nplus1

N + 1

18 октября 2017

F


Грибы псилоцибе
Mario Klingemann / flickr

Психоделик псилоцибин может облегчить депрессивное состояние и улучшить активность головного мозга. Это выяснила международная команда ученых, которая провела клинические испытания психоделика в качестве лечения тяжелой формы депрессии. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Активным веществом галлюциногенных грибов, таких, например, как гриб псилоцибе (Psilocybe), является псилоцибин — вещество, структурно похожее на эндогенный нейротрансмиттер серотонин и выступающее агонистом (активатором) серотониновых рецепторов. Серотонин, в свою очередь, тесно связан с аффективными состояниями: нарушение функций серотонинергических путей приводит к возникновению различных психический расстройств, самое частое из которых — клиническая депрессия.

Псилоцибин (в качестве дополнения к психотерапии) уже показал свою эффективность в лечении алкогольной и табачной зависимости, обсессивно-компульсивного расстройства, а также тяжелых форм клинической депрессии. Авторы новой работы применили психоделик в процессе лечения пациентов с депрессией с целью проследить за изменениями в активности их головного мозга и систематизировать данные об улучшении психического состояния при приеме препарата.

В ходе эксперимента ученые проверили изменения двух параметров (мозгового кровообращения и активности головного мозга), используя метод фМРТ в состоянии покоя (англ. resting state fMRI). Измерения были проведены до приема психоделика, а также через день после двух приемов (10 и 25 миллиграммов) в течение одной недели. Всего в эксперименте приняли участие 19 пациентов с депрессией, из которых у 16 были получены изображения мозга. До эксперимента, через день и через пять недель после добровольцы также заполнили опросник, выявляющий их психическое состояние.

Проведя анализ активности головного мозга в состоянии покоя, ученые выявили улучшение активности передней поясной коры — фронтальной части поясной коры, которая участвует в процессе формирования эмоций, а также в вентромедиальной части префронтальной коры, отвечающей за эмоциональный контроль. Кроме того, результаты эксперимента указывают на уменьшение активности парагиппокальной извилины: повышенная ее активность связана с проявлением тяжелой депрессии по результатам мета-анализа.

Ученые также обнаружили уменьшение уровня циркуляции крови в миндалевидном теле — билатеральной структуре головного мозга, которая участвует в формировании негативных эмоций, таких как страх и отвращение, и повышенная активность которой также наблюдается при депрессивных состояниях.

Результаты опросника на выявление синдромов депрессивного состояния показали, что через день после приема препарата среднее значение по шкале опросника (от 0 до 27, где максимальный балл соответствует проявлению тяжелой формы депрессии) снизилось на восемь баллов, а результаты сохранились к повторному измерению через пять недель.


Активность передней поясной извилины до (первый ряд) и после (средний ряд) приема препарата. В нижнем ряду — разница в активности до и после
Carhart-Harris et al. / Scientific Reports 2017


Активность вентромедиальной префронтальной коры до (первый ряд) и после (средний ряд) приема препарата. В нижнем ряду — разница в активности до и после
Carhart-Harris et al. / Scientific Reports 2017


Активность парагиппокампальной извилины до (первый ряд) и после (средний ряд) приема препарата. В нижнем ряду — разница в активности до и после
Carhart-Harris et al. / Scientific Reports 2017

Таким образом, ученые показали, что прием психоделиков может иметь благоприятные эффекты при лечении депрессивных состояний. Несмотря на многообещающие результаты, ученые отмечают, что эффективность использования псилоцибина в качестве замены известным антидепрессантам необходимо проверять в клинических условиях и далее.

Исследования с использованием наркотических веществ противоречивы и редко получают одобрения со стороны институтов здравоохранения и этических комитетов: первый в истории официальный научный эксперимент с использованием ЛСД, например, был проведен только в 2016 году — об этом вы можете прочитать здесь.

Елизавета Ивтушок

Оригинал

Читайте также:

Американцы испытали странный самолет

Исландцы заставили электростанцию улавливать углекислый газ

Рождение золота

Ждем объявления о важном открытии, связанном с гравитационными волнами.

Вечером в понедельник, 16 октября, астрофизики, работающие на гравитационных телескопах LIGO и Virgo, а также их коллеги из 70 других обсерваторий мира объявят о некоем важном открытии в сфере гравитационно-волновой астрономии. Речь идет о новом методе исследования Вселенной, благодаря которому за короткий срок, с тех пор как в 2015 году после апгрейда началась работа установки для детектирования гравитационных волн LIGO, было зафиксировано уже четыре случая возмущений от слияния пар черных дыр. Суть нового открытия ученые официально не раскрывают, но мы попробуем рассказать, чтó ученое сообщество ожидает услышать в понедельник.

События последних дней, развернувшиеся в астрофизических кругах всего мира, заставляют вспомнить атмосферу первых страниц книги о Гарри Поттере — посреди дня летают стаи сов, люди в странных одеждах возбужденно перешептываются, но никто ничего не говорит вслух, и магглам остается только догадываться, что происходит.

Научный мир замер в предвкушении: все ждут понедельника, когда будет объявлено о некоем важном открытии в сфере гравитационно-волновой астрономии. Что это за открытие? Астрономы и физики молчат, а нам, видимо, остается только догадываться, с чего вдруг в разных концах мира на одно и то же время назначено сразу несколько важных пресс-конференций (только в Москве их состоится как минимум две).

