• Новости
  • Наука
  • Ученые разработали метод сделать ткани прозрачными с помощью пищевого красителя
Нейросеть

Ученые разработали метод сделать ткани прозрачными с помощью пищевого красителя

Прозрачность живых организмов: открытие учёных Стэнфордского университета Когда мы смотрим на объекты, свет, отражающийся от них, позволяет нам различать формы и цвета.

Но как быть с живыми тканями, состоящими из воды, белков и жиров, которые преломляют свет под разными углами? Исследователи долгое время разрабатывали более сложные методы визуализации, такие как двухфотонная микроскопия и флуоресценция в ближнем инфракрасном диапазоне.

Однако многие из этих методов требуют использования вредных химических веществ или действуют только на мёртвые ткани. Целью стало нахождение безопасного и обратимого способа достижения прозрачности живых организмов.

Учёные обратились к интересному решению — пищевому красителю тартразину, который содержится в чипсах и безалкогольных напитках. При растворении в воде и нанесении на кожу он изменяет взаимодействие света с биологическими тканями.

Ключ к этому открытию заключается в физике поглощения и преломления света, в частности, в соотношениях Крамерса-Кронига, которые описывают, как материалы взаимодействуют со светом на разных длинах волн. Тартразин уже использовался в микроскопии для окрашивания отдельных частей тела, но никогда не применялся ко всем тканям живых организмов.

Добавляя тартразин в воду и нанося его на ткани живых мышей под наркозом, исследователи смогли изменить показатель преломления воды в тканях, что сделало их более прозрачными. Они смогли увидеть кровеносные сосуды и мышечные волокна мышей.

Например, они наблюдали за движениями кишечника в реальном времени через прозрачную брюшную полость. «Это открытие может стать революционным.

Представьте себе возможность контролировать работу органов без инвазивных процедур или точно определять местоположение вен для взятия крови. Оно также может открыть новые горизонты в понимании того, как болезни воздействуют на организм на микроскопическом уровне», — подчёркивают исследователи.

Сделать человека полностью невидимым остаётся маловероятным по нескольким причинам. Хотя тартразин позволяет свету проходить через ткани, он эффективен лишь для определённых длин волн, преимущественно в красной и инфракрасной областях спектра.

Это означает, что при обычном освещении мыши не становятся невидимыми для невооруженного глаза. Их прозрачность обнаруживается с помощью специального оборудования для визуализации.

«Эта прозрачность затрагивает только те ткани, на которые был нанесён краситель, и даже тогда она ограничена глубиной проникновения красителя. Человеческий организм гораздо сложнее, а кожа толще, чем у мышей», — объясняют специалисты.

Добавляется, даже если бы учёные могли усовершенствовать технологию, достижение прозрачности всего тела создало бы серьёзные проблемы, например, обеспечение того, чтобы краситель равномерно достигал всех частей тела, не вызывая повреждений. Дело в том, что тартразин безопасен при приёме в ежедневных дозах, но может вызывать побочные эффекты, аллергические реакции, а в высоких дозах оказывает токсическое воздействие на клетки, вызывая генетические мутации.


Нейросеть
Робот-собака Рысь: возможности и реакции.
Идея о собаке-роботе, которая может передвигаться практически по любой местности, может показаться чем-то из последнего эпизода антиутопического сериала «Чёрное зеркало», пишет Daily Mail.

И вот, как показывают появившиеся в интернете ужасающие кадры, такая реальность уже наступила. Самая современная собака-робот называется Рысь (Lynx) и является детищем китайской компании Deep Robotics.

Оснащённый четырьмя колёсами вместо лап, бот может ходить, карабкаться и даже делать сальто назад по любой поверхности, от камней до снега. В Deep Robotics надеются, что его можно будет использовать в поисково-спасательных операциях.

Однако некоторые скептики уже высказали опасения по поводу четвероногого робота. «Я знаю, что вскоре они будут охотиться на всех людей до единого», — прокомментировал видео один из пользователей.

«Однако это чертовски круто», — неохотно добавили другие. Рост Линкса составляет чуть менее метра, а вес — 30 кг, примерно такой же, как у лабрадора-ретривера.

Вездеходный робот DEEPRoboticsLynx отличается компактной и маневренной конструкцией с исключительной адаптируемостью к разнообразной местности, — поясняется на веб-сайте Deep Robotics. — Благодаря отличительному движению колёс и ног DEEPRoboticsLynx обеспечивает оптимальный баланс между скоростью и маневренностью, развивая глубокие знания DEEP Robotics в области искусственного интеллекта и промышленных приложений.

