Search This Blog

Sunday, June 14, 2015

matlab: Audio recording, playback and FFT


Initialising the Audio recorder 
recObj = audiorecorder                  %Create an audiorecorder object named recObj 
                                                   %for recording audio input.
                                                   %Sample frequency (Hz) - default 8000 

Prompt user to start/stop recoding & record audio for n seconds!
disp('RECORD')                           
recordblocking(recObj, 3);            %Record your voice for 3 seconds
disp('STOP!');

Manipulate the recorded sound
%play(recObj);                            %Play back the recording...I commented it in my code!
y = getaudiodata(recObj);            %Store data in an array, y.

Do Fourier Transform
Fs = 8000;                                                    % Sample frequency (Hz) 
Nsamps = length(y);
t = (1/Fs)*(1:Nsamps)                                   %Prepare time data for plot

y_fft = abs(fft(y));                                         %Retain Magnitude
y_fft = y_fft(1:Nsamps/2);                             %Discard Half of Points
f = Fs*(0:Nsamps/2-1)/Nsamps;                     %Prepare freq data for plot

Plot Sound File in Time Domain 
plot(t, y)
xlabel('Time (s)')
ylabel('Amplitude')
title('......  in Time Domain')

Plot Sound File in Frequency Domain
plot(f, y_fft)
xlim([0 1000])
xlabel('Frequency (Hz)')
ylabel('Amplitude')
title('Frequency Response of ....')

Saturday, June 13, 2015

قلة النوم قد تكون هي الآلية التي تُسبب فقدان الذاكرة المرتبط بالزهايمر، فهل نتجه الى استخدام النوم كسلاح ضد هذا المرض؟

