Грозовая астма. Когда от летней грозы буквально перехватывает дыхание?
Грозы чаще всего происходят в весенние и летние месяцы.
Несмотря на то, что по календарю уже вторая половина весны, судя по погоде на улице в течение последних недель, мы только недавно начали отходить от зимы. А это значит, что начало сезона гроз у нас еще впереди, а с ним и опасности, сопровождающие его.
Сильные дожди, сопровождающиеся громом и молниями, иногда также сильными порывами ветра и градом. Это очень распространенное атмосферное явление, что происходит около 16000000 раз в год по всей нашей планете, а в каждый момент времени Земля страдает в среднем от 1 500−2 000 гроз. Это для нас обычное событие, но к ней всегда следует относиться с надлежащей осторожностью.Гроза может повредить здоровью и забрать жизнь многими различными способами. Удары молнии являются одними из главных причин травм и смерти, связанных с погодными условиями. Ежегодно от этого погибают около 24 тысяч человек во всем мире, а испытывают серьезные впечатлений в десять раз больше. В прошлом году в Индии всего за один день молния во время грозы унесла жизни 107 человек в двух соседних штатах. Большинство людей после удара молнии все же выживают, но часто после этого страдают от длительных и изнурительных симптомов.
Кроме молний угрозу несут также сильные ветры, которые могут повалить на людей деревья, столбы линий электропередач и нестабильные уличные конструкции. Так же град, достигая иногда размеров теннисного мяча, может наносить значительный ущерб недвижимости, скоту и даже травмировать и убивать людей. Вместе с тем, длительные грозовые дожди могут привести к внезапным паводков, которые по данным Статистики природных угроз США убивают ежегодно больше людей, чем ураганы, торнадо и молнии.
Как видно, способов умереть во время грозы действительно много. Но это явление сопровождается еще одной угрозой здоровью и жизни человека, и она далеко не так очевидна, как предыдущие. При определенных условиях, во время весенне-летней грозы, вдыхая свежий влажный воздух, вы рискуете задохнуться от внезапного приступа астмы — воспалительной болезни, характерным проявлением которой является сужение просвета бронхов. И не только вы. Возможно, несколько других жителей вашего города тоже будут чувствовать в это время ту же удушье.
В ноябре 2016 года в австралийском городе Мельбурн один из самых жарких дней в году резко закончился сильной грозой. Она должна была принести ожидаемое облегчение, однако ливень и сильный ветер наделали беды, повредив многочисленные здания и автомобили. Но люди обращались за помощью экстренных служб не только по этому поводу. В течение первых пяти часов после начала непогоды к быстрой Мельбурна позвонили 1900 человек, хотя в обычный день для этого периода количество звонков составляет около 350 Примерно в двухсот из этих людей диагностировали приступ астмы, что типично проявлялась сильной одышкой, болью в груди, хрипами при дыхании или кашлем. При этом часть из них никогда раньше не имела проблем с дыханием. В течение следующих двух дней австралийские врачи оказали помощь около десяти тысячам пациентов с респираторными проблемами. Десять человек в конце концов погибли. Медицинская система города оказалась не готовой к такому количеству пациентов за короткое время и чувствовала значительная перегрузка.
Что же случилось с австралийцами? Жители Мельбурна пережили масштабную зарегистрированную эпидемию грозовой астмы. Так называют феномен, при котором факторы окружающей среды, вызванные локальной грозой, приводят к возникновению бронхоспазма у чувствительных к нему лиц. Это довольно редкое и пока малоизученное явление.
Впервые о возможной связи грозы и острых приступов удушья ученые заговорили, когда сопоставили вспышки астмы и ухудшения погодных условий в Бирмингеме, Великобритания, 1983 года. За более чем 35 лет во всем мире зарегистрировали всего 26 случаев грозовой астмы. Но проведенные за это время исследования позволяют точно установить, что гроза таки имеет отношение к дыхательных проблем. Чаще всего эпидемии грозовой астмы возникали в регионах с умеренным климатом, например в Европе, или субтропическим, как пример, на Ближнем Востоке и в Австралии. На последнюю, кстати, приходится одиннадцать случаев из всех известных, из которых семь произошли в Мельбурне.
Но скорее всего, грозовая астма происходит гораздо чаще, чем нам известно. Об этих случаях мы знаем только потому, что во время них пострадало много людей и это привлекло внимание. Однако более локализованы грозы могут приводить к меньшим и незаметных вспышек астматического болезни.
Ячейки связанных с грозой состояний прямо не связаны, но все же имеют несколько общего. Грозовая астма всегда происходит в весенне-летний период, когда в регионе наблюдается сезон цветения растений.
Если вы подумали, что дело в распространении грузовым ветром пыльцы, то мыслите в правильном направлении, но все не так просто. Наши дыхательные пути не так чувствительны к нему, как может показаться на первый взгляд и имеют свои механизмы защиты. Пыльца имеет относительно большие размеры поэтому в норме задерживается волосками в носу, и мы его вместе со слизью успешно выдуваем, или избавляемся другим путем. Зато меньше его частицы могут избегать носового фильтра и не задерживаться в горле, а попадать в нижние дыхательные пути, в частности легкие, запуская астматическую реакцию.
Откуда эти небольшие дольки? На основе предыдущих исследований ученые предположили, что во время грозы нисходящие потоки холодного воздуха могут развевать пыльцевые зерна, а восходящие теплые потоки поднимают их к облакам. Там они насыщаются влагой и начинают лопаться вследствие осмотического шока, распадаясь на аллергены — субпилкови частицы. Затем нисходящие потоки или сухой порывистый ветер разносят фрагментирован пыльцу в сторону земли, где его в большой концентрации за короткое время вдыхают в легкие люди, которые ожидают прохладный дождь в летнюю жару, но получают острую нехватку воздуха. Иногда вместо пыльцы или вместе с ним могут быть споры грибов, но с ними история та же.
В одной из последних научных работ исследователи обнаружили, что кроме влажности, свою роль в измельчении пыльцы и возникновении грозовой астмы играют также порывы ветра, которые механически повреждают пыльцевые зерна, накопление и разряды статического электричества в условиях относительно низкой влажности, предшествующего грозам, а также удары молнии. Учитывая эти факторы, ученые стремились разработать компьютерную модель для предсказания возникновения грозовых астмы, чтобы предотвратить сценарий, как в Мельбурне 2016 года. Пока имеющиеся модели прогноза имеют свои недостатки, поэтому изучение явления, с учетом большего количества факторов, все еще продолжаются.
Доля больных с ранее диагностированной астмой среди жертв грозовой астмы в Мельбурне 2016-го составляла лишь около 42 процентов. Это означает, что такие люди в группе риски бронхоспазма во время непогоды, однако к тому здоровые люди тоже могут пострадать. Правда, некоторые ученые склонны списывать эти результаты на недиагностированные астмой в этих «ранее здоровых», поскольку примерно 20−70 процентов больных этим недугом даже не знают, что она у них есть.
И если вы точно уверены, что у вас астмой, вы все еще попадаете в группу риска, если есть повышенную чувствительность к спорам и пыльце. Почти все госпитализированы с грозовой астмой в Мельбурне сообщили, страдающих от сезонного ринита, преимущественно весной и летом. Результаты анализов показали, что все больные в больнице имели повышенную чувствительность к райграса, или райграса (Lolium), до 96 процентов — до свинория (Cynodon), и отдельные пациенты демонстрировали чувствительность также к грибам альтернария (Alternaria) и кладоспорий (Cladosporium). И хотя в Австралии наибольший вклад в возникновение грозовой астмы и сделал пыльца трав, в других странах эту роль могут играть другие местные аллергены. Например, в Бирмингеме это были споры грибов, в Иране — пыльца кустарника конокарпуса, а в Италии подозрения пали на пыльцу маслины.
Итак, особенно остерегаться надо людям, которые уже ранее имели диагностированную астмой или ее отдельные проявления, а также тем, кто