cherdaknauki

Чердак: наука, технологии, будущее

15 мая 2017

F

Группа ученых из Испании, США и Великобритании выяснила, что красное вино положительно влияет на центральную нервную систему человека благодаря микрофлоре кишечника.

Известно, что частое или обильное употребление алкогольных напитков наносит вред организму человека, особенно печени и мозгу. В то же время исследования указывают на то, что умеренное и регулярное употребление красного вина (250 мл в день) снижает риск развития нейродегенеративных заболеваний — болезни Альцгеймера и Паркинсона.

В основе развития болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона лежат оксидативный и нитрозативный стрессы. Это значит, что активные формы кислорода и азота повреждают различные структуры нервной клетки, что приводит к нарушению ее работы и гибели. Защитный эффект вина обусловлен тем, что его компоненты, проходя через кишечник, перерабатываются местной микрофлорой. В частности, флаван-3-олы красного вина под действием микроорганизмов превращаются в различные производные пропионовой, фенилуксусной и бензойной кислот. Эти метаболиты обладают важным свойством — они способны проникать сквозь гемато-энцефалический барьер человека — клеточный и молекулярный фильтр, защищающий нейроны от воздействия вредных веществ, которые могут содержаться в крови. «Микробные» метаболиты проходят барьер без проблем и оказывают прямое действие на мозг человека.

Для исследования положительного влияния производных пропионовой, фенилуксусной и бензойной кислот на нервную систему был использован следующий метод. Ученые выращивали культуры клеток из линии человеческой нейробластомы, затем, в течение 24 часов, культуры клеток содержались в растворах «кишечных» метаболитов различной концентрации. Затем клеточные культуры отмывались от этих растворов и на срок от 0 до 15 часов подвергались воздействию 3-морфолиносиднонимина (SIN-1). SIN-1 является веществом, которое используется для моделирования воспалительной реакции клетки с оксидативным и нитрозативным стрессом. На молекулярном уровне это выражается в нарушении структуры ДНК, липидов и белков клетки вплоть до их полного разрушения. Контрольные культуры выращивались без добавления реактивов.

Из всех «кишечных» метаболитов 3,4-дигидроксифенилуксусная кислота продемонстрировала способность защищать клетки от гибели как в низкой, так и в высокой концентрации. Производные пропионовой и фенилуксусной кислот в низких концентрациях уменьшили интенсивность вредного для клетки фосфорилирования, вызванного воздействием SIN-1.

Оксидативный и нитрозативный стрессы способны наносить повреждения клетке через запуск внутренних программ воспаления и апоптоза (запрограммированной клеточной смерти). Таких молекулярных программ по самоуничтожению в клетках заложено несколько, и они могут быть запущены одновременно. Таким образом, производные веществ, содержащихся в красном вине, тормозят сразу несколько этих вредных для клеток процессов. Это значит, что компоненты вина, подвергаясь метаболической обработке со стороны бактерий нашего кишечника, становятся веществами, защищающими нервную систему.

Исследование опубликовано в журнале Frontiers In Nutrition.

Ранее ученые выяснили, как сыр влияет на вкус вина.


04 мая 2017

VITA EX MACHINA № 5

Фото: dadblunders / Flickr

Фото: dadblunders / Flickr

В лабораториях бьются искусственные сердца, молекулярные компьютеры играют в крестики-нолики, а крошечные медицинские роботы учатся взаимодействовать между собой внутри наших тел. Люди всегда мечтали подражать природе, и теперь это получается у них все лучше. «Чердак» отбирает самые интересные бионические новости, чтобы вы не потерялись в этом новом, странном мире.

Про собак Павлова и выработанные у них условные рефлексы знают, наверное, все. С животными много раз повторяли одни и те же действия: сначала они слышали звон колокольчика (это был условный стимул), а потом им показывали кусок мяса (безусловный стимул), который предсказуемо вызывал у собак повышенное слюноотделение. Со временем условный и безусловный стимулы сцеплялись в сознании животного и собака начинала готовиться к пище сразу по звону колокольчика, даже если после этого никакого мяса не видела, то есть приобретала условный рефлекс, основанный только на «жизненном опыте».

Эти эксперименты проводили еще в конце XIX века, а теперь ученые пробуют воспроизвести мышление живых существ в электронике, используя для этого мемристоры — электронные компоненты, работа которых напоминает работу нейронов (и мемристоры, и нейроны могут менять свою проводимость в зависимости от прошедших через них сигналов). На мемристорах уже сымитировали разные виды памяти, а теперь китайские и немецкие ученые сформировали у них такие же условные рефлексы, как у знаменитых собак Павлова.

Исследователи использовали мемристор на основе пленки титаната стронция SrTiO3, которая с одной стороны контактировала с никелем (Ni), а с другой — с титаном (Ti). Эта структура многократно увеличивает свою проводимость с приложением небольшого напряжения в 4,5 В, а «переключается» обратно, в непроводящее состояние, только с приложением отрицательного напряжения в -5 В. В отсутствие напряжения, в «отключенном» состоянии, мемристор может сохранять свою проводимость в течение нескольких часов.

