как влияет наука на человека

Инженеры разработали робомедузу, которая должна помочь людям в очистке загрязненных водоемов.

Инженеры давно работают над созданием роботов из мягких материалов для работы под водой. Благодаря своей мягкости они неспособны нанести вред подводным обитателям и поэтому могли бы использоваться, например, для безопасного наблюдения за животными и отбора проб вблизи коралловых рифов. Многие существующие прототипы имитируют внешний вид медуз и их характерные движения, однако до сих пор неоднозначным остается выбор подходящего актуатора. Имеющиеся на сегодняшний день варианты недостаточно универсальны. Некоторые из них издают шум и вибрации, чем могут потревожить окружающих подводных животных, другие недостаточно эффективны под водой или ограничивают робота в передвижении, снижая его автономность.

Для решения этой проблемы инженеры под руководством Тяня Лу Вана (Tianlu Wang) из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка разработали свой вариант робомедузы на основе электростатических самовосстанавливающихся актуаторов с гидравлическим усилением HASEL (аббревиатура от Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators). Робот имеет шесть щупалец, а его диаметр составляет 160 миллиметров.

Основная часть робота состоит из запаянной полимерной оболочки с полостями, заполненными жидким диэлектриком, роль которого выполняет силиконовое масло. Поверх этого слоя наносится слой углеродных чернил, выступающих в качестве высоковольтного гибкого электрода. Он защищен от соприкосновения с водой водоустойчивым слоем из скотча, который благодаря своей эластичности выполняет функцию пружины, помогающей щупальцу вернуться в исходное состояние после срабатывания. И наконец, поверх этих слоев расположены усиливающие акриловые пластины миллиметровой толщины.

Чтобы центр плавучести находился выше центра масс, обеспечивая тем самым пассивную устойчивость робота, к его нижней части прикреплен дополнительный груз массой 27 грамм. В беспроводной версии робомедузы в нижней части также находится блок с электроникой и аккумулятором. К верхней части присоединен блок для регулировки плотности и достижения нейтральной плавучести.

Робомедуза может захватывать предметы и бесконтактно, только за счет гидродинамических сил, возникающих во время сокращений щупалец робота в пространстве между ними. Схожий эффект демонстрировали ранее на примере робомедузы другой команды инженеров. Кроме того, робомедузы могут действовать коллективно, чтобы перетаскивать объекты. Захватывая частицы и мелкие предметы в составе роя, они способны очищать водоемы от скопившегося на дне мусора. Для этой цели разработчики создали полностью автономную беспроводную версию робота. В будущем они планируют улучшить взаимодействие отдельных робомедуз в составе роя.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0292

Первые пациенты начали получать персонализированные мРНК-вакцины от рака

Это Эллиот Пфебве, 55-летний преподаватель, у которого был обнаружен рак кишечника во время рутинного осмотра. Он стал первым пациентом программы Cancer Vaccine Launch Pad, запущенной Национальной службой здравоохранения Великобритании.

Вакцины от рака - это разновидность иммунотерапии. Они созданы, чтобы помогать иммунной системе человека распознавать и затем уничтожать раковые клетки, таким образом предотвращая повторное развитие опухоли.

Вакцины создаются персонально для каждого пациента. Процесс занимает несколько недель. В ходе операции по удалению берется биопсия опухоли, отправляется в лабораторию, где секвенируется ее геном и определяются мутации, которых нет у здоровых клеток. Алгоритм на основе машинного обучения определяет, какие из этих мутаций отвечают за рост опухоли, а также какие из аномальных протеинов, кодируемых этими мутациями, скорее всего вызовут иммунный ответ. А потом синтезируется мРНК для самых многообещающих антигенов и создается индивидуальная вакцина, которая вводится пациенту.

Вакцина от колоректального рака создана компанией BioNTech по той же технологии, по которой BioNTech вместе с Pfizer создали вакцину от Ковида.

Пока рано говорить о том, что первый пациент был полностью излечен, но по словам ведущего исследователя, доктора Виктории Кунене, результаты очень многообещающие.

Вакцины не заменят операции, химиотерапию и радиационную терапию в ближайшем будущем, но станут дополнительным оружием в борьбе с раком.

Десятки пациентов уже вошли в программу Cancer Vaccine Launch Pad, планируется набрать еще несколько тысяч. Первые испытания сосредоточатся на раке кишечника, кожи, легких, мочевого пузыря, поджелудочной и почек. Другие разновидности будут охвачены в будущем.