По данным фирмы, робот способен взбираться на платформы высотой до 80 см и преодолевать непрерывные ступени высотой до 22 см. При этом в движении робот может развивать максимальную скорость до пяти метров в секунду, пишет Daily Mail.

Робопёс также имеет степень защиты IP54, что означает, что он подходит для использования в любых погодных условиях. Оснащённый широкоугольной камерой, робот может использоваться для доступа в труднодоступные районы во время поисково-спасательных операций.

Неудивительно, что цена на него довольно высока, отмечает Daily Mail. Lynx обойдётся покупателям в 17 999 долларов!

Реакция на бота в социальных сетях была в целом положительной. Комментируя видеоролик Deep Robotics, в котором демонстрируется робот, один пользователь написал: «Это безумие.

Несколько лет назад роботы такого типа, обладающие такой маневренностью, всё ещё были научной фантастикой». А один из пользователей пошутил: «Первые пару роликов с прыжками заставили меня задуматься, были ли они настоящими или компьютерными, из-за того, насколько хорошо Рысь это делала!

» Однако другие были настроены по отношению к роботу чуть более скептически. «Не могу дождаться, когда эта штука будет преследовать меня в будущем», — написал один пользователь, в то время как другой сказал: «Это на 100% эпизод из „Чёрного зеркала“».


Нейросеть
Учёные доказали способность бонобо читать мысли.
Учёные почти 50 лет пытались найти доказательства того, что другие животные, от шимпанзе до воронов, могут читать мысли.

Многие эксперты по-прежнему относятся к этому скептически, пишет Daily Mail. Теперь у исследователей, кажется, появились убедительные доказательства того, что обезьяны бонобо действительно могут читать человеческие мысли и использовать эти знания для общения, чтобы получить вкусное угощение.

Трое самцов-бонобо — 43-летний Канзи, 25-летний Нийота и 13-летний Теко, которые дружат и живут в исследовательском центре в Айове, — помогли исследователю раздобыть половинку виноградины, кусочек яблока, арахис или несколько хлопьев. Второй человек прятал еду под одной из трёх чашек, и исследователь, когда находил её, передавал бонобо, сидевшему напротив него.

Иногда исследователь не знал, где находится лакомство, потому что перед ними был большой картонный барьер. Обезьяны могли видеть, в то время как исследователь не видел чашку, под которой находилась еда.

Было ясно, что обезьяны таким образом прочитали мысли исследователя, приложив дополнительные усилия, чтобы помочь ему найти еду, когда он не видел, где она спрятана. Они на 29 % чаще указывали на чашку, под которой лежала еда, когда исследователь не знал об этом, и указывали на неё примерно на 1,5 секунды быстрее, чем когда он это знал.

Доктор Крис Крупенье, старший автор исследования и доцент кафедры психологии и наук о мозге в Университете Джона Хопкинса, рассказывает: «Способность ощущать пробелы в знаниях друг друга лежит в основе нашего самого сложного социального поведения, в основе способов нашего сотрудничества, общения и совместной стратегической работы. Поскольку эта так называемая теория разума поддерживает многие способности, которые делают человека уникальным, такие как способность к обучению и языку, многие считают, что у животных они отсутствуют.

Но эта работа демонстрирует богатые ментальные основы, общие для людей и других человекообразных обезьян, и предполагает, что эти способности развились миллионы лет назад у наших общих предков». Ранее считалось, что шимпанзе умеют читать мысли других существ, потому что они чаще сигналят о появлении поблизости змеи тем шимпанзе, которые её не видели.

Но некоторые эксперты отнеслись к этому скептически, поскольку шимпанзе, возможно, просто кричали от испуга, а не для того, чтобы предупредить других. Исследование показало, что обезьяны могут удерживать в голове две мысли одновременно — о том, что они знают, в какой чашке спрятана еда, и о том, что другой человек не знает об этом факте, — и сообщать об этом.

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.


Нейросеть
Исследователи изучили эмоции.
Группа исследователей создала карты, на которых участники экспериментов изображали места возникновения эмоций и части тела, не затронутые ими.

Рисунки участников различались, но при их усреднении выявились характерные паттерны для каждой из 14 эмоций. Большинство силуэтов изображали счастье, а любовь вызывала активность практически по всему телу.

