July 18th, 2017

Разработаны дешевые искусственные мышцы из нейлоновой нити

Инженеры МТИ нашли простой и недорогой подход к созданию искусственных мышц. Ключевым элементом стал доступный и универсальный нейлон, рассказывает Science Daily.

разработаны дешевые искусственные мышцы

Искусственными мышцами принято называть материалы, которые при определенном воздействии ведут себя подобно настоящим мышечным волокнам, то есть сокращаются и растягиваются. Ученые давно занимаются изучением и созданием подобных материалов, так как им пророчат самую широкую область применения: от компонентов робототехники до автомобилестроения и авиации.

Главной проблемой подобных разработок последнее время оставалась их стоимость. Мышцы из углеродных нанотрубок теряли все свои практические преимущества, когда становилась ясна цена их производства. Инженеры из МТИ нашли решение проблемы в способе изготовления таких волокон. Они взяли нейлон, специальным способом нагрели и придали ему нужную форму.

Обычно нейлоновые волокна имеют круглое поперечное сечение, но в МТИ с помощью температуры и давления изменили эту форму на квадратную. Теперь если нагревать только одну из сторон волокна, то нить будет сокращаться именно в этом направлении. Ученые получили волокна, которые сохраняют свои свойства не мене чем на 100,000 циклах сокращения, частота сокращений может достигать 17 в секунду. Нужная сторона волокна при этом может нагреваться любым способом: химической реакцией, светом, электричеством, что также удешевляет стоимость конечной системы. ​

Ранее ученые из Техасского университета в Далласе разработали уникальный способ «вязания» искусственных мышц. В их разработке был также важен не столько материал, сколько технология: она позволяла, словно шерстяной носок, связать функционирующую мышцу. Далласские ученые тогда рассказали, что основой для их мышц могут служить как углеродные нанотрубки, так и дешевые полимеры. Остается дождаться, чья технология окажется эффективнее.

Автор: Роман Окашин

Ссылка на источник

promo alev_biz июнь 7, 22:12 Leave a comment
Buy for 20 tokens
Даша – очень долгожданный ребенок. Мама с папой ждали ее десять лет…Родилась здоровой, росла веселой и подвижной малышкой, развивалась как все дети… и не было ни намека, что все это время, еще с беременности, у нее в глазах развивалась опухоль. Когда Даше было семь…

Мутации в раковых клетках подчиняются эволюционным законам

Эволюционный подход позволяет определить, какие мутации в данный момент нужны раковой опухоли для того, чтобы выжить, а какие, наоборот, способны убить её в независимости от условий окружающей среды.



мутации в раковых клетках подчиняются эволюционным законам
Делящиеся клетки рака молочной железы

Всем известно, что рак возникает из-за мутаций, вызывающих бесконтрольное деление клеток. Мутации могут быть самыми разными, и долгое время считалось, что они случайным образом накапливаются в клеточной ДНК, «одаряя» раковые клетки разными свойствами, например, устойчивостью к лекарствам. Однако опухоль живёт не сама по себе, она находится в организме, окружена множеством клеток и тканей. Можно сказать, что у неё есть определённое окружение, с которым она делит ресурсы среды, питательные вещества и жизненное пространство. Взаимоотношения между раковыми клетками и их соседями напоминают те, которые можно обнаружить между живыми организмами в экосистемах. И тут возникает вопрос: нельзя ли в связи с этим применить к развивающейся опухоли те же эволюционные законы, которые мы обычно обнаруживаем в популяциях животных, растений, бактерий и т. д.?

Read more...Collapse )

Ссылка на источник

В США научились плести искусственные мышцы

Ученые из Техасского университета в Далласе открыли технологию, с помощью которой в будущем можно будет «связать» искусственные мышцы.

в США научились плести искусственные мышцы

Плетение из шерсти животных и растительных волокон уходит корнями в тысячелетнюю историю человечества. Ученые добавили к этой концепции научные достижения 21 века, после чего получилось создать волокна, которые реагируют на температуру и по свойствам напоминают человеческие мышцы, сообщает Science Daily.

По словам ученых, искусственные мышцы можно изготовить любых размеров, наделив их разными свойствами, поэтому область применения разработки начинается с производства протезов и робототехники и заканчивается пошивом умного текстиля, который будет менять форму, размер и способность пропускать воздух в зависимости от температуры.

В процессе вязания роль играет не столько материал, сколько разработанная учеными технология. Молекулы располагаются вдоль нити таким образом, что увеличиваясь в диаметре, она практически не меняет свою длину. Среди материалов, которые могут быть использованы для плетения могут быть как экзотические углеродные нанотрубки, так и обычные полимерные нити.

в США научились плести искусственные мышцы

Исследования показали, что мышцы, сплетенные подобным образом из дешевой лески, обладают в сто раз большей механической мощностью, чем человеческие.

