa heeft, maar wel een impuls. Als je licht dus afbuigt m.b.v. een doorzichtig bolletje (=lens) dan krijg je dus een kracht die op het bolletje werkt. (Immers: verandering van impuls = kracht) Normaal gesproken onmerkbaar, maar als het bolletje klein genoeg wordt, en de laserstraal krachtig genoeg, dan kun je relatief hoge krachten uitoefenen.

Hebben we het nog steeds over en picoNewtons, tot hooguit een paar nanoNewton... maar dat is dus in dezelfde orde van grootte van de krachten die biologische motor moleculen ontwikkelen (typisch in de orde van 10 picoNewton)
Optische tweezers worden al minstens een jaar of 10 gebruikt in de biofysica, voor allerhande toepassingen.

Leuk idee dat deze onderzoekers hebben... maar het verhaal over het opvangen van Brownse beweging klinkt nogal amateuristisch... Iedereen die OT gebruikt ziet namelijk Brownse beweging! Hetgeen voor de meeste toepassingen de belangrijke vorm van ruis is..... Ik mag hopen dat ze ook iets meer hebben opgevangen.....

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 14:03]

[Verwijderd]

Geladen deeltjes, die zitten dus via een magneetveld gesuspendeerd. De Laser is om af te lezen "waar" ze hangen.

[gebradenkip]

Met lasers kun je ook kleine deeltjes op hun plaats houden in een optical trap, gebaseerd op de interactie van di-elektrische deeltjes en het elektrische veld van het (sterk geconcentreerde) licht:

http://en.wikipedia.org/w...ysics_of_optical_tweezers

[xzaz]

Ik heb steeds meer het idee dat ze eerst dingen gaan uitzoeken en daarna pas gaan kijken waarvoor het nuttig is. Ik zie toch graag dat dit proces andersom wordt gedaan. Wat kunnen we verbeteren en daarop bouwen.. niet andersom.

[Sorcix]

Dat is altijd al zo geweest. Je kan niet alle toepassingen van iets kennen zonder het uit te proberen. Ze hebben vroeger ook niet gezocht naar een wiel, ze hebben het ook perongeluk gevonden. Je kan niet zoeken naar iets dat je nog niet kent, je weet immers nog niet wat het is..

[Twpk]

Maar natuurlijk. Wetenschap zoekt niet naar toepassingen, enkel naar antwoorden.

Het toepassen is voor werktuigbouwkundigen, ingenieurs etc

[Josh_Uil]

Ik geloof dat onderzoeken naar micro-geluiden best een Ig-Nobelprijs kunnen opleveren!

[Verwijderd]

Met dit soort onderzoek kun je, zoals in het artikel al staat, onderzoeken hoe bacteriën zich met behulp van zweepstaarten voortbewegen. Verschillende frequenties betekenen verschillende soorten bacteriën, of dat dezelfde soort reageert op een stof die aan zijn leefomgeving is toegevoegd. Dit onderzoek is dus wel degelijk van belang.

Om het naar een plat(vloers)er niveau te brengen: spermacellen hebben ook flagellen (=zweepstaarten). Door de frequentie van het geluid te bepalen onder 'normale' omstandigheden en later onder bijvoorbeeld een andere zuurgraad, kun je zien of in dit geval de zuurgraad ervoor zorgt dat je zwemmers minder snel zijn.
Helaas, geen Ig-Nobelprijs... tenzij juist het experimentje dat ik net beschreef wordt uitgevoerd...

[Jesserr]

En dat zetten ze dan neer in een soort geluidsvrije omgeving neem ik aan? Ik kan me voorstellen dat ze veel lol hebben gehad met kuchende mensen in de omgeving

Zou graag zo'n geluidsclip een keer horen als het af is! T.net houdt het in de gaten hoop ik!

[jjkewl]

Correctie mbt het 'ophangen van de elektrisch geladen bolletjes': het originele artikel zegt dat er kleine bolletjes drijvend naast de microbe worden geplaatst die elk door een laser worden getracked. De beweging die de laser dan maakt om het bolletje te volgen is hetzelfde als de trilling in de vloeistof en die kan oa in geluid kan worden omgezet. Mij lijkt dat echter, zonder kunstgrepen, niet bepaald hoorbaar (voornamelijk erg laag frequent). Met een knappe subwoofer wie weet...?

[edit:]
Zie nu pas de audio file bij het originele artikel! Mijn laptop kan de Brownian beweging idd niet hoorbaar weergeven. Ff op m'n surroundset gooien...

[Reactie gewijzigd door jjkewl op 23 juli 2024 14:03]

[N1ckk]

Opzich kan hier wel wat inzitten wellicht voor de telefoniemarkt. Om technieken hiervan over te nemen en op wellicht een kleinere schaal dan in te gaan voeren voor optimale geluidskwaliteit. Dit is puur speculatief van mijn kant en kat me er aub niet op af, maar het leek mij wel interessant.

[Verwijderd]

zien of ze ook engels spreken xD

[Verwijderd]

File!!!