كتبت فيونا ماكدونالد Sciencealert
ترجمة: Shadi Soundation
أظهرت دراسة جديدة بأن قِلة النوم قد تكون القطعةَ الحاسمة والمفقودة في لغزِ مرض الزهايمر، تلك التي يمكن لاكتشافها هذا أن يؤدي إلى علاجات جديدة لفقدان الذاكرة المُنهك والمرتبط بهذا المرض.
فريقٌ علمي من جامعة كاليفورنيا، بيركلي في الولايات المتحدة يثبت بالدليل العلمي أن البروتين الذي يُعتقد بأنه وراء مرض الزهايمر، والمعروف باسم اميلويد بيتا، قادر أيضاً على تشويش النوم الصحي والعميق الذي نحتاجُ له كل ليلة من أجل نقل ذاكرتنا قصيرة الأجل الى منطقةٍ أكثر دواما في الدماغ.
يقول عالم الأعصاب وليام ياجوست، عضو فريق البحث في بيان صحفي:
"على مدى السنوات القليلة الماضية، ازدادت العلاقة وضوحاً بين النوم، وبيتا اميلويد، والذاكرة، ومرض الزهايمر. فدراستنا تُظهر بأن ترسبات بروتين بيتا أميلويد قد تكون سبباً للتدهور المزعج المتمثل في قلة النوم وضعف الذاكرة."
بروتينات بيتا اميلويد توجد بشكلٍ طبيعي في الأدمغة السليمة، وفي العادة يتم التخلص منها كل ليلة أثناء مرحلة النوم العميق، حيث تكون حركة العين بطيئةً نسبيا (non-REM ). ولكن تراكم هذه البروتينات يرافقة ظهور مرض الزهايمر فضلا عن اضطرابات النوم. فهذه هي الدراسة الأولى التي تثبت وجود صلة بين هاتين الظاهرتين في عدد من المتطوعين البشر.
للعثور على هذه الصلة، شارك في الدراسة ٢٦ متطوعا من البالغين الذين تتراوح أعمارهم بين ٦٥ و ٨١ عاما ، والذين لم يسبق تشخيصهم بالخرف أو أي نوع من اضطرابات النوم. أُجري لجميع المشاركين مسحاً مقطعياً للدماغ (PET) لقياس تراكم بيتا اميلويد لديهم في بداية الدراسة ومن ثم طُلب منهم حفظ ١٢٠ً زوجا من الكلمات ومباشرة بعد ذلك تم اختبارهم لتحديد مدى تذكرهم لها.
في تلك الليلة، ذهب المشاركون إلى النوم تحت مراقبةٍ مكثفة لمدة ثماني ساعات، وفي صباحِ اليوم التالي تم اختبارهم مجددا في تذكر ال ١٢٠ زوجا من الكلمات في نفس الوقت الذي تم فيه مسح ودراسة أدمغتهم بواسطة جهاز الرنين المغناطيسي الوظيفي.
ما وجده الباحثون هو أن المشاركين الذين وُجد لديهم أعلى مستويات بيتا اميلويد في القشرة الأمامية الوسطى للدماغ كانت ليلتهم أسوأ، وكان حظهم الأسوأ في اختبار الذاكرة في اليوم التالي. وهذا يشير إلى أنهم لم يقضوا فترة كافية من النوم العميق لتخزين المعلومات الجديدة التي تعلموها.
يقول الباحث ماثيو ووكر:
“كلما زادت نسبة بيتا اميلويد في أجزاءٍ معينة من الدماغ تَقل الفرصة في الحصول على قدرٍ كافٍ من النوم العميق وبالتالي تسوء الذاكرة. إضافة إلى ذلك، فإن قلة النوم تعني فعاليةً أقل في التخلص من هذا البروتين السئ. انها حلقة مفرغة ".
وأضاف “لا نعرف حتى الآن أي من هذين العاملين - قلة النوم أو البروتين ـ يكون بمثابة الاصبع الذي ينقرُ قطعة الدومينو الأولى.”
وقد نشر الفريق النتائجَ التي توصل اليها في دوريةِ الطبيعة وعلوم الأعصاب، ويعمل الفريق حالياً على مشروع بحث جديد في محاولةٍ لمعرفة ما إذا كانت قلة النومِ مؤشراً مبكراً لمرض الزهايمر.
أما الخبر السار فهو أنه إذا ما ثبُت حقا بأن قلة النوم يمكن أن تساهم في فقدان الذاكرة المرتبط بمرض الزهايمر، فقد يكون بمقدورنا أن نمنع حدوثَ ذلك من خلال ممارسة الرياضة، والعلاج السلوكي أو حتى التحفيز الكهربائي.
"هذا الاكتشاف يقدم الأمل" يقول ووكر. "النوم يمكن أن يكون هدفاً علاجياً جديداً في معركتنا ضد ضعف الذاكرة عند كبار السن وحتى أولئك الذين يعانون من الخرف".

Saturday, June 6, 2015

لأول مرة ... العلماء ينتجون أطرافا حية في المختبر. أهكذا يبدو مستقبل زراعة الأعضاء؟

ديفد نيلز -يونيو 2015 -Sciencealert
 ترجمة: Shadi Soundation

استطاع باحثون من مستشفى ماساتشوستس العام في الولايات المتحدة احراز تقدم كبير في مجال التخليق الإصطناعي لأجزاء الجسم: فقد أتم العلماء بنجاح تخليق أحد أطراف الفئران، طرف قادرة على أداء الوظائف العضوية وذلك باستخدام تقنية يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى بدائل طبيعية للأعضاء البشرية.

وقد سبق للعلماء أن قاموا بالتخليق الاصطناعي للعضلات والأوردة في المختبرات، ولكن حتى الاعلان عن هذا الانجاز العلمي، لم يستطع أحد انتاج طرف كامل بسبب تنوع الأنسجة المعنية (العضلات والعظام والغضاريف والأوتار والأوعية الدموية وهلم جرا). 
لحل هذه المشكلة، استخدم العلماء تقنية علمية معروفة وتستخدم لتخليق الأعضاء في المختبر.