Автор: Роман Окашин

Ссылка на источник

Биологи создали крошечное человеческое сердце на месте крысиного

Американские биологи сумели заместить клетки крысиной сердечной мышцы человеческими клетками. В будущем такая мини-модель человеческого сердца позволит эффективно проводить эксперименты, связанные с изучением сердечной деятельности и влияния на нее лекарств. О своей работе ученые рассказали на конференции American Heart Association’s Basic Cardiovascular Sciences 2017 Scientific Sessions, о чем кратко сообщается на newsroom.heart.org.

биологи создали крошечное человеческое сердце на месте крысиного

Ученые воспользовались методом четырехпоточной канюляции (4-Flow cannulation), в ходе которой сердце удаляют из тела, а затем подключают к сосудам через систему, позволяющую закачивать в него искусственные жидкости. Эта процедура несколько отличается от стандартной процедуры Лангендорфа, в ходе которой сердце «обратным образом» подключается только к аорте, в результате чего клапан аорты закрывается, а насыщенный кислородом и питательными веществами искусственный раствор поступает в сердце. В данном случае, при четырехпоточной канюляции, к системе были подключены как вены, так и артерии.

С помощью подобных систем измеряют, например, силу сокращений сердца, и другие его свойства — сердце работает много часов, при этом на него не влияют нервные и гормональные сигналы организма, но оно продолжает сокращаться. С их помощью также можно удалять клетки сердца. Обычно это делается с помощью фермента коллагеназы, расщепляющий сердечные ткани на отдельные клетки. Удалив клетки собственной сердечной мышцы крысы, но оставив все внешние оболочки, ученые успешно поместили внутрь оболочек клетки человеческого сердца. Метод четырехпоточной канюляции позволял при этом поддерживать циркуляцию жидкостей по всем камерам сердца, а также стимулировать их механическое расширение.

Ученые считают, что такая мини-модель человеческого сердца, успешно работающая in vitro в течение достаточно долгого времени, позволит успешно изучать, в частности, влияние лекарств на сердечную деятельность человека вне самого человека.

А о том, как сердечные приступы собираются лечить с помощью фотосинтеза, можно прочитать здесь.

Автор: Анна Казнадзей

Ссылка на источник

Тихоходки станут свидетелями конца света

Три физика из Гарварда и Оксфорда подсчитали, с какой вероятностью космическая катастрофа может полностью уничтожить жизнь на планете земного типа. В качестве возможных сценариев катастрофы были выбраны падение астероида, взрыв сверхновой и гамма-всплеск. Оказалось, что вероятность мощного воздействия, достаточного для стерилизации планеты, пренебрежимо мала. Учитывая, что на Земле живут такие суперустойчивые организмы, как тихоходки, жизнь на ней, по всей вероятности, будет уничтожена только вместе с концом всей Солнечной системы. Статья с математическими выкладками опубликована в журнале Scientific Reports.



тихоходки станут свидетелями конца света
Тихоходка Ramazzottius varieornatus

Апокалиптические сценарии, предлагаемые нам массовой культурой, обычно рассматриваются с точки зрения уничтожения человечества, в крайнем случае – наземных форм жизни. Однако на Земле обитает множество организмов, объединяемых под названием экстремофилов, которые выдерживают высокие температуры, давление, кислотность. В основном это бактерии и археи, к этой же группе относятся некоторые ракообразные, насекомые и черви. Настоящими чемпионами по выживанию в разнообразных экстремальных условиях являются тихоходки (Tardigrada) — микроскопические беспозвоночные. Эти животные могут выживать в течение нескольких минут при температурах от -272 до 150 градусов Цельсия, а температуру в -20 градусов могут пережидать десятилетиями. Тихоходки переносят высокий уровень радиации и выживают даже в условиях открытого космоса. Таким образом, чтобы уничтожить этих представителей земной жизни, на планете нужно создать действительно жесткие условия, например, вскипятить Мировой океан.

Ученые подсчитали, насколько реальными являются события, последствия которых способны стерилизовать планету земного типа. Энергия, необходимая для нагрева океана до 100 градусов Цельсия считалась достаточной для стерилизации. Авторов работы интересовала не только судьба нашей планеты, но и возможность существования жизни на других планетах, похожих по своим характеристикам на Землю.

Оказалось, что вспышка сверхновой, то есть катаклизм звезды, сопровождающийся огромным выбросом энергии, тихоходкам не угрожает. Ближайшая звезда, Проксима Центавра, которая находится в системе Альфа Центавра, находится от нас слишком далеко, чтобы волна достаточной для стерилизации энергии дошла до Земли. К тому же ни одна из звезд системы Альфа Центавра не обладает достаточной массой, чтобы превратиться в сверхновую. Чтобы оценить угрозу для потенциально обитаемых планет в нашей галактике, авторы подсчитали, сколько таких планет находится в пределах досягаемости звезд, способных образовать сверхновую. Несмотря на то, что в центре галактики вероятность такого совпадения выше, только 1 процент планет земного типа подвержен опасности стерилизации. Вероятность вскипятить океан гамма-всплеском, то есть направленным сверхмощным излучением космической природы, составила 10-10 за миллиард лет, что вообще пренебрежимо мало.