Исследователи работали над вакцинами от рака не один десяток лет, и вот наконец пришло время, когда они могут принести пользу пациентам.

Интуиция, спонтанность принятия решений и другие малопонятные умственные процессы оставляют простор для спекуляций на тему квантовой природы человеческого сознания.

Новая работа китайских учёных показывает, что нервная ткань человеческого мозга совместима с квантовыми явлениями.

Подчеркнём, учёные не открыли и не зафиксировали квантовых процессов в мозге. Они лишь определили физическую осуществимость квантовых явлений в живой нервной ткани.

Как поясняют учёные: «Сознание в мозге зависит от синхронизированной активности миллионов нейронов, но механизм, ответственный за организацию такой синхронизации, остаётся неуловимым. В этом исследовании мы используем квантовую электродинамику резонатора для изучения генерации запутанных двойных фотонов посредством каскадного излучения в спектре колебаний С-Н-связей в хвостах липидных молекул».

Углерод-водородные связи, о которых говорят исследователи, находятся в изолирующей оболочке аксонов (в «хвостах» нейронов, передающих нервный импульс другим нейронам). Эта миелиновая оболочка может быть представлена в виде условного полого цилиндра. Цилиндр может служить резонатором, который способен усиливать рождённые в нейронах инфракрасные фотоны. Этим учёные обосновывают возможность перехода от квантового микроуровня (от молекул и атомов) до макроуровня живых клеток и клеточных процессов (биохимии).

...

Импровизированные резонаторы в виде миелиновых оболочек способны не только усиливать, но также запутывать пары фотонов — придавать им одну и туже волновую функцию. Затем плазма и протекающие в мозге биохимические реакции разносят связанные фотоны по всему мозгу, что может создавать механизм глобальной синхронизации мыслительных процессов. Это ещё не открытие этого неуловимого механизма, но вполне объясняющая его работу концепция.

Отсюда:

https://3dnews.ru/1109230/uchyonie-dokazali-vozmognost-neyronov-mozga-cheloveka-ispuskat-zaputannie-fotoni

Их источник:

https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.110.024402

BrainBridge представили концепцию пересадки головы

BrainBridge представили систему пересадки головы с последующей реабилитацией. Хотя, точнее это будет назвать пересадкой тела. У более молодого донора с мертвым мозгом берется все тело и сращивается с головой реципиента, у которого тело было предварительно удалено. Операции производятся одновременно с помощью роботов-хирургов. Тела охлаждаются до температуры 5 градусов Цельсия, при этом используется кастомная плазма. Для сращения нервов и формирования новых нервных связей между головой и новым телом в месте сращения на позвоночнике помещается специальный электронный имплант. Кроме того, производится полная трансплантация лица со всеми тканями и нижней челюстью от молодого донора старому реципиенту.

После этого всего реципиент месяц проводит в коме под постоянным наблюдением, а дальше начинается процесс реабилитации.

Мужчины в среднем живут меньше женщин и одна из причин - больший размер тела

Внутри вида особи с меньшим размером тела как правило живут дольше, это верно и для людей. 

Ученые перечисляют множество возможных причин, например: в процессе роста организма клетки тратят определенный запас делений; у более крупных особей короче теломеры; они чаще болеют раком и т.п. 

Мужчины в целом обладают более крупными телами и выше ростом, поэтому некоторые ученые считают, что причина большей продолжительности жизни женщин отчасти в меньшем размере тела.

Источники: пара исследований посвященных людям: 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1568163702000296

https://www.uncp.edu/news/international-data-demonstrating-inverse-height-and-life-expectancy-between-sexes

Хотя есть исследования животных, включая собак. 

У модуля "Наука" проблемы на орбите

Судя по поступающей информации, у "Науки" (запущенной 21 июля) возникли проблемы с топливной системой. Сначала модуль пропустил первый плановый манёвр по увеличению высоты орбиты, затем появилась информация об отказе маршевой двигательной установки из-за слишком высокого давления в топливной системе. 

Предположительно, произошло выравнивание давления между магистралями высокого и низкого давления из-за сбоя клапанов. Это препятствует запуску мощных двигателей для орбитальных маневров, но не мешает работе двигателей ориентации. С их помощь высота орбиты уже была увеличена со 190 до 232 км, что избавило модуль от перспективы скорого схода с орбиты. Но так как двигатели ориентации менее эффективны, чем маршевые, такая ситуация ставит перелёт и стыковку с МКС под угрозу. "Науке" может попросту не хватить на это топлива. 