Ну что же, догадываться так догадываться. Давайте предположим, — просто предположим, — следующее: в понедельник в 17:00 по Москве коллаборация LIGO/Virgo объявит, что ей удалось зафиксировать гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд, находившихся на расстоянии около 130 миллионов световых лет. При этом вспышка была зарегистрирована не только в гравитационных волнах, но и в оптике, и в гамма-диапазоне.

Что такое гравитационные волны
Любое тело, которое имеет массу и движется с переменным ускорением, создает гравитационные волны — возмущения пространства-времени. Их существование еще в 1916 году предсказал Альберт Эйнштейн. Общая теория относительности описывает гравитацию как взаимодействие четырехмерного пространства-времени с любыми телами и полями, его «искажения» и порождают гравитационные волны.

Несмотря на то, что источником волны может быть любое тело, только через сто лет после Эйнштейна мы смогли создать достаточно чувствительные приборы для их измерения: наиболее мощные гравитационные волны, например от слияния черных дыр, порождают смещения в сотни раз меньше диаметра протона.

Предполагаемым квантом гравитационных волн является пока не обнаруженная частица — гравитон. Теория предсказывает, что он должен обладать спином 2 и двумя различными направлениями поляризации спина. Изначально существовало несколько концепций, описывающих гравитон, и, согласно некоторым из них, он даже мог обладать массой. Однако из-за сложностей при совмещении квантовой теории и общей теории относительности разработать квантовую теорию гравитации пока никому не удалось.

Впервые гравитационные волны были зарегистрированы в 2015 году детекторами LIGO. В настоящий момент работают три детектора гравитационных волн: два в США и один в Италии. С их помощью уже четырежды удалось зафиксировать гравитационные волны, и в каждом из этих случаев источником гравитационных волн было слияние массивных черных дыр.

Мы попросили астронома Сергея Попова из Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, автора книги о нейтронных звездах «Суперобъекты», рассказать (в рамках предположения), что же физики и астрономы могут узнать о мире, наблюдая гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд, и почему ученые по всему миру буквально подпрыгивают от нетерпения.

N + 1: Зачем нам ловить гравитационные волны?

Сергей Попов: Изучение гравитационных волн позволит многое понять о самой гравитации. Например, мы поняли, что скорость их распространения с высокой точностью равняется скорости света. Это означает, например, что теория гравитации с тяжелыми гравитонами пока не подтверждается. И у других альтернатив общей теории относительности будет все более и более сужаться область параметров.

В общем, благодаря гравитационным волнам можно узнать еще много интересного об одних только черных дырах, о свойствах областей вблизи их границ и о теории гравитации в целом.

Чего еще не рассказали нам гравитационные волны о черных дырах?

История гравитационной астрономии только начинается, и я уверен, что впереди ученых ждет не одна Нобелевская премия за новые данные как о природе черных дыр, так и о самой гравитации. Причем речь именно о премиях, которые могут получить люди, работающие с гравитационно-волновыми детекторами.

Если нам повезет и слияние черных дыр произойдет относительно близко — на расстоянии не в пять миллиардов световых лет, а, например, в 500 миллионов — или если наши гравитационные телескопы станут более чувствительными, то мы сможем увидеть эффект отражения гравитационной волны от горизонта событий черной дыры. По этим отраженным сигналам мы сможем увидеть, чтó происходит в области у границы, которая сейчас совершенно недоступна для наблюдений.

По сути это и будет настоящее открытие черных дыр. До сих все свидетельства их существования были хотя и очень убедительными, но все же косвенными — а в этом случае мы можем получить доказательства, что там действительно есть горизонт событий.

Наверное, самое интересное — это сигнал после слияния черных дыр, когда горизонт новой черной дыры «дрожит» и излучает гравитационные волны. В зависимости от того, как именно она дрожит, можно будет подтвердить или исключить какие-то теории об устройстве черных дыр, и это уже вполне тянет на Нобелевскую премию.

А если гравитационные волны пришли от слияния нейтронных звезд — что мы узнаем о них благодаря этому факту?

Гравитационные волны от слияния нейтронных звезд, даже без наблюдений этого события в оптике и других диапазонах, позволят нам с высокой точностью измерить их массы и радиусы.

А это настоящий святой Грааль ядерной физики, потому что мы до сих пор не знаем, из чего состоят нейтронные звезды, как они устроены внутри. В течение последних десятилетий теоретики создали множество моделей, рассказывающих о внутреннем строении нейтронных звезд. При этом каждая модель «снаружи» соответствует определенным значениям массы и радиуса, и даже 10-процентные отклонения могут радикально поменять наши представления о том, что происходит в недрах нейтронной звезды.

Это можно сравнить со знаменитой историей про корону и Архимеда. Казалось бы, какая разница: составляет плотность металла короны 19,3 грамма на кубический сантиметр или 17,3? Но такая разница означает, что в первом случае корона сделана из чистого золота, а во втором — из сплава, и царь, в зависимости от точности измерений, может кому-то отрубить голову.

