Популярная наука

Современный человек живет среди многих тысяч химических веществ, которые созданы цивилизацией и не встречаются в природе. Их влияние на здоровье чаще всего плохо изучено. Авторы новой статьи использовали новую платформу высокоэффективного скрининга и оценили эффект 1823 химикатов на олигодендроциты — клетки, обеспечивающие работу нейронов мозга. Среди них широко используемые в быту четвертичные производные аммония (компоненты косметики и дезинфектанты) и некоторые фосфорорганические вещества (негорючие добавки) оказали на олигодендроциты токсическое действие или нарушали их развитие.

За свой короткий век человечество изобрело, синтезировало и выбросило в окружающую среду множество ксенобиотиков — химических веществ, главным образом органических, которые не существуют в природе. Порой они очень медленно разлагаются и оказывают плохо предсказуемый эффект на живые организмы, в том числе людей. Чтобы его описать, необходимо рассматривать множество веществ и их групп по отдельности и помнить, что в человеческом теле уживаются много разных клеток. Они отличаются набором рецепторов на поверхности и активностью генов, что определяет и разную чувствительность к чужеродным химическим веществам.

Авторы новой статьи в Nature Neuroscience взяли на себя конкретную часть этой большой задачи. Они выяснили, какие из распространенных химикатов влияют на рост олигодендроцитов — клеток глии, которые обслуживают работу нейронов в мозге. Точнее, служат изолирующей «обмоткой» для аксонов, способствуя быстрой передаче нервного импульса. Конструкция очень напоминает рулет, в котором нейрон служит «начинкой», завернутой в многочисленные слои глиальной клетки вместо теста.

Олигодендроциты совершенно необходимы для нормальной работы мозга — их потеря вызывает ряд болезней, включая рассеянный склероз. Однако при изучении действия ксенобиотиков на мозг им, в отличии от нервных клеток, обычно уделяется меньше внимания.

Авторы нового исследования использовали собственную оригинальную платформу высокопроизводительного химического скрининга — то есть метод оценки влияния химикатов на клетки. Он включает в себя компьютерное моделирование, а также культивирование клеток и органоидов — трехмерных структур, имитирующих реальный орган человека, — их подвергали действию препаратов в эксперименте.

Ученые рассмотрели 1823 соединения, которые активно используются в быту и промышленности и потому регулярно попадают в человеческий организм. Среди них подавляющее большинство (1539) не повлияли на олигодендроциты. Однако 71 вещество заметно изменило развитие клеток, причем 22 его ускорили — это соединения, действующие на рецепторы тиреоидных гормонов, которые вырабатываются в щитовидной железе. Об их роли в дифференциации олигодендроцитов из предшественников ученые знали и раньше.

В то же время 49 препаратов нарушили рост таких клеток. Так, вещества из группы соединений четвертичного аммония оказались токсичны для олигодендроцитов — клетки погибали за счет неспецифической реакции на стресс по механизму программируемой клеточной смерти (апоптоза). Результат настораживает, так как четвертичные производные аммония активно добавляют в косметику (в том числе кондиционеры для волос) и применяют для дезинфекции. Множество таких обеззараживающих средств (например, бензалкония хлорид) рекомендовали использовать для защиты от коронавируса во время пандемии Covid-19.

Другие органические вещества — органофосфаты, которые используют в качестве антипиренов, предотвращающих возгорание добавок, — не убивали олигодендроциты, но тормозили их развитие. Авторы подчеркивают, что описанные соединения способны проникать в мозг через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) и повлиять на развитие мозга ребенка как в утробе, так и после рождения.

Для одного из органофосфатных диэфиров — бис(1,3-дихлор-2-пропионо)фосфата (BDCIPP), — ученые также провели эпидемиологические исследования. Вещество обнаружено в моче почти всех обследованных детей (у 99 процентов), причем воздействие BDCIPP коррелировало с признаками патологии развития мозга: грубыми двигательными нарушениями, потребностью в специальных условиях обучения и наблюдении у психиатра.

Источник: https://naked-science.ru/article/medicine/oligodendrocyte-to...

Для возможности хоть как-то долететь до ближайших звезд посмотрим сначала эту картинку:

Допустим мы хотим долететь до ближайшей планеты похожей на Землю. По предварительным оценкам астрономов, такая планета должна находиться на расстоянии около 25 световых лет. Но нам не хочется лететь так долго, попробуем побыстрее.

Посмотрим что будет на скорости 0,999999 от скорости света.

Для скорости 0,999999 от скорости света замедление времени составит:

t' = t / γ

где:

• t' - время в движущейся системе отсчета

• t - время в неподвижной системе отсчета

• γ - фактор Лоренца

Фактор Лоренца вычисляется по формуле:

γ = 1 / sqrt(1 - v^2/c^2)

где:

• v - скорость движущегося объекта

• c - скорость света

Подставляя значения v = 0,999999c и c = 299 792 458 м/с, получим:

γ = 1 / sqrt(1 - 0,999999^2) ≈ 70,7

Таким образом, время для часов, движущихся со скоростью 0,999999 от скорости света, замедлится в 70,7 раз по сравнению с неподвижными часами.

Но теория говорит, что для того, чтобы разогнаться до такой скорости с ускорением 20 м/с² потребуется около 14 990 000 секунд или около 416 дней.

В итоге чтобы долететь до планеты на расстоянии в 25 световых лет надо 14 месяцев разгоняться, 14 тормозить и еще 2 месяца просто равномерно лететь. Итого 30 месяцев - в принципе, приемлемо.

Далее - чем разгонять? Возьмем, к примеру, протоны, которые производятся на БАК.

Чтобы вычислить, во сколько раз масса протона, разогнанного до скорости 0,999999991 от скорости света на БАК, больше массы покоящегося протона, нужно использовать формулу релятивистской массы из специальной теории относительности:

m = m0 / √(1 - v^2/c^2)

где:
m - релятивистская масса протона при данной скорости
m0 - масса покоя протона (1,673 x 10^-27 кг)
v - скорость протона (0,999999991c)
c - скорость света в вакууме (3 x 10^8 м/с)

Подставляя значения, получаем:

m = 1,673 x 10^-27 / √(1 - (0,999999991)^2)
m = 7038 x 10^-27 кг

Таким образом, масса протона при скорости 0,999999991с составляет 7038 x 10^-27 кг.

Разделив это значение на массу покоя протона 1,673 x 10^-27 кг, находим, что масса сверхрелятивистского протона на БАК больше массы покоящегося протона примерно в 4209 раз!

Это поистине колоссальное увеличение инертной массы, являющееся одним из наглядных проявлений релятивистских эффектов специальной теории относительности при околосветовых скоростях.

А зачем мы считали массу такого протона? А чтобы оценить расход рабочего тела на разгон и торможение.

Согласно закону сохранения импульса, при выбросе массы (топлива) из ракеты с относительной скоростью u, импульс ракеты изменяется на величину массы выброса, умноженной на скорость выброса u, но с противоположным знаком.

Откуда мы видим, что расход водорода может составить 3% от массы ракеты при истечении протонов на скорости 0,999999991с. Исходя из того, что скорости полета и истечения выхлопа примерно световые, а разница в изменении 4200/70=60 раз.

Итог таков - для практического полета на расстояние в 25 световых лет за 2.5 года по корабельным часам нужен, к примеру, корабль с массой 1000 тонн и 33 тонны водорода в качестве рабочего тела. Ну и какой-нибудь линейный ускоритель протонов с реактором для питания всего этого корабля.

Собаки способны соотносить слово с предметом, который оно называет. Открытие, указывающие на схожесть этих животных с людьми, сделали ученые из Венгрии.

Современные исследователи активно изучают сходства животных и человека с точки зрения языка и общения. Например, согласно недавним работам, младенцы и обезьяны используют один и тот же язык жестов, а крики шимпанзе ближе к человеческой речи, чем может показаться.

Авторы нового исследования обнаружили, что собаки не просто ведут себя так, будто понимают человеческий язык, а на самом деле способны соотносить слова с предметами, для обозначения которых они используются. У животных, которые участвовали в эксперименте ученых из Будапештского Университета имени Этвеша Лоранда (Венгрия), даже обнаружили «словарный запас» из понятий, которые им удалось запомнить. Соответствующую научную статью опубликовал журнал Current Biology.

Тесты на понимание слов, которые проводят с младенцами или животными, обычно предполагают активный выбор. Участник теста должен взять предмет, название которого слышит, или указать на него. С подобными заданиями собаки справляются редко, а закономерностей, связанных с выбором нужного предмета, ученым ранее обнаружить не удалось. Поэтому авторы новой работы решили не просить собак что-то сделать, а измерить активность их мозга, которая способна предоставить больше информации о понимании слов и соотнесении их с объектами.

В исследовании участвовали 18 собак вместе с их владельцами. Хозяин произносил названия игрушек (например, «Зара, смотри, мяч!»), которые были известны его питомцу, а затем показывал сами игрушки и отдавал их собаке. При этом название не всегда соответствовало предмету. Активность мозга собак фиксировали с помощью неинвазивной электроэнцефалограммы.

Оказалось, что животные по-разному реагировали на правильные и неправильные обозначения игрушек. По словам авторов научной статьи, это похоже на реакцию людей в аналогичной ситуации, и в исследованиях человеческого организма такие результаты признавались доказательством понимания слов. Кроме того, собаки, участвовавшие в эксперименте, различали более и менее знакомые слова, что тоже отражалось в ЭЭГ и говорило в пользу их способности вспоминать объект, услышав название.

Исследователи предположили, что соотносят понятия с предметами только те собаки, которые знают больше «объектных» слов (а не слов-инструкций наподобие «сидеть» и «фас»), но оказались неправы:

«Не имеет значения, сколько слов, означающих предметы, понимает собака: известные слова в любом случае активируют психику. Это позволяет предполагать, что способность соотносить предметы с их названиями есть абсолютно у всех собак».

По словам авторов статьи, результаты их исследования способны изменить представления о характеристиках собак как биологического вида и том, как люди используют и понимают язык. После этого открытия могут появиться новые теории и модели эволюции языка. В дальнейшем исследователи планируют разобраться, откуда у собак способность соотносить слова и предметы и связана ли она с уникальным опытом жизни с людьми. Кроме того, они хотят понять, почему собаки не показывают, что распознают названия различных объектов.

Источник: https://naked-science.ru/article/biology/u-sobak-obnaruzhili...