Страх сильно разливался по груди, в то время как гнев, как говорили, в основном стекал по рукам и в них попадал на ладони. В 2013 году исследователи опубликовали свои диаграммы эмоционального состояния в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Недавно эти диаграммы были использованы в исследовании, чтобы выяснить, изменилось ли физиологическое расположение эмоций человека с течением времени. Исследователи проанализировали один миллион слов из древних месопотамских текстов, чтобы получить представление о том, как древние предки испытывали свои эмоции.

Многие эмоции соответствовали современному восприятию, но некоторые были совершенно иными. Например, древние жители Месопотамии связывали счастье с печенью, а гнев — с ногами, что контрастирует с современными ощущениями в груди и руках.

Если сравнить древнюю месопотамскую телесную карту счастья с современными телесными картами, то они во многом схожи, за исключением заметного свечения печени, — говорится в заявлении соавтора исследования и когнитивного нейробиолога Юхи Лахнакоски. Аналогичным образом, исследования показали, что современные люди испытывают гнев в верхней части тела и кистях рук, в то время как древние люди ощущали жар, ярость или озлобленность в ногах.

Даже то, как люди ощущают любовь, немного изменилось. Современные физические ощущения в основном такие же, как у древних месопотамцев, но у наших предков это чувство было связано с печенью, сердцем и коленями.

Сегодня современные люди сообщают, что любовь вызывает ощущения во всём теле. Полученные результаты свидетельствуют о том, что то, как люди ощущают эмоции, со временем изменилось.

Но ещё неизвестно, сможем ли мы в будущем что-то сказать о том, какие эмоциональные переживания характерны для людей в целом и всегда ли, например, страх ощущался в одних и тех же частях тела, — рассказывает ведущий автор исследования Саана Свард, изучающая древнюю Месопотамию в университете Хельсинки. Кроме того, мы должны помнить, что тексты есть тексты, а эмоции переживаются, — отмечает Свард.

Исследователи подчеркнули, что важно помнить об этом различии при сравнении древних текстов с современными картами тела, которые были основаны на собственном телесном опыте, а не только на лингвистических описаниях.


Нейросеть
Учёные исследовали процесс подавления страха.
Группа учёных под руководством доктора Сары Медерос и профессора Сони Хофер подробно изучила, как мозг накапливает опыт, позволяющий преодолевать страхи перед кажущимися угрозами.

«Каждый из нас инстинктивно боится громких звуков или быстро приближающихся объектов», — комментирует Медерос. Однако врождённые реакции можно изменить с помощью опыта.

Например, дети учатся не бояться фейерверков. Для проведения эксперимента учёные использовали мышей.

Им демонстрировали расширяющуюся тень, напоминающую приближающегося хищника. Сначала животные реагировали на визуальную угрозу, пытаясь найти укрытие.

Но с повторным воздействием, когда реальной опасности не было, мыши начали сохранять спокойствие. Это дало учёным возможность изучить процессы подавления страха.

Исследования показали, что вентролатеральное коленчатое ядро (vLGN) активно участвует в процессе подавления страха. Эта область получает данные из зрительных областей коры головного мозга и отвечает за отслеживание информации, связанной с угрозой.

Учёные обнаружили два ключевых фактора, способствующих обучению: определённые участки зрительной коры важны для процесса, а vLGN хранит полученные воспоминания. «Мы обнаружили, что отключение определённых зрительных зон в коре мозга мешает животным подавлять страх.

Однако после того, как мыши научились не убегать, зависимость от коры мозга исчезла», — поясняет доктор Медерос. Профессор Хофер добавляет, что их открытия бросают вызов традиционным представлениям о местоположении памяти: «Мы доказали, что подкорковые структуры, а не кора головного мозга, действительно хранят важные воспоминания».

Исследование также углубилось в клеточные и молекулярные механизмы, задействованные в процессе. Обучение происходит благодаря повышенной нейронной активности в vLGN, которая вызывается выбросом эндоканнабиноидов — молекул, регулирующих настроение и память.

Это высвобождение уменьшает тормозные сигналы в нейронах vLGN, что приводит к более активной реакции, способствующей подавлению страха при появлении визуальных угроз. «Полученные результаты могут помочь разобраться в том, как нарушается регуляция реакции на страх при различных расстройствах, таких как фобии и тревожные расстройства», — подчёркивает профессор Хофер.

Несмотря на то, что инстинктивные страхи перед хищниками могут показаться менее актуальными для современного человека, изученные нейронные пути аналогичны тем, что существуют в человеческом мозге.


Новости по теме