Потом к Ni и Ti подвели электроды, а весь мемристор последовательно соединили с резистором так, чтобы сигнал с Ni-электрода мог попасть на резистор прямиком (это был «безусловный стимул»), а с Ti-электрода — только через мемристор («условный стимул»). О возбуждении системы судили по потенциалу на резисторе: если он был больше 45 мВ, то считалось, что у «электронной собаки» течет слюна.

Работу системы проверяли с помощью тестовых сигналов амплитудой в 300 мВ. Изначально мемристор находился в непроводящем состоянии, и поэтому вызвать «возбуждение» на резисторе можно было только с помощью безусловного сигнала, который подавался на Ni-электрод, точно так же, как раздразнить обычную собаку можно только куском мяса, а не звоном колокольчика.

После этого начиналось обучение системы. На оба электрода подавали специфические сигналы, переводившие мемристор в проводящее состояние: ученые одновременно и звонили в «электронный колокольчик», и показывали «электронное мясо», после чего возбудить систему могли уже и одиночные маленькие импульсы на Ti-электроде.

От эксперимента к эксперименту исследователи меняли параметры обучения:

  • увеличивали временной зазор между электрическими импульсами условного и безусловного стимула — оказалось, что для обучения системы условный стимул должен идти перед безусловным, а оптимальный зазор между ними составляет 2-4 мс — так же, как звонок должен звенеть незадолго до появления мяса;
  • меняли временной интервал между актами обучениями: следующие импульсы пускали через 0, 50, 100 и 200 секунд после предыдущих, и чем больше был интервал, тем медленнее обучалась система — точно так же регулярность и частота повторения актов «звонок-мясо» повышает скорость обучения у собак;
  • увеличивали количество циклов обучения — чем больше циклов проходило, тем дольше мемристор был в проводящем состоянии и тем медленнее забывался условный рефлекс.

Так ученые с помощью сравнительно простой схемы воспроизвели самые характерные черты безусловных рефлексов собак Павлова.

Фото: Uqbar is back / Flickr

В идеальном случае наука не только занимается фундаментальными вопросами, но и ищет практические решения для насущных проблем. Поэтому не удивительно, что бактерии, ищущие взрывчаткупридумали именно в Израиле.

Новые миниатюрные саперы — это генномодифицированные кишечные палочки E. Coli, у которых в присутствии взрывчатки тринитротолуола или продуктов его распада запускается синтез специфического флуоресцентного белка. Ученые построили оптоэлектронную систему для улавливания этого свечения и начали полевые испытания.

На прямоугольном поле размерами в 3,8 на 1,1 метра они закопали мины, а также несколько пластиковых контейнеров, в некоторых из которых были только земля или песок, а в других — земля и песок, смешанные со взрывчаткой. Через несколько месяцев после минирования ученые закопали еще несколько контейнеров, а потом рассыпали по полю шарики, начиненные чувствительной E. Coli (в среднем на один квадратный сантиметр попало восемь бусинок).

Полисахаридная оболочка шариков была полупроницаемой, и со временем взрывчатые вещества просочились сквозь нее, а шарики стали светиться. Через 22 часа ученые с помощью оптической системы на расстоянии 20 метров от поля «сняли» картину свечения поля, вычли из нее фон, снятый сразу после рассыпания шариков, и в результате смогли найти все объекты со взрывчаткой, кроме свежезакопанных контейнеров — оттуда тринитротолуол еще не смог пробраться в верхние слои почвы.

Фото: Stefan Malmesjö / Flickr

Осязание, возможно, самое неуловимое из всех чувств. Мы хорошо умеем записывать звуки и визуальные образы, неплохо справляемся с «воспроизведением» определенных запахов или вкусов, но для тактильных ощущений часто даже не можем подобрать верных слов. Ученые исправляют эту ситуацию. Они изучают десятки рецепторов и механизмов, порождающих наши тактильные ощущения, и даже пробуют научить осязанию протезы. В новом исследовании сингапурские инженеры создали искусственную кожу, способную читать шрифт Брайля.

Их разработка имитирует работу одного из видов тактильных рецепторов — медленно адаптирующихся механорецепторов, которые лежат в эпидермисе и отвечают за распознавание «грубости» текстур в пределах 0,5 мм.

Сингапурская искусственная кожа — это плотная пленка из силиконового пластика толщиной 1 мм. В центре этой пленки нарощен куполообразный бугорок высотой 1,5 мм, заполненный электропроводящей жидкостью. От купола отходят два дугообразных канала (каждый шириной 100 мкм и глубиной 120 мкм), которые упираются в маленькие резервуары, где тоже может скапливаться жидкость.

Эта система распознает рельеф поверхности за счет изменений своего электрического сопротивления. Когда бугорок находит на препятствие, он продавливается, под давлением электропроводящая жидкость растекается по каналам к резервуарам, что приводит к заметному увеличению сопротивления системы.

В своей работе ученые сделали множество подготовительных экспериментов:

  • прикладывали различные давления — и нашли линейную зависимость: чем больше было давление, тем больше сопротивление;
  • водили искусственной кожей по поверхностям разной «грубости» — предел разрешения системы оказалась на уровне 0,5 мм;
  • меняли диаметр чувствительного купола — чем он был меньше, тем выше было разрешение «тактильного» электрического сигнала;
  • пробовали распознавать разные текстуры: поверхности с клинообразными и закругленными неровностями.

