Исследование показывает влияние экранов на когнитивное развитие младших школьников.
Исследование , охватывающее 23 года и включающее более 30 000 детей до 12 лет, показывает значительное влияние просмотра телевизора и игр на компьютере на функции их мозга. Эти выводы представлены в обзоре нейровизуализационных исследований, опубликованном в журнале "Early Education and Development". Учёные обнаружили изменения в префронтальной коре, отвечающей за рабочую память и способность гибко реагировать на ситуации, а также в других областях мозга, связанных с восприятием и обработкой информации.
Профессор Х.Ли из Гонконгского университета образования подчеркивает важность учета цифрового опыта детей в их когнитивном развитии. Он призывает политиков помогать родителям управлять цифровым взаимодействием детей, продвигая программы, которые способствуют положительному развитию мозга.
Исследование показывает, что ранний цифровой опыт значительно влияет на формирование мозга детей и их функционирование, что может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Например, выявлены негативные эффекты просмотра экранов на внимание, исполнительные функции и когнитивные процессы. Однако некоторые исследования также показали положительное влияние цифровых технологий на способности к концентрации и обучению.
Авторы исследования призывают к разработке и реализации политик, основанных на эмпирических данных, для защиты и улучшения развития мозга детей в цифровую эпоху. Они предлагают ресурсы и стимулы для создания и оценки цифровых вмешательств, направленных на укрепление роста мозга у детей.
В заключение, авторы исследования призывают политиков разработать и реализовать научно обоснованные меры для поддержки учителей и родителей в эпоху цифровых технологий. Также они подчеркивают необходимость дальнейших исследований для более глубокого понимания влияния экранов на мозговые функции.
Исследование показывает новую роль дофамина в обучении и принятии решений.
В новаторском исследовании учёные из Университета Уэйк Форест изучили роль дофамина в обучении мозга человека. Впервые удалось отследить работу этого нейромедиатора в реальном времени в глубинах мозга трёх людей. Исследование показало, что дофамин не только связан с восприятием вознаграждения, но и играет ключевую роль в процессе обучения на основе ошибок.
Доктор Кеннет Т. Кишида, ассоциированный профессор физиологии и фармакологии, отметил: "Ранее было известно о важной роли дофамина в обучении на основе переживаний 'вознаграждения' (и возможно 'наказания') у животных, но мало работ посвящено изучению его действия в человеческом мозге". Это первое исследование, демонстрирующее, как дофамин кодирует вознаграждение и наказание, а также то, что он отражает "оптимальный" сигнал обучения, используемый в современных исследованиях искусственного интеллекта.
Учёные применили метод быстрой циклической вольтамперометрии в сочетании с машинным обучением для измерения уровня дофамина в реальном времени. Исследование проводилось на трёх пациентах во время инвазивной операции – глубокой мозговой стимуляции при лечении существенного тремора.
Участникам предложили сыграть в простую компьютерную игру, где они учились принимать решения, максимизирующие награды и минимизирующие наказания. Игроки получали реальные денежные призы за правильные решения и теряли деньги за ошибки. Уровень дофамина измерялся каждые 100 миллисекунд на каждом этапе игры.
Результаты показали, что дофаминовая система намного сложнее и многоаспектнее, чем предполагалось ранее, играя важную роль как в обработке проигрышей, так и в победах. Кишида сказал: "Мы обнаружили, что дофамин играет роль не только в сигнализации о положительных и отрицательных переживаниях в мозге, но и делает это оптимальным образом при обучении на основе этих исходов".
Исследование подчёркивает ключевую роль дофамина в обучении на основе наших переживаний – как положительных, так и отрицательных, помогая мозгу адаптировать поведение для принятия решений, связанных с положительными результатами. "Дофамин – важная часть сложной системы, которая учит наш мозг и направляет наше поведение," отметил Кишида.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances , может предоставить новые направления в исследованиях для понимания механизмов, лежащих в основе депрессии, зависимости и связанных с ними психиатрических и неврологических расстройств.
Ни одно животное не может похвастаться набором способностей человеческого мозга. Ученые веками не могли понять, что в нем такого особенного.
Ученые из Пекинского педагогического университета сравнили развитие ключевой части мозга у человека и у макак, обнаружив, что префронтальная кора взрослеет у нас намного медленнее, чем у обезьян. Исследование было опубликовано в Nature Neuroscience.
Почему именно префронтальная кора
Префронтальная кора отвечает за все то, что отличает человека от обезьяны: принятие сложных решений, контроль над импульсами, планирование на годы вперед, сопереживание, самосознание и чувство юмора. И именно эта часть мозга окончательно дозревает одной из последних, лишь к 25 годам.
Ученые предположили: может, в темпе и особенностях ее развития и кроется разгадка человеческой уникальности? И они решили сравнить этот процесс у нас и у макак на молекулярном уровне.
Сперва исследователи получили небольшие образцы ткани префронтальной коры у детей с тяжелой эпилепсией, которым необходима была нейрохирургическая операция, а также у макак на разных этапах после их рождения.
А затем они провели анализ на уровне одной клетки: они брали отдельные клетки мозга и смотрели, какие гены в них включены. Кроме того, они проверяли доступность хроматина — насколько распакована и готова к чтению ДНК внутри ядра клетки. Чем она более открыта, тем активнее могут работать связанные с ней гены.
Оказалось, что префронтальная кора человека действительно развивается гораздо дольше и сложнее, чем у макаки. Более того, критическую роль играют глиальные клетки-предшественники. Это стволовые, незрелые клетки, которые позже превращаются в глию.
Глия — это жизненно важная служба поддержки нейронов. Она их питает, убирает мусор, изолирует для быстрой передачи сигналов и регулирует их работу.
Исследователи обнаружили, что у человека эти клетки-предшественники гораздо дольше сохраняют способность к активному делению и размножению, чем у макак. Это значит, что в человеческом мозге создается более сложная и обширная инфраструктура для нейронов.
Весьма часто геймеры сталкиваются с критикой. «Лучше бы по дому что-нибудь сделал», «Глаза сломаешь!», «Опять деградируешь?» — доводов, почему стоит «закруглиться» и выключить компьютер множество, но последний мы опровергнем. Не так уж плохи компьютерные игры: это доказали ученые!
По статистике, только четверть россиян одобряют то, что члены их семьи играют в игры. Фразу «Компьютерные игры полезны» редко услышишь. Однако ученые все чаще ее подтверждают. Неужели есть плюсы от бесконечных кликов, долгого сидения на одном месте и эмоциональных перепадов?
Чем полезны компьютерные игры
Исторически компьютерные игры, конечно, были скорее баловством, чем способом развития. Их создавали для развлечения, с чем они успешно справлялись в середине прошлого столетия и великолепно справляются в наши дни. Ведь в «эпидемии стресса» человеку важно отдыхать и сохранять ментальное здоровье.
Кстати, японские ученые в 2024 году провели исследование, согласно которому полтора часа в день игр на качественных консолях улучшало психическое состояние, так как повышало удовлетворенность жизнью. Правда, испытуемые, игравшие дольше 3 часов в день, наоборот, становились менее психически устойчивыми.
Конечно, заменять жизнь на компьютерную игру не стоит. Зато это отлично расслабляет и приносит радость
А вот другое исследование, которое подтверждает, что видеоигры способны улучшить самочувствие. Ученые из Оксфордского университета попросили игровые корпорации Electronic Arts и Nintendo of America опросить игроков «Зомби против растений» и Animal Crossing: New Horizons, что их мотивирует играть, как они себя чувствуют и довольны ли они. После чего исследователи сравнили результаты с игровыми действиями участников опроса. Авторы исследования обнаружили положительную связь между игрой и эмоциональным благополучием.