Ситуацию осложняет то, что модуль из-за своей "древности" (собран более 20 лет назад) не оборудован системой спутниковой связи "Луч" и может связываться с ЦУП-ом только во время пролёта наземных станций связи на территории России. 

О дальнейших планах Роскосмоса пока неизвестно. Отстыковку модуля "Пирс", чьё место должна занять "Наука", уже перенесли с 23 на 25 июля. (А это вообще отдельная история, предстоит расстыковать соединение, которое состыковано уже почти 20 лет). Официальная дата стыковки "Науки" с МКС, 29 июля, пока без изменений. 

Если теоретизировать, то в крайнем случае возможен такой вариант: "Наука" удерживает себя на орбите с помощью двигателей ориентации. К ней запускается грузовик "Прогресс" который буксирует её до МКС. Такой план должен будет реализован в течение нескольких месяцев, пока у "Науки" не закончится топливо, которого должно ещё оставаться ещё и на стыковку с МКС.

Для тех, кто не в курсе: "Наука" новый российский модуль МКС предназначенный для размещения научного оборудования и проведения экспериментов. Изначально изготовлен как дублёр первого модуля МКС "Заря".

Первоначальная схема полёта к МКС

ссылка на гифку

Съёмка через телескоп 

Выявлен генетический профиль наиболее агрессивного рака почки

Исследователи из НИУ ВШЭ определили гены, связанные с развитием наиболее агрессивного подтипа светлоклеточного рака почки. Изучив образцы опухолей 456 пациентов, научный сотрудник Международной лаборатории биоинформатики факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ Григорий Пузанов определил подтипы рака с неблагоприятными и благоприятными прогнозами. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports. 

Светлоклеточный рак — наиболее распространённый подтип рака почки. По статистике, после пяти лет лечения в живых остаются 60–70 пациентов из 100, при этом за последние десятилетия число новых случаев заболевания увеличилось. Несмотря на большой накопленный объём данных, информация о генах человека, позволяющих прогнозировать течение болезни, изучена не полностью. 

Исследователь из НИУ ВШЭ Григорий Пузанов провёл аналитическую работу по поиску опасных подтипов рака и ключевых генов, отвечающих за развитие болезни. Новая информация позволит выявлять агрессивные опухоли на ранней стадии и будет полезна при разработке персонализированных методов лечения.

Для анализа было взято 456 образцов опухолей из Атласа генома рака (TCGA), для которых не проводилась лучевая или фармакотерапия. Подтипы рака выделялись с помощью метода k-средних, когда выборку делят на подгруппы со схожими свойствами. Основой для применения метода стала информация о 2000 генах с наиболее меняющейся экспрессией при светлоклеточном раке почки. 

Экспрессия — это процесс, в ходе которого ген считывается, формируется его копия в виде матричной РНК и затем эта копия используется для синтеза белка.

Биоинформатический алгоритм на каждом этапе (100 повторов) сортировал образцы опухолей по схожести экспрессии этих 2000 генов. В результате было выделено три кластера (подтипа) с разной выживаемостью пациентов. Для обнаруженного кластера с худшей выживаемостью характерно наличие метастазов и наиболее плохой ответ на последующую терапию.

Исследование проводилось в несколько этапов. На первом изучались особенности каждого из кластеров. Это позволило понять, какие генетические причины могут влиять на развитие болезни. Затем были выявлены гены, характерные для кластеров, отвечающих за высокую и низкую выживаемость, и построена сеть взаимодействий для белков, синтез которых кодируют эти гены.

Кластеризация методом k-средних образцов ccRCC из базы данных TCGA / Grigory Puzanov / Scientific Reports

В результате были обнаружены ключевые гены, кодирующие белки с наибольшим количеством связей в построенной сети взаимодействий. Так, в подгруппе, связанной с низкой выживаемостью человека, оказались гены MFI2, CP, APOB, ENAM. Они участвуют в регуляции транспорта инсулиноподобного фактора роста (белка, по структуре похожего на инсулин) в клетке и посттрансляционной модификации белков. ​​Также в число ключевых попали гены, кодирующие цепи фибриногена и протромбина, связанные с процессами свертывания крови в организме человека: FGA, FGG и F2.

Некоторые из этих ключевых генов могут определять эффективность применения противоопухолевых препаратов. Например, повышенная активность генов CP, FGA и FGG связана с отсутствием эффекта от лекарства ниволумаб, а APOB и ENAM — от препарата сунитиниб. Зная это, специалисты могут подобрать наиболее эффективное лечение для пациентов со злокачественной опухолью.