Вот так же и астрофизикам необходимо узнать: состоит ли нейтронная звезда из протонов и нейтронов, или в ее недрах есть гипероны, или пионы, или это кварковые звезды, — словом, получить определенную точку на графике. И вот в зависимости от того, как ляжет эта точка, мы и узнаем, чтó происходит с веществом в невероятно экстремальных условиях внутри нейтронной звезды.

Это одна из задач, ради которых строят коллайдер NICA в Дубне, ради которых строят ускоритель FAIR в Германии, это фантастически важно для физики. И если мы сумеем провести гравитационно-волновые измерения слияния нейтронных звезд, то получим эти данные с нужной точностью.

А что мы увидим, если к результатам детекторов добавятся результаты наблюдений в оптическом и гамма-диапазоне?

Если мы одновременно с гравитационными волнами увидим вспышку в оптике, в гамма и рентгене, это очень много даст нам для исследования синтеза тяжелых элементов во Вселенной. Раньше считалось, что их основной источник — взрывы сверхновых. Но около десяти лет назад появились данные, позволившие говорить, что определяющий вклад в их формирование вносят именно слияния нейтронных звезд. И это несмотря на то, что такие слияния происходят примерно в тысячу раз реже, чем взрывы сверхновых.

При слиянии нейтронных звезд эффективность процесса синтеза тяжелых ядер гораздо выше, поскольку в этом случае включается так называемый r-процесс. Кроме того, при вспышке сверхновой значительная часть вещества просто падает обратно. А в случае с нейтронными звездами выброс вещества начинается еще до основных стадий слияния. Под действием гравитации их начинает сильно «корежить», и примерно 10 процентов вещества уносится наружу.

Это килоновые — так называют транзиенты после слияния нейтронных звезд (их не надо путать со сверхновыми!). При этом выкидывается какое-то количество тяжелых элементов, которые распадаются и подсвечивают туманность вокруг. Килоновые уже наблюдали несколько раз после коротких гамма-всплесков.

Но это модели, которые необходимо подтвердить наблюдениями. И наверняка при той прорве информации, которую нам могут дать и гамма, и оптика, и гравитационные волны, очень многое станет понятней и это сильно продвинет вперед модель нуклеосинтеза. Мы будем точно знать, откуда во Вселенной берутся золото и другие тяжелые элементы.

Откуда берутся тяжелые металлы

Как известно, элементы таблицы Менделеева от углерода до молибдена (вместе с примкнувшими к ним барием, вольфрамом и титаном) появляются в результате звездного нуклеосинтеза — реакций ядерного синтеза в ядрах звезд либо во время их жизни, либо в результате их яркой смерти (которое мы наблюдаем в виде вспышек сверхновых).

Эту общую картину пришлось пересмотреть, когда в конце 1990-х годов было установлено, что вспышки сверхновых, будучи одними из самых энергетически мощных взрывов во Вселенной, не дают нужного количества тяжелых элементов. Кроме того, ряд тяжелых элементов отсутствует у очень старых звезд. В них уже есть кремний, кальций и даже железо, но нет ни рубидия, ни йода, ни золота. Однако эти же элементы есть в более молодых звездах, которые, по идее, должны были образовываться из таких же облаков с остатками сверхновых.

Значит, во Вселенной должны быть другие источники тяжелых элементов. Еще в 1989 году было выдвинуто предположение, что таким источником могут быть слияния нейтронных звезд, вращающихся друг вокруг друга.

Читать полностью

Кроме того, есть важнейшая проблема для ядерной физики — предельная масса нейтронной звезды. Узнав эту массу, мы сможем сказать, сколько способна «набрать» нейтронная звезда, не коллапсируя в черную дыру. Например, мы увидим, что образовался объект с массой 2,2 массы Солнца и коллапс не произошел. А в другом случае мы увидим 2,3 массы Солнца и коллапс. Значит, мы сможем провести границу и это решит вопрос о поведении вещества при высокой плотности.

Сергей Кузнецов

Оригинал

Читайте также:

Жесткие диски на микроволновых генераторах начнут продаваться в 2019 году

Инженер собрал портативный самозарядный рельсотрон

Массу проглоченных Кроносом планет оценили в 15 Земель

Российским ученым удалось нагреть поверхность металла до трех миллионов градусов и при этом сохранить его плотность при прямом облучении мощным лазером. Это открывает новые возможности по исследованию материалов в экзотическом состоянии теплого плотного вещества, которое в естественных условиях встречается только в недрах планет. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Последние годы наблюдается повышенный интерес ученых к изучению так называемого теплого плотного вещества (Warm Dense Matter) — экзотического состояния вещества, которое с одной стороны проявляет свойства плазмы, но с другой стороны находится при столь высоком давлении, что электроны в нем являются квантово вырожденными, то есть близки по своим свойствам к электронам в твердых телах.


Положение теплого плотного вещества на диаграмме температура-плотность
Los Alamos National Laboratory

В нашем ближайшем окружении теплое плотное вещество не встречается, однако именно в этом состоянии находится вещество в недрах планет. По этой причине знание законов, которые описывают его поведение, в частности, важно для планетологии, поскольку позволяет строить корректные модели возникновения и развития планет.