Но ведь источником эндорфина может стать и спорт, и творчество, и забота о близких. Чем же еще полезны компьютерные игры?
Исследователи из Университета штата Джорджия выяснили, что компьютерные игры улучшают сенсомоторные способности к принятию решений. Исследование проводили среди студентов. Авторы попросили испытуемых правильно обозначать направление движущихся точек, отражающихся в зеркале. Параллельно ученые делали томографию, отслеживая работу мозга. Выяснилось, что заядлые геймеры реагировали быстрее, лучше запоминали и контролировали внимание.
Увы, с возрастом нейронные функции утрачиваются. Меньше ловкости, скорости реакции, больше боли в суставах и чаще звучит «Был(а) бы я помоложе...». Исследование канадских ученых доказало: игра может снизить риск деменции у пожилого человека. Ученые попросили испытуемых в возрасте от 55 до 75 лет играть в Super Mario 64. В итоге те, кто этого не делал, теряли серое вещество в гиппокампе, мозжечке и префронтальной коре головного мозга, а у начинающих геймеров наблюдался рост количества нейронов. Примечательно, что игра предполагала использование VR-очков.
Оказывается, игры могут помогать пожилым людям не терять навыки координации
Итак, если вас упрекнут в бессмысленности вашего хобби, вы можете привести эти научные данные о компьютерных играх:
Они повышают удовлетворенность жизнью;
Игры на ПК помогают психике оставаться стабильной;
Геймерам проще контролировать внимание и быстро реагировать в трудных ситуациях;
Бабушкам и дедушкам стоит самим поиграть в игры, ведь они спасают от потери серого вещества в гиппокампе.
Это Ширли Карри, стример Skyrim. Вот что она думает о своем увлечении: «Играю в компьютерные игры с середины 90-х, тогда мой сын купил мне первый компьютер. Игры помогают поддерживать мозги в тонусе. Пусть я и не очень хороший игрок (иногда я просто тормоз), но мне нравится играть»
В чем вред компьютерных игр
Пожалуй, главная причина, по которой компьютерные игры так не любят, — мнение, что геймеры становятся агрессивнее. Чаще всего в таком эффекте обвиняют шутеры — «стрелялки». Мол, таким игрокам хочется пострелять и в реальной жизни. Это ученые из Оксфордского университета уже опровергли.
Но есть реальные негативные моменты, которые проявляются только при чрезмерном увлечении компьютерными играми. Например, в этом исследовании ученые опросили 955 человек и выяснили, что сеанс непрерывной игры длительностью в 3-6 часов влияет на зрение, позвоночник, суставы кистей. Причем проблема касается игроков любого возраста.
Важно уметь делать передышки. Каждые 15 минут стоит вставать и делать небольшую разминку
В 2022 году вступил в силу документ ВОЗ, признающий игроманию расстройством психики. И сегодня зависимость от компьютерных игр лечат даже медикаментозно. «Заполучить» психическое отклонение можно даже от простейшей игры: самый первый зафиксированный случай зависимости проявился у любителя Pac-Man еще в 1983 году.
Казалось бы — желтый кружочек ходит по лабиринту и кушает точки. Но даже это может вызвать зависимость, особенно у несформированных личностейСкриншот из игры Pac-Man
Полезные и бесполезные: в какие игры лучше играть
Если хотите испытать на себе максимально полезное действие компьютерных игр, выбирайте игры в этих жанрах:
Песочницы. Игры вроде Minecraft развивают творческое мышление.
Платформеры. Это игры типа Mario, влияющие на пространственное мышление.
Гонки. Need for Speed поможет вам развить скорость не только автомобиля, но и реакции вашего мозга.
Файтинг. Безопаснее всего драться в Mortal Combat, чтобы уметь быстро принимать решения в жизни.
Шутеры. Как бы ни ругали Battlefield, но фокусировать внимание и делать разминку для памяти полезно.
А как же головоломки? Американские ученые обнаружили, что они не настолько эффективны для мозга, как пишут разработчики. Особенно смехотворны увещевания «Скачай игру и твой IQ повысится». Конечно, нет. А вот среди самых полезных игр исследователи выделили как раз «жестокие» шутеры. Но все полезно, конечно, в меру.
Одна привычка может способствовать омоложению мозга
В недавнем исследовании американские специалисты обнаружили любопытную закономерность: у людей, которые регулярно выполняют аэробные упражнения, мозг был моложе тех, кто не занимается спортом вовсе. Более того, им удалось даже определить возрастной период, когда занятия спортом оказывают наиболее положительное влияние на состояние нашего мозга.
Сделать спорт частью своего образа жизни не так просто, но факт того, что он может омолодить мозг, является мощным мотиватором.
Возраст мозга далеко не всегда совпадает с хронологическим возрастом человека. Чем он моложе, тем большей пластичностью он обладает, которая позволяет легко адаптироваться к изменениям окружающей среды и осваивать новые виды деятельности. И главное — мы можем повлиять на этот показатель.
Согласно результатам более ранних исследований, каждый дополнительный год старения мозга связан с повышением риска развития деменции примерно на 3%. Но как остановить (или даже обратить вспять) этот процесс?
Аэробные упражнения омолаживают мозг
Прежде чем провести исследование связи между спортом и возрастом мозга, группа ученых из нескольких университетов США разработали ИИ-модель, которую научили определять, как выглядит мозг людей разных возрастов, загрузив в систему тысячи снимков МРТ. Алгоритмы анализировали объемы мозга, его структуру и другие едва заметные неврологические особенности, позволяющие точно предсказывать биологический возраст мозга каждого пациента.
Затем для проведения эксперимента специалисты отобрали 130 добровольцев в возрасте от 26 до 58 лет, которые вели неактивный образ жизни. Они были разделены на две группы: одной половине пришлось в течение последующих 12 месяцев регулярно выполнять аэробные упражнения средней и высокой интенсивности, а другая составила контрольную группу. Участники программы тренировок дважды в неделю посещали часовые занятия под присмотром исследователей, а также занимались спортом дома, чтобы в сумме уделять физическим упражнениям 150 минут в неделю.
Аэробные упражнения (кардиотренировка) — это физические упражнения, направленные на повышение выносливости организма путем увеличения потребления кислорода мышцами. Они выполняются длительное время с умеренной интенсивностью — это может быть, например, бег трусцой, быстрая ходьба, плавание, велоспорт, танцы и другие динамичные движения.
Через год после начала наблюдения исследователи проанализировали состояние мозга всех участников и обнаружили, что мозг тех людей, которые занимались спортом все это время, стал выглядеть примерно на семь месяцев моложе, чем в первый день эксперимента. В контрольной группе показатели не изменились.
«Однако механизмы, с помощью которых возникают эти эффекты, остаются неизвестными»
Статистический анализ не выявил корреляции между улучшением физической формы и положительными изменениями в мозге. Другие гипотезы также остались неподтвержденными. Возможно, аэробные упражнения запустили каскад изменений во всем организме, которые исследователям не удалось зафиксировать в ходе этой работы. В любом случае, связь между спортом и омоложением мозга установлена, но механизм этого явления пока остается загадкой для научного сообщества.
29 апреля 1897 года в Лондоне, в здании Королевского общества — одного из старейших и авторитетнейших научных учреждений мира — состоялось заседание, на котором Джозеф Джон Томсон, возглавлявший Кавендишскую лабораторию в Кембридже, объявил о революционном открытии. Ученый, известный своей скрупулёзностью и осторожностью в выводах, на этот раз выступил с заявлением, которое навсегда изменило представления о строении материи.