После этого в пленку встроили модуль для беспроводной передачи данных и намотали ее на указательный палец человека. В первом «полевом» эксперименте испытуемый водил по боковой поверхности бутылочных крышек с разным рельефом и по получавшимся профилям электрического сопротивления крышки можно было легко отличить друг от друга.

Потом электронную кожу проверили на более сложном задании — трех буквах (N, U, S), записанных шеститотечным шрифтом Брайля (каждая буква кодировалась двумя рядами по три точки). Человек постепенно проходил каждый ряд сверху вниз, и в результате из получившегося сигнала можно было однозначно восстановить все три буквы.

Фото: Matthias Ripp / Flickr

Шведы из Университета Линчёпинга очень любят эксперименты с растениями. Два года назад они закачали в розы электропроводящие полимеры и собрали внутри цветов простейшие логические схемы, потом похожим образом сделали внутри роз суперконденсаторы, а теперь шведы научились с помощью электроники управлять ростом корня резуховидки Arabidopsis thaliana.

В новой работе ученых все завязано на фитогормоне ауксине, который регулирует самые разные процессы в организме растений — от эмбриогенеза и морфогенеза до роста корневых волосков. Сегодня существует уже много методов для «закачивания» ауксина внутрь растений (спреи, добавки в почву или микрофлюидные системы), но все они недостаточно точные.

Вместо этого шведы использовали электропроводящие полимеры, а точнее органический электронный ионный насос — устройство, в котором с помощью электрического тока можно управлять потоком ионов или небольших молекул. Они синтезировали разветвленный полимер, который формировал каналы, идеально подходившие для ауксина, сделали на его основе насос и начали эксперимент.

В предварительных испытаниях ученые показали, что их устройство с приложением очень маленького тока в 1 мкА может «накачивать» потоки фитогормона, достаточные для изменения поведения растений. Потом шведы высадили саженец резуховидки в питательную среду агар-агара и подвели сбоку к его корню насос и лазерный микроскоп, фиксировавший положение корня. Поток ауксина достоверно замедлил развитие корня уже через 15 минут после начала эксперимента, а уже через час скорость роста корня уменьшилась почти в два раза (без насоса она составляет 4,7 микрометра в минуту, с насососом — 2,4 микрометра).

До этого шведы не раз писали, что с помощью электропроводящих полимеров, способных проводить как ионные токи, характерные для живых организмов, так и обычные токи электронов и дырок, управляющие нашей электроникой, рано или поздно можно будет практически в реальном времени управлять физиологическими процессами. Теперь их обещания начинают сбываться.

Другие новости:
Ученые создали самый быстрый в мире метод съемки
Кому и зачем нужна интеллектуальная собственность
Россияне счастливы, но скрывают это 


Американские специалисты по машинному обучению выяснили, что если «учить» компьютерные алгоритмы восприятию человеческого языка на примере реальных текстов из сети, то машина в итоге перенимает от их авторов стереотипы, в том числе гендерные и расовые.

Специалисты по информационным технологиям из университетов Принстона и Бата (Британия) обучили популярный алгоритм GloVe, который часто используется в проектах по машинному обучению, на корпусе текстов на английском языке, содержащих в сумме 840 миллиардов слов. Затем ученые разработали для машины аналог теста подсознательных ассоциаций. Этот разработанный в конце 1990-х в Вашингтонском университете тест активно используется в психологических и социологических исследованиях: в нем предлагается объединить в пары различные понятия и оценивается скорость принятия решений — чем быстрее человек связывает два понятия, тем ближе они для него. У GloVe вместо скорости реакции оценивали близость векторных моделей ассоциаций для каждого слова, которые создает алгоритм.

С помощью этого теста за всю историю его применения у людей нашли множество разных стереотипов и предпочтений. Например, цветы людям в целом приятнее насекомых, музыкальные инструменты приятнее оружия, молодых люди предпочитают пожилым, а худых — толстым. В данном случае удалось воспроизвести эти результаты на GloVe. Например, вслед за людьми машина сильнее ассоциировала женские имена с понятиями, связанными с семьей, например с «родителями» или «свадьбой», а мужские — с карьерой и профессиями. А имена, звучащие как афроамериканские, чаще, чем «европейские», ассоциировались с чем-то неприятным.

Один из разработчиков исходного «человеческого» теста, психолог из Вашингтонского университета Энтони Гринуолд в комментарии к статье пишет, что разработанный учеными «компьютерный» тест полезен не только для того, чтобы уличать роботов в расизме и сексизме. Например, он может помочь восстановить историю изменений человеческих стереотипов, проанализировав тексты, появившиеся еще до создания теста подсознательных ассоциаций. Скажем, в последние 15 лет тест подсознательных ассоциаций показывает медленное, но стабильное смягчение предубеждений против геев и лесбиянок, и анализ текстов мог бы помочь понять, когда именно возникла эта тенденция. Кроме того, тест создает новые возможности для проверки «спорной», по словам Гринуолда, гипотезы лингвистической относительности, также известной как гипотеза Сепира — Уорфа. Согласно этой гипотезе, именно язык и его особенности определяют мировоззрение и мышление его носителей.