Обычно в эксперименте состояние теплого плотного вещества достигается за счет относительно невысокого — до нескольких десятков и сотен тысяч градусов Цельсия — нагрева твердотельных образцов. Однако осуществить такой нагрев сложно, поскольку при нагреве вещество стремится расшириться, и его плотность быстро падает. Поэтому нагрев осуществляют или под дополнительным давлением — например, в алмазных наковальнях, — или достаточно быстро, чтобы вещество просто не успело разлететься.

Для быстрого нагрева вещества идеальным источником выглядят «сверхбыстрые» лазеры, излучающие импульсы длительностью всего в несколько десятков фемтосекунд. Такие импульсы, кроме того, могут быть достаточно мощными. Например, недавно китайским ученым удалось получить импульсы с рекордной мощностью в почти пять петаватт. Поскольку генерируемые такими машинами импульсы одновременно короткие и мощные, они могут быстро нагреть вещество до требуемых температур.

До сих пор, однако, осуществить прямой нагрев вещества подобными лазерными импульсами не удавалось, поскольку у любого лазерного импульса есть предвестник или так называемый предымпульс. И, хотя обычно его мощность в миллионы раз ниже, чем мощность самого импульса, но из-за значительно большей длительности он несет в себе достаточное количество энергии, чтобы разрушить поверхность мишени задолго до его прихода. Проблема особенно усугубляется в случае сверхмощных импульсов, для которых предвестник может иметь мощность, сравнимую с мощностью промышленных лазеров, применяемых для резки металла.

Решить эту проблему смогли в нижегородском Институте прикладной физики РАН, где был создан лазерный комплекс PEARL, принципы генерации излучения в котором отличны от традиционных. Обычно лазерное излучение создаётся в специальных лазерных средах. Их сначала «накачивают» энергией, возбуждая атомы, а затем пропускают через них импульс небольшой мощности. Проходя сквозь среду, импульс индуцирует излучение возбуждённых атомов, которое складывается с первоначальным импульсом и многократно усиливает его. Принципиальной проблемой борьбы с предвестником в таких системах является явление спонтанной люминесценции — возбужденные атомы излучают даже в отсутствии внешнего импульса, и поэтому лазерная среда начинает «светить» еще до его прихода, создавая предымпульс.


Внешний вид установки PEARL
А. Шайкин / ИПФ РАН

На установке PEARL для получения сверхмощных импульсов используется другой принцип — оптического параметрического усиления. В этом методе усиление короткого импульса происходит в нелинейно-оптическом кристалле в результате прямого взаимодействия с лазерным импульсом «накачки». Импульс накачки при этом значительно длиннее усиливаемого импульса, и потому обладает невысокой мощностью. Усиливаемый импульс «пробегает» по нему и собирает энергию, приобретая значительно более высокую мощность. В этом методе спонтанное излучение отсутствует, и предвестник получается значительно слабее.

В обсуждаемой работе ученые исследовали воздействие излучения лазера PEARL на алюминиевую фольгу толщиной от 0,5 до 10 микрон. При этом наилучшие результаты наблюдались для образцов толщиной 0,8 микрон. Их облучали импульсами, энергия которых варьировалась от 2,5 до 8,5 Дж, а длительность составляла приблизительно 60 фемтосекунд. Таким образом, мощность импульсов достигала величины 140 тераватт. Фокусировка излучения в пятно радиусом в 2,9 микрон позволяла достичь интенсивности излучения на уровне 2,7×1020 Вт/см2.

Измерение параметров образующейся в фокусе излучения плазмы проводилось по ее рентгеновскому излучению. Проведенное сотрудниками московского Объединённого института высоких температур РАН оно показало, что плотность плазмы соответствует плотности твердого тела, а ее температура составляет около 300 электрон-вольт, что приблизительно равняется трем миллионам градусов Цельсия.

Таким образом, в эксперименте был получен алюминий в состояния теплого плотного вещества с твердотельной плотностью. Дополнительными доказательствами являются результаты численного моделирования, а также наблюдавшаяся генерация в образовавшейся плазме протонов с энергией, как минимум, в 43,3 МэВ. Как показывает то же численное моделирование, такие высокие энергии у протонов возможны только в случае сохранения высокой плотности облучаемой плазмы.


Следы пучка высокоэнергетичных протонов, оставленные на стопке радиохромных пластинок, разделенных алюминиевыми прослойками толщиной 216 мкм каждая
A. Soloviev et al., / Scientific Reports

В дальнейшем ученые рассчитывают, во-первых, провести аналогичные исследования для более высоких интенсивностей лазерного излучения, а во-вторых, измерить в повторных экспериментах другие свойства получающейся плазмы, которые позволили бы проверить некоторые теоретические модели, придуманные для описания тёплого плотного вещества.

Ранее этой осенью в Европе официально запустили мощнейший лазер на свободных электронах XFEL. Его строительство началось в 2009 году, а в начале мая 2017 года на нем сгенерировали первый пучок рентгеновского излучения.

Артем Коржиманов

Оригинал

Читайте также:

Женский мозг оказался просоциальнее мужского

Тени в аду

Американцы испытают комбинированный гиперзвуковой двигатель


Adrian Cable / www.geograph.org.uk

Математик и видеоблогер Мэтт Паркер создал петицию, призывающую изменить изображение на дорожных знаках в Великобритании, указывающих направление на футбольный стадион. Сейчас на них изображена геометрически невозможная конфигурация футбольного мяча, состоящего только из шестиугольников. Об этом сообщает The Register.

На многих дорожных знаках в Великобритании футбольный стадион обозначается с помощью изображения футбольного мяча, все грани которого являются шестиугольниками. На самом деле классический футбольный мяч имеет форму усеченного икосаэдра, который состоит из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Согласно формуле Эйлера для многогранников, которая связывает число его граней, ребер и вершин, существование правильной выпуклой геометрической фигуры, состоящей только из шестиугольников, невозможно.

Математик и видеоблогер Мэтт Паркер возмутился тем, что создатели дорожного знака не только не знают геометрии, но и, по всей видимости, никогда не держали в руках футбольный мяч. Для того, чтобы избавить дорожные знаки от геометрически невозможных фигур, математик создал петицию, в которой предлагает заменить изображение на геометрически правильное. Чтобы привлечь внимание к петиции, он записал видео, в котором подробно объясняет, почему футбольный мяч из одних шестиугольников невозможен.

Для того, чтобы петиция была вынесена на обсуждение в парламент, она должна собрать 100 тысяч подписей. На данный момент количество подписей уже превышает 10 тысяч.

Форму усеченного икосаэдра имеет, как известно, не только футбольный мяч, но и, например, молекула фуллерена С60. В вершинах такой молекулы находятся атомы углерода, что делает такие структуры очень удобными для исследования отдельных молекул. А недавно оказалось, что у фуллерена существует и волейбольный аналог.

Александр Дубов

Оригинал

Читайте также:

Черный квадрат советского космоса

Лазер нагрел алюминий до 3000000 градусов и превратил его в теплое плотное вещество

Марихуана в сочетании с психическими расстройствами привела к вспышкам насилия

Активность головного мозга пациента по данным ЭЭГ до (сверху) и после (снизу) начала лечения

Corazzol et al. / Current Biology, 2017

В сентябре 2017 года французские ученые сообщили, что им  удалось частично восстановить сознание пациента, который провел 15 лет в вегетативном состоянии. Сейчас они подверглись резкой критике коллег, поскольку не указали в  публикации, что их подопечный скончался через несколько месяцев по причинам, не  связанным с экспериментальным лечением, пишет The Guardian.

Вегетативным состоянием называется стойкое отсутствие сознания при сохранности функций внутренних органов и циклов сна и бодрствования. Оно возникает при тяжелых повреждениях мозга в результате травм или заболеваний. Частичный или полный выход из него наблюдается чрезвычайно редко, его вероятность снижается пропорционально времени, проведенного в вегетативном состоянии. Эффективных способов помощи таким пациентам на сегодняшний день не  существует.

Исследовательский коллектив под руководством сотрудников Института когнитивных наук с января по сентябрь 2016 года проводил электростимуляцию блуждающего нерва (основного нерва парасимпатической нервной системы, передающего сигналы между мозгом и внутренними органами) 35-летнему мужчине, который провел 15 лет в вегетативном состоянии после травмы головы. Часть волокон этого нерва прямо или опосредованно соединена с теменными долями, таламусом, миндалиной, гиппокампом и голубым пятном, которые играют ключевую роль в обеспечении сознания, памяти, внимания, эмоций и бодрствования.

Согласно публикации с отчетом об эксперименте, ученым удалось добиться повышения электрической активности мозговых структур, отвечающих за сознание, восстановления глазодвигательных функций и даже  эмоциональных реакций. В многочисленных интервью, данных после выхода статьи, руководитель работы Анжела Сиригу (Angela Sirigu) рассказывала о полученных результатах так, что создавалось впечатление о продолжении наблюдения за  пациентом. Тем не менее, выяснилось, что через несколько месяцев после завершения эксперимента мужчина умер от воспаления легких.

Сиригу объяснила замалчивание этого факта желанием семьи пациента избежать внимания общественности. По ее словам, поскольку смерть не  была связана с проведенным лечением, в контексте эксперимента ее упоминание не  имеет принципиального значения.

Однако представители научного сообщества не согласились с  подобным мнением. Так, специалист по когнитивным наукам из Бирмингемского университета Дэмиэн Круз (Damian Cruse) заявил, что освещение работы в СМИ могло подарить чрезмерный оптимизм семьям других людей, находящихся в  вегетативном состоянии. «Если вы сохраняете анонимность пациента, нет никаких причин, чтобы не рассказать обо всем», — заявил эксперт.

Профессор Лионского университета Жак Люоте (Jacques Luauté), долгое время наблюдавший за пациентом, рассказал, что совместно с семьей покойного было принято решение не сообщать о смерти, поскольку это может навести людей на ложную мысль о ее связи с электростимуляцией. Ученый признал, что подобное решение было явной ошибкой.

Олег Лищук

Оригинал

Читайте также:

Еноты по-своему решили задачу с кувшином из басни Эзопа

Темпы развития солнечных электростанций впервые превзошли угольные

Мыслительные практики изменили мозг и снизили стресс


Анна Франк в 1940 году
Wikimedia Commons

Голландская компания Xomnia, специализирующаяся на анализе больших данных, поможет в расследовании дела Анны Франк. Используя технологии анализа и визуализации данных, команда специалистов планирует выяснить обстоятельства ареста девочки в 1944 году. Об этом сообщается в официальном пресс-релизе компании.

Еврейская девочка Анна Франк — одна из известных фигур Второй мировой войны, а ее дневник, переведенный на несколько языков, является одним из самых известных документов, обличающих деятельность нацистов. Вместе со своей семьей она более двух лет скрывалась в убежище — небольшом помещении, скрытом книжным шкафом, — в одном из амстердамских домов. В августе 1944 года убежище обнаружили агенты гестапо: Анну депортировали в Освенцим, где она скончалась в 1945 году в возрасте шестнадцати лет.

Несмотря на то, что расследование дела Анны Франк ведется с 1948 года, обстоятельства ее ареста до сих пор неясны. Также неизвестно, кто именно из окружения семьи Франков или других евреев, прятавшихся в убежище, поспособствовал их задержанию. Теперь к анализу документов, связанных с делом, привлекут специалистов по анализу больших данных.

В команду, помимо специалистов из Xomnia, войдут историки и детективы, которые будут работать над анализом всех существующих документов, связанных с делом: рассказов очевидцев, протоколов задержания и различных писем. Исследователи планируют автоматизировать систему анализа при помощи методов машинного обучения: это позволит эффективно визуализировать всех причастных к делу людей и выявить возможных подозреваемых.

Возглавит расследование Винсент Пэнкоук — бывший агент ФБР, ранее расследовавший дела колумбийских наркоторговцев. Подробнее о новом расследовании вы можете узнать на официальном сайте проекта.

В январе этого года во время раскопок на территории концентрационного лагеря Собибор археологи обнаружили кулон, похожий на тот, что при рождении был подарен Анне Франк. Об этом вы можете прочитать здесь.

Елизавета Ивтушок

Оригинал

Читайте также:

Математик доказал невозможность спрятаться за зеркалами полностью

Упавший в водоем метеорит назвали возможной причиной зарождения жизни на Земле

Женские сплетни назвали эволюционным инструментом в борьбе за мужчин

2833278
Жак Дюбоше, Иоахим Франк и Ричард Хендерсон
nobelprize.org

Шведская королевская академия наук объявила лауреатов Нобелевской премии по химии 2017 года. Премия будет вручена Жаку Дюбоше, Иоахиму Франку и Ричарду Хендерсону с формулировкой «за развитие криоэлектронной микроскопии высокого разрешения для определения структуры биомолекул в растворах». Официальное вручение премий и медалей состоится 10 декабря, после прочтения традиционных лекций. Прямая трансляция объявления победителя велась на сайте Нобелевского комитета.

Криоэлектронная микроскопия — метод, позволяющий определять структуру белков, и при этом, не требующий трудного, а часто и просто невозможного выращивания монокристалла биомолекулы. Она заключается в следующем. На первом этапе раствор белка замораживают, создавая очень тонкий слой, порядка 100 нанометров — так, что молекулы белка не заслоняют друг друга при взгляде сверху вниз. Затем с помощью электронного микроскопа ученые получают изображение этого тонкого слоя, содержащее сотни тысяч фотографий белка в разных «ракурсах». На последнем этапе эти изображения склеивают между собой в единый трехмерный объект, из которого можно определить структуру белка, чрезвычайно важную для разработки новых лекарств или для понимания как работают наши клетки.

2833280
Примеры изображений рецептора, полученные при помощи крио-ЕМ
Twomey et al / Nature 2017

Ричард Хендерсон стал первым ученым, получившим с помощью электронной микроскопии структуру белка с атомарным разрешением. Жак Дюбоше — автор метода получения мономолекулярной пленки, с которой происходит съемка фотографий. Иоахим Франк разработал методику обработки изображений и создания самой конечной структуры белка.

2833282
Примеры объектов, атомарная структура которых была изучена с помощью криоэлектронной микроскопии: белковый комплекс, управляющий циркадными ритмами, белок-сенсор, благодаря которому наши уши слышат, вирус Зика
Nobelprize.org

Сейчас метод криоэлектронной микроскопии активно используется учеными. К примеру, с его помощью была установлена структура поверхности вируса Зика, различных белков, в том числе узнающих начало гена, контролирующих циркадные ритмы, обеспечивающих чувствительность клеток к давлению.

В 2017 году размер Нобелевской премии был увеличен на один миллион шведских крон — сразу на 12,5 процентов. Теперь он составляет 9 миллионов крон или 64 миллиона рублей.

В 2016 году Нобелевскую премию по химии вручили Жан-Пьеру Соважу (Jean-Pierre Sauvage), сэру Фрейзеру Стоддарту (Sir J. Fraser Stoddart) и Бернарду Феринга (Bernard L. Feringa) «за проектирование и синтез молекулярных машин». Молекулярные машины — это молекулы, или комплексы из нескольких молекул, способные к простейшим механическим действиям. Например, они могут контролируемо вращаться под действием света, работать как многопозиционные переключатели или насосы. Недавно состоялись даже первые гонки на молекулярных машинах. Подробно о том, как создаются такие объекты можно прочитать в нашем материале.