Предисловие
Еще в 1854 году начались эксперименты с высоким напряжением в разрежённом воздухе. И было замечено, что искры пробегают заметно большее расстояние под вакуумом, в сравнении с обычными условиями. В 1859 году немецкий физик Юлиус Плюккер открыл, что если взять стеклянный сосуд, из которого выкачан воздух и впаять в него две металлические пластины, а затем через пластины пропустить постоянный электрический ток, то с поверхности металлических пластин будут выходить особые лучи, которые будут заставлять светиться те части стенок сосуда, на которые они попадут. В дальнейшем такие лучи назовут катодными. Также Плюккер наблюдал отклонение открытых им катодных лучей под действием магнита. В 1879 году английский физик Уильям Крукс установил, что при отсутствии внешних электрических и магнитных полей катодные лучи распространяются прямолинейно, и понял, что они могут отклоняться магнитным полем. С помощью созданной им газоразрядной трубки он обнаружил, что, падая на некоторые кристаллические вещества (названные в дальнейшем катодолюминофорами), катодные лучи вызывают их свечение.
Выступление Томсона
А теперь вернемся в 29 апреля 1897 года, в здание Королевского общества, в котором и произошло историческое заседание. Атмосфера в зале была напряжённой: вопрос о природе катодовых лучей долгое время разделял научное сообщество. Немецкие физики, вслед за Герцем и Ленардом, настаивали на волновой природе лучей, тогда как британские исследователи, включая Крукса, видели в них поток заряженных частиц. Томсон, однако, не стал повторять умозрительные аргументы. Вместо этого он представил коллегам результаты своих экспериментов, проведённых с усовершенствованной катодно-лучевой трубкой. Учёный подробно описал, как, создав глубокий вакуум, он наблюдал отклонение лучей под воздействием электрических и магнитных полей. С помощью точных измерений он вычислил отношение заряда частицы к её массе, которое оказалось в тысячи раз больше, чем у ионов водорода — самого лёгкого из известных тогда элементов.
Результаты исследования
Этот результат был ошеломляющим. Томсон объяснил, что столь малая масса частиц, входящих в состав атомов, опровергает классическую теорию о неделимости атома. Он смело заявил: катодные лучи состоят из «корпускул», которые являются универсальными компонентами материи. Термин «электрон» тогда ещё не вошёл в широкий обиход — его популяризируют позже, — но суть открытия была ясна. Томсон предложил первую модель атома, где отрицательно заряженные частицы «плавали» в положительно заряженной среде, словно изюм в пудинге. Реакция аудитории была неоднозначной. Многие учёные, воспитанные на идеях непрерывности материи, встретили выводы скептически. Однако железная логика расчётов и экспериментальные доказательства постепенно развеяли сомнения. Уже через несколько лет открытие электрона признали фундаментальным прорывом, а Томсон получил Нобелевскую премию по физике в 1906 году.
29 апреля 1897 года стал точкой отсчёта для новой эры в науке. Работа Томсона не только разрушила античную догму о неделимости атома, но и открыла путь к исследованиям квантовой механики, ядерной физики и электронных технологий. Именно с его выступления начался путь к пониманию микромира, который позже привёл человечество к транзисторам, компьютерам и цифровой революции. Скромная лекция в стенах Королевского общества оказалась одним из тех редких моментов, когда наука переписала свои законы, открыв дверь в неизведанное.
Мишаэль Кассе (Michaël Chassé) из Монреальского университета с коллегами провел проспективное когортное исследование и пришел к выводу, что оценка перфузии мозга и его ангиография с помощью компьютерной томографии недостаточно точны для подтверждения смерти по неврологическим критериям. В работу включили 282 взрослых пациента (средний возраст 57,8 года; 53 процента — мужчины) в 15 отделениях интенсивной терапии разных канадских клиник. Все они находились в критическом состоянии и глубокой коме (три балла по шкале Глазго). Им выполнили оценку перфузии мозга по КТ с контрастным усилением и КТ-ангиографию в промежуток не более двух часов от слепой стандартизованной клинической оценки смерти мозга. Оценку КТ проводили два независимых специалиста по нейровизуализации, не знакомые с результатами клинического обследования. Результаты опубликованы в журнале JAMA Neurology.
204 (72 процента) участников признали мертвыми по стандартизованным клиническим неврологическим критериям. Качественная КТ-оценка перфузии ствола мозга при диагностике смерти продемонстрировала среднюю чувствительность 98,5 процента и специфичность 74,4 процента, количественная диагностической точностью не обладала. Качественная КТ-оценка перфузии всего мозга показала среднюю чувствительность 93,6 процента и специфичность 92,3 процента, а КТ-ангиография обладала чувствительностью 75,5–87,3 и специфичностью 89,7–91,0 процента. Ни один из этих методов нейровизуализации не достиг установленного порога точности в 98 процентов, а значит, они могут служить лишь дополнительными, но не самостоятельными методами констатации смерти по неврологическим критериям.
Хуан Эугенио Эглесиас (Juan Eugenio Iglesias) из Массачусетского технологического института составил с коллегами гистологический атлас мозга взрослого человека. Он может помочь в автоматизированном анализе МРТ-сканов с высоким разрешением. Исследователи воспользовались алгоритмами машинного обучения, чтобы преобразовать около 10 тысяч гистологических срезов пяти целых полушарий мозга взрослых людей в трехмерные структуры и картировать в них 333 изучаемых области. Также они разработали дополнительный байесовский инструмент для автоматической сегментации МРТ на эти области. Детальное описание рабочего процесса опубликовано в журнале Nature.
В качестве примеров практического использования атласа авторы работы применили его для сегментации ex vivo МРТ-сканов со сверхвысоким разрешением и волюметрического анализа проявлений болезни Альцгеймера по снимкам in vivo. Исходные и упорядоченные данные, атлас NextBrain, инструменты для визуализации и сегментации, а также результаты сегментации ex vivo МРТ выложили в открытый доступ.
В состоянии бодрствования наш мозг работает как очень мощный компьютер с подключенными датчиками и сенсорами, которые позволяют осуществлять постоянную сверку внутренней модели мироустройства с потоком внешних сигналов.
Все, что мы видим, слышим и ощущаем, проходит перекрестную проверку на согласованность. И благодаря этой непрерывной сверке данных формируется стабильная и логичная картина реальности.
Но во время сна все меняется. Инструменты для сверки практически полностью отключаются, и мозг, освобожденный от необходимости сопоставлять знания об устройстве реальности с поступающей извне информацией, запускает режим "свободной сборки".
Он начинает генерировать образы, сюжеты и эмоции, комбинируя обрывки воспоминаний, страхов и желаний. Во время фазы быстрого сна (REM), когда мы видим наиболее яркие и запоминающиеся сновидения, активность префронтальной коры мозга, отвечающей за критическое мышление, резко снижается. Именно поэтому во сне мы не удивляемся возможности летать, ездить верхом на розовом пони и разговаривать с людьми, давно покинувшими мир живых.
Момент пробуждения — первый шаг очередной верификации. Мозг проводит быстрый аудит, сравнивая воспоминания о сне с новой порцией данных от органов чувств. Яркий солнечный свет, звук будильника, ощущение теплой постели — все это моментально обличает несостоятельность ночных галлюцинаций (а сны — это именно галлюцинации).
Так и происходит разграничение: то, что подтверждается органами чувств, — реальность; то, что остается лишь отрывочным воспоминанием, рассыпающимся, как песочный замок, через несколько часов после пробуждения, — сон.
Интересно, что эта система порой дает сбой. Во время резкого пробуждения или в состоянии сонного паралича мозгу не всегда удается оперативно сверить внутреннюю модель мироустройства с потоком внешних сигналов. Это ненадолго создает иллюзию отсутствия границы между вымыслом и явью. Поэтому визуальные, слуховые и тактильные галлюцинации, вызываемые сонным параличом, могут быть крайне пугающими и едва ли отличимыми от реальности.
Исследователи из Северо-Западного университета применили новое соединение для остановки ранних стадий болезни Альцгеймера у мышей – потенциально открывая путь к революционному лечению, при котором это разрушительное заболевание можно будет контролировать так же, как высокий уровень холестерина.
Команда обнаружила ранее неизвестный подтип белка в мозге, который приводит к развитию болезни Альцгеймера. Результаты опубликованы в журнале Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association. Ученые продемонстрировали, что разработанное соединение под названием NU-9 способно атаковать этот мозговой белок и предотвратить развитие заболевания – по крайней мере, у мышей.
Большинство людей привыкли контролировать уровень холестерина. Высокий холестерин не означает, что у вас скоро случится сердечный приступ. Но это сигнал начать принимать препараты для снижения уровня холестерина и предотвращения приступа в будущем.
NU-9 может играть аналогичную роль. Если у человека есть биомаркер, сигнализирующий о болезни Альцгеймера, он сможет начать принимать NU-9 до появления симптомов.
В ходе эксперимента команда взяла лабораторных мышей с предрасположенностью к развитию болезни Альцгеймера, у которых еще не проявилось заболевание, и начала давать им пероральную дозу NU-9 в течение 60 дней. Исследователей особенно интересовало, как NU-9 повлияет на белок бета-амилоидных олигомеров, который накапливается в мозге параллельно с признаками болезни Альцгеймера.
После тщательного изучения мозга мышей ученые обнаружили, что NU-9 снижает присутствие ранее неизвестного подтипа бета-амилоидных олигомеров, который назвали ACU193+ AβOs. Этот конкретный тип белка связан с воспалением мозга, возникающим до постановки диагноза болезни Альцгеймера. Когда команда ввела NU-9 в мозг мышей, препарат подавил присутствие токсичного белка и уменьшил воспаление.
Эти результаты поразительны. Сейчас разрабатывается несколько ранних диагностических анализов крови на болезнь Альцгеймера. Перспектива улучшенной ранней диагностики в сочетании с препаратом, способным остановить заболевание на начальной стадии, – это наша цель.
Следующим шагом станет изучение эффективности NU-9 на поздних стадиях болезни Альцгеймера.
Представьте себе жизнь, где вместо дружелюбных лиц вы видите жуткие гримасы демонов. Именно с такой кошмарной реальностью столкнулся 58-летний мужчина, ставший героем этой истории.
О необычном случае сообщиластатьяв авторитетном медицинском журнале "Lancet". Пациент прекрасно различает лица на фотографиях и экранах, но стоит ему взглянуть на человека вживую — и обычные черты искажаются, принимая демонический облик.
"Зрительная метаморфопсия" или "прозопометаморфопсия" — так ученые называют это редчайшее расстройство. Но что кроется за этим? Неужели это не просто сбой в работе мозга, а нечто большее?
В ходе эксперимента пациенту показывали фото человека, а затем – того же человека вживую. Бедолага описывал жуткие искажения, которые видел, а ученые при помощи компьютерной программы воссоздавали эти образы. Результат оказался шокирующим: изображение на экране полностью совпадало с тем, что видел пациент!
Что же он видит на самом деле?
Визуализация искажений лица при прозопометаморфопсии.
Сбой в работе зрительной системы? Глюк матрицы? Или, может быть, истинную сущность объекта, скрывающуюся под маской человека?
"Мы смогли визуализировать в реальном времени, как пациент воспринимает искажения лица" - с трепетом поведал автор исследования Антонио Мелло. Но что если это не искажения, а иной уровень реальности, недоступный большинству из нас? Что если этот человек видит то, что скрыто от наших глаз, то, что мы не должны видеть?
P.S.
Эта история заставляет задуматься о том, как мы воспринимаем мир. Может быть, наше зрение — это лишь фильтр, скрывающий от нас истинную реальность? И возможно, в далеком прошлом люди видели мир совсем иначе, чем мы сейчас?
Многие научно-популярные книги посвящены пользе медитаций и вреду от поверхностного отношения к этой практике. Авторы нового исследования нашли доказательства того, что особый тип медитаций улучшает процесс циркуляции спинномозговой жидкости.
Ученые из Университета Вандербильта (США) хотели понять, могут ли практики осознанности влиять на движение спинномозговой и тканевой жидкостей. По их словам, взаимодействие последних поддерживает стабильную среду для клеток мозга и позволяет ему вовремя очищаться от «отходов». Научная статья исследователей опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Команда набрали группу из 23 человек с богатым опытом в области духовных практик. В течение своей жизни каждый участник уделил медитациям сосредоточенного внимания — концентрации на одном объекте или ощущении — более 3,7 тыс. часов. Также ученые сформировали две контрольные группы из добровольцев без аналогичного опыта.
Сперва мозг опытных участников просканировали при помощи МРТ. Далее их попросили сосредоточиться на собственном дыхании и какое-то время находиться в этом состоянии. Тем временем исследователи проанализировали особенности циркуляции жидкостей в мозге испытуемых.
Результаты показали изменения в движении спинномозговой и тканевой жидкостей во время сеансов медитации. Когда опытные медитирующие переключались с мыслительного потока на сосредоточенное внимание, циркуляция становилась более упорядоченной.
Чтобы убедиться, что эффект был вызван медитацией, а не изменением ритма дыхания, ученые провели эксперимент над неопытными добровольцами. Первая часть испытуемых отдыхала во время МРТ, а вторая — дышала по правилам, предусмотренным медитацией.
Как выяснилось, у добровольцев, контролировавших дыхание, не выявили явных улучшений в циркуляции жидкости. Судя по всему, результата можно достичь лишь за счет медитации.
Авторы надеются, что их наработки будут полезны при разработке новых методов лечения и профилактики многих заболеваний.
«Если рассматривать Punctum в контексте, он поразительно ярок».
NGC 4945 — спиральная галактика, видимая с ребра, всего в 11 миллионах световых лет от нас в созвездии Центавра(Изображение предоставлено ESO)
Необычайно мощный загадочный объект, обнаруженный в соседней галактике и видимый пока только в миллиметровом радиодиапазоне, может оказаться совершенно новым астрофизическим объектом, непохожим ни на что, виденное астрономами ранее.
Объект был назван «Punctum», производным от латинского pūnctum , означающего «точка» или«точка», группой астрономов под руководством Елены Шабловинской из Института астрофизических исследований Университета Диего Порталеса в Чили. Шабловинская обнаружила его с помощью ALMA , Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы.
Астрономы пока не знают, что это такое — известно лишь, что это компактное тело, у него удивительно структурированное магнитное поле и, по сути, это объект, излучающий огромное количество энергии.
«Если рассматривать это в контексте, Punctum поразительно яркий — в 10 000–100 000 раз ярче типичных магнетаров, примерно в 100 раз ярче микроквазаров и в 10–100 раз ярче почти каждой известной сверхновой , и только Крабовидная туманность превосходит его среди связанных со звездами источников в нашей галактике », — сказала Шабловинская.
Пунктум находится в активной галактике NGC 4945, довольно близком соседе нашей галактики Млечный Путь , расположенной в 11 миллионах световых лет от нас. Это чуть за пределами Местной группы. Однако, несмотря на такую близость, его невозможно увидеть в оптическом или рентгеновском диапазоне, а только в миллиметровом радиодиапазоне. Это только усугубило загадку, хотя космическому телескопу имени Джеймса Уэбба (JWST) ещё предстоит изучить объект в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах.
Изображение яркого ядра NGC 4945, полученное с помощью телескопа ALMA, и врезка: компактный загадочный объект под названием Пунктум.(Изображение предоставлено: Елена Шабловинская и др.)
Что может быть Punctum?
Его яркость оставалась неизменной в течение нескольких наблюдений, проведённых в 2023 году, что означает, что это не вспышка или какое-либо другое преходящее явление. Миллиметровое излучение обычно исходит от холодных объектов, таких как молодые протопланетные диски и межзвёздные молекулярные облака. Однако высокоэнергетические явления, такие как квазары и пульсары, также могут генерировать радиоволны посредством синхротронного излучения, при котором заряженные частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, описываются спиралью вокруг линий магнитного поля и излучают радиоволны.
Что мы знаем о Пунктуме, так это то, что, судя по силе поляризации его миллиметрового света, он должен обладать высокоструктурированным магнитным полем. Поэтому Шабловинская полагает, что наблюдаемое нами у Пунктума излучение — это синхротронное. Объекты с сильной поляризацией, как правило, компактны, поскольку более крупные объекты обладают хаотичными магнитными полями, которые нейтрализуют любую поляризацию.
Возможно, источником синхротронного излучения является магнетар , полагают учёные, который представляет собой пульсар с сильным магнитным полем . Однако, хотя упорядоченное магнитное поле магнетара отвечает всем требованиям, магнетары (и обычные пульсары, если уж на то пошло) гораздо слабее в миллиметровом диапазоне длин волн, чем Пунктум.
Остатки сверхновой , такие как Крабовидная туманность, представляющая собой беспорядочные внутренности звезды, выброшенные в космос в 1054 году нашей эры, ярко светят в миллиметровом диапазоне. Проблема в том, что остатки сверхновой довольно велики — сама Крабовидная туманность имеет диаметр около 11 световых лет, — тогда как Пунктум, очевидно, гораздо меньше и компактнее.
Крабовидная туманность, полученная космическим телескопом имени Джеймса Уэбба(Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech)
«На данный момент Punctum действительно стоит особняком — он не вписывается ни в одну из известных категорий», — сказала Шабловинская. «И, честно говоря, ничего подобного не наблюдалось ни в одном из предыдущих миллиметровых обзоров, в основном потому, что до недавнего времени у нас не было ничего столь же чувствительного и высокоточного, как ALMA».
Существует оговорка, что Punctum может быть просто аномалией: экстремальной версией известного объекта, например, магнетара в необычной среде или остатка сверхновой, взаимодействующего с плотным веществом. Однако пока это лишь предположения, не подкреплённые доказательствами. Вполне возможно, что Punctum действительно является первым представителем нового типа астрофизических объектов, которые мы раньше не видели, просто потому, что их может обнаружить только телескоп ALMA.
В случае с Пунктумом, он в 100 раз слабее активного ядра NGC 4945, которое заряжается энергией от сверхмассивной чёрной дыры, питающейся падающим веществом. Пунктум, вероятно, вообще не был бы замечен в данных ALMA, если бы не его исключительно сильная поляризация.
Дальнейшие наблюдения с помощью ALMA, безусловно, помогут пролить свет на тип объекта Punctum. Наблюдения, которые открыли Punctum, были сосредоточены на ярком активном ядре NGC 4945; Punctum оказался в поле зрения лишь случайно. В будущих наблюдениях Punctum с помощью ALMA можно будет добиться гораздо более низкого уровня шума, не беспокоясь о пересвечении яркого ядра галактики, и его также можно будет наблюдать на разных частотах.
Наибольшую помощь потенциально может оказать JWST. Если он сможет увидеть инфракрасный аналог, то его более высокое разрешение может помочь определить, что такое Punctum.
«Высокое разрешение и широкий спектральный диапазон JWST могут помочь выяснить, является ли излучение Punctum чисто синхротронным или включает в себя пылевые или эмиссионные линии», — сказала Шабловинская.
На данный момент это сплошные «если» и «но», и все, что мы можем сказать наверняка, это то, что астрономы столкнулись с настоящей загадкой, которая до сих пор сбивает их с толку.
«В любом случае, — заключила Шабловинская, — Punctum показывает нам, что в миллиметровом небе ещё многое предстоит открыть».
Статья, описывающая открытие Punctum, была принята в журнал Astronomy & Astrophysics, а предварительная версия доступна на сайте astro.ph .
Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) раскрыли механизм, замедляющий старение мозга. Команда идентифицировала белок DMTF1, который стимулирует деление нейральных стволовых клеток, чья активность обычно угасает с возрастом. Открытие закладывает фундамент для создания терапии, способной восстановить когнитивные функции и память у пожилых людей.
Нейрон
Фабрика нейронов. Нейральные стволовые клетки — это не сами нейроны, а их «родители», обладающие потенциалом стать любой клеткой мозга. Процесс их превращения называется нейрогенезом. Взрослая стволовая клетка находится в режиме ожидания, пока биохимический сигнал (например, белок DMTF1) не заставит ее разделиться. В результате возникают клетки-предшественники, которые проходят путь созревания, отращивают отростки и превращаются в полноценные нейроны, способные передавать импульсы. Если нейральные клетки «смолкают» обновление мозга останавливается.
Старение человеческого организма неизбежно затрагивает головной мозг, вызывая постепенное снижение производства новых нейронов. Этот процесс напрямую связан с состоянием нейральных стволовых клеток, которые с годами переходят в состояние «покоя» и перестают производить новые нейроны.
Одной из главных причин такого увядания считается износ теломер — защитных колпачков на концах хромосом, которые укорачиваются при каждом делении клетки. Когда теломеры становятся критически короткими, клетки теряют способность к регенерации, что ведет к их гибели и последующему когнитивному спаду.
Процесс нейрогенеза.
Соавтор новой работы, опубликованной в журнале, Science Advances Деррик Сек Тонг Онг из NUS отмечает: «Недостаточная регенерация нейральных стволовых клеток препятствует формированию новых клеток, необходимых для поддержания функций обучения и памяти». Несмотря на то, что ранее ученым удавалось частично восстанавливать этот процесс, глубинные механизмы управления стволовыми клетками оставались загадкой до текущего момента.
Путь к регенерации нейронов
В ходе экспериментов на мышиных моделях и культуре человеческих клеток ученые выделили белок DMTF1. Этот белок, в изобилии присутствующий в молодом и здоровом мозге, выступает в роли своеобразного переключателя для генов. Как выяснилось, искусственное повышение уровня DMTF1 заставляет стареющие стволовые клетки снова активно делиться, несмотря на износ теломер.
Ученые изучили экспрессию генов, связанных с DMTF1.
Белок действует в обход повреждений ДНК, активируя вспомогательные гены Arid2 и Ss18, которые запускают биологический цикл рождения новых нейронов. «Наши результаты показывают, что DMTF1 может способствовать размножению нейральных стволовых клеток при неврологическом старении», — утверждает нейробиолог Лян Яцзин.
Тем не менее, исследователи призывают к осторожности: избыточная стимуляция клеточного деления несет риск возникновения опухолей. Дальнейшие работы будут направлены на поиск безопасного способа манипуляции этим белком для борьбы с деменцией и возрастным ухудшением памяти.
В мозге среднестатистического человека около 100 триллионов синапсов — соединений между нейронами, которые передают нервные импульсы и химические сигналы. Вся эта вычислительная мощность умещается в небольшой черепной коробке объемом 1200–1400 кубических сантиметров.
В Млечном Пути, простирающемся на 100 000 световых лет, насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд. Выходит, что число связей в нейронной сети одного человека в сотни раз превышает количество звезд в целой галактике!
Каждый синапс способен передавать импульсы с частотой до нескольких сотен раз в секунду. В любой момент времени — даже когда вы спите — миллиарды нейронов обмениваются сигналами. Во время бодрствования нейронная сеть мозга обрабатывает информацию от органов чувств, управляет движениями, фокусирует внимание, помогает извлекать воспоминания и порождает мысли. Во сне активность не выключается: мозг перерабатывает пережитое, сортирует полученные знания, укрепляет память, регулирует эмоции и поддерживает работу жизненно важных систем.
Галактика против мозга
Звезды в галактике — отдельные объекты, разделенные колоссальными расстояниями. Несмотря на их гравитационное взаимодействие друг с другом, они все же не образуют плотную сеть связей. Мозг устроен иначе: все упаковано очень плотно, и каждый нейрон тесно связан с тысячами других, что вкупе приводит к формированию сложнейшей паутины коммуникаций.
И эта паутина постоянно меняется. Одни связи усиливаются, другие ослабевают, старые исчезают, а их место занимают новые. Это называется нейропластичностью — способностью мозга адаптировать нейронные связи под опыт, обучение и даже травмы.
Ученые давно мечтают смоделировать работу всего человеческого мозга, а не его отдельных участков, но это все еще невозможно из-за отсутствия необходимых вычислительных мощностей. Даже самые мощные суперкомпьютеры способны симулировать лишь крошечную часть процессов — и то с огромными упрощениями.
Мозг — одна из самых сложных известных структур во Вселенной. Да, галактики и даже галактические скопления огромны, но они довольно предсказуемы и без особых проблем поддаются моделированию. Мозг, несмотря на его крошечность в космических масштабах и доступность для прямого исследования, все еще остается очень плохо изученной структурой с невероятно сложной внутренней организацией.
При должном подходе мозг человека способен постичь целую Вселенную, понять законы природы, рождать гениальные идеи, менять через тело окружающий мир и создавать произведения искусства, которые останутся в истории на века.
Прямо сейчас, читая эти строки, в вашей голове разворачивается процесс, по сложности сопоставимый со всем, что происходит в целой галактике. Каждый из вас — космос.
Исследование Оксфордского университета поднимает тревожный вопрос об использовании искусственного интеллекта в научных исследованиях, предупреждая о риске галлюцинаций ИИ, которые могут привести к распространению ложной или предвзятой информации. Исследователи предлагают ограничить использование больших языковых моделей (LLM), таких как ChatGPT или Bard, для уменьшения их влияния на результаты научных работ.
Предложение учёных основано на наблюдении, что ИИ иногда генерирует убедительные, но полностью вымышленные данные. Такое явление особенно актуально, учитывая, что LLM-модели обучаются на онлайн-источниках, которые не всегда отражают достоверную информацию. Такая ситуация может привести к тому, что ИИ предоставит искаженные факты или вымыслы в ответ на запросы.
Авторы работы подчеркивают, что пользователи склонны воспринимать ответы, сгенерированные моделями, как достоверные, поскольку технология способна имитировать человеческую речь. Однако это создает риск того, что полностью недостоверная информация будет воспринята как правдивая, даже если она не основана на конкретных фактах.
Исследователи предлагают использовать LLM-модели в качестве «переводчиков с нулевым выстрелом», что подразумевает применение таких систем не для получения фактических данных, а для организации или систематизации информации. Авторы призывают к более осознанному подходу к возможностям ИИ, и к рассмотрению последствий использования ИИ в науке.
Предостережение актуально на фоне возрастающего интереса к применению ИИ в научных исследованиях, как показывает, например, использование ИИ в открытии экзопланет. Однако существует ряд проблем, таких как «проблема черного ящика», когда неясно, почему модель ИИ приходит к определенным выводам, что вызывает дополнительные вопросы о надежности и проверяемости данных, предоставляемых ИИ.
Криогенный сон – один из самых узнаваемых образов научной фантастики. От "Чужого" до "Задачи трёх тел" идея заморозить человека и разбудить его спустя столетия кажется неотъемлемой частью будущего. Однако в реальной науке главная проблема никогда не заключалась в самой заморозке. Настоящий вопрос всегда звучал иначе – способен ли мозг восстановить свои функции после полной остановки всей молекулярной активности?
Исследование, опубликованное в журнале PNAS, впервые продемонстрировало восстановление ключевых нейронных функций в глубоко замороженной мозговой ткани мышей. Это не воскрешение сознания и не пробуждение из криосна, но важный шаг вперёд для области, которая десятилетиями топталась на месте.
Сохранение нейронной ткани после заморозки – задача далеко не новая. Предыдущие эксперименты уже показывали, что отдельные нейроны способны пережить цикл заморозки и разморозки, сохраняя клеточную структуру и даже частичную функциональность.
Но полноценная работа мозга зависит не от отдельных клеток, а от целого комплекса взаимосвязанных процессов – генерации нервных импульсов, клеточного метаболизма и синаптической пластичности. Без восстановления всех этих систем мозг попросту не может "перезагрузиться".
Команда немецкого невролога Александра Германа сосредоточилась на ключевой причине провалов предыдущих попыток – повреждениях от ледяных кристаллов. При обычной заморозке молекулы воды формируют кристаллическую решётку, и эти микроскопические кристаллы буквально протыкают и сдавливают структуры внутри клеток, нанося непоправимый ущерб.
Для нейронных сетей, где точность соединений измеряется нанометрами, такие повреждения практически фатальны. Помимо самих кристаллов, заморозка несёт с собой изменения осмотического давления и токсичность криопротекторов – веществ, которые должны защищать ткани, но в больших концентрациях сами наносят вред.
Чтобы обойти проблему кристаллообразования, исследователи применили метод витрификации. Суть технологии в том, что при сверхбыстром охлаждении жидкость переходит в аморфное твёрдое состояние, напоминающее стекло, – не успевая сформировать кристаллы. Молекулярное движение в таком состоянии почти полностью прекращается, но структура ткани сохраняется целиком, словно застывший слепок.
Для эксперимента учёные подготовили срезы мозга мыши толщиной около 350 микрон, содержащие гиппокамп – область, критически важную для памяти и пространственной навигации. После предварительной обработки раствором с криопротекторами ткань стремительно охлаждали до температуры жидкого азота (примерно –196°C), а затем хранили в стеклообразном состоянии при –150°C. Срок хранения варьировался от десяти минут до семи дней. После этого образцы постепенно согревали в тёплом растворе и проверяли на сохранность структуры и функций.
Результаты оказались впечатляющими. Микроскопия показала, что структуры нейронов и синаптических мембран остались практически неповреждёнными. Тесты митохондриальной активности подтвердили, что система клеточного метаболизма не пострадала.
Ещё важнее оказались данные электрофизиологических записей – нейроны по-прежнему генерировали близкие к нормальным реакции при электрической стимуляции. Некоторые отклонения по сравнению с контрольной группой присутствовали, но клетки сохранили способность производить импульсы и передавать сигналы.
На следующем этапе команда проверила функционирование на уровне нейронных сетей. Оказалось, что гиппокампальные нервные пути по-прежнему способны формировать долговременную потенциацию (LTP) – механизм усиления синаптических связей, который считается фундаментальной основой обучения и памяти.
Фактически нейронные цепи после глубокой заморозки сохранили способность к пластичности, связанной с формированием воспоминаний. Правда, в экспериментальных условиях мозговые срезы постепенно деградировали, так что эти функции удалось наблюдать лишь в течение нескольких часов.
Воодушевлённые результатами на срезах, исследователи попытались масштабировать метод на целый мозг мыши. Целый орган хранили в стеклообразном состоянии при –140°C до восьми дней. Процесс потребовал многократной корректировки протокола – нужно было снизить токсичность криопротекторов и предотвратить сжатие тканей при охлаждении.
После размораживания из этих мозгов снова извлекали гиппокампальные срезы и проводили электрофизиологические записи. Результат подтвердился – нервные пути по-прежнему демонстрировали долговременную потенциацию, а значит, ключевые структуры нейронных сетей пережили заморозку.