Авторы статьи предупреждают, что по мере того, как технологии машинного обучения будут играть все более важную роль в принятии решений, риски закрепления неприятных особенностей мышления, с которыми сами люди пытаются бороться, возрастают. Уже сейчас в «сексизме» замечен онлайн-переводчик Google Translate: переводя предложения «он(а) врач» и «он(а) медсестра или медбрат» с гендерно нейтральных турецкого, финского, эстонского, венгерского и персидского на английский, он автоматически «назначает» врача мужчиной, а медсестру — женщиной.

«Если алгоритмы, используемые, например, для предварительного отбора резюме, будут перенимать культурные стереотипы, это приведет к несправедливым решениям», — пишут ученые. По их мнению, чтобы разрешить эту проблему, стоит разобраться, как прямо прописывать допустимое и недопустимое поведение машины.

«Надеюсь, задача «очистки» решений искусственного интеллекта от влияния предрассудков и стереотипов окажется более решаемой, чем аналогичная и пока неразрешимая задача для людей», — пишет Гринуолд.

Лингвист, доцент факультета гуманитарных наук НИУ ВШЭ Борис Орехов пояснил «Чердаку», что еще некоторое время назад ученые обнаружили, что из больших коллекций текстов, которые стали доступны в электронном виде, можно компьютерными методами извлекать знание об устройстве человеческих представлений.

«Много шума наделала статья в том же Science в 2010 году, в которой фактически было объявлено о создании новой научной дисциплины — культуромики, которая исследует человеческие представления в исторической плоскости с помощью поиска определенных слов в отсканированных Гуглом книгах. Демонстрируя этот подход, очень любят показывать, что слова «религия» и «наука» в истории западной культуры находятся в отношениях обратной корреляции: роль первой неуклонно снижается, а второй — растет, при этом наука обходит религию по упоминаемости в книгах, а стало быть, по значимости, примерно в 1930-х годах», — рассказал Орехов.

Похожие идеи по анализу ассоциаций для каждого слова воплощаются и на русском языке: в интернете доступен сайт RusVectōrēs, который позволяет на русских текстах вычислить близость слов друг к другу и построить карту их отношений, говорит ученый. В целом новая работа специалистов вряд ли удивит: основная проблема такого рода статей, по мнению Орехова, в том, что выводы, которые в них делаются, банальны: «Мы, в общем, и так знали, что цветы нравятся людям больше, чем насекомые».

«Это исследование в самом деле скорее не рассказывает человеку о нем самом — человек все это про себя и так знал, а стремится наладить способ сообщения человеческого и даже «слишком человеческого», как говорил Ницше, будущему искусственному интеллекту, который, как говорят одни, появится в течение пары десятилетий, а другие — что не появится никогда», — считает ученый.

Так что желтые заголовки о том, что «роботы перенимают у людей расизм и сексизм», в какой-то мере могут быть оправданы, заключает Орехов.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Чему хорошему (и плохому) учат машины российские ученые на Физтехе, читайте в материале «Чердака».


Другие новости:

Минобр назвал 22 опорных вуза России

Бег социально заразен

Самая правдоподобная случайность получается в 25 лет




Американский психолог изучил феномен платья, о котором в 2015 году мировое интернет-сообщество спорило, черно-синее оно или бело-золотое. Оказалось, что восприятие цвета платья зависит от того, «жаворонок» на него смотрит или «сова».

Фотография знаменитого двухцветного платья, которое часть людей видит бело-золотым, а часть — черно-синим, появилась в сети 25 февраля 2015 года. Ученые, естественно, не смогли пройти мимо такого громкого феномена: например, «Чердак» писал сразу о трех исследованиях, авторы которых заключали, что «раскол» интернета стал возможен только благодаря случайно, но очень точно подобранному сочетанию цветов. Еще одна группа ученых даже уложила испытуемых в томограф, чтобы узнать, чем отличается работа мозга у тех, кто видит платье по-разному.

Паскаль Уоллиш из Нью-Йоркского университета для начала задал более чем 13 тысячам человек (которые уже видели фото платья в онлайн-опросах в марте 2015 и 2016 года) один и тот же вопрос: в тени платье или на свету (оригинальная фотография была пересвеченной, и по ней однозначно понять это нельзя).

«Тени синие, поэтому мы мысленно «вычитаем» синий цвет из изображения, которое становится ярким — золотым и белым. Искусственное же освещение обычно желтоватое, поэтому, если мы предполагаем его наличие, мы «вычитаем» этот цвет, и тогда платье оказывается черно-синим», — объясняет логику своего вопроса Уоллиш, которого цитирует пресс-служба университета.

Из тех, для кого платье было в тени, 80% видели его бело-золотым, а те, кто говорил, что платье освещено, называли эти цвета лишь в половине случаев. Демографические факторы вроде возраста или пола, в свою очередь, слабо влияли на позицию по поводу цвета платья. При этом Уоллиш счел, что «совы» более склонны думать об искусственном свете просто потому, что чаще с ним сталкиваются. Спросив у самих участников исследования, когда они встают и ложатся спать и когда чувствуют себя наиболее активными, ученый сопоставил ответы с цветами платья, которые называли участники. Выяснилось, что «жаворонки» видят белый и золотой цвета существенно чаще «сов».

Психолог подчеркивает: он доволен тем, что ему удалось «воспроизвести все известные на данный момент эффекты платья». Воспроизведение уже полученных научных результатов действительно очень ценно: например, «Чердак» писал о большой проблеме в психологических науках, где исследователям не удалось повторить результаты более половины работ.

Ученый отмечает, что было бы особенно интересно отдельно изучить небольшую группу людей, для которых платье как бы одновременно существует в обоих цветовых решениях, и выяснить, как работает их восприятие и что заставляет их «переключаться». Кроме того, окончательно проверить предположения об освещенности и циркадных ритмах помог бы простой лабораторный эксперимент, но здесь есть проблема: чем дальше, тем труднее ученым найти тех, кто еще не видел фотографии платья и не успел решить, какого оно цвета. Даже в самых первых исследованиях феномена платья в 2015 году лишь менее четверти участников никогда раньше его не видели — «к настоящему моменту платье наверняка видели почти все, а те, кто не видел, скорее всего, не смогут стать репрезентативной выборкой человеческой популяции», — пишет Уоллиш.

«Тот факт, что наша научная область, несмотря на все усилия, так и не смогла найти другой объект, вызывающий сопоставимую реакцию, показывает, что мы до сих пор не до конца поняли, как «работает» платье. И пока мы не найдем такой объект, мы не сможем это понять, потому что у нас не будет наивных добровольцев для эксперимента», — предупреждает Уоллиш.

На всякий случай автор статьи связался с Сесилией Блисдейл, женщиной, сделавшей фотографию 7 февраля в 15:30 «в английском магазине холодным зимним днем перед самым закатом», и та еще раз подтвердила, что платье, которое она надела на свадьбу дочери, все-таки черное с синим.

Несмотря на то что в 2015 году об этом стало известно достаточно быстро, более половины участников опроса, который провел Уоллиш, все равно назвали его бело-золотым.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Vision.

Другие оптические иллюзии, которые обманывают наш мозг, можно увидеть в обзоре «Чердака».


Другие новости на Чердаке:

На Энцеладе есть водород, а на Европе могут быть гейзеры — НАСА

Вращение Земли влияет на игру в крикет и гольф

В окрасе ящериц нашли математическую логику 



Результаты исследования американских антропологов показали, что размер мозга приматов связан не с социальными факторами, а с тем видом пищи, которую они едят.

Приматы — обладатели самого большого (относительно массы тела) мозга среди животных. Одна из гипотез предполагает, что на развитие мозга у приматов влияют главным образом социальные факторы. Ученые предполагали, например, что решающее значение имеет тип системы спариваний внутри стаи, например «многоженство» или «многомужество», или же моногамия. Так, например, считалось, что при «многоженстве» или «многомужестве» складываются условия, в которых приходится общаться с большим количеством других особей, что и приводит к увеличению мозга. Другие исследования показали, что, напротив, моногамия приводит к росту мозга — по мнению ученых, потому что в моногамных отношениях нужны дополнительные умственные усилия для успешного промискуитета.

Ученые из Нью-Йоркского университета решили проверить другую — «экологическую» — теорию и для этого собрали данные по 140 видам приматов, что втрое больше, чем использовали раньше другие исследователи. Они учли социальные факторы — виды взаимоотношений между полами, например гаремные или моногамные, размер стаи, а кроме того, сравнили, чем питаются разные виды приматов, поделив всех на три категории — тех, кто ест листья растений, тех, у кого в рационе есть фрукты, и тех, кто ест еще и мясо.

Анализ данных по всем факторам показал, что социальные факторы не объясняют разницу в размере мозга у разных видов приматов. Зато ученые обнаружили, что с размером мозга связана диета приматов: самый маленький мозг у тех, кто ест только листья, а у тех, кто питается фруктами и мясоедов мозг в среднем больше на 25%.

По мнению ученых, фрукты и мясо увеличили мозг приматов по двум причинам. Во-первых, фрукты и добычу нужно искать, а значит, лучше ориентироваться и запоминать местность. Во-вторых, чтобы достать мякоть из некоторых плодов, нужно проявить какую-то изобретательность. Вдобавок фрукты и протеины питательнее и дают больше энергетических ресурсов для роста мозга, покрывая и бóльшие затраты на его «содержание».

Ученые считают, что именно «технический интеллект», который был нужен для добычи пищи, более питательной, чем листья, послужил основой для развития и социальных навыков. Это подтверждают и выводы двух других исследований, обнаруживших связь между структурами в мозге, нужными для манипуляций инструментами, и теми, которые отвечают за речь.

Исследование описано в журнале Nature Ecology & Evolution.

Ранее ученые из Швейцарии, Уганды и Великобритании узнали, что умственные усилия приматов стимулирует еще и лень. Те шимпанзе, которые больше устали, активнее пользуются инструментами. Читайте об этом на «Чердаке».