Наиболее вероятной угрозой для Земли оказался астероид. В пределах Солнечной системы нашлось целых 17 объектов, обладающих массой, достаточной для того, чтобы при падении вызвать катастрофические последствия (около 1018 кг). Однако даже для этого события вероятность оказалась менее чем 10-5 за миллиард лет. Скорее всего жизнь на планете земного типа будет уничтожена при завершении жизненного цикла звезды, вокруг которой вращается планета. Конечно, для того, чтобы стереть с лица Земли хрупкие организмы типа млекопитающих, кипятить океан необязательно, достаточно будет, к примеру, разрушения озонового слоя атмосферы.

Тихоходки столь живучи за счет специальных молекулярных механизмов, позволяющих им замещать воду в организме специальным стекловидным веществом. Также ученые выяснили, что тихоходки защищают свою ДНК от повреждения уникальным белком, которого нет у других животных.

Автор: Дарья Спасская

Ссылка на источник

Девочки и девушки-аутисты хуже справляются с повседневными задачами, чем мальчики и юноши

В новом, самом масштабном исследовании способностей детей и подростков с расстройствами аутистического спектра, опубликованном в журнале Autism Research, авторы из американских Центра расстройств аутистического спектра, Национального института психического здоровья и Университета Джорджа Вашингтона сделали неожиданный вывод: несмотря на то, что девочки-аутисты в среднем обладают большими социальными навыками, справиться с ежедневными задачами – одеться, провести небольшую беседу – для них представляет большую проблему.

девочки и девушки-аутисты хуже справляются с повседневными задачами

Главным побудительным мотивом поискать гендерные различия у пациентов-аутистов стало то, что в среднем соотношение мальчиков и девочек-аутистов примерно три к одному, и поэтому именно на мальчиков обычно и ориентируются специалисты.

«Наше понимание аутизма основано главным образом на пациентах мужского пола, аналогично ситуации, с которыми медицинское сообщество в свое время столкнулось в области кардиологии, когда пациентами с заболеваниями сердца были преимущественно мужчины. Мы знаем, как выявить признаки, симптомы и как поддерживать пациента-мальчика с аутизмом, но очень мало знаем о девочках», — отмечает Лорен Кенворти, директор Центра расстройств аутистического спектра и автор рассматриваемой работы.

В группу, которую охватило исследование, отобрали 79 девочек и девушек и 158 мальчиков и юношей, подходящих под клинические критерии расстройств аутистического спектра в возрасте от 7 до 18 лет.

Авторы рассматривали данные нескольких опросников, заполненных родителями пациентов и посвященных способностям их детей: Behavior Rating Inventory of Executive Function, Parent Form (BRIEF) и Vineland Adaptive Behavior Scales-II (VABS-II).

Оказалось, что несмотря на то, что девочки показывали лучшие результаты в абстрактных социальных навыках, в практических навыках они сильно отставали от своих товарищей по несчастью мужского пола.

Текст: Алексей Паевский

Ссылка на источник

На дне Мексиканского залива обнаружили червя-долгожителя

Американские ученые изучили жизненный цикл популяции трубчатых червей вида Escarpia laminata и выяснили, что они являются одними из самых долгоживущих существ на Земле. Проследив изменения в длине тела трубчатого червя и проведя симуляцию его роста с течением времени, исследователи выяснили, что представители этого вида могут жить до 250 лет. Статья опубликована в журнале The Science of Nature и доступна на сайте издательства Springer.



на дне Мексиканского залива обнаружили червя-долгожителя
Трубчатый червь Escarpia laminata. Справа – представители, помеченные красителем для изучения годового роста

Глубины океана являются местом обитания многих долгоживущих организмов из-за низкой вероятности смерти от нападения хищников и наличия холодных просачиваний — участков в морском дне, через которые в воду поступают вещества, обеспечивающие благоприятную среду для жизни автотрофов. Пропитание трубчатых червей зависит от живущих внутри них микробов-автотрофов, которые окисляют метан и сероводород (вещества вулканического происхождения, поступающие в воду благодаря холодным просачиваниям), необходимые для их жизни. Стабильность жизни в симбиозе с бактериями и низкая температура морских глубин являются надежными источниками долголетия, поэтому трубчатые черви, в частности представители видов Lamellibrachia luymesi и Seepiophila jonesi, могут жить до двухсот лет.

Авторы новой работы исследовали малоизученный вид трубчатых червей, обитающих в глубинах океана, — Escarpia laminata. Представители этого вида живут на глубине от 1000 до 3300 метров на дне Мексиканского залива. К этому виду трубчатых червей ученые применили тот же метод исследования годового роста, который был использован для изучения трубчатых червей вида L. luymesi. 356 представителей вида E. laminata были измерены in situ, помечены водонепроницаемым кислотным красителем синего цвета и собраны через год. Неокрашенный участок, появившийся за это время на теле червя, являлся индикатором годового роста каждого отдельно взятого представителя.



на дне Мексиканского залива обнаружили червя-долгожителя
График экспоненциального распределения годового роста (сантиметров в год, по оси Y) E. laminata в зависимости от изначально измеренной длины (сантиметров, по оси Х)

Получив годовые данные роста трубчатого червя, исследователи провели симуляцию роста E. laminata. Метод симуляции основывался на работах по изучению другого трубчатого червя, L. luymesi. Ученые измерили средний возраст как отдельного представителя каждой популяции, так и средний возраст в пределах одной популяции.

Выяснилось, что средний возраст одного трубчатого червя при длине 50 сантиметров составляет 116,1 года (для сравнения, при той же длине возраст представителей L. luymesi и S. jonesi оценивается в 21 год и 96 лет соответственно). Самым длинным (и, соответственно, самым долгоживущим) из собранных представителей E. laminata оказалось более 250 лет.

Ученые предполагают, что причиной долголетия трубчатых червей является снижение скорости обмена веществ, которое стало возможным благодаря увеличению глубины обитания вида.

С возрастом жизни более 250 лет трубчатый червь E. laminata уступает лишь одному известному долгоживущему беспозвоночному — моллюску Artica islandica, возраст которого может превосходить 500 лет. Про позвоночного долгожителя, гренландскую полярную акулу, вы можете прочитать в нашей заметке.

Автор: Елизавета Ивтушок

Ссылка на источник

В бактерии записали кино и посмотрели его

Ученые из Гарвардского университета сумели записать кино в бактериальный геном. Используя систему иммунной защиты кишечной палочки CRISPR-Cas, они закодировали последовательность пикселей разных оттенков, вместе составляющих несколько кадров фильма с бегущей лошадью, в геномы бактерий, и затем с помощью секвенирования «проиграли» эти кадры. Работа представлена в Nature Letter.

в бактерии записали кино и посмотрели его

Система CRISPR-Cas нужна бактериям, чтобы защищаться от вирусов. Встраивая небольшие фрагменты ДНК вирусов в собственный геном, они таким образом запоминают их, и затем могут их распознать и разрезать с помощью специальных ферментов, обороняясь от вирусной атаки. При этом новые фрагменты («спейсеры») встраиваются в кассету CRISPR в строго очередной последовательности, так что по ее структуре потом можно отследить временной ход событий.

Ученые встраивали в геномы кишечных палочек 33-нуклеотидные последовательности ДНК (олигонуклеотиды), каждый из которых кодировал определенный оттенок будущего «пикселя», а также имел баркод, определяющий его координату на будущем кадре. «Разрешение» кадра составляло 36 на 26 пикселей. Вначале ученые работали с одним кадром — изображением руки.



в бактерии записали кино и посмотрели его
Статичное изображение руки, полученное с помощью секвенирования бактерий после внедрения в их CRISPR-кассеты олигонуклеотидов, кодирующих пиксели

В качестве кадров фильма были взяты пять фотографий Эдварда Мейбриджа, который в некотором роде считается прародителем современного кино, хотя его работы на двадцать лет предшествуют первым настоящим киносъемкам. Он снимал лошадей, используя множество фотоаппаратов одновременно, создав таким образом технику хронофотографии. В частности, он разрешил спор по поводу того, что происходит с ногами галопирующей лошади — отрываются они все разом от земли в какой-то миг или нет (съемки, в ходе которых бегущие лошади ногами дергали за нити, связанные с затворами разных фотоаппаратов, показали-таки, что да, такой миг имеется). Ученые выбрали знаменитые фотографии лошади по кличке Энни Джи, которые были сняты в 1887 году.

Один кадр фильма «скармливался» бактериям в течение одного дня, в итоге подготовительная работа заняла пять дней. Бактериальные ферменты, интегразы Cas1-Cas2, встраивали найденные ими олигонуклеотиды в кассеты CRISPR. После этого кассеты всех участников секвенировали, и получили задуманный изначально код фильма. В этом коде позиция и степень окраски каждого пикселя были отображены в строгом порядке, соответствующем пяти кадрам. После этого кадры анимировали и фильм «проиграли» на компьютере, воссоздав изображение с высокой степенью точности.

Выяснилось, что эффективность встраивания олигонуклеотида (и, соответственно, правильную окраску и позицию соответствующих пикселей) повышали такие параметры, как содержание пиримидинов (GC-контент), отсутствие внутренних мотивов, похожих на PAM (protospacer adjacent motif — мотивов, окружающих будущий спейсер, которые повышают эффективность его встраивания в CRISPR) и малое число внутренних однонуклеотидных повторов. Ученые подчеркивают, что понимание механизмов работы иммунной системы CRISPR важно не только в контексте записи кино, но и в рамках методик геномного редактирования и других связанных с CRISPR технологий.