Правда, о "воскрешении" мозга на уровне целого органа речь пока не идёт. Все эксперименты проводились на срезах, и учёные не смогли проверить, сохранились ли воспоминания, сформированные животным до заморозки. Вопрос о восстановлении сознания или поведенческих функций остаётся полностью открытым.
Коллеги из научного сообщества оценивают работу сдержанно, но позитивно. Мритьюнджай Котхари, исследователь из Университета Нью-Гэмпшира, отметил, что результаты демонстрируют значительный прогресс в области криоконсервации мозговой ткани, однако до практического применения все еще далеко.
Команда Германа уже работает над переносом технологии на человеческую мозговую ткань. Предварительные данные показывают, что кортикальная ткань человека тоже демонстрирует определённую жизнеспособность при аналогичных условиях. Параллельно учёные исследуют возможность витрификации других органов – например, сердца.
Теоретически, если удастся длительно сохранять крупные органы в стеклообразном состоянии с последующим восстановлением функций, это откроет путь к созданию полноценных "банков органов" для трансплантологии.
Для достижения этой цели потребуются более совершенные криопротекторы, технологии равномерного охлаждения и нагрева, а также глубокое понимание термодинамических процессов в крупных биологических тканях. На данном этапе исследование остаётся скорее доказательством концепции – подтверждением того, что невероятно сложная биологическая структура мозга способна частично восстановить функции после полной остановки всей активности.
В научной фантастике криокамеры позволяют путешествовать сквозь время. В реальной медицине эта технология, скорее всего, сначала найдёт применение в защите тканей при тяжёлых черепно-мозговых травмах, ишемических заболеваниях или в период ожидания донорских органов.
До настоящего "криосна" очень далеко, но это исследование доказало как минимум одно – даже после перехода в полностью статичное состояние функции мозга не обязательно утрачиваются навсегда. Некоторые ключевые нейронные процессы всё ещё можно перезапустить после оттаивания.
Память восстанавливается через кишечник — учёные Стэнфорда получили неожиданный результат.
Возрастная потеря памяти, которую принято считать неизбежным следствием старения мозга, может начинаться совсем в другом месте — в кишечнике. К такому выводу пришли исследователи Стэнфордского университета. Их работа переворачивает привычные представления о природе когнитивного упадка.
Учёные установили: с возрастом определённые кишечные бактерии начинают вырабатывать вещества, провоцирующие воспаление в кишечнике. Особую роль в этом процессе играет бактерия Parabacteroides goldsteinii. Воспаление подавляет активность блуждающего нерва — главного канала связи между кишечником и мозгом. В результате гиппокамп, отвечающий за память и обучение, попросту получает меньше сигналов. И начинает хуже работать.
Проще говоря, мозг не ломается сам по себе. Его как будто отключают снаружи.
Когда исследователи восстановили микробиом подопытных мышей и вернули нормальную активность блуждающего нерва, результат оказался поразительным: мозг старых животных начал функционировать как у двухмесячных особей. Когнитивный сброс — почти полный.
Авторы исследования называют этот подход «дистанционным управлением» мозгом через кишечник. По их словам, потеря памяти в таком случае — не неизлечимая болезнь мозга, а сбой в коммуникации между органами. А сбои, в отличие от дегенерации, можно исправлять.
Это, конечно, пока мыши. До клинических испытаний на людях — дистанция огромного размера. Но сама логика открытия меняет направление поиска: если причина не в мозге, то и лечить нужно не мозг.
Материаловеды Томского государственного университета впервые доказали возможность синтеза высокоэнтропийной керамики из системы Hf-Ti-FeV-Cr-N методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Исследователи предполагают, что благодаря высокой температуре плавления элементов такую керамику можно будет использовать для создания жаропрочных элементов в установках нефтедобывающей и аэрокосмической отраслях, газотурбинных установках.
Ученые лаборатории нанотехнологий металлургии ТГУ первыми в мире получили высокоэнтропийный (сплав из 5 и более металлов) керамический материал из комбинации порошков редкоземельных металлов гафния, титана, железа, ванадия, хрома и неметалла – азота. Эксперимент проведен с помощью метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Затем методом рентгеноструктурного анализа ученые выяснили, что полученные продукты синтеза имеют гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру.
В последние десятилетия научные коллективы ищут различные комбинации элементов, которые могут улучшить физико-механические свойства высокоэнтропийного сплава. По словам материаловедов ТГУ, использованная ими комбинация металлов и азота для получения высокоэнтропийного сплава нигде им ранее не встречалась.
«Мне пришла мысль смешать редкоземельные металлы – гафний, титан и другие, которые при реакции выделяют много тепла. Мы предположили, что из такой цепочки сможем получить раствор с объемно-центрированной кубической или гранецентрированной кубической кристаллической структурой, свойственной высокоэнтропийным сплавам», – рассказывает заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. «При использовании метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза порошковая смесь сама быстро и послойно «сгорает» за счет реакций металлов друг с другом и взаимодействия с азотом в герметичном реакторе».
У титана и гафния похожий химический состав, а у железа, ванадия и хрома почти одинаковые атомные радиусы и электроотрицательность. Все эти металлы имеют высокотемпературную экзотермическую реакцию с азотом, при которой выделяется большое количество тепловой энергии, добавляет старший сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии ТГУ Николай Евсеев.
С начала порошковая металлическая смесь прошла механическую активацию в планетарной мельнице в течение 120 минут. Затем ученые спрессовали порошки, сделали образцы диаметром 23 мм и массой 40 г и поместили их в реактор высокого давления, из которого удалили воздух и накачали азот чистотой 99,99 %. В качестве воспламеняющего слоя использовали титан. Горение происходило послойно и равномерно, что определило однородность состава продуктов синтеза. Следующим этапом работ станет изучение широкого спектра физико-механических свойств и установление взаимосвязей со структурой полученного материала.
Слежка за бывшим партнером в соцсетях рушит ментальное здоровье
Кто бы ни был инициатором расставания, каков бы ни был мотив этого шага, если решение было принято твердо, то следует забыть о социальных сетях своего бывшего партнера. Исследователи из Канады обнаружили, что как активная слежка, так и случайный просмотр постов экс-партнера связаны с более тяжелым эмоциональным восстановлением после разрыва.
Расставание всем дается тяжело, но чтобы облегчить свои переживания, стоит как минимум забыть о существовании социальных сетей своего бывшего партнера.
Признавайтесь, кто на днях заходил на страничку бывшего или бывшей, чтобы посмотреть, как он/она поживает без вас? У кого-то интерес относительно жизни экс-партнера вызван желанием доказать себе, что после расставания у нее/него все складывается хуже, чем было в отношениях, кто-то до сих пор думает, что было бы, если бы разрыва не произошло, а кому-то просто любопытно увидеть новые фотографии, посты или истории, сравнить себя с нынешними партнерами своего бывшего возлюбленного.
И хотя психологи заявляют, что желание заглянуть на страницу бывшего партнера вполне естественно, поскольку оно возникает из-за чувства незаконченности ситуации (так называемый «эффект Зейгарник»), в новом исследовании канадские эксперты пришли к выводу, что следует оставить прошлое в прошлом и продолжить жить свою жизнь, чтобы сохранить психическое состояние.
Как проходило исследование
Ученые из Макмастерского университета (Гамильтон, Канада) провели серию из четырех экспериментов с участием сотен взрослых (в сумме более 600), недавно переживших расставание. В первом исследовании участники прошли два опросника на первый день наблюдения и спустя полгода, в ходе которых им предстояло ответить на вопросы относительно их стиля привязанности и текущего уровня стресса. Во второй работе добровольцев разделили на три группы: одна представляла, что просматривает профиль своего бывшего партнера, вторая — профиль старого знакомого, а третья вспоминала своего бывшего экс-возлюбленного без привязки к социальным сетям.
В третьем исследовании использовался метод ведения дневника для отслеживания изменений в настроении и поведении в интернете в режиме реального времени на протяжении недели, а в четвертом эксперименте процедуру повторили, но с другими участниками и в течение более длительного периода — 10 дней.
Экспериментальные данные, полученные в результате всех четырех работ, показали, что частый просмотр профиля некогда близкого человека — просмотр фотографий, статусов, сторис и новостей — связан с более высоким уровнем переживаний, ревности и грусти, чем у тех, кто избегал таких просмотров. И это наблюдалось даже спустя несколько месяцев после разрыва!
Более того, даже воображаемое представление о том, как вы листаете страницу бывшего, вызывает массу негативных эмоций — гораздо больше, чем аналогичные мысли о другом человеке или ситуации в реальной жизни.
Исследователи также подчеркнули, что пассивное наблюдение, то есть если вы остаетесь друзьями с бывшим партнером или сохраняете подписку на его аккаунты, и его контент появляется в вашей ленте, также приводит к ежедневным всплескам негативных эмоций. А вот активное наблюдение еще более пагубно, поскольку оно вызывает затяжной стресс, который сохраняется в последующие дни.
Проблема в социальных сетях
Хотя социальные сети — подарок судьбы, поскольку они помогают нам во многих жизненных ситуациях, в данном случае они скорее калечат, чем лечат. Когда мы видим обновления экс-партнера, мозг получает всплеск эмоций, которые напоминают о прошлом: воспоминания, обиды или, наоборот, позитивные моменты, надежды на восстановление отношений. Это может поддерживать эмоциональную зависимость и мешает отпустить ситуацию.
Кроме того, соцсети устроены так, что мы видим только часть жизни другого человека — чаще всего ее лучшую сторону. Это создает искаженный образ реальности, который может усиливать чувство, что бывший (или бывшая) живет лучше, чем вы, или что утраченные отношения были лучше, чем на самом деле. Такая иллюзия усугубляет негативные эмоции и сложнее принимается мозгом как конец истории.
Вывод один — после расставания лучше отписываться от бывших...
Физики и биологи из США изучили способность рыб семейства прилипаловые прикрепляться к мягким поверхностям и воссоздали миниатюрный механический аналог их присоски. Приспособление позволило ученым неинвазивно фиксировать микроэлектронику на живых тканях свиней и рыб в условиях жидкой среды и экстремальных pH. Исследование, опубликованное в журнале Nature, открывает новые возможности для подводных исследований, контролируемого дозирования медикаментов и непрерывного мониторинга здоровья.
Прилипаловые — это семейство лучеперых рыб, у которых в результате эволюции передний плавник сместился на голову и превратился в присоску. Такая особенность позволяет им прикрепляться к особям более крупных видов, таких как акулы, китообразные, скаты, черепахи, а также к днищам кораблей (зафиксированы и даже случаи прилипания к дайверам). Некоторые рыбы-прилипалы присасываются к хозяину, чтобы питаться его паразитами (например, акулья ремора), но есть и виды, которые способны жить самостоятельно и используют хозяев только для миграции на большое расстояние (к примеру, обыкновенный прилипало).
Способность прилипаловых крепко присасываться к подводным жителям издавна используется народами Индийского океана для добычи морских черепах, а теперь ею заинтересовались и физики. В 2017 году мы писали о том, как ученые воссоздали механический аналог присоски рыбы-прилипало, однако крепиться такая присоска может лишь к плоским твердыми поверхностями, а не к мягким подвижным тканям. Существующие жидкие адгезивы хорошо справляются с такой задачей и даже могут залечивать раны, однако для надежного прикрепления требуют внешнего давления и pH от нейтрального до щелочного. Все вышеперечисленное мотивировало группу ученых из Массачусетского технологического института под руководством Джованни Траверсо (Giovanni Traverso) продолжить изучение прилипал для создания механического адгезивного устройства, способного удерживаться на мягких поверхностях в условиях экстремальных pH.
Ученые подробно исследовали процесс прилипания особи обыкновенного прилипалы (E. naucrates) к твердым и мягким поверхностям, а также анатомию и принцип действия его присоски под микроскопом. Оказалось, что в отличие от поведения на твердых материалах, где рыба буквально присасывается к поверхности каймой присоски, на мягких материалах рыба крепится, сначала выпячивая, а затем поджимая ламеллы — кластеры гребенчатых шипиков, расположенные рядами на внутренней части присоски (этот процесс хорошо видно на видео). Важной оказалась и взаимная ориентация ламелл: так, для фиксации на быстро передвигающихся хозяевах, к примеру китообразных, некоторые прилипаловые обзавелись присосками с преимущественно параллельными ламеллами (например, короткоперая рыба-прилипало), тогда как прилипаловые, предпочитающие питаться паразитами со слизистых оболочек скатов, имеют ламеллы, расположенные под различными углами (белая рыба-прилипало).
Далее ученые провели серию компьютерных моделирований для разработки присоски, имеющей наилучшую адгезию к мягким поверхностям, и создали ее механический аналог. Конструкция представляет собой овальную силиконовую присоску, внутри которой расположены ряды ламелл из нитинола — сплава с эффектом памяти формы. При нагреве от контакта с тканями нитиноловые ламеллы разгибается и цепляются за поверхность, фиксируя присоску. Разработку назвали MUSAS, что дословно расшифровывается как «механическая подводная мягкая адгезивная система», а размеры присоски позволяют поместить ее в пищевую капсулу размера 000.
Помимо этого присоска MUSAS может быть запрограммирована как на закрепление в конкретном отделе ЖКТ выбором материала капсулы, так и на открепление в заданное время при помощи биоразлагаемых ламелл. Благодаря этому ученым удалось доставить MUSAS в различные отделы ЖКТ свиньи, где присоска могла фиксироваться на слизистой вплоть до трех с половиной недель, а затем безопасно покидала организм. Сила адгезии такой присоски в лабораторных испытаниях превзошла жидкие биоадгезивы в 300 раз. Примечательно, что на месте прикрепления MUSAS остаются отверстия шириной 100 и глубиной 300–800 нанометров, что делает разработку еще и потенциальной неинвазивной платформой, способной преодолевать слизистый барьер. Это позволяет доставлять в ткани ЖКТ крупномолекулярные препараты для лечения таких заболеваний, как болезнь Крона. Более того, MUSAS способна удержать на себе сенсор контроля pH для динамического исследования гастроэзафагального рефлюкса (и это тоже было протестировано на пищеводе живой свиньи), который прежде для закрепления в пищеводе требовал повреждения тканей. Также присоска MUSAS может быть использована для пролонгированного высвобождения лекарственных препаратов.
Разработку можно использовать и для фиксации датчиков на теле подводных жителей — это полезно как для изучения среды обитания живых существ, так и их социального поведения. С помощью MUSAS авторам исследования удалось закрепить датчик температуры на различных частях тела тилапии (Oreochromis niloticus) вплоть до 110 часов, что никак не отразилось на поведении и жизнедеятельности рыбы.
Суммарно ученые провели испытания на 58 свиньях и 8 рыбах, в которых присоска MUSAS продемонстрировала стабильные показатели адгезивной эффективности и безопасности, а это значит, что разработка уже может быть использована для изучения подводного мира. А для непрерывного мониторинга здоровья и постепенной доставки лекарств устройство можно будет использовать после успешных клинических испытаний.
Другой удивительный способ прикрепляться к поверхностям эволюция подарила гекконам — расположенные на их лапках микроскопические ворсинки позволяют рептилиям удерживаться на поверхностях за счет сил межатомного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса). Ученые и здесь попытались повторить за природой и создали манипулятор, способный удерживать предметы, в несколько раз больше устройства, а так же систему захвата космического мусора, работающую по принципу лапки геккона.
Комментарии