Невероятная наука

Многие годы исследователи, рассказывая о целевой доставке лекарств, полагаются на системы самого организма, считая своей задачей освободить препарат в тот момент, когда он окажется в должном месте. Например, в среде с определенной кислотностью. Или прицепится с помощью антитела к клетке поврежденной ткани. А вот инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего, решили равномерно распределить противораковый препарат в легких с помощью биоробота.

Обычно млекопитающие и человек активно воспринимают мир в течение нескольких мгновений, а затем делают небольшую паузу, чтобы мозг в это время смог переоценить реальность. Долговременно он запоминает лишь часть впечатлений дня, поэтому в последнее время нейрофизиологи утвердились в мысли, что консолидация памяти происходит во время сна. Новое исследование инвазивными методами на мышах проясняет, как в режиме бодрствования мозг выбирает моменты, которые будут отмечены как важные и останутся в памяти до тех пор, пока сон не сделает их постоянными.

Дискуссию о сознательном возрасте начал журнал Trends in Cognitive Sciences. Некоторые ученые утверждают, что сознание возникает рано, с последнего триместра беременности. Для решения проблемы профессора Бирмингемского университета предложили усовершенствованный аналитико-статистический подход. Они предлагают разграничить широкий спектр обсуждаемых маркеров сознания, которые проявляются на раннем и позднем этапах развития ребенка. Для ответа на вопрос заголовка придется провести их статистическую группировку.

Передовые методы создания новых синтетических лекарств с нужными свойствами трудоемки и дороги. Как здесь помогут нейросети продемонстрировали ученые, которые в своем ИИ впервые объединили две передовые нейросетевые технологии. Их ИИ способен по заданному изначально белку предлагать эффективно обезоруживающие его вещества. Опыты показали, что новый метод не уступает распространенным способам поиска препаратов. Авторы исследования считают, что их ИИ может значительно удешевить и ускорить выбор будущих препаратов для лечения многих заболеваний.

При травмах головы от 70 до 90% из всех сотрясений относят к категории легких. Они остаются не диагностированными, так как не видны на рентгене и МРТ-изображениях. Их последствия могут длиться годами и увеличивать риск различных неврологических нарушений, в том числе депрессий и деменций. Ученые Гарварда пришли к выводу, что последствия травм вызваны невидимым воспалением мозга и диагностировали его с помощью иммунных клеток. К белым кровяным тельцам, макрофагам, которые проникают в мозг в ответ на воспаление, ученые прикрепили молекулы покрытого гидрогелевой оболочкой гадолиния, который способен генерировать сильный МРТ сигнал. Опыты на мышах и свиньях оказались удачными, а вещество не накапливалось в их почках. Доза гадолиния может быть в 1000 раз меньше, чем у современных контрастных агентов.

Зеленые и красные колбочки, специализированные светочувствительные клетки, позволяют нам видеть миллионы цветов чего не могут собаки, кошки и другие млекопитающие. Ученые считали, что колбочки образуются случайно, клетки бессистемно выбирают цвет. Выращенные в пробирке органоиды сетчатки глаза впервые позволили выявить тонкие генетические различия в органоидах и проследить за изменением числа разных колбочек за 200 дней. Оказалось, что высокий уровень ретиноевой кислоты на ранних стадиях развития органоида связан с высокой долей зеленых колбочек, то есть производная от витамина А молекула определяла цвет специализации колбочки. Пропорции разных колбочек у людей очень разные. Ученые считают, что близки к выяснению механизмов дальтонизма, возрастной потери зрения и заболеваний, связанных с фоторецепторными клетками.

Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, каждый из которых имеет свой собственный электрический режим работы. Группы нейронов с похожими паттернами генерируют электрические колебания, волны мозга, которые имеют различную частоту. Недавно ученые обнаружили универсальное явление — в самых верхних слоях нейронов коры преобладают быстрые гамма-волны, в нижних — более медленные колебания альфа- и бета-волн. Пока опыты включают записи электрической активности трех пациентов, которым для операции были вставлены электроды в мозг. Результаты подтверждают теорию, что анатомическая организация мозга помогает ему включать новую информацию, переносимую высокочастотными колебаниями, в уже существующие представления и память, поддерживаемые низкочастотными колебаниями.

Запись активности групп нервных клеток в течение длительного времени необходима нейрофизиологам для изучения нейронных связей и цепей, создания новых методов лечения и интерфейсов мозг–компьютер. Междисциплинарная группа исследователей разработала мягкий мозговой имплантат с десятками датчиков. Биологически совместимое устройство способно в течение нескольких месяцев каждую миллисекунду регистрировать активность нервных клеток с разрешением до одного нейрона мозга. В физиологических растворах новые зонды более года показывали стабильные диэлектрические характеристики. На опытах с мышами датчики в течение нескольких месяцев записывали нейронную информацию головного и спинного мозга мышей без нарушения поведения животных.