Это не первый раз, когда ученые помещают информацию, не имеющую отношения к биологическим системам, внутрь геномов — так, в ДНК уже записывали книги, операционные системы и клипы в высоком разрешении, причем в последовательность нуклеиновой кислоты удавалось умещать до 200 мегабайт данных. В данном проекте примечательно, что работа шла с живыми организмами, которые умеют сохранять хронологический порядок искусственных записей, а кроме того, являются гораздо более надежным «сейфом» для их хранения, чем неживые биомолекулы. В дальнейшем ученые надеются научиться применять подобные методики к клеткам млекопитающих, в частности, для лучшей их идентификации и отслеживания хода их работы. Мечтой Сета Шипмана, руководителя проекта, является такого рода работа с нейронами человека.

Автор: Анна Казнадзей

Ссылка на источник

Сколько мутаций в раковой опухоли

Генетическое разнообразие раковой опухоли оказалось гораздо большим, чем выходило по самым смелым расчётам – в трёхсантиметровой опухоли может быть около ста тысяч мутаций!



сколько мутаций в раковой опухоли
Клетка рака лёгкого

Клетки становятся раковыми из-за накапливающихся мутаций: изменения в последовательностях генов приводят к тому, что в клетке синтезируются неправильные белки, в том числе и те, которые контролируют клеточное деление, и в результате получается злокачественная опухоль. Известно, что мутаций в раковых клетках довольно много, и что как раз именно благодаря мутационному разнообразию рак может противостоять самым разным схемам лечения. Но много – это сколько? Реально ли посчитать количество мутаций в опухоли, учитывая, что разные её клетки могут в той или иной степени отличаться друг от друга по мутационному профилю?

Read more...Collapse )

Ссылка на источник

Ученые научились управлять развитием эмбриональных стволовых клеток

В ходе развития эмбриональные стволовые клетки могут приобрести различную форму, но определить, какую именно, чаще всего затруднительно. Ученые из Стэнфордского университета применили новую стратегию, которая позволяет быстро и эффективно выводить из стволовых клеток эмбрионов клеточные популяции любого из 12 типов — от сердечных мышц до костей и хрящей. Об открытии пишет Science Daily.

ученые научились управлять развитием эмбриональных стволовых клеток

Ученые из Школы медицины Стэнфордского университета выявили биологические и химические сигналы, которые необходимы, чтобы быстро и эффективно преобразовывать стволовые клетки эмбрионов в чистые клеточные популяции любого из 12 типов, включая кости, сердечные мышцы и хрящевые ткани.

Новая методика позволяет сократить процесс выведения клеточных популяций до 5-9 дней, а не нескольких недель и месяцев, как раньше.

Эмбрионические стволовые клетки плюрипотентны, то есть они могут преобразовываться в другие виды клеток организма. Отдельные факторы заставляют клетки приобретать специфику в процессе формирования эмбриона, однако изучать эти факторы на примере человека довольно сложно. В большинстве стран культивирование человеческого эмбриона в течение более двух недель запрещено, поэтому ученые исследуют эти явления на примере рыб, мышей и лягушек.

Известно, что на ранних стадиях развития эмбрион состоит из трех зародышевых слоев: эктодермы, энтодермы и мезодермы. Каждый слой отвечает за производство определенных видов клеток. Мезодерма, к примеру, производит миокардий, кости, кровеносные сосуды, кровяные тельца, соединительные ткани, хрящи и некоторые ткани почек и кожных покровов.

«Раньше производство клеток определенных типов занимало недели и месяцы, так как ученые не могли предсказать судьбу клеток. В итоге получался винегрет из разных типов», — поясняют суть проблемы исследователи.

В ходе экспериментов исследователи обнаружили, что необходимо применять различные клеточные стимулы, которые блокировали бы один сценарий и давали развитие второму. Полученная методика сопоставима со стратегией «да или нет», при которой возможен только один вариант событий. Для воздействия на клетки биологи использовали сигнальные молекулы и одновременно блокировали другой тип, задавая тем самым ход развития мезодермы.

В результате ученым удалось произвести клетки-предшественники костей, которые при трансплантации формировали кость, а также клетки сердечной мышцы и 10 других клеточных сценариев на основе мезодермы.

Исследование позволит изменить подход к регенаритивной медицине и лучше понять процесс развития эмбриона, в том числе изучить механизмы формирования врожденных дефектов.