Нобелевская премия по химии 2015 года была вручена Томасу Линдалю, Полу Модричу и Азиз Санджар с формулировкой «за исследование механизмов репарации ДНК». Ученые раскрыли три важнейших механизма, позволяющих исправлять ошибки, которые возникают в ДНК под действием излучения или в ходе копирования. Это эксцизионная репарация (удаление поврежденных участков и замена их нормальными), вырезание одиночных нуклеотидов, поврежденных ультрафиолетом, и репарация ошибочно спаренных оснований. Если бы этих механизмов не существовало, ДНК не смогла бы исполнять свои основные функции носителя информации — нарушения в структуре молекулы происходят регулярно. Подробнее об этом можно прочесть в нашем материале.

Владимир Королёв

Оригинал

Читайте также:

Отказ от завтрака повысил риск развития атеросклероза

Физики научились получать электричество из слез

Час физических упражнений в неделю снизил риск возникновения депрессии

2832100

29 сентября президенты Австрийской и Китайской академии наук провели первый сеанс трансконтинентальной связи, ключ шифрования для которой был распределен с помощью методов квантовой криптографии. Эксперимент установил новый рекорд дальности квантовой связи — свыше 7400 километров (расстояние между Веной и Пекином). Ключевым инструментом стал спутник «Мо Цзы» (Micius, QUESS), известный первой успешной телепортацией квантового состояния частиц на орбиту Земли. Как отмечает пресс-релиз Китайской академии наук, аналогичные сеансы связи в будущем состоятся между Китаем и Россией, Германией, Италией и Сингапуром. Кратко об этом сообщает издание Physics World.

Квантовое распределение ключа — особый способ генерации секретного ключа между отправителем и получателем информации, который делает перехват информации невозможным на уровне законов квантовой механики. Он заключается в следующем. Отправитель создает одиночные фотоны в случайном состоянии, кодирующем либо ноль, либо единицу в случайно выбираемом методе измерения. Например, вертикальная и горизонтальная поляризация кодируют «ноль» и «единицу» в одном методе измерения, а две диагональных поляризации отвечают «нулю» и «единице» в другом методе измерения. Затем получатель случайным образом выбирает способ измерения состояния фотона. На последнем этапе участники связи обмениваются выбранными способами приготовления и измерения состояний и, если они совпадают, полученный бит записывается в секретный ключ шифрования. Любая попытка третьей стороны «подслушать» поляризацию фотона приведет к необратимому изменению его состояния — отправитель и получатель обнаружат ошибки при частичной сверке ключа, после чего «подслушанный» ключ будет отвергнут. Подробнее об этом протоколе можно прочесть в нашем материале «Выдергиваете и сжигаете».

В наземных условиях квантовое распределение ключа ограничено потерями одиночных фотонов в среде — например, в оптоволокне. Поэтому предельные расстояния передачи сигнала — около ста километров. Эту дистанцию можно увеличить используя менее «шумную» среду, такую как космическое пространство. Первые эксперименты по квантовому распределению ключа были проведены с помощью китайского спутника «Мо Цзы», одиночные фотоны передавались к наземным станциям с помощью телескопов на расстояния до 1200 километров. 


Образец исследованной породы. Черные участки — минералы, содержащие углерод в графитовой форме
Takayuki Tashiro et al./ Nature, 2017

Обнаружены свидетельства того, что жизнь на Земле существовала 3,95 миллиарда лет назад. Получить их группе японских ученых удалось с помощью анализа изотопного состава углерода в графитовых и карбонатных минералах эоархея с полуострова Лабрадор. Это наиболее раннее достоверное свидетельство наличия жизни, возраст предыдущих был примерно на 200 миллионов лет меньше. Исследование опубликовано в Nature.

Точное время происхождения жизни на Земле остается неизвестным даже с точностью до сотен миллионов лет. Максимально древнее достоверное свидетельство жизни на сегодняшний день имело возраст 3,7 миллиарда лет. Это строматолиты в формации Исуа — морские отложения, которые возникают из пленок микроорганизмов. Осадочных пород такого возраста сейчас осталось очень мало, поэтому подробный анализ каждой из них крайне важен. Например, проведенные несколько лет назад исследования, основанные на изотопном составе углерода в цирконе, свидетельствовали о возможном наличии жизни примерно 4,1 миллиарда лет назад. Однако такой изотопный состав в этих породах мог быть вызван и другими причинами.

В своей новой работе японские ученые проанализировали состав осадочных пород возрастом 3,95 миллиарда лет с полуострова Лабрадор в Канаде и обнаружили в нем следы жизни. Исследователи проанализировали несколько образцов мелкозернистых пород, взятых в разных точках в районе Сент-Джонса. В этих породах были обнаружены зерна графита в виде агрегатов продолговатой формы длиной от десяти до ста микрон.


Карта расположения областей, в которых были взяты образцы проанализированных горных пород
Takayuki Tashiro et al./ Nature, 2017

Ученые определили содержание углерода, который в породах содержался в графитной и карбонатной формах. Общее содержание органического углерода в этих породах составило от 0,02 до 0,62 процента. Обычно такой уровень углерода соответствует более молодым породам. Однако ученые определили, что температуры кристаллизации минералов, содержащих углерод, и минерала-«хозяина» совпадают. Это говорит о том, что такое необычное содержание углерода не является результатом загрязнения со стороны пород меньшего возраста.

Однако само по себе малое содержание углерода не может являться свидетельством существования жизни. Для более полного анализа ученые также изучили изотопный состав углерода для обеих форм углерода. Оказалось, что отличия изотопного состава между графитной и карбонатной формами достигают 25 промилле. По словам ученых, это больше, чем в турбидитовых осадочных породах, найденных в формации Исуа, и однозначно говорит о биогенном происхождении органической фазы углерода. К такому отличию могла привести только жизнедеятельность автотрофных организмов, которые использовали при этом цикл Кальвина или восстановительный цикл трикарбоновых кислот.

Таким образом, содержание углерода и разница изотопного состава между различными его формами однозначно говорит о биогенном происхождении углерода. По словам ученых, эти данные помогут лучше понять причины возникновения жизни на Земле.

Согласно существующим сейчас оценкам, эволюционное разделение на бактерий и архей произошло как раз примерно четыре миллиарда лет назад, и новые данные косвенно подтверждают эти оценки. На появление многоклеточных организмов потребовалось еще около двух миллиардов лет, а самые древние их окаменелости имеют возраст 1,56 миллиардов лет. О том, как развивались научные методы датировки возраста Земли, вы можете прочитать в наших материалах: первая и вторая части.

Александр Дубов

Оригинал

Читайте также:

Европейский лайнер с ламинарным крылом совершил первый полет

«Роскосмос» и NASA построят окололунную станцию

Зарегистрирована четвертая гравитационная волна. Сразу на трех детекторах

Corazzol et al. / Current Biology 2017

Электростимуляция частично восстановила сознание пациента, который 15 лет до этого пребывал в вегетативном состоянии. Французские ученые применили стимуляцию к блуждающему нерву пациента, соединяющему брюшную полость и некоторые отделы головного мозга. Исследователям удалось добиться у пациента глазодвигательной реакции на воздействие внешних стимулов. Результаты эксперимента описаны в журнале Current Biology.

Вегетативное состояние характеризуется полным отсутствием сознательных функций при сохранении функций регуляции внутренних органов, необходимых для поддержания жизнеобеспечения. При вегетативном состоянии, в отличие от комы, не нарушены циркадные ритмы и человек может как спать, так и бодрствовать. Такое состояние возникает в результате тяжелой травмы головного мозга, причем эффективных методик, способных привести пациента в сознание после долгого пребывания в таком состоянии, практически не существует.

Вероятность реабилитации пациента, впавшего в вегетативное состояние, зависит как от тяжести полученной травмы, так и от времени, которое проводит в нем пациент. Считается, что если это время превышает один год, то шансы на восстановление большей части когнитивных функций резко уменьшаются. Именно поэтому ученые ищут новые методы восстановления функций головного мозга для успешного вывода пациентов из вегетативного состояния.

Французские ученые частично восстановили активность головного мозга и когнитивные функции 35-летнего пациента, который пребывал в вегетативном состоянии в течение 15 лет после травмы головного мозга. Успеха удалось добиться благодаря инвазивной (глубокой, проходящей путем вживления электродов) электростимуляции блуждающего нерва, который соединяет брюшную полость и некоторые отделы головного мозга.

Блуждающий нерв отвечает за многие двигательные и чувствительные функции человека, является главным в парасимпатической нервной системе и участвует в поддержке гомеостаза. Экспериментов по восстановлению ментальной активности путем воздействия на блуждающий нерв ранее не проводилось, однако несколько лет назад ученым удалось восстановить некоторые когнитивные функции путем глубокой стимуляции таламуса — скопления серого вещества в большом мозге, участвующем в регуляции сознания. Это позволило предположить, что путем стимуляции блуждающего нерва в брюшной полости можно стимулировать активность как таламуса, так и коры больших полушарий.

Пациент получал стимуляцию силой до 1,5 миллиампера в течение полугода. Уже при стимуляции в один миллиампер исследователи проследили восстановление сознания пациента. В качестве главного показателя того, что пациент понимает, что происходит вокруг него, исследователи назвали глазодвигательные реакции. Так, пациент провожал глазами проходящего мимо него человека и расширял глаза, когда кто-то подходил к нему очень близко.

Кроме того, ученые проследили за активностью головного мозга пациента при помощи электроэнцефалограммы до и после начала лечения. Им удалось обнаружить связанное с началом лечения повышение тета-ритма (активность нейронов, которая характеризуется частотой от 4 до 10 герц) во многих участках головного мозга пациента, включая отделы, отвечающие за сознание (верхняя височная, затылочно-теменная и островковые доли).


Как сообщает издание New Scientist, главное, чего ученым удалось добиться в процессе лечения, — это появления эмоциональной реакции. Пациент внимательно следил за врачом, когда тот читал ему книгу, а любимая музыка вызывала у него слезы.

Этот эксперимент показывает, что некоторые когнитивные функции могут быть восстановлены с помощью электростимуляции даже спустя много лет после травмы головного мозга.

Разные методики глубокой стимуляции нередко используют для лечения тяжелых нарушений. Например, здесь вы можете прочитать, как электростимуляцией планируют лечить обширное кровотечение во время родов, а здесь — о том, как мозговая стимуляция позволила парализованному человеку управлять рукой.

Елизавета Ивтушок

Оригинал

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Современные дети справились с зефирным экспериментом лучше предшественников

Российские физики смоделировали ультралегкий алюминий

В России испытают противодроновый «Калашников»

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире