Блог новостной категории

Может ли ваш мозг на самом деле «заполниться»?

Мозг эмуляция

Brain image 650x433

Мозг — настоящее чудо. Кажущаяся бесконечной библиотека, полки которой хранят наши самые драгоценные воспоминания и знания нашей жизни. Есть ли момент, когда она достигает своего предела? Другими словами, может ли наш мозг быть «заполненным»?

Ответ будет звучать как «нет», но его объяснение потребует времени, потому что мозг — немного сложнее, чем просто копилка. Исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, показало, что вместо того, чтобы просто накапливаться, старая информация иногда выталкивается из мозга, освобождая место для новых воспоминаний.

Предыдущие поведенческие исследования показали, что изучение новой информации может приводить к забыванию. Однако в этом исследовании ученые использовали новые методы нейровизуализации, чтобы впервые продемонстрировать, как этот эффект проявляется в мозге.

Эксперимент

Авторы работы поставили перед собой задачу выяснить, что происходит в мозгу, когда мы пытаемся запомнить информацию, похожую на то, что мы уже знаем. Это важно, потому что похожая информация, скорее всего, будет смешиваться с существующими знаниями и вытеснять подобное.

Чтобы сделать это, ученые исследовали, как меняется активность головного мозга, когда мы пытаемся вспомнить «целевую» информацию, то есть пытаемся припомнить что-то конкретное, пытаясь одновременно с этим усвоить что-то похожее («конкурирующая» память). Участников учили ассоциировать одно слово (скажем, слово «песок») с двумя различными изображениями — Мэрилин Монро и шляпы.

Выяснилось, что по мере того, как целевая информация вспоминалась чаще, мозговая активность для нее росла. Между тем активность мозга для конкурирующей информации одновременно с этим понижалась. Это изменение было особенно заметно для областей возле фронтальной части мозга вроде префронтальной коры, по сравнению с ключевыми структурами памяти в середине мозга вроде гиппокампа, которые обычно связывают с потерей памяти.

Префронтальная кора участвует в ряде сложных познавательных процессов вроде планирования, принятия решений и выборочного извлечения воспоминаний. Обширные исследования показывают, что эта часть мозга работает в сочетании с гиппокампом, чтобы получить конкретные воспоминания.

Если гиппокамп — это поисковой движок, префронтальная кора — это фильтр, определяющий, какая память будет более релевантной. Это говорит о том, одного только хранения информации недостаточно для хорошей памяти. Мозг также должен уметь получать доступ к релевантной информации, не отвлекаясь на похожие конкурирующие части информации.

Лучше забыть

В повседневной жизни забывание имеет очевидные преимущества. Представьте, к примеру, что вы потеряли банковскую карту. Новая карта, которую вы получите, будет идти с новым PIN-кодом. Исследования показывают, что всякий раз, когда вы запоминаете новый PIN, вы постепенно забываете старый. Этот процесс улучшает доступ к релевантной информации, и старая информация не мешает.

И большинство из нас знакомо с этим чувством, когда старые воспоминания мешаются с новыми, релевантными. Допустим, вы пытаетесь вспомнить, где припарковали свой автомобиль в том же автопарке, где были неделю назад. Этот тип памяти (когда вы пытаетесь вспомнить новую, но похожу информацию) особенно восприимчив к помехам.

Когда мы получаем новую информацию, мозг автоматически пытается включить ее в существующую информацию, образуя ассоциации. И когда мы получаем информацию, одновременно с этим всплывает ассоциативная, но неактуальная информация.

Большинство предыдущих исследований были сосредоточены на том, как мы узнаем и запоминаем новую информацию. Но современные исследования начинают уделять больше внимания условиям, при которых мы забываем, их важность начинает расти.

Проклятие памяти

Очень немногие люди в состоянии вспомнить почти каждую деталь своей жизни в мельчайших подробностях; у них гипертиместический синдром. Назовите дату, и они скажут вам, где были и что делали в тот день. И хотя это может звучать как благо для многих людей, одаренные этой способностью часто находят ее обременительной.

Некоторые сообщают о неспособности думать о настоящем или будущем, поскольку словно постоянно живут прошлым, пойманные своими же воспоминаниями. Мы все, в принципе, могли бы страдать от этого, если бы у наших мозгов не было механизма обновления информации, которая больше не отвечает актуальности и считается ненужной.

На другом конце спектра находится явление, которое называют «ускоренной долговременной забывчивостью», оно часто наблюдается при эпилепсии и инсультах. Как следует из названия, люди забывают только что полученную информацию гораздо более быстрыми темпами, иногда в течение нескольких часов; это ненормально.

Считается, что в ее основе лежит отказ «консолидировать» или передавать новые воспоминания в долговременную память. Но процессы и влияние этой формы забывчивости остаются по большей части неизученными.

Исследования в этой области демонстрируют, что запоминание и забывание являются двумя сторонами одной медали. В некотором смысле забывание — это механизм сортировки воспоминаний нашего мозга, чтобы под рукой оставались наиболее релевантные воспоминания. Нормальная забывчивость может быть механизмом безопасности, который следит, чтобы наш мозг не переполнялся.

9 Июня 2015

http://hi-news.ru/research-development/mozhet-li-vash-mozg-na-samom-dele-zapolnitsya.html

Как 3D-технологии применяются для создания донорских органов и медицинских препаратов

Будущее медицины в формате 3D

03.06.2015

Будущее медицины — за использованием трехмерной печати

Фотография: makerbot.com

Отдел науки «Газеты.Ru» рассказывает о том, как печать трехмерных объектов применяется в современной медицине, о преимуществах изготовленных таким образом таблеток, а также о том, как 3D-принтеры помогают спасать животных.

Технология изготовления физических трехмерных объектов с использованием цифровых данных — 3D-печать — была впервые разработана Чарльзом Хуллом в 1984 году. Технология была запатентована спустя два года и получила название «стереолитография». После получения патента Чарльз Хулл основал компанию 3D Systems и разработал первый промышленный станок для 3D-печати. Сейчас 3D-принтеры используют в своей работе цифровую модель того объекта, который необходимо создать, после чего печатают его, формируя детали слой за слоем из необходимого материала.

Как напечатать почку и не только

Технология 3D-печати применяется достаточно широко: например, в промышленности, для изготовления различных деталей станков и оборудования, в строительстве, в производстве деталей оружия и корпусов экспериментальной техники, такой как автомобили или мобильные телефоны. Особым потенциалом 3D-печать обладает в сфере медицины: специализированные компании создают

3D-принтеры для печати внутренних органов при помощи живых клеток, протезов, а также для производства лекарственных препаратов.

На завершившейся 6 мая в Нью-Йорке конференции TechCrunch Disrupt компания BioBots представила 3D-принтер, печатающий органы человеческого тела, используя в качестве материала живые клетки. Изготавливать полноценные донорские органы он еще не умеет, но образцы напечатанных тканей уже можно использовать во многих экспериментах, которые традиционно проводятся на лабораторных животных. Биопринтер BioBots, разработанный выпускниками Пенсильванского университета, выглядит как типичный 3D-принтер настольного формата и даже сопоставим с ним по цене, которая составляет около $5000. Внешне он также почти неотличим от обычного устройства, изготавливающего объемные предметы:

на стальной раме размещаются блок управления, печатающая головка, регулируемая подставка и набор картриджей. Главная особенность BioBots в том, что печатает он при помощи различных биоматериалов.

Образцы клеток берутся у человека, затем искусственно размножаются и используются как своеобразные 3D-чернила. В напечатанном органе или его части все клетки поначалу удерживаются на месте с помощью микроскопических опорных конструкций — сочетания гидрогеля и тончайших пластиковых нитей. Они выполняют роль «строительных лесов» и питательной среды. Когда клетки установят собственные взаимосвязи, начнут объединяться и взаимодействовать друг с другом при помощи настоящей соединительной ткани, эти инородные включения просто разрушатся кратковременным воздействием лампы ультрафиолетового излучения. Тем не менее в лабораторных условиях не удается воспроизвести клеточный иммунитет, управление многочисленными рецепторами и другие особенности живых систем — именно поэтому создание полноценных донорских органов при помощи трехмерной печати пока невозможно.

Колеса на любой вкус

Более реалистичным применением 3D-печати в медицине является изготовление таблеток. Ученые полагают, что больше всего от новой технологии выиграют дети: трехмерная печать позволит создавать лекарственные препараты, в точности соблюдая необходимую дозировку. На данный момент это представляет собой значительную проблему. Стив Томлин, фармацевт из лондонской детской больницы Evelina London Children's Hospital, заявляет: «Эта технология может произвести революцию в наших взглядах на лечение детей. Вес детей разного возраста может варьироваться от 0,5 до 100 кг, а это значит, что им необходимы совершенно разные дозы лекарств, поэтому невозможно выпустить подходящую всем таблетку. Вследствие этого мы прибегаем к препаратам в жидкой форме, хотя

все исследования показывают: четырехлетний ребенок с большей охотой примет таблетку, чем микстуру».

При создании таблетки 3D-принтер использует в качестве «чернил» лекарственное вещество и полимеры, которые смешиваются между собой и слой за слоем формируют таблетку. Помимо точности дозировки и самых разнообразных форм лекарственного препарата (например, для детей можно будет выпускать таблетки в форме животных соответствующего цвета) при помощи трехмерной печати станет возможным обеспечить лучшую степень усвояемости лекарства: International Journal of Pharmaceutics опубликовал статью, авторы которой печатали таблетки парацетамола в форме куба, пирамиды, шара, цилиндра и тора. В результате выяснилось, что быстрее всего растворяется таблетка-пирамида, а дольше всего — таблетка-цилиндр. Помимо прочего, исследователи уверяют: изготовление таблеток при помощи принтера никак не повлияло на их лечебные свойства.

Несмотря на то что трехмерной печатью лекарств заинтересовались и такие фармацевтические гиганты, как британская компания GlaxoSmithKline, до промышленного выпуска таблеток при помощи 3D-принтеров еще должно пройти 5–10 лет, полагают специалисты. Для этого прежде всего будет необходимо урегулировать вопрос о сертификации лекарств и защите пациентов от подделок. Так, Рикки Уайлдман, инженер из Ноттингемского университета, комментирует: «Никто не захочет, чтобы в частном доме находилась фабрика по производству несертифицированных лекарств. Возможно, необходимо будет сделать так, чтобы все владельцы 3D-принтеров получали на них специальную лицензию».

Костлявый прогресс

Может показаться, что использование трехмерной печати в медицине все еще остается лишь перспективой будущего: есть определенные успехи, но они далеки от применения в повседневной жизни. Однако это не так:

использование 3D-печати для изготовления частей протезов и замены человеческих костей уже абсолютно реально.

В прошлом году «Газета.Ru» рассказывала об уникальной операции, в ходе которой врачи заменили жительнице Голландии поврежденный болезнью череп на пластиковый имплантат, напечатанный на 3D-принтере. Основой для создания трехмерной модели новых костей послужили томографические снимки пациентки. Подобного рода протезы активно применяются и в ветеринарии: недавно ученые спасли жизнь морской черепахи, которая была ранена лодочным винтом и лишилась клюва. Почти мертвую черепаху доставили в турецкий Центр исследования, спасения и реабилитации морских черепах. При помощи медицинской 3D-типографии BTech Innovation для черепахи создали новый клюв из медицинского титана, благодаря чему животное удалось спасти.

http://www.gazeta.ru/science/2015/06/03_a_6743914.shtml

«Умная кожа» предупредит об опасном уровне солнечного ультрафиолета

11 Июня 2015

Девушка на пляже

Создана так называемая «умная кожа», которая предупреждает ее владельцев о воздействии на них ультрафиолетового излучения. Ученые из Королевского технологического института в Мельбурне разработали растягиваемое и настраиваемое устройство, которое сообщает о незаметных нашему глазу опасностях, которые исходят от Солнца. Как известно, ультрафиолетовое излучение может вызывать поражение кожи, а также приводить к раку.

Способность использовать электронные устройства в разных механических напряженных состояниях предоставляет множество уникальных функциональных возможностей, которые выходят за рамки возможностей стандартной негибкой электроники, — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Small.

Команда ученых создала материал с тонкими слоями оксида цинка, которые выполняют функции ультрафиолетовых датчиков.

В интервью изданию Sydney Morning Herald исследователи рассказали, что из этого материала можно сделать пластырь или ремешок на руку с беспроводным подключением к другому устройству, например, смартфону или планшету, для оповещения пользователей об опасном уровне солнечной радиации.

Когда вы идете загорать, устройство можно надеть на запястье, когда купаться – наклеить на руку. Оно будет следить за уровнем ультрафиолетового излучения и говорить вам, когда он превышает норму, — объяснил автор исследования Филипп Гатраф (Philipp Gutruf).

Основным достижением нового материала является то, что он состоит из резины, а не силикона. За счет этого устройство получилось гораздо более гибким.

Это было непросто, поскольку резина обычно не выдерживает температуры обработки. Способность резины гнуться и растягиваться позволяет внедрять ее в одежду, рюкзаки, перчатки и тому подобные вещи.

Исследователи говорят, что устройство также способно обнаруживать токсичные газы. Так, с его помощью можно контролировать степень загрязненности городского воздуха, что очень актуально в настоящее время.

http://hi-news.ru/technology/umnaya-kozha-predupredit-ob-opasnom-urovne-solnechnogo-ultrafioleta.html

Созданы мягкие робощупальца для деликатной микрохирургии

Нано-роботы

12 Июня 2015

Осьминог

Мягкие роботизированные щупальца могут стать идеальным помощником в деликатной микроскопической хирургии, считают ученые, которые с помощью крошечных «конечностей» смогли схватить муравья, не нанеся ему никаких повреждений. В своих экспериментах исследователи также заставляли робощупальца захватывать нежные рыбьи икринки, которые при пользовании стандартным пинцетом легко деформируются и лопаются.

Все чаще инженеры разрабатывают роботов из мягкой эластичной пластмассы или резины, вдохновляясь природой – осьминогами, червями и морскими звездами. Мягкие роботы более устойчивы к повреждениям, чем их твердые собратья. Они могут с легкостью преодолевать препятствия, которые не под силу жесткой машине.

Тем не менее миниатюризация мягких роботов для работы с крошечными объектами является не такой уж и простой задачей. Мягкие роботы, как правило, передвигаются с помощью сжатого воздуха, проходящего через множество крошечных пневматических каналов, которые спрятаны в их конечностях. Это похоже на надувание и сдувание воздушного шара.

Микрощупальце и муравей

Однако при попытке создания микроскопических версий таких конечностей ученые столкнулись с некоторыми трудностями. Например, полые каналы в мягких роботах часто создаются путем растворения ненужного материала, но обеспечить это в микромасштабах достаточно сложно.

Новые роботизированные щупальца могут захватывать и сжимать объекты, извиваясь подобно хоботу слона, щупальцам осьминога, усикам растения или хвосту обезьяны, пишет Live Science.

Микроскопические трубки имеют длину 5-8 миллиметров – практически длина рыжего лесного муравья. Толщина стенки трубок составляет от 8 до 32 микрон, а диаметр полых каналов – от 100 до 125 микрон. Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр около 100 микрон.

Микрощупальце и икринка

Чтобы получить трубки таких размеров, исследователи окунули оптические волокна в жидкий силикон, а когда жидкость затвердела, вынули их. В качестве насосов для надувания и сдувания щупалец использовались шприцы.

За счет разной толщины стенок при поступлении воздуха трубки скручиваются в спираль. Чтобы увеличить количество спиралей, ученые надели на трубки силиконовые кольца.
Исследователи говорят, что новые щупальца можно использовать для безопасной и тонкой работы с кровеносными сосудами и даже эмбрионами при проведении хирургических операций с минимальным вмешательством.

Исследование было опубликовано в научном журнале Scientific Reports.

Сколько различных микроорганизмов живут на наших руках?

ladon650x381

Вы часто моете руки? А часто ли вы их обеззараживаете при помощи медицинских антисептиков? Думаю, что все вы знаете, что миллионы различных микробов сосуществуют с нами бок о бок. Но увидеть своими глазами их мы попросту не можем ввиду их микроскопических размеров. Зато, если эти микроорганизмы поместить в подходящую питательную среду, они могут принять вполне различимую невооружённым глазом форму. Именно это и сделала микробиолог Таша Стурм с отпечатком ладони своего восьмилетнего сына.

hand2 650x589

Чашка Петри используется в микробиологии и химии. Изобрёл этот ценный для науки сосуд ассистент Роберта Коха немецкий бактериолог Юлиус Рихард Петри. Чаще всего эти чашки используются в микробиологии для культивирования колоний различных микроорганизмов.

Таша Стурм заполнила чашку Петри питательным раствором и попросила своего восьмилетнего сына прикоснуться ладонью к поверхности вещества. После этого чашка сутки провела в инкубаторе при температуре 37 градусов Цельсия, а затем ещё несколько дней провела в помещении с комнатной температурой. Результат вы можете видеть на фото чуть ниже. Как вы теперь понимаете, наши руки очень далеки от идеальной чистоты и покрыты самой разной микрофлорой.