Hевероятные открытия о мозге 2019 года
Социальная изоляция высушивает мозг
Каким бы интровертом человек себя ни считал, он всё равно рано или поздно захочет общения. А что случится, если изолированный от общества человек не сможет удовлетворить эту потребность? Недели, месяцы, годы… Ничего хорошего — его мозг уменьшится. К такому выводу пришли учёные из Университета Пенсильвании, сравнив мозг девяти членов экспедиции в Антарктиду до четырнадцатимесячного заточения на ледяном континенте и после.
Специалисты обнаружили, что без привычных социальных практик гиппокамп выживальцев скукожился. Гиппокамп — весьма важный участок мозга, который отвечает за формирование эмоций, внимание, память и ряд других функций. Кроме того, снизился уровень BDNF, белка, отвечающего за формирование новых нейронных цепей.
После этого открытия исследователи принялись искать средство предотвращения пагубного процесса. Ожидается, что помогут в этом технологии дополненной и виртуальной реальности.
Чувствовать запахи можно и без специальных нейронов
Обонятельные луковицы — это группа нейронов, которая отвечает за способность мозга регистрировать разные запахи. До 2019 г. в этом были уверены все. Сейчас же некоторые сомневаются.
Израильские врачи нашли пять человек, которые, несмотря на отсутствие обонятельных луковиц, продолжают распознавать запахи в пределах нормы. Что интересно, все они — женщины. Три из них — левши. Учёные в недоумении, но имеют несколько теорий, которые могли бы объяснить странные способности избранных.
Первая — специальные нейроны переместились в другую часть мозга, которую изучили не так тщательно. Вторая — обонятельные луковицы оказались настолько маленькими, что их не удалось обнаружить. Третья — функцию луковиц взяли на себя другие нейроны. Четвёртая — на самом деле обоняние работает не так, как считает большинство представителей научного мира.
У людей тоже есть "компас" в голове
Магниторецепция — это способность некоторых животных ориентироваться в пространстве по магнитному полю Земли. Плодовые мушки, лобстеры, многие виды птиц, черепахи, акулы и некоторые скаты обладают этим даром. За людьми этого навыка раньше не наблюдалось. Однако в марте 2019 г. журнал eNeuro опубликовал статью учёных из Калифорнийского технологического университета, которые нашли людей с магниторецепцией.
Найдя 34 добровольцев, они заперли их в клетке Фарадея (дабы изолировать от воздействия планеты), вокруг которой начали перемещать источник магнитного излучения. Слабого, сопоставимого с мощностью магнитного поля Земли. В это время аппарат электроэнцефалографии (ЭЭГ) следил за активностью мозга испытуемых.
У четырёх человек обнаружилась сильная реакция, когда источник двигался против часовой стрелки. Что интересно, люди при этом ничего не чувствовали — работал только мозг. Для чистоты эксперимента опыт повторился спустя несколько недель — тот же результат.
Учёные заключили следующее. Во-первых, люди тоже имеют предрасположенность к магниторецепции. Во-вторых, встроенный "компас" никак не связан с сознанием. В-третьих, учёные не могут объяснить, что именно заставляет людей и животных реагировать на магнитное поле планеты.
Люди не используют мозг на 100%
И доказательства тому прямее некуда. Группа исследователей из Калифорнийского технологического института изучила в 2019 г. шесть человек в возрасте от 20 до 30 лет, которым в детстве (в период от трёх месяцев до одиннадцати лет) удалили значительную часть мозга.
Да. Представьте себе, мозг тоже ампутируют. Такая операция называется гемисферэктомией. Она подразумевает полное или частичное удаление одного полушария, дабы сократить количество эпилептических припадков у детей. Прибегают к ней только в крайних случаях — когда остальные способы лечения не помогают.
Результаты исследования удивили учёных. Оказалось, что активность мозга у людей с одним полушарием не уступает активности мозга у людей, которые не были прооперированы. В первую очередь это касается нейронных сетей, отвечающих за зрение, движение, мышление и эмоции. Эти участки обеспечивают людей когнитивными функциями, самыми важными для социализации. Более того, в некоторых областях мозга у перенёсших гемисферэктомию число контактов между нейронами превышало норму.
Главный вывод — одна половина мозга, подобно другим парным внутренним органам, способна брать на себя функции удалённого "компаньона".
У людей в коме есть сознание
Одно из самых нашумевших открытий по части нейрофизиологии в этом году — специалисты Колумбийского университета установили, что люди, пребывающие в коме, способны коммуницировать с окружающим миром. Правда, не все, а около 10–15%. Это явление назвали скрытым сознанием.
С помощью ЭЭГ учёным удалось зарегистрировать реакцию мозга на различные команды, данные человеку в вегетативном состоянии. Наиболее интенсивна эта реакция у некоторых людей в первые три-четыре дня после серьёзных черепно-мозговых травм. Лучше всего пациенты почему-то реагируют на команды, связанные с движением рук.
О полноценном общении с людьми в коме пока и речи быть не может. Однако учёные уже придумали нейросеть, которая следит за активностью мозга у 104 пациентов без сознания.
Несмотря на примитивность имеющегося инструмента, уже возобновились жаркие споры о том, что же на самом деле есть сознание, и имеет ли юридическую силу волеизъявление людей в коме.
Мозг научились "воскрешать"
Но, увы, пока что не человеческий. А свиной. Исследователи Йельской медицинской школы в этом году восстановили кровообращение и реанимировали некоторые клетки мёртвого мозга 32 свиней спустя несколько часов после их смерти.
Хотя сознание к животным после операции не вернулось, позитивные эффекты всё же были. Например, одна часть клеток реанимировалась, а другая банально перестала погибать, что номинально можно назвать консервацией.
Главное же достижение этой операции — опровержение довода о том, что разрушение мозга млекопитающего после смерти является необратимым процессом.
Мозг помогает людям не думать о смерти
Каждый хотя бы раз наверняка задумывался о том, что он смертный. Рано или поздно придёт миг, когда его сердце перестанет биться, а дальше — вечный сон. Однако сотрудники израильского Университета имени Бар-Илана выяснили, что мозг делает всё, чтобы люди как можно реже ассоциировали смерть с собой.
Мозг, по словам специалистов, словно машина времени. Он использует предыдущий опыт для предсказания результата тех или иных поступков в настоящем. Допустим, если человеку последовательно показать изображение двух апельсинов с некоторым интервалом, то перед третьей картинкой мозг начнёт прогнозировать появление ещё одного апельсина.
Так, двенадцать добровольцев согласились посмотреть сюжеты, где чередовались лица людей с изображениями, связанными со смертью. Параллельно с помощью ЭЭГ следили за активностью серого вещества. Всё было ожидаемо до тех пор, пока среди лиц не начали всплывать лица самих испытуемых. В эти моменты мозг сбоил: отказывался анализировать, прогнозировать и ассоциировать.
Почему? Учёные затрудняются ответить. Но предполагают, что наблюдали часть инстинкта продолжения рода. Дескать, если бы наши предки слишком часто думали о своей смертности, они бы не шли на риск ради спаривания.
источник
Всегда найдётся азиат
В Калифорнии изобрели вирус, который убивает рак и укрепляет иммунную систему.
Профессор Юман Фонг с помощью генной инженерии вывел вирус CF-33, атакующий раковые клетки. Препарат будет готов к использованию во втором квартале 2020 года.
Как я и говорил, всегда найдётся азиат, который всё равно делает что-то лучше тебя.
Пятый элемент: физики возможно обнаружили новую силу во Вселенной
Науке до этого момента были известны лишь четыре фундаментальные силы во Вселенной: гравитация, электромагнетизм, слабый и сильный ядерные взаимодействия. Новое явление пока вызывает массу вопросов.
Революционное открытие, которое может приблизить человечество к разгадкам тайны возникновения Вселенной, удалось сделать физикам из Венгрии. Не исключено, что оно может стать разгадкой существования темной материи. Речь идет о новой, пятой физической силе. Ранее науке она была неизвестна. По мнению ученых, это открытие может стать новой главой в изучении космоса.
Науке до этого момента были известны лишь четыре фундаментальные силы во Вселенной: гравитация, электромагнетизм, слабые и сильные ядерные взаимодействия.
По данным ScienceAlert , новое явление было открыто в момент наблюдения за распадом химического вещества бериллий-8. Пока ученые не могут до конца объяснить неизвестный ранее феномен: в процессе элемент излучает свет, а его частицы - фотоны - превращаются в электроны и позитроны из-за воздействия высокой энергии.
Ученые были убеждены, что угол между частицами при столкновении будет уменьшаться. Это соответствовало бы теоретическим расчетам, сделанным по уже известным законам физики. Но по непонятным еще причинам угол увеличивался.
Аномальный процесс мог быть вызван неизвестной частицей, которая, по мнению физиков, может быть пятой силой во Вселенной. На данный момент людям информация о ней недоступна. Для того чтобы доказать существование новой силы, необходимо будет затратить немало времени.