Другие новости: 

Тетрис помогает забыть о плохом

Либералы и консерваторы предпочитают разные науки

Медитация изменяет работу головного мозга



Психолог и историк из Университета Северной Каролины выяснили, что курс развития исторического критического мышления снижает веру студентов в псевдонауку и паранормальные явления.

Психологи часто оценивают навыки критического мышления через веру в ненаучные явления — лженауки, мифы, теории заговора, паранормальные явления и тому подобное. Такие убеждения называют эпистемически неоправданными, то есть не основанными на объективных доказательствах. Критическое мышление необходимо не только в естественных, но и в гуманитарных науках, например при историческом анализе. Двое исследователей из американского университета решили выяснить, повлияет ли курс истории, специально направленный на развитие навыков критического мышления, на эпистемически неоправданные убеждения студентов.

В качестве испытуемых выбрали студентов из трех групп Университета Северной Каролины: историков, проходивших курс «Мистификации и загадки истории», историков из группы с углубленным преподаванием, проходивших тот же курс в расширенном формате, и студентов-психологов, не проходивших курс, в качестве контрольной группы. Всего 41 юноша и 78 девушек.

Сначала студенты прошли два теста: на общие научные знания (например, знание химических реакций) и ненаучные убеждения. Набор ненаучных убеждений в тесте был сконструирован на основе тестов для других похожих экспериментов. Он включал, например, вопросы о вере в снежного человека, Атлантиду, фальсификацию высадки на Луну, астрологию, вещие сны, внеземное происхождение египетских пирамид и т.п. Каждое убеждение студенту предлагалось оценить по семибалльной шкале: от «совершенно не верю» до «точно верю».

Баллы за тест на научные знания у всех трех групп были довольно высокими (самые высокие — у историков с углубленным преподаванием), а вера в ненаучные явления — довольно низкой (самая низкая опять же — у историков с углубленным преподаванием). Среди ненаучных убеждений были как те, которые ученые измеряли, так и те, которые их не интересовали, — чтобы студенты не знали, какие именно их убеждения интересуют ученых, и не могли намеренно занизить по ним баллы.

В курсе «Мистификации и загадки истории» студенты двух групп разбирали популярные исторические мифы, применяя критический подход к фактам и анализируя мифы о прошлом. Они также разбирали, почему современная популярная культура стремится мифологизировать прошлое. Курс содержал прямые рекомендации по формированию критического мышления, также студенты разбирали общие заблуждения и способы логических доказательств.

Группа историков с углубленным преподаванием занималась тем же самым, но студенты еще и работали в семинаре, где готовили самостоятельные проекты, исследующие доказательства тех или иных паранормальных явлений. Контрольная группа психологов изучала методы исследовательской работы в обычном порядке.

После завершения курса все студенты, включая контрольную группу, снова прошли все тесты. А затем ученые применили к обработке результатов дисперсный анализ.

Уменьшение балла по тестам на ненаучные убеждения после исторического курса. Изображение: McLaughlin, A.C. & McGill, A.E. Sci & Educ (2017)

Оказалось, что ненаучные убеждения у двух испытуемых групп, хотя и были изначально низкими, снизилась еще больше, а у контрольной группы психологов — нет. Ниже всего вера в ненаучные явления была у историков с углубленным преподаванием, и они же больше всего уменьшили балл по этому тесту после курса, особенно в тех темах, которые разбирали непосредственно в рамках курса. Но и ненаучные убеждения, которые не затрагивались в курсе, тоже уменьшились.

Ученые сделали вывод, что специальный исторический курс может формировать навыки критического мышления, и это уменьшает веру в псевдонаучные и паранормальные явления. Сильнее всего этот эффект сказывался на убеждениях, которых непосредственно касался курс, но отражался и на темах, с ним не связанных. Это подтверждает существующее представление, что навыки критического мышления можно обобщить и применять за пределами дисциплины, в которой они изучаются.

Ученые порекомендовали исследователям обратить внимание на роль гуманитарных наук в уменьшении веры в псевдонаучные и лженаучные явления.

Исследование опубликовано в журнале Science and Education.

Кроме прочего, исследователи отметили, что больше всего свои убеждения относительно некоторых ненаучных явлений изменили студенты с более гибким мышлением, изначально настроенные воспринимать новые аргументы. Это говорит об их интеллектуальной скромности — феномене, признаки которого выявил недавно другой коллектив исследователей.


Другие новости на Чердаке:

Глобальное потепление может вызвать эпидемию диабета

Мозг сфотографировали с помощью хирургической иглы и лазера

Медитация изменяет работу головного мозга





Ученые из Высшей школы экономики, Высшей нормальной школы (Париж), университета Индианы и нижегородского Института прикладной физики РАН выяснили, как именно алкоголь нарушает работу дофаминовых рецепторов.

