Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #16

Продолжаем просвещаться по средам, и сегодня мы узнаем о том, что:

• Десятилетия спустя мозг управляет утраченными конечностями.
• Человеческие клетки сделали прозрачными.
• Мировой уровень углекислого газа в атмосфере побил рекорд.
• Создана технология 3D-печати внутри тела человека.
• В России появится парашют для десантирования с 70 метров.

Новости одной строкой:

• По данным обсерватории на Мауна-Лоа, углекислый газ в атмосфере Земли достиг сезонного пика в 417,1 ppm в мае 2020 года. Этот показатель стал рекордным в истории измерений.
• Студентка открыла сразу 18 новых видов водных жуков из Южной Америки. Помимо анализа ДНК, она изучила внутренние органы жуков, в частности, проанализировав мужские гениталии.
• Анализ фекалий раскрыл три новых вида приматов. Использовав не вполне стандартный для таксономии метод, ученые смогли доказать, что относимые к одному виду обезьяны-лангуры на самом деле даже не очень близкие родственники.
• Двигательный росток. На этой фотографии, сделанной с помощью конфокальной микроскопии, в виде стебля с плодами вырисовываются двигательные нейроны грудинно-сосцевидной мышцы мышонка девяти дней от рождения.

Человеческие клетки сделали прозрачными

Проведенный американскими учеными эксперимент еще не означает появления человека-невидимки, но первый шаг в этом направлении, можно сказать, уже сделан. Некоторые животные способны менять светопроницаемость своих тканей в целях маскировки. Такой способностью обладает, например, опалесцирующий кальмар (Doryteuthis opalescens), маскировочные свойства которого послужили ученым из Калифорнийского университета в Ирвайне в качестве отправной точки для эксперимента с человеческими клетками.

На протяжении тысячелетий люди были увлечены мечтами о прозрачности и невидимости, вдохновлявшими философов, фантастов и многих ученых. Наш проект, определенно находящийся в научном поле, сфокусирован на проектировании клеточных систем с контролируемой способностью пропускать, отражать и поглощать свет.

В своем эксперименте ученые вырастили клетки человеческой почки, генетически изменив их так, чтобы они могли производить рефлектин. После чего обнаружилось, что протеины собираются в клеточной цитоплазме в частицы, а эти структуры в свою очередь меняют способность клеток рассеивать свет.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Как долго нейтрон "живет" в космосе и почему это так важно

Ученые впервые измерили продолжительность жизни нейтрона в космическом пространстве. Обычно субатомные частицы, называемые нейтронами, могут существовать неограниченно долго — но лишь пока они входят в структуру атомарного ядра. Но стоит им покинуть ядро, как срок жизни нейтрона резко сокращается. Если ученые поймут, как долго нейтрон может существовать вне системы, это позволит приблизиться к разгадке одной из самых интересный тайн — к пониманию того, как из "бульона" первичных частиц сформировалась привычная нам Вселенная.

С 1990-х годов здесь, на Земле, использовались два разных класса экспериментов для измерения времени жизни нейтрона: "бутылка" и "луч". Оба эти метода очень точны, но есть большая проблема. Методы "бутылок", в среднем, отображают время затухания в 879,5 секунд, или 14 минут и 39 секунд, с погрешностью 0,5 секунды. Методы же "лучей" демонстрируют в среднем 888 секунд, или 14 минут и 48 секунд, с погрешностью 2 секунды.

Чтобы рассчитать продолжительность жизни нейтронов, команда смоделировала то, сколько нейтронов корабль должен был обнаружить на определенных высотах пролета над Венерой для заданного диапазона продолжительности жизни, от 10 до 17 минут. Согласно этой модели, продолжительность жизни нейтронов в 780 секунд (13 минут) была наилучшей.

Но этот результат также получен с погрешностью в 60 секунд, а значит он все еще находится в пределах диапазона измерений "бутылки" и "луча". Таким образом, время жизни нейтрона еще не полностью определено. Фактически, MESSENGER даже не пытался собрать данные для такого рода расчетов. Сам факт того, что эксперимент удался на основе случайного набора данных, весьма впечатляет.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Десятилетия спустя мозг управляет утраченными конечностями

Есть такое понятие — "фантомная конечность". Это явление, при котором человек ощущает ампутированную руку, ногу или палец. Например, чувствует, что она болит или чешется.