Загадочное явление уже получило кодовое название Х17. Ожидается, что с его помощью космологи смогут решить вопрос существования темной материи: масса Вселенной на 85% состоит из данного вещества, но увидеть его не может никто. Именно поэтому знание о темной материи является только теорией.
Источник: https://m.tvzvezda.ru/news/vstrane_i_mire/content/2019112313...
Ученые научились делать бумагу из пластика
Пока экоактивисты спорят, что вреднее для природы бумага или пластик, ученые пошли дальше и создали бумагу из пластика. Конечно же из переработанного.
Из-за низкой насыпной плотности в процессе переработки отходы пластиковой пленки обычно отправляются на свалку или на заводы по термической переработке отходов. Поэтому преобразование пластиковых отходов в продукты с добавленной стоимостью в последние годы привлекает все больше внимания в попытке помочь решить проблему загрязнения пластиком.
Бумага имеет множество применений, но низкая прочность обычной целлюлозной бумаги в суровых условиях, таких как влажность и экстремальные температуры, ограничивает ее область применения. Синтетическая бумага на полимерной основе прекрасно себя ведет при экстремальной температуре и устойчива к кислотам, щелочам и воде. Рассказываем, как же получить такую чудо-бумагу. Спойлер: поймут только секущие в химии.
Недавнее исследование, опубликованное в Polymer International, показывает, что похожие на бумагу композиты могут быть получены из отходов пластиковых пленок методом термического разделения фаз.
Композиты получаются путем добавления полиэтилен-графт-малеинового ангидрида (PE-g-MAH) в качестве компатибилизатора и коллоидного диоксида кремния в качестве добавки. Полученные бумажно-подобные композиты продемонстрировали улучшение механических, термических и пригодных для печати свойства.
Наблюдались равномерно распределенные отверстия, которые улучшали печатную форму, предоставляя пространство для чернил или других функциональных молекул, и значение белизны CIE достигало 96,7%. Кроме того, бумажно-подобные композиты демонстрируют хорошее взаимодействие с чернилами и высокую способность к адсорбции воды или масла.
Вот так отходы пластиковой гибкой пленки можно переработать в пригодные для печати, похожие на бумагу композиты, которые можно использовать в качестве основных компонентов многофункциональной бумаги.
Планета спасена: российские ученые создали пластик из картошки, который можно съесть
Из обычного крахмала, картофельного или зернового, ученые Южно-Уральского государственного университета создали полностью биоразлагаемый пластик, который не наносит вреда природе. Сделанная из него одноразовая посуда настолько безвредна, что ее при желании можно даже съесть после использования.
Чтобы осуществить этот процесс, природный материал нужно подвергнуть специальной обработке с помощью ультразвука.
— Его источник мы погружаем в водный композиционный раствор из растительных биополимеров, после чего материал проходит дальнейшую тепловую обработку, — пояснил магистрант кафедры «Пищевые и биотехнологии» Южно-Уральского государственного университета Артем Малинин.
В результате воздействия ультразвука возникает кавитационное давление, которое позволяет добавкам (например, пектинам) встроиться в материал и изменить его свойства. Для регулирования таких свойств биопластика, как эластичность и водонепроницаемость, в водный композиционный раствор вносят пластификаторы и дополнительные пищевые добавки.
Использование ультразвука позволило им отказаться от альтернативных способов обработки (в частности, использования химикатов и генетически модифицированного сырья), что сделало технологию максимально экологичной. Появление данного способа производства может обеспечить российским производителям интеллектуальную независимость, поскольку детали уже существующих способов модификации крахмала, как правило, составляют коммерческую тайну иностранных компаний. На финальной стадии работы с полимером в процессе формовки получают готовые изделия.
— Из нашего биополимера можно создать широкий ассортимент пленок, которые планируется использовать для изготовления прочных пакетов, одноразовой посуды, упаковочных материалов и капсульных оболочек для лекарств, — рассказал магистрант кафедры «Пищевые и биотехнологии» Южно-Уральского государственного университета Арам Цатуров.
Получившаяся упаковочная биопленка обладает высокой эластичностью и прозрачностью в сочетании со способностью выдерживать значительные нагрузки.
— Если говорить про инновационную посуду, то она настолько безвредна, что ее даже можно съесть после использования, — отметил Арам Цатуров. — Причем такой «пище» можно придать антиоксидантные свойства, что сделает такие тарелки и ложки еще и полезными для организма.
Главное, такую посуду возможно создать на стандартном оборудовании, использующимся на современных нефтехимических предприятиях. Благодаря этому они планируют внедрить свою разработку с минимальными затратами.
— По внешнему виду изделия из крахмала напоминают премиальный пластик, но при этом они не ломаются и не деформируются благодаря повышенной гибкости, — отметила коммерческий директор торгово-производственной компании Picneco Мария Спивак. — На практике это означает, что к ним можно прилагать большие усилия — например, ножом из нового материла будет легко порезать стейк, и он при этом не потрескается, как столовый прибор из обычной пластмассы.
Простота технологии и удобство ее масштабирования должны сказаться и на конечной стоимости изделий. На первом этапе внедрения биоразлагаемые пакеты, сделанные из новых пленок, будут стоить на 10–15% дешевле аналогов при сопоставимых эксплуатационных характеристиках. Эксперты рынка считают проект успешным, ведь сейчас в стране отсутствует доступ к подобным отечественным материалам
— Биоразлагаемые пластики на основе крахмала в России не производятся, сейчас компании закупают аналогичные изделия за рубежом, в частности в Китае, — рассказал учредитель компании Geovita Георгий Макаренко. — Причем основным спросом пользуются те материалы, которые всё же содержат в себе 15–20% полипропилена, их добавляют в качестве связующего компонента.
Сейчас ученые уже создали несколько опытных образцов пленок с различными свойствами, которые можно скоро запустить в производство. При условии заключения договора с индустриальным партнером (в частности, к проекту уже проявила интерес научно-производственная компания «Биотех»), такая посуда и упаковка может появиться в России уже в конце 2019 года.
Ученые научились искусственно выращивать кровеносный сосуд человека
Эта технология поможет изучать новые методы лечения сосудов людей, больных диабетом.
Журнал Nature опубликовал исследование, в котором описана технология выращивания органоидов кровеносных сосудов (органоид — это трехмерная структура, выращенная из стволовых клеток, которая имитирует орган и может использоваться для изучения его особенностей. — Прим. ред.).
«Способность выращивать такие органоиды позволит исследователям раскрыть причины возникновения различных заболеваний и способы их лечения, например, болезни Альцгеймера, сердечно-сосудистых заболеваний, проблемы заживления ран, инсульта, рака, и, конечно, диабета», — утверждает автор исследования Джозеф Пеннингер, исследовательская кафедра Канады в области функциональной генетики, директор Института наук о жизни при Университете Британской Колумбии и основатель Института Молекулярной Биотехнологии при Австрийской Академии Наук.
По всему миру около 420 млн человек больны диабетом. Многие симптомы этого заболевания — это результат изменений в кровеносных сосудах. Несмотря на распространенность диабета, об этих изменениях мы знаем мало.
«Кровеносный сосуд при диабете изменяется и у пациента, и в выращенном сосудистом органоиде. Базальная мембрана вокруг кровяного сосуда сильно расширилась у больного диабетом. Сосудистые органоиды, которые были сделаны «диабетическими» в лабораторных условиях, могут теперь использоваться как модель для пробы новых видов лечения», — сказано в тексте исследования.
Ученые вырастили эти сосудистые органоиды используя стволовые клетки. При трансплантации их мышам, исследователи обнаружили, что органоиды развились в прекрасно функционирующие сосуды, включая артерии и капилляры. Это означает, что в скором времени мы сможем не только проектировать такие органоиды в лабораторных условиях, но и заменять сосудистую систему больного новой — здоровой.
«Самое интересное в нашей работе — это то, что нам успешно удалось создать настоящий кровеносный сосуд человека из стволовой клетки», — Рейнер Виммер, автор исследования и научный сотрудник в Институте Молекулярной Биотехнологии при Австрийской Академии Наук. — «Наши органоиды в высшей степени похожи на капилляры человека даже на молекулярном уровне, и мы можем теперь использовать их для изучения сосудистых заболеваний непосредственно на ткани человека».
При диабете кровеносные сосуды излишне утолщаются в базальной мембране. В результате сильно нарушается снабжение кислородом и питательными веществами клеток и тканей, у больного начинаются многочисленные проблемы со здоровьем: болезни почек, сердечные приступы, инсульты, слепота, заболевания периферической артерии, приводящие к ампутациям частей тела.
Исследователи поместили органоиды кровяного сосуда в «диабетическое» окружение.
«К удивлению, мы смогли отметить значительное расширение базальной мембраны в органоидах», — сказал Виммер. — «Это типичное утолщение базальной мембраны очень схоже с сосудистым поражением, которое наблюдается у больных диабетом».
Ученые проверили действие препаратов, которыми врачи блокируют процесс утолщения стенок кровеносных сосудов. Но на толщину их стенок не повлияло ни одно из антидиабетических средств.
Эти открытия могут позволить идентифицировать причины сосудистых заболеваний и протестировать новые способы лечения больных диабетом.
«Способность создать кровеносный сосуд человека, как органоид из стволовой клетки, — это смена игры», — заключает Джозеф Пеннингер.
Эта статья в нашем Журнале.
720 полов и способность к самоизлечению, а также как многоголовая амёба решает вычислительные задачи
Парижский зоопарк только что представил миру своего нового обитателя, назвав его просто "каплей".
Physarum polycephalum ("многоголовая слизь") представляет собой разновидность слизистой плесени желтоватого цвета. Она похожа на грибок, но ведет себя как животное.
У живого организма нет рта, желудка или глаз, но он способен обнаруживать и переваривать пищу.
Он ярко-желтого цвета, может ползать со скоростью до 4 сантиметров в час, у него нет мозга, но он способен к решению задач, а если его разрезать пополам, он способен срастись воедино заново.
Physarum polycephalum не является ни растением, ни животным, ни грибом. У этой слизи нет двух полов - мужского и женского, у нее - 720 полов. Она может распадаться на отдельные организмы, а потом сливаться в один.
Такие одноклеточные существа появились около полумиллиарда лет назад, но впервые о нем заговорили в мае 1973 года, когда жительница американского штата Техас обнаружила быстро увеличивающееся в размерах желтое пятно на своем заднем дворе. Обладающий потусторонним внешним видом живой организм стал сенсацией для СМИ.
Техасская "капля" умерла так же быстро, как и появилась. Мир забыл о необычной слизи, но в 2016 году было опубликовано исследование, авторы которого пришли к выводу, что эта слизь обладает своеобразной памятью.
Биолог из Национального центра научных исследований Франции Одри Дюссютур рассказала о том, что слизь оказалась способна к обучению, ученым удалось научить ее игнорировать вредные для нее вещества и при повторных экспериментах год спустя она смогла продемонстрировать те же навыки.
Слизь также показала способность к решению проблем: находила кратчайший выход из лабиринта и предвидела изменения в своей окружающей среде.
Изначально ученые выращивали слизь в чашках Петри и кормили ее овсянкой. Как только слизь достигла определенного размера, ее пересадили на кору дерева, которой она начала питаться, и поместили в террариум, где посетители смогут увидеть ее начиная с 19 октября.
"Любимыми местами слизи являются акация, дуб и кора каштанов", - сказала представитель зоопарка Марлен Итан.
По ее словам, слизнь обычно встречается на лесных почвах Европы. "Она успешно существует при колебаниях температуры от 19 до 25 градусов по Цельсию и при уровне влажности от 80 до 100%".
Слизь практически бессмертна, ее основные враги - свет и засуха. Находясь под их угрозой в течение нескольких лет, слизь может впадать в спячку.
"Капля" получила свое название по фильму ужасов 1958 года со Стивом Маккуином в главной роли, в котором инопланетная форма жизни захватывает маленький городок в Пенсильвании. В отличие от этого вымышленного персонажа Physarum polycephalumдля людей не опасна.
Источник: bbc. com
Также японские инженеры научили амебу Physarum polycephalum (или «многоголовую слизь») решать проблему коммивояжера — классическую вычислительную задачу, которая позволяет оптимизировать маршрут между точками на карте, посещая каждую из них только один раз. Одноклеточное решило проблему совершенно новым способом — это значит, что современным электронным устройствам есть, чему поучиться у амебы, пишет ScienceAlert.
Задача коммивояжера — одна из самых распространенных оптимизационных задач. Решающему ее алгоритму необходимо найти оптимальный маршрут между городами, проходящий через каждый из них как минимум по одному разу, с возвратом в исходный город. При постановке задачи указываются критерии маршрута — кратчайший, самый выгодный с точки зрения денег, совокупный критерий и другие. Сложность задачи растет экспоненциально: например, в списке из четырех городов можно составить три возможных маршрута, из восьми — уже 2 520 маршрутов.
Решением задачи занималась амеба Physarum polycephalum или «многоголовая слизь» — одноклеточное, которое обитает в тенистых и влажных местах. Например, в гниющих листьях и деревьях.
Исследователи из Университета Кейо в Японии поставили задачу коммивояжера амебе в простейшем виде, и ей удалось справиться. Тогда ученые усложнили задачу и обнаружили, что при экспоненциальном росте сложности время на решение у амебы увеличивается линейно.
Другими словами, из-за усложнения задачи качество ее решения не упало — амебе просто потребовалось больше времени. Исследователи отмечают, что одноклеточное решило задачу совершенно новым способом — и сделало это эффективнее компьютера.
Источник: hightech. fm