بداية، تم تجريد الطرف المأخوذة من فأر ميت من جميع موادها الخلوية، مع الإبقاء فقط على شبكة الأوعية الدموية والأعصاب لتكون بمثابة الأساس لتشكيل طرف جديد. في الوقت نفسه، تم أخذ خلايا الأوعية الدموية والخلايا العضلية من فأر آخر والعناية بها لتتنامى في مفاعل حيوي خاص، ومن ثم حقن الطرف الميت بهذه الخلايا لتكون بذلك بذرة لأوعية دموية وعضلات جديدة.

ومن خلال استخدام محلول تغذية خاص وجرعات منتظمة من التحفيز الكهربائي، استطاع العلماء انتاج طرف جديدة قادرة على أداء الوظائف العضوية. ووجد العلماء أيضا بأن خلايا الأوعية الدموية تعمل بشكل طبيعي في حين أن العضلات تعمل بقدرة 80 في المئة مقارنة بالعضلات الموجودة في الفئران حديثة الولادة.

الدكتور هارالد أوت قائد فريق البحث يقول:
"لقد أظهرنا أننا نستطيع الحفاظ على تماسك المصفوفة المكونة من كل من هذه الأنسجة في تناغم طبيعي مع بعضها البعض، وأيضا بناء نظام بأكمله على مدى فترات طويلة من الزمن يمكن ملأه بالأوعية الدموية والجهاز العضلي"، 

وأضاف:
"الخطوة التالية ستكون تكرار تجربتنا الناجحة في تجديد العضلات مع الخلايا البشرية والمحاولة مع أنواع أخرى من الأنسجة، مثل العظام والغضاريف والأنسجة الضامة" .

كما قد تتوقع، لا يزال هناك الكثير من العقبات على الطريق إلى النجاح في تطبيق نفس الأفكار على الأطراف البشرية، ولكن نتائج الدراسة التي نشرت في دورية "Biomaterials" مشجعة.  الهدف التالي هو تكرار الإجراء مع قرد البابون وذلك قبل أن يبدأ العمل على الكيفية التي يمكن من خلالها تثبيت الطرف المختبري الجديد إلى الجسم بدقة ودون التسبب في آثار جانبية ضارة.

هناك الكثير من المضاعفات المحتملة لمحاولة زرع اطراف حية وعاملة في  جسم شخص ما - اضافة الى رد فعل الأنسجة الاصلية - ولكن كما أثبت النجاح في عمليات زراعة اليد البشرية بأنها ليست عملية مستعصية  بالضرورة، إذا يمكن للعلماء اذا ان يقوموا بعد ذلك بزراعة الأطراف الاصطناعية الطبيعية والتي قد تقدم العديد من المزايا على الأطراف الاصطناعية الروبوتية المستخدمة إلى الآن - القدرة على الشعور بالحرارة والضغط، على سبيل المثال، بالإضافة إلى أن عملية اعادة التأهيل تكون أكثر طبيعية للدماغ الذي يتعامل مع الطرف على أنه اضافة جديدة.

Thursday, June 4, 2015

الواقع غير موجود حتى نبدأ بمراقبته. تجربة فيزيائية كمومية تؤكد ذلك!

كتبت فيونا ماكدونالد- sciencealert
ترجمة : Shadi Soundation

قام مجموعة من العلماء الأستراليين بتنفيذ مقترح لتجربة شهيرة وإثبات استنتاجات فيزياء الكم شديدة الغرابة والمتعلقة بطبيعة الواقع من خلال إثبات ان الواقع غير موجود حتى نبدأ بمراقبته، على الأقل في عالم الأشياء متناهية الصغر.
هذا الموضوع يبدو معقدا لدرجة مرهقة للدماغ على الرغم من أن التجربة تطرح سؤالا بسيطا؛ ان كنّا نؤمن بوجود شئ أو جسم ما ذو خواص تمكنه من ان يسلك سلوكا موجيا او جسيميا، فمتى يقرر هذا الجسم اي السلوكين يختار؟
المنطق العام يفترض بأن الشئ اما ان يكون بطبيعته موجة او جسيم ولكن ليس كلاهما في آن واحد، وبأن القياسات وطريقة اجرائها ليس لها علاقة بالاجابة.
أما النظرية الكمومية فتتوقع أن تعتمد النتيجة كليا على طريقة مراقبتنا لهذا الجسم، وهذا تماما ما تم تأكيده على يد فريق علمي من الجامعة الوطنية الأسترالية.
"هذا يثبت بأن المراقبة هي كل شئ! من زاوية كمومية؛ الواقع غير موجود ان لم نكن نراقبه" يقول قائد فريق البحث، الفيزيائي أندرو تروسكوت.
تجربة "الخيار المؤجل" وهي تعد شطحة فكرية من ابداع جون وييلر تم طرحها لأول مرة في العام ١٩٧٨، وكان الاقتراح ان تجرى باستخدام شعاعا ضوئيا ومجموعة من المرايا العاكسة، ولكن لعدم توفر التكنلوجيا المطلوبة لإجراء مثل هذه التجربة في ذلك الوقت لم يتم تنفيذها بنجاح.
الآن، وبعد قرابة ٤٠ عاما ، استطاع الفريق الأسترالي اجراء التجربة باستخدام ذرات الهيليوم وأشعة الليزر.
"استنتاجات فيزياء الكم في ما يخص التداخل الموجي تبدو غريبة جدا عند اسقاطها على الضوء الذي يبدو على انه موجة اكثر من كونه جسيم. أما اجراء التجربة بإستخدام الذرات وهي جسيمات شديدة التعقيد، فلديها كتلة و تتفاعل مع الحقل الكهربائي واشياء أخرى قد تضيف تعقيدا وغرابة." يقول رومان خاكيموڤ، عضو الفريق الطامح للحصول على درجة الدكتوراه
لإجراء التجربة بنجاح، قام الفريق بحجز مجموعة من ذرات الهيليوم في حالة من حالات المادة تعرف ب "تكاثف بوز-أينشتاين "، ثم قام الفريق بالتخلص من هذه الذرات عدا واحدة.
بعد ذلك قام العلماء باسقاط الذرة المتبقية لتعبر شعاعا من اليزر يقوم بتشتيت مسارها وشعاعا اخر لتجميع المسارات المشتتة في مسار واحد مرة اخرى. شعاع الليزر يقوم بما يشبه تقاطع الطرق والذي تكمن وظيفته في تشتيت مسار الذرة تماما كما تشتت قضبان الشباك شعاعا من الضوء.
بعد اضافة التقاطع الثاني بطريقة عشوائية، كانت النتيجة ظهور النمط الناتج عن التداخل الموجي وهذا يعني ان الذرة قد سلكت كلا المسارين في آن واحد.
فان التقاطع الثاني قد أضيف بعد ان عبور الذرة للتقاطع الاول وهذا يقترح بان الذرة لم تحدد طبيعة وجودها قبل مراقبة وتسجيل وصولها للتقاطع الثاني.
تروسكوت يوضح : "اذا اعتقدنا بان الذرة قد سلكت مسارا محددا او انها قد سلكت عدة مسارات عند التقاطع الاول فهذا يعني بأن المراقبة والقياس المستقبلي قد أثر على مسار هذه الذرة. الذرة لم تنتقل من نقطة الى اخرى، عندما بدأت مراقبة الذرة عند نهاية رحلتها أخذت تلك الذرة طبيعتها الوجودية، أي الطبيعة الموجية أو الجسيمية.
على الرغم من الغرابة التي تلقي بظلالها على هذا الحقل من البحث العلمي، الا ان هذه التجربة تمسي مجرد تأكيد لنظرية كمومية تحكم عالم الأشياء المتناهية الصغر. 
لقد مكنتنا تطبيقات هذه النظرية من تطوير اضاءة الليد والليزر والرقائق الالكترونية ولكن حتى لحظة اجراء هذه التجربة كان من الصعب الحصول على برهان بهذا الجمال لهذه النظرية الرائعة.



النتائج الكاملة للتجربة متوفرة على موقع Nature Physics