Группа исследователей из Оксфордского университета изучила активность мозга 2 пациентов, потерявших левые руки 25 и 31 год назад. Оба утверждали, что испытывают сильные фантомные боли. Показатели работы их мозга сравнивались с результатами в контрольной группе, состоящей из 11 человек-левшей. Всем испытуемым нужно было пошевелить каждым пальцем левой руки отдельно, а ученые следили, как при этом работает мозг.

Оказалось, что у людей с ограниченными возможностями при "управлении" фантомной конечностью активизируются те же участки мозга, что и у испытуемых с обеими конечностями. А значит, мозг "помнит", какие участки ответственны за управление рукой. И это спустя десятки лет!

Полную версию материала читайте по ссылке.

Какой процент морского дна изучен? Ученые разрабатывают карты глубин

Взгляд человека был всегда направлен на небеса. И пока астрономы и космонавты изучали неизведанные уголки Вселенной, огромная часть нашей планеты оставалась в тени науки. Ученые говорят, что рельеф океанского дна менее известен, чем поверхности Марса, Меркурия или Венеры. Составление карт морских глубин поможет понять влияние океанов на климат Земли.

Инициатива Seabed2030 стартовала в 2017 году. В планах проекта нанести все морское дно на карту к 2030 году. Несмотря на проблемы, связанные с коронавирусом, официальные представители программы заявили, что работы продолжаются. В эти выходные ученые объявили, что площадь, которая уже нанесена на карту, выросла с 15% до 19% за прошлый год.

Сейчас для того, чтобы картографировать поверхность дна океана, ученые используют данные, которые включают в себя правительственные и научные бумаги, а также информацию из коммерческих источников. Все эти материалы предоставлены экспертами из разных региональных центов в рамках инициативы Seabed2030, стоимость которой оценивается от 3 до 5 миллиардов долларов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Исследователи смогли "увидеть" эмпатию

Перспективное восприятие – это важный навык, позволяющий поставить себя на место другого человека, чтобы понять его поведение, чувства, психическое состояние и действия. Финские ученые из Университета Аалто с помощью фМРТ и технологии слежения за движением глаз (айтрекинга) установили, насколько степень активации различных зон мозга зависит от объекта сопереживания.

Исследователи из Финляндии проанализировали данные функциональной МРТ мозга 30 женщин, которые выполняли рядзаданий. Испытуемым показывали 24-минутный отрывок из фильма "Мой ангел-хранитель", где есть моральный конфликт между двумя сестрами (одной требуется донорство от другой).

Измерения показали, что у испытуемых, сосредоточенных на чувствах Энн (потенциального донора для сестры), активировались участки головного мозга, связанные с принятием решений и саморефлексией: дорсолатеральная префронтальная кора, нижняя поверхность лобных долей, затылочная доля, а также нижняя височная извилина. А когда женщины сопереживали Кэйт (потенциальному реципиенту), активировалась верхняя височная извилина, задняя лобная и передняя теменная доли – так называемые «сети эмпатии». И это не смотря на то что стимулы и испытуемые оставались неизменными.

Айтрекинг показал, что, смотря фильм с точки зрения потенциального донора, участники эксперимента наблюдали за обеими сестрами, в отличие от иной роли. При этом все исследуемые больше смотрели на нуждающуюся в помощи Кэйт, чем на Энн. Такие результаты проливают свет на процесс перехода от рационального мышления к эмпатии, показывают, как гибко может вести себя наш мозг и, в зависимости от обстоятельств и конкретной задачи, переключать активные сети.

Полную версию материала читайте по ссылке.

В Индийском океане обнаружен новый континент

Команда французских и австралийских ученых пришла к такому выводу, когда изучала состав пород архипелага Кергелен в Индийском океане. Результаты ученых заставляют переосмыслить предыдущую теорию формирования материков.

Исследование показало, что формирование континентов на океанических плато, тоже вполне возможно. Архипелаг Кергелен яркий пример такого образования. Все дело в том, что эта группа островов — вершины вулканов. Когда они извергались, базальты образовали части суши и острова. Эти обширные и мощные потоки смогли сформировать аномально толстую кору, по сравнению с обычной океанической. Когда исследователи решили более детально изучить породу, они обнаружили магматическое внедрение пород гранитов (сиенитов), которое встречается исключительно на континентах. Именно это и объясняет толщину коры Кергелена.

В свою очередь это приводит ученых к выводу, что континенты могут формироваться и в центре океанов. А архипелаг Кергелен может быть "зародышем" нового материка.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Создана технология 3D-печати внутри тела человека

Все больше работ в наше время сосредоточено на создании человеческих органов с помощью 3D-печати. Однако такие части тела должны быть имплантированы через относительно большие разрезы. Новая технология био-чернил позволят "выращивать" органы внутри тела в человека.

Такие био-чернила «выдавливаются» из сопла 3D-принтера, создавая органы вне тела, слой за слоем. Во многих случаях они твердеют под воздействием ультрафиолетового излучения. К сожалению, эти лучи вредны для тканей пациента. Новые био-чернила работают по‑другому. Новый материал не требует УФ-излучения для того, чтобы затвердеть.

Исследователи считают, что в перспективе это вещество может быть использовано для создания таких частей тела, как кровеносные сосуды или спинномозговые диски. Однако сейчас материал может быть применен в качестве "пластыря" для поврежденных или дефектных органов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

В России появится парашют для десантирования с 70 метров

Российский холдинг "Технодинамика" анонсировал создание уникальной системы безранцевого десантирования, которая позволит прыгать с парашютом с высоты 70−80 метров. Разработка, получившая название "Штурм", не имеет аналогов в мире и уже проходит испытания заводскими специалистами.

Её замысел состоит в том, что в идеале сами купола со свободными концами могут находиться в летательном аппарате, а не за плечами у парашютиста. Соответственно, десантники в полной боевой экипировке с оружием загружаются в вертолёт, и, если необходимо десантироваться с парашютом, то они пристегиваются к этим системам внутри борта, а если по тактике возможно десантирование посадочным методом, то военнослужащим не нужно возиться с парашютами, они просто не пристегиваются к системе и высаживаются посадочным способом или по канату. Это единственная система, которая позволяет ввести подразделение сразу в бой, а не высаживаться в отдалении от переднего края, чтобы подготовиться к атаке на земле.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Посадку российского аппарата на Луну снимут в режиме таймлапса

Первая в российской современной истории автоматическая космическая станция «Луна-25» во время путешествия к спутнику Земли получит оборудование, которое позволит снять фотографии и сделать видеозапись процесса посадки на Луну. "Луна-25" будет запущена 1 октября 2021 года.

Прибор уже надёжно работает, на днях система уедет в НПО им. С. А. Лавочкина. Получается кадр в секунду с шести камер — вполне прилично, чтобы получить таймлапс посадки.

СТС-Л будет вести заранее запрограммированную съемку и делать фотографии Луны по команде с Земли. В ходе горизонтального полёта «Луны-25» для фото задействуют одну обзорную камеру для картографирования поверхности спутника Земли. Во время снижения и посадки начнётся съёмка панорамы и таймлапса, а после посадки — создание HDR-панорамы.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Создана суперлинза, способная обойти закoны классической oптики

Российские и датские ученые впервые наблюдали в эксперименте плазмонную нанострую. Это явление позволяет сфокусировать свет на наномасштабе и в теории — обойти одно из фундаментальных ограничений обычной собирающей линзы. Подобное уплотнение световых волн необходимо, чтобы использовать их в качестве переносчика сигналов в компактных устройствах, которые будут работать быстрее электроники.

Ученые из России и Дании сконструировали фокусирующий элемент, который способен превратить свет в особый вид электромагнитных волн со сжатием до 60% длины исходного излучения и потенциалом преодолеть дифракционный предел. Изготовленная коллективом металинза представляет собой квадратный кусок диэлектрика размером 5 на 5 микрометров и толщиной 0,25 микрометра. Эта частица помещена на золотую пленку толщиной 0,1 микрометра, на обратной стороне которой нанесена рельефная решетка:

При облучении такой системы лазером в плоскости раздела между золотом и диэлектриком возникает возмущение в виде так называемого поверхностного плазмона-поляритона. Оно представляет собой коллективное колебание электронов в металле (плазмон), согласованное с распространением по поверхности световой волны (поляритона). Ценность этого превращения в том, что поверхностные плазмоны-поляритоны поддаются субволновой фокусировке, то есть их можно локализовать сильнее, чем породивший их лазерный импульс.

Один из механизмов субволновой фокусировки основан на явлении плазмонной наноструи, которое нам удалось впервые экспериментально зафиксировать.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=8tSbvSJT0eg https://youtu.be/rMkydctK9YQ https://www.youtube.com/watch?v=QovQV3jDaXs

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• У человека и морского огурца обнаружена схожая гормональная система.
• "Спектр-РГ" осмотрел все небо в рентгеновском диапазоне.
• Ученые выяснили, почему жжется крапива.
• FDA впервые одобрило видеоигру EndeavourRX в качестве терапии.
• Швейцарцы сделали двигатель из 16 атомов.

Источник