Григорий Пузанов 
Научный сотрудник Международной лаборатории биоинформатики факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ

По мнению исследователя, сочетание традиционных противоопухолевых препаратов и антикоагулянтов, способствующих медленному свертыванию крови, может повысить эффективность лечения. Так, уже есть доказательства, что гепарин, использующийся для лечения тромбозов, приводит к увеличению выживаемости и снижает риск возникновения метастазов.

Сурс

Ученые говорят, что Вселенная медленно испаряется

Согласно известной теории Стивена Хокинга, черные дыры со временем испаряются, постепенно теряя массу в виде особого излучения, поскольку горизонт событий разрушает окружающие квантовые поля. Новые исследования показали, что это происходит и с другими объектами в космосе.

Оказывается, драматический обрыв горизонта событий может быть не столь критичным для этого процесса – достаточно крутой наклон в искажении пространства-времени может сделать то же самое. Авторами работы являются астрофизики Майкл Вондрак, Вальтер ван Суйлеком и Хейно Фальке из Радбудского университета в Нидерландах.

Излучение Хокинга или что-то очень похожее на него может не ограничиваться черными дырами. Оно может быть везде, а это значит, что Вселенная очень медленно испаряется прямо на наших глазах.

Мы демонстрируем, что, кроме хорошо известного излучения Хокинга, существует еще и новая форма излучения,
– говорит Майкл Вондрак.

Вондрак и его коллеги математически воспроизвели тот же эффект при различных гравитационных условиях. Они показали, что далеко за пределами черной дыры искривление пространства-времени играет большую роль в создании излучения. Там частицы уже разделены приливными силами гравитационного поля.

Что-угодно достаточно массивное или плотное может привести к значительному искривлению пространства-времени. Гравитационное поле этих объектов заставляет пространство-время искривляться вокруг них. Черные дыры являются наиболее экстремальным примером, но пространство-время также искривляется вокруг плотных мертвых звезд, таких как нейтронные и белые карлики, а также вокруг массивных объектов, таких как скопление галактик.

В этих сценариях, как обнаружили исследователи, гравитация все еще может влиять на флуктуацию квантовых полей достаточно, чтобы порождать новые частицы, очень похожие на излучение Хокинга, не требуя катализатора горизонта событий.

Через очень долгий период это привело бы к тому, что все во Вселенной в конце концов испарилось бы, подобно черным дырам. Это меняет не только наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на Вселенную и ее будущее,
– заключают исследователи.

Впрочем, вам не о чем беспокоиться в ближайшем будущем. Черной дыре с диаметром горизонта событий всего 6 километров (масса такой будет равна массе Солнца) понадобится 1064 года, чтобы испариться. Однако размеры черных дыр иногда настолько гигантские, а звезд в космосе настолько много, что всей Вселенной понадобятся миллиарды лет.

Сколько еще проработает «Вояджер-2»?

Ученые NASA придумали, как продлить работу приборов «Вояджер-2» ещё на три года. Аппарат уже 45 лет исследует космическое пространство. Дело в том, что бортовое оборудование аппаратов «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (Voyager) питается от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РТГ), которые преобразуют тепло от распадающегося плутония в электричество. Непрерывный процесс распада рабочего вещества означает, что РТГ вырабатывает всё меньше и меньше энергии. Как рассказали в NASA, до сих пор снижение энергоснабжения не влияло на научные результаты миссии, но чтобы компенсировать потери, инженеры отключили обогреватели и другие системы, которые уже не являются необходимыми для поддержания полёта космического корабля.

Оказалось, что остался еще один резерв — система стабилизации питания со своим источником. Это часть защиты контура питания от скачков или перепадов напряжения в бортовой сети питания. За время полета аппаратов эта система почти не использовалась. Её отключение позволит продлить работу оставшихся пяти основных приборов аппарата до 2026 года.

Первоначально планировалось, что миссия «Вояджеров» продлится всего четыре года и оба зонда пролетят мимо Сатурна и Юпитера. Но миссию продлили и отправили зонды за пределы гелиосферы. «Вояджер-1» достиг этой границы в 2012 году, а «Вояджер-2» — в 2018 году.

Сейчас «Вояджер-2» находится от нас на удалении около 20 млрд км. Он передаёт данные о межзвёздной среде, где его ничто не защищает от высокоэнергетических космических частиц. Иным способом получить эту информацию нельзя. Дополнительные три года работы в этой обстановке дорогого стоят.

Бесконечность не предел.