Нейромедиатор дофамин — биологически активное химическое вещество, которое воздействует на «центр удовлетворения» в мозге, вызывая либо чувство предвкушения наслаждения от того или иного действия, либо само наслаждение, если приятное событие происходит неожиданно. «Подкрепляющее» свойство дофамина способствует повторяемости «благоприятных» действий. Если же удовольствия оказалось меньше, чем ожидалось, или произошло неприятное событие, то количество выделяемого дофамина существенно уменьшается, что приводит к «разочарованию» и нежеланию повторять приведшее к этому действие.

Биологи использовали биофизическую модель дофаминергических нейронов (тех, которые выделяют дофамин) и описали режим работы, который называется «сигнал ошибки».

Дофаминергические нейроны выделяют разное количество дофамина в зависимости от того, получил человек в результате своих действий то, что хотел, или же не смог достичь желаемого. Разницу между количеством дофамина, которое выделяется, когда все получилось, и тем, которое выделяется, если результат разочаровал, и назвали «сигналом ошибки». Этот сигнал должен поощрять совершать «полезные» дела и, наоборот, не давать делать «вредные».

Ученые выяснили, что алкоголь может менять работу нейронов. Под его воздействием дофаминергические нейроны передают стимулы, связанные с алкоголем, как «полезные», независимо от того, совпадают они с ожидаемым результатом или нет. Без влияния алкоголя эти нейроны передавали бы меру соответствия между ожидаемым и полученным подкреплением, предохраняя от совершения «вредных» поступков.

Из-за того что стимулы под воздействием алкоголя вызывают большую выработку дофамина, у хронического алкоголика сужается круг возможных поведенческих реакций и он начинает искать возможность употребления алкоголя. Он или не осознает последствия своих действий, или осознает, но это практически не влияет на его поведение. Для того чтобы правильно оценивать последствия своих действий, необходимо, чтобы дофаминергические нейроны передавали сигнал ошибки, обеспечивая отрицательное подкрепление негативных действий, но этого не происходит, когда алкоголь влияет на дофаминергические нейроны, нарушая работу системы поощрения.

Возможно, если ученые смогут «заставить» дофамин работать сбалансированно, правильно реагировать на стимулы в окружающей среде при присутствии алкоголя в организме, показывая разницу между тем, чего ждешь, и тем, что получаешь, то наука сможет помочь людям, страдающим алкогольной зависимостью.

Исследование описано в журнале PLOS.

Оказывается, системе поощрения достается и от каннабиса, только он не «награждает за все», как алкоголь, а со временем снижает выработку дофамина. 


Другие новости: 

Биологи выяснили, почему панды черно-белые

Что нам снится: тигры, клюква, метро и президент

Зачем в ДНК сохраняют фильмы, музыку и стихи? 



Американские и французские космохимики и геофизики нашли новое подтверждение тому, что Луна возникла в результате столкновения Земли и другой планеты.

Основная на сегодняшний день гипотеза возникновения Луны гласит, что луна образовалась 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения Земли и другого, близкого ей по размерам небесного тела — предполагаемой планеты Тейи. В пользу так называемой импактной гипотезы говорит и похожий химический состав Земли и Луны. Тем не менее, это предположение не является полностью доказанным.

Новый способ проверить гипотезу нашли ученые из калифорнийского Института океанографии Скриппса и парижского Института физики Земли. Исследователи изучили геологические образцы, появившиеся на месте первых испытаний ядерной бомбы «Тринити» на полигоне в штате Нью-Мексико (США). Оказалось, что эти образцы и образцы лунного материала, который доставили на Землю американские космонавты, имеют ряд общих свойств.

В результате испытаний «Тринити» образовались тринититы — похожие на зеленое стекло капли вещества. Они представляют собой спекшийся под воздействием огромных температур и давления песчаник. Образцы взяли в пределах от 10 до 250 метров от эпицентра взрыва. Выяснилось, что образцы, находящиеся ближе всего к взрыву, были беднее всего летучими элементами, в частности, цинком. При этом цинк ближе к центру был представлен более тяжелыми и менее радиоактивными изотопами. То есть, цинк и другие летучие элементы были «вымыты» взрывом из пород.

Похожий состав имеют и лунные образцы — в них тоже мало цинка и много тяжелых изотопов. Условия ядерного взрыва, в частности, давление, похожи на те, в которых могло происходить столкновение планет или фазы, когда Земля была покрыта океаном расплавленной магмы (считается, что Тейя во время столкновения полностью расплавилась) — в таких условиях действительно происходит испарение цинка.

«Эти результаты подтверждают потерю цинка и других летучих элементов через испарение во время формирования и эволюции Луны и других планетарных объектов», — говорится в статье.

Исследование описано в журнале Sciences Advances.

Ранее гипотезу столкновения с Тейей ученые проверили, изучая изотопы калия.


Другие новости: 

Старые организмы сокращают жизнь тем, кто их ест

Собаки похожи на двухлетних детей больше, чем шимпанзе

Биологи выяснили, почему панды черно-белые



Ученые из Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН оценили риски нынешнего и будущего изменения климата в России, связанные с вечной мерзлотой. Подробные результаты российско-британского проекта представят на семинаре 1 марта в Москве.