Автор: Николай Авельсник

Ссылка на источник

Возбудителей акне нашли в мозге больных синдромом Альцгеймера

Нейробиологи из Бристольского университета выяснили, что бактериальные составы мозга у здорового человека и человека, больного синдромом Альцгеймера, отличаются друг от друга. Ученые предполагают, что бактерии могут вызывать воспаления, которые считаются одной из причин развития болезни. Одним из видов, преобладающих в образцах больных людей по сравнению со здоровыми, оказался Propionibacterium acnes, который, среди прочего, вызывает появление угрей на лице. Исследование опубликовано в Frontiers in Aging Neuroscience.



возбудителей акне нашли в мозге больных синдромом Альцгеймера
Propionibacterium acnes

Болезнь Альцгеймера — самое распространенное нейродегенеративное заболевание, которым страдают, как правило, люди старше 65 лет. В данный момент этот синдром диагностирован не менее чем у тридцати миллионов человек. Вначале происходит нарушение кратковременной памяти, после чего болезнь развивается, затрагивает и долговременную память, нарушаются когнитивные функции мозга, речь и способность ориентироваться в обстановке. Функции организма нарушаются одна за другой, а затем следует летальный исход. Среднее время жизни после раннего диагноза составляет около семи лет.

В настоящее время причины и механизмы течения болезни Альцгеймера не вполне ясны. Ключевыми особенностями синдрома являются накопление амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков в тканях мозга. Согласно ряду теорий, это может быть связано с воспалительными процессами мозга, и ученые предполагают, что они, в свою очередь, может быть ассоциированы с его бактериальной составляющей.

Раньше считалось, что большая часть организма человека стерильна, но исследования последних десятилетий показывают, что бактерии населяют практически все его участки, как внешние, так и внутренние. Не является исключением и мозг. С помощью секвенирования нового поколения (NGS) ученые проанализировали небольшую выборку мозговых тканей 14 пациентов от 62 до 89 лет, имевших заболевание Альцгеймера, и сравнили их с 12 контрольными образцами.

Недавно мы писали писали о том, что белок, накапливающийся в тканях мозга больных синдромом Альцгеймера, изначально выполнял функцию защиты от бактерий. В ходе данного исследования выяснилось, что бактериальный состав (определенный по рибосомальному гену 16S) у больных и здоровых людей отличается. Во-первых, несмотря на то, что точных численных оценок с помощью подобной методики дать нельзя, даже грубые оценки, по словам ученых, демонстрируют в 5–10 раз большее количество бактерий в мозговых тканях у больных синдромом Альцгеймера. Во-вторых, соотношение разных групп бактерий в выборках различается; в частности, у пациентов с Альцгеймером выше доля актинобактерий (Actinobacteria) по сравнению с протеобактериями.



возбудителей акне нашли в мозге больных синдромом Альцгеймера
Слева: процентное распределение бактерий разных групп в образцах (AD) и контрольных образцах (C), замороженных (Frozen) и фиксированных
формалинов (FFPE). Справа: количество прочтений, полученных с секвенатора по бактериальным 16S РНК в образцах здоровых и больных

В образцах мозга больных людей было отмечено преобладание бактерий, обитающих на коже и в слизистых оболочках, в том числе Propionibacterium acnes, которая является условным патогеном человека. В нормальном режиме она живет в организме мирно, но в случае изменений условий может вызывать заболевания — в частности, служить причиной появления угрей, или акне, а также гораздо более серьезных осложнений, например, послеоперационных. Она выделяет в окружающую среду вещества, вызывающие воспаление тканей, и ученые считают, что именно этот вид может быть одной из важных причин развития синдрома Альцгеймера.

Автор: Анна Казнадзей

Ссылка на источник

Вороны умеют планировать

Речь, конечно, идет не о планировании по воздуху, а об умении смотреть в будущее и планировать собственные действия – как оказалось, умение планировать есть не только у высших приматов, но и у птиц.

вороны умеют планировать

Умение планировать свои повседневные действия, и, шире, свою жизнь считается признаком высокоразвитого интеллекта, и скажем, у всех людей есть способность планировать, хотя и не все ею пользуются.

И до недавнего времени считалось, что только у людей это умение и есть. С другой стороны, все мы знаем, что некоторые птицы (например, сойки) делают запасы еды, то есть они предвидят, что в будущем с едой может стать туго, и потому нужно что-то сделать уже сейчас – что это, как не планирование?

Однако здесь есть одно серьезное возражение: такое поведение может быть жестко привязано к еде – иными словами, ничего, кроме запасов, птицы планировать не могут, и планированием в общем смысле они не владеют. То есть здесь нужен такой эксперимент, в котором умение «смотреть в будущее» проявлялось бы в незнакомой ситуации и требовало нестандартных действий.

Исследователи из Лундского университета именно такой эксперимент и поставили. Подопытными стали обыкновенные во́роны, которых учили открывать камнем коробку с кормом. Камень, однако, можно было обменять на жетон (в виде пластиковой бутылочной крышки), а за жетон можно было получить угощение получше.