Ибупрофен занимает почетное место среди самых распространенных и доступных без рецепта анальгетиков и жаропонижающих препаратов. Он признан наиболее безопасным среди нестероидных противовоспалительных средств. В этой статье мы расскажем об истории создания ибупрофена, его полезных свойствах и побочных эффектах. А еще — о новых возможных применениях ибупрофена, не описанных в инструкции к препарату. В последние десятилетия появились данные, которые говорят о том, что он может быть полезен при онкологических и нейродегенеративных заболеваниях.

Одна из проблем протезов и искусственной сетчатки глаза, состоит в кодировании данных. Это оптимальное преобразование информации датчика в набор сигналов, которые прочитает нервная система. Данные обычно сжимают с помощью стандартных алгоритмов. Швейцарские исследователи применили для кодировки машинное обучение, смоделировав передачу данных с помощью двух обучаемых нейросетей, и успешно протестировали уменьшенные изображения на цифровом двойнике глаза и сетчатке мышиных глаз. Особенно хорошо алгоритм справился с поиском оптимальной контрастности изображений. Сейчас авторы исследуют применимость модели к зрению человека. Они также намерены адаптировать свой метод к слуховым протезам и протезам конечностей.

Соединительные ткани человеческого организма, кости, хрящи, сухожилия, кожа и связки обладают пьезоэлектрическими свойствами, то есть при деформации генерируют электрический заряд. Пьезоэлектриками являются и полимеры бактериального происхождения. Они биосовместимы и биоразложимы, поэтому интересны для создания матриц для выращивания живых тканей и имплантатов. Ученые МГУ с коллегами разработали новые пьезоактивные биоматериалы, адгезией бактерий к которым управляет магнитное поле. Материалы с наночастицами имитируют структуру и свойства соединительной ткани, которая состоит из переплетенных полимерных волокон. Способность управлять поведением живых клеток ученые исследовали на бактериях двух видов: грамотрицательных E. coli и грамположительных Lactobacillus fermentum.

Недавно в МГУ разработали оптическую методику, позволяющую определить состав камней в живой почке пациента. Это важно для литотрипсии — процедуры, при которой камни дробятся с помощью лазерного инфракрасного излучения непосредственно в почках.

Биологи активно работают над биороботами из живых клеток. В новой работе ученые получили биороботов размером от 30 до 500 микрон из клеток трахеи человека и даже смогли создать целый рой биороботов с различными типами движения. Авторы работы планируют применять их для лечения людей, поэтому провели эксперименты по заживлению ран с их помощью. Медиков стимулирует то, что биороботы, приготовленные из собственных клеток больного, не вызовут иммунный ответ, а организм сам сможет легко их вывести.

Прошло 40 лет с момента создания т. н. «кремлевской таблетки». И вдруг видим в журнале «Science Advances» статью с таким названием — «Вибрирующий проглатываемый биоэлектронный стимулятор модулирует рецепторы растяжения желудка для иллюзорного насыщения». Специалисты из MIT разработали электронную таблетку VIBES — новое оружие в борьбе с эпидемией ожирения.

Нейрофизиологи Массачусетского технологического института с помощью больших языковых моделей вроде ChatGPT выяснили характеристики фраз и типы предложений, которые сильно возбуждают языковую кору. Исследователи выбрали тысячу разных фраз и попросили пятерых участников эксперимента читать их во время измерения активности мозга методом магнитно-резонансной томографии. Затем ученые сопоставили паттерны возбуждения мозга с паттернами активации языковой модели в ответ на ввод каждого из этих предложений. На данных этих соответствий они обучили специальный алгоритм ИИ, чтобы он мог адекватно отображать активацию нейронов центральной нервной системы. Неожиданные предложения вызывали более сильные реакции, поскольку понимать их труднее. К самым активным реакциям приводили слегка необычные по грамматике или смыслу фразы, которые требуют усилий для понимания.

До сих пор нейрофизиологи почти не исследовали эволюцию реакции мозга на сюрпризы и то, как она меняется в разных его областях по мере взросления. В экспериментах с мышами ученые записывали активность мозга, к которой приводила особая череда звуков. В ней между серией одинаковых тонов регулярно звучал неожиданный тон. Исследователи выяснили сроки развития зрелых реакций на него в разных участках слухового тракта, заканчивающегося в коре головного мозга. Интересно, что зрелость первичной слуховой коры мозга мышей в человеческих годах соответствует началу третьего десятилетия жизни. Ученые надеются проследить найденные закономерности на мозге человека.