Вечная, или многолетняя, мерзлота занимает почти две трети общей площади России. Из-за изменения климата, верхний слой мерзлоты летом протаивает все сильнее, а ее несущая способность уменьшается, что приводит к повреждению и постепенному разрушению всего, что на ней построено, — зданий и самых разных сооружений, от дорог до трубопроводов. Кроме того, само по себе таяние мерзлоты приводит к выбросам в атмосферу метана, мощного парникового газа, и закислению вод Северного Ледовитого океана.

По итогам анализа на основе данных 1970—2010 годов почти все наблюдаемые последствия изменения климата — разрушение зданий, транспортной инфраструктуры, а также эрозия арктических берегов — признали важными с высоким уровнем уверенности (это означает, что у ученых достаточно данных для того, чтобы сделать такие выводы). Например, скорость разрушения арктических побережий в России сейчас выше, чем в Гренландии, Канаде и на Аляске, и составляет до 30 квадратных километров в год.

Как рассказала «Чердаку» старший научный сотрудник ИГКЭ Ирина Корнева, стандартизированное описание рисков, которое подготовили ученые, позволит всем, кому может понадобиться эта информация, легко воспользоваться ею для принятия решений — результаты работы будут опубликованы в сети. Информация, разбросанная по различным источникам, в том числе и докладам Росгидромета, теперь будет доступна ученым и всем желающим в более простом и понятном виде. Британские коллеги в рамках проекта делали аналогичную оценку рисков от наводнений для своей страны.

Ранее в 2016 году та же группа в рамках международного проекта CLICC Программы ООН по окружающей среде подготовила оценку рисков для секторов здравоохранения и водных ресурсов. Оказалось, что приоритетными рисками для России уже сегодня стали, например, более частые наводнения в Черноморском регионе, на Кубани и Амуре. Ранее российские ученые уже показывали, что потепление на Черном море, скорее всего, спровоцировало сильные ливни, затопившие Крымск в 2012 году.

Кроме того, высокие оценки получили риски смертности из-за аномальной жары, как летом 2010 года, и ухудшение здоровья населения из-за загрязнения воздуха. В будущем же нас, по мнению исследователей, должно также тревожить уменьшение стока рек на юге страны и ухудшение доступа к пресной воде в самых густонаселенных регионах центра и юга России.

После вечной мерзлоты ученые хотели бы подробно описать сектор сельского хозяйства, где, по их словам, информация о возможных рисках изменения климата тоже остро необходима, в том числе и потому, что кроме негативных последствий оно может иметь и позитивные, но эти последствия тоже надо точно оценивать.

Другие материалы:

5 минут о тревожности

Зачем клонируют животных и правда ли, что клоны рождаются старыми

Антропологи разобрались, почему трудно искоренить женское обрезание


Геологи из Витватерсрандского университета в ЮАР по найденным в скалах Маврикия цирконам определили, что под островом находятся остатки древнего континента.

Остров Маврикий имеет вулканическое происхождение. Он образовался в результате так называемого траппового магматизма — феномена, при котором огромные объемы базальта изливаются за геологически короткое время, образуя в океане острова и целые плато. Ученым уже известно, что Маврикий как раз находится в районе такого мощного древнего излияния, которое происходило на промежутке от 9 млн до 300 тысяч лет назад.

В данном случае ученые взяли для исследования цирконы — минералы, которые встречаются главным образом в континентальных гранитах. Они содержат следовые количества урана, тория и свинца. Поскольку под действием геологических процессов они почти не разрушаются, по ним можно надежно датировать породу. Такие цирконы обнаружили в скалах и базальтовых песках Маврикия.

Применяя радиоизотопное датирование, геологи выяснили, что возраст этих цирконов — 3−2,5 миллиарда лет, то есть намного больше, чем возраст пород, из которых состоит остров. Такой возраст может быть только у континентальной коры.

Проведя спектрометрический анализ изотопов, содержащихся в цирконах, ученые пришли к выводу, что они относятся к древней коре Африканской платформы. Ученые считают, что это кусок коры, который откололся от Мадагаскара, когда Африка, Индия, Австралия и Антарктика, составлявшие суперматерик Гондвану, раскололись и образовали Индийский океан.

Открытие показывает, что Гондвана раскололась не одномоментно. Произошла серия расколов, из-за которых образовывались фрагменты континентальной коры, расплывавшиеся по разным частям Индийского океана. Ранее ученым было неизвестно, куда делся один из кусков Гондваны во время раскола, начавшегося 200 миллионов лет назад.

Установив, что под Маврикием есть остатки докембрийской материковой коры, геологи сделали вывод, что в геологической области, где расположен Маврикий, — она включает часть океанического дна в Индийском океане, острова Маврикий, Каргадос и Чагос, северо-восточную часть Сейшел и северо-западную часть Индийского субконтинета — когда-то находился древний континент, названный учеными «Маврикия». Очевидно, он сформировал часть континентального щита, на котором находятся Мадагаскар и Южная Индия.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Ранее цирконы помогли ученым определить, что жизнь появилась на Земле на 300 миллионов лет раньше, чем считалось.


Другие новости: 
Физики узнали, почему в пятнах Роршаха видно так много всего
Найдено более 200 новых генов, связанных с облысением
Американские психологи выяснили, что брак успокаивает

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире