Įveikti 100 metų senumo iššūkį gali būti pavyzdys kvepalų technikoje

Prieskoniai – daug žadančios paslaptys, intriguojantys ir įkvepiantys įkvėpimai – yra kvapiausių, paslėptų vaisių mišinys. Atlikus naują kvapo reikšmės tyrimą, Weizmanno mokslo instituto mokslininkams pavyko pašalinti daug aromatinių junginių paslapčių ne slepiant jų išskyras, bet užrašant ir atvaizduojant, kaip jie buvo identifikuoti. Dabar mokslininkai sugebėjo nuspėti, kaip iš jo frakcijų atsiras koks nors kompleksinis aromatas. Šis tyrimas gali ne tik pertvarkyti uždarą prieskonių pasaulį, bet galų gale suteikti galimybę numeruoti ir dauginti kvapus pagal užsakymą. Kvepalų dizaino pagrindas, kurį sukūrė neurobiologai, informatikai ir meistrai-parfumeriai ir finansavo Europos ateities naujų technologijų modelis (FET-OPEN), buvo paskelbtas Gamta.

„Organizuoto ir tinkamo kvapo iššūkį pirmą kartą nustatė Aleksandras Grahamas Bellas daugiau nei prieš 100 metų“, – sakė prof. Noamas Sobelis iš instituto Neurobiologijos skyriaus. Varpas numetė pirštinę: „Mes turime pačių įvairiausių kvapų, pradedant violetinėmis ir rožinėmis, baigiant asafitais. Bet jei negalite išmatuoti jų išvaizdos ir skirtumų, negalėsite gauti kvapų mokslo. „Šis iššūkis lieka neišspręstas iki šiol.

Šis šimtametis iššūkis pabrėžė, kad sunku logiškai pritaikyti aromatus: milijonai aromatų priimami į mūsų šnerves, įskaitant šimtus skirtingų potipių, kurių kiekviena forma identifikuoja konkrečias dalis. Mūsų smegenys gali aptikti milijonus kvapų, kurie maišo šias atskiras molekules ir susilieja dramatiškais skirtumais. Todėl šios informacijos kartografavimas buvo iššūkis. Tačiau Sobelis ir jo draugai, vadovaujami magistrantų Aharono Ravia ir Dr.Kobi Snitzo, nustatė, kad yra prieskonių užsakymas. Jie padarė tokią išvadą taikydami Bello sampratą – pavyzdžiui, paaiškindami, kad ne patys kvepia, o ryšiai tarp kvapų, kaip jie tai mato.

Eksperimentų serijoje komanda savanoriavo dalyvius su kvapų poromis ir paprašė įvertinti šiuos kvapus lygiomis proporcijomis vienas kitam, reitinguojant poras toje pačioje skalėje nuo „vienodo“ iki „labai skirtingo“. Pirmojo eksperimento metu komanda pagamino 14 kvapnių mišinių, kurių kiekviename buvo 10 dalių kokteilio, ir duodavo po du po 200 savanorių, kad pasiektų pabaigą. Mėginį įvertino visi savanoriai 95 poros.

Norėdami paversti tūkstančių pranešimų apie panašų regėjimą rezultatų įrašą naudinga būkle, komanda patikslino anksčiau sukurtą fizikinę ir cheminę skalę. Šiame palyginime kiekvieną kvapą vaizduoja vienas vektorius, kuris sujungia 21 fizinę skalę (poliškumas, svoris ir kt.). Norint palyginti du kvapus, kuriuos kiekvieną vaizduoja vektorius, kampas tarp greičio tampa tam, kad atspindėtų jų matomumą. Prognozuojama, kad kvepianti pora su šiek tiek mažesniu tarpu tarp jų yra ta pati, o skirtingi kampai tarp jų yra skirtingi.

Šiame pavyzdyje komanda pirmiausia panaudojo kitų surinktą informaciją, ir tai dažniausiai yra didelio masto diskriminacijos tyrimas, kurį atliko Bushdidas ir jo kolegos iš Prof. Leslie Vosshall Niujorko Rokfelerio institute. Weizmanno komanda nustatė, kad jų eksperimentai ir tikslūs matavimai nuspėjo Bushdido rezultatus: nugalėtojus su maža marža buvo sunku nustatyti; kvapnius ir aukštus kampus tarp jų lengva atskirti. Teisingas modelis paskatino numatyti kitų surinktą informaciją, komanda toliau bandė patys.

Komanda pridėjo naujų kvapų ir pakvietė naują savanorių grupę užuosti juos, pasitelkdami savo metodus, kad numatytų, kaip poros sudarys šias poras – per pirmuosius 14 naujų mišinių, kitame bandyme – 100 taktų. Modelis buvo gerai išpildytas. Tiesą sakant, rezultatai buvo toje pačioje aikštelėje ir tik spalvų suvokimui – ypatingoms emocijoms, pagrįstoms aiškiai apibrėžta klasifikacija. Tai ypač nustebino, turint omenyje tai, kad asmenys gali turėti papildomą kvapą priimančių potipių derinį, kuris vienam asmeniui gali skirtis iki 30 proc.

Šis įrankių rinkinys ne tik numato kvapo kvapą, bet ir gali sukurti kvapus filtre.

Kadangi „kvapų žemėlapis“ arba „metrika“ nustato dviejų kvapų panašumą, jį taip pat galima naudoti norint pamatyti, kaip vėliau kvepia kvapas. Pavyzdžiui, bet koks gaivus kvapas, esantis 0,05 radianų ar mažiau banane, kvepėtų kaip bananas. Kai kvapnus kvapas nutolsta toliau nuo banano, tai reiškia, kad jis kvepia bananu, o už šio atstumo jis nebebus panašus į bananą.

Komanda dabar kuria internetinį įrankį. Šis įrankių rinkinys ne tik numato kvapo kvapą, bet ir gali sukelti kvapus filtre. Pavyzdžiui, galima pasiimti prieskonius prie populiaraus ingrediento ir naudoti žemėlapį bei metriką, kad sukurtumėte naują kvapą, kuris neturi tų pačių savybių kaip ir originalus, tačiau yra labai panašus. Tokie spalvų spektro kūriniai, pavyzdžiui, neatsitiktinai sugeneruotos molekulinės struktūros, kurios sukuria tą patį spalvų matomumą, vadinamos spalvų metamerais, ir būtent čia susidaro uoslės metameriai.

Tyrimas yra svarbus žingsnis vertinant viziją prof. Davidas Harelis iš Kompiuterių ir taikomosios matematikos katedros taip pat buvo Izraelio mokslų ir humanitarinių mokslų akademijos viceprezidentas ir buvo tyrimo „Kompiuterių naudojimas kvapams suskaičiuoti ir atgaminti“ bendraautorius. Be to, be abejo, galimybė iš tikrųjų pridėti gėlių ar jūros kvapų į savo fotosesijas socialinėje žiniasklaidoje suteikia kompiuteriams galimybę interpretuoti kvapus taip, kad tai galėtų paveikti žmones. Stebėjimo ir biomedicinos aplinkoje bei maisto versle, Išvardyti kelis. Nepaisant to, didysis parfumeris Christophe’as Laudamielis, kuris taip pat yra tyrimo bendraautorius, teigė, kad šiuo metu nesijaudina dėl savo darbo.

Sobel baigia: „Per pastaruosius 100 metų Aleksandras Grahamas Bellas buvo iššūkis. Dabar mes atsakome: atstumas tarp rožės ir violetinės yra 0,202 radianai (labai panašūs atstumai), atstumas tarp violetinės ir asfalto yra 0,5 radianas (labai skiriasi), o rožės ir asafetido skirtumas yra 0,565 radianas (jie yra daug kitaip). Aromato idėjas išvertėme į skaičius, o dabar aromato mokslas turi tikrai tobulėti. “

Pastabos: „Kvapų skalė, galinti sudaryti toksiškus junginius“, kurią pateikė Aharon Ravia, Kobi Snitz, Danielle Honigstein, Maya Finkel, Rotem Zirler, Ofer Perl, Lavi Secundo, Christophe Laudamiel, David Harel ir Noam Sobel, 2020 m. Lapkričio 11 d., Gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2891-7

Prof. Noamas Sobelis yra Azrielio nacionalinio žmogaus smegenų vaizdavimo ir tyrimų instituto vadovas; jo tyrimus taip pat palaiko Normano ir Helen Asher žmogaus smegenų vaizdavimo centras; Nadia Jaglom uodimo neurobiologijos tyrimo laboratorija; Robo ir Cheryl McEweno smegenų tyrimų fondas; ir Sonia T. Marschak. Prof. Sobelis atstovauja Sarah ir Michael Sela neurobiologijos katedros profesoriams.

Tyrimas prof. Davidą Harelį palaiko dvaras Emile Mimran. Prof. Harelis yra Williamo Sussmano matematikos profesoriaus atstovas.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Saulės energijos veiklos nepastovumą galėtų kompensuoti Žemės planetos magnetinis laukas

2015 m. Gegužės mėn. Saulė per penkias dienas suvaidino maždaug tuziną aktyvių zonų. Ryškios spalvos pluoštai, sklindantys iš šių aktyvių regionų, yra dalelės,...

Didžiausias Australijos dinozauras – Pietų Titanas – ką tik buvo įrašytas į rekordą!

Australotitan cooperensis, „Pietų Titanas arba Cooperis“. Autorius: Vladas Konstantinovas, Scottas Hocknullas © Eromangos gamtos istorijos muziejus Kiek aukšta yra krepšinio aikštelė, aukštesnė už b-dublius...

Žmonių nulemta klimato kaita yra tik pusė Antarkties kriliaus paveikslo

Antarkties krilasi, Euphausia superba. Autorius: Uwe Kils / Wikipedia Apskaičiuota, kad šiame amžiuje krilių populiacija buveinių centre Antarktidoje sumažėjo apie 30% dėl plačiai paplitusio...

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Newsletter

Subscribe to stay updated.