Обыкновенные во́роны не слишком часто используют инструменты, и для них не свойственно обменивать что-то на что-то, как, к примеру, это делают сойки и вороны. Тем не менее, во́роны освоили все, что нужно, и использование камня как инструмента, и обмен – они вполне могли, взяв камень, не открывать с его помощью коробку, а отдать его за совершенно «неинструментальную» пластиковую крышечку в расчете на большую выгоду.

Тогда правила игры стали изменять: например, перед птицами сначала появлялся камень-открывалка, а потом, спустя какое-то время, коробка, которую нужно было открыть. Тем не менее, во́роны все равно брали камень и ждали, когда появится коробка. В другом варианте вместе с камнем появлялась уже готовая порция корма, которая, однако, была меньше той, что в коробке. Сама же коробка задерживалась с появлением, и, как пишут авторы работы в Science, птицы в 75% случаев выбирали камень, имея в виду добраться до большей порции угощения, и готовы были ждать коробку целых 15 минут.

Вообще говоря, тут идет речь о так называемой отложенной выгоде, о которой мы неоднократно писали. Способность пренебречь меньшей выгодой, которую можно получить немедленно, ради большей, которую нужно подождать, есть также у человекообразных обезьян, а среди птиц похожие эксперименты ставили с какаду и врановыми. Однако как раз в адрес «птичьих экспериментов» выдвигались возражения, что они слишком просты и по ним нельзя судить об общей способности пернатых планировать.

На сей раз с во́ронами постарались сделать все так, чтобы планирование максимально осложнить, устроив птицам весьма нестандартную ситуацию. И вот мы видим, что во́роны не только способны контролировать себя, предвкушая большую порцию корма, но они также способны запомнить, какой предмет можно использовать в качестве инструмента, и понять, что его инструментальные свойства могут понадобиться, если не сейчас, то в будущем.

Правда, некоторые зоологи остались не вполне удовлетворены сделанными выводами. Например, Джонатан Редшоу (Jonathan Redshaw) из Квинслендского университета полагает, что в данном случае во́роны просто запомнили, что с чем связано, и воспроизводили наиболее выгодную цепочку действий.

При истинном же планировании индивидуум может подгонять свои действия под меняющиеся условия, и тут следовало, скажем, на каком-то этапе показать во́ронам разбитую коробку с кормом: если бы птицы, видя разломанный источник корма, перестали бы брать камень-открывалку, это действительно указывало бы на способность планировать. Впрочем, возможно, что тут проблема не столько в во́ронах, сколько в том, что мы понимаем под планированием.

Автор: Кирилл Стасевич

Ссылка на источник

Ученые поставил рекорд по выращиванию эмбриона в пробирке

Две международных команды ученых, из США и Великобритании, с помощью новой технологии вырастили в пробирке эмбрион. На его примере ученые впервые смогли наблюдать ключевую фазу развития человеческого зародыша с момента оплодотворения и до 13 дня. Это рекорд по сохранению жизни эмбриона в лабораторных условиях.

ученые поставил рекорд по выращиванию эмбриона в пробирке

В статьях, опубликованных одновременно в журналах Nature и Nature Cell Biology, ученые Кэмбриджа и Университета Рокфеллера описали методику, позволившую им вырастить эмбрион до 13 дня развития вне тела матери. Эта работа основана на трудах профессора Кэмбриджа Магдалены Зерники-Гетц и ее команды и финансировалась фондом Wellcome Trust.

Исследование показало, что реорганизация эмбриона, которая обычно происходит в начале постимплантационного развития, может быть достигнута в лаборатории при условии соблюдения всех предписаний.

«Имплантация — это важная веха в развитии человека, поскольку начиная с нее эмбрион обретает форму и определяется общий план тела, — говорит профессор Зерника-Гетц. — Во время этой фазы беременности могут возникнуть и дефекты развития. Но до сих пор не было возможности изучить это на человеческом эмбрионе. Новая технология дает нам уникальную возможность глубже понять наше собственное развитие во время этих критических этапов и помочь разобраться, что происходит, к примеру, во время выкидышей».

Дальнейшее продолжение исследования было прекращено по требованию закона, запрещающего выращивать эмбрионы в лаборатории свыше 14 дней. Возможно, под давлением научной общественности после этого открытия срок изучения эмбриона увеличат, считает The Guardian.

Автор: Георгий Голованов

Ссылка на источник

Как улучшить мозг? Выпуск 3: магнитная стимуляция и поведенческая терапия

Мы продолжаем рассказ об исследовательском сборнике «Augmentation of Brain Function: Facts, Fiction and Controversy», вышедшем в научной группе Frontiers. Сегодня – обзор третьей  из 149 статей. Эта публикация, вышедшая во Frontiers of System Neuroscience, посвящена транскраниальной магнитной стимуляции.

магнитная стимуляция и поведенческая терапия

Первым, кто догадался использовать переменное электромагнитное поле для стимуляции нейронных структур, был французский физиолог Арсен д`Арсонваль. В 1896 году он смог с его помощью добиться появления перед глазами испытуемых светящихся точек и фигур без воздействия света на глаза.


С момента своего появления транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) мозга проводилась в состоянии покоя пациента, и возможные эффекты от какой-либо его активности во время процедуры, незадолго до или после неё не принимались во внимание. Такая стимуляция рассматривалась в качестве экспериментального вмешательства в работу мозга, и возможные факторы, которые могли бы усиливать или ослаблять её эффекты, не учитывались. Однако с тех пор область применения стимуляции значительно расширилась, и мир узнал о её положительном терапевтическом эффекте, хотя улучшения зачастую были весьма умеренными и непостоянными.

Read more...Collapse )

Ссылка на источник

Трансплантация клеток мозга помогла боязливым мышам побороть страх

Как можно избавиться от постоянно напоминающих о себе старых страхах? Пожалуй, в этом поможет инъекция новых нейронов, предполагают исследователи. По крайнем мере, такой подход сработал на лабораторных мышах.



трансплантация клеток мозга помогла боязливым мышам побороть страх
Возможно, учёные скоро разработают метод, навсегда избавляющий людей от страха. Пока получается помогать только боязливым мышам.

Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), чувство тревожности и другие заболевания, связанные со страхом, достаточно трудно поддаются лечению. И у многих людей позднее наблюдается возвращение к первоначальному страху. Иными словами, рецидив болезни.

Подобный феномен проявляется и у грызунов. Например, взрослых мышей обучили каждый раз испытывать страх при звуке, который сопровождается слабым разрядом электрического тока. И стоило им вновь услышать подобный звук, как они начинали замирать от страха.

Частое проигрывание этого звука без сопровождения электрического тока постепенно ослабляло боязнь (учёные называют процесс обучением погашению страха). Однако страх часто возвращался к мышам совершенно спонтанно, если они позднее слышали этот зловещий для них звук.

Примечательно, что у маленьких грызунов не наблюдался рецидив так часто, как у взрослых. Юн-Чунь Юй (Yong-Chun Yu) и его коллеги из Фуданьского университета в Китае решили выяснить, смогут ли они помочь боязливым взрослым особям с помощью клеток мозга, взятых у мышиных эмбрионов.

Подобная трансплантация не предотвращает развитие новых страхов у мышей и не помогает им преодолеть существующие – по крайней мере, сама по себе. Однако в сочетании с обучением погашению страха эмбриональные клетки помогли учёным уничтожить существующие у мышей страхи и предотвратить рецидив заболевания.

Для начала исследователи вводили живые клетки мозга, взятые у эмбрионов грызунов, в миндалины взрослых мышей – это часть мозга, которая связана с чувством страха. Другим мышам имплантировали мёртвые эмбриональные клетки мозга (чтобы сравнить их действия).

Спустя две недели после процедуры мышей обучали бояться звука, и они буквально застывали, как только он раздавался. Однако грызуны переставали бояться спустя два дня тренировок подавления страха. Неделю спустя мышам вновь проигрывали этот звук, чтобы выяснить, вернётся ли их страх обратно.

Выяснилось, что повторная боязливая реакция на звук наблюдалась в три раза реже у тех животных, которым проводили трансплантацию живых эмбриональных нейронов.

В другом эксперименте специалисты проверили, действительно ли эмбриональные клетки мозга могут стереть плохие воспоминания. Мышей приучали бояться звука ещё до процедуры имплантации клеток. Когда они слышали звук даже после процедуры, они по-прежнему замирали от страха. Это говорит о том, что плохие воспоминания никуда не уходили. Между тем, животные были значительно более восприимчивы к обучению погашению страха.

Дальнейший анализ показал, что трансплантация возвращает зрелые миндалины к ювенильной (молодой) стадии. Как именно этот «процесс омоложения» помогает бороться со страхом пока непонятно, как и то, как долго длится этот эффект.

Исследователи надеются, что их работа поможет в разработке лечения ПТСР и тревожности у людей.

Елена Бэгли (Elena Bagley) из Университета Сиднея отмечает, что это довольно интересная идея, но есть несколько «но». Например, есть риск того, что организм животного (а в будущем и человека) будет отторгать внедрённые клетки или, возможно, имплантированные нейроны смогут повлиять и на другие функции организма.

«Миндалевидное тело участвует во многих видах ассоциативного обучения, которое действительно важно для принятия решений, поэтому я несколько обеспокоена последствиями трансплантации», — говорит исследовательница.

Тем не менее Юй считает, что нынешние результаты являются важным шагом к использованию трансплантации нейронов для предотвращения патологических страхов — тех, которые нельзя вылечить посредством обыкновенных терапий.

Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.

Добавим, что ранее учёные обнаружили нейроны, которые подавляют страх. А ещё оказалось, что у страха действительно глаза велики.

Автор: Евгения Ефимова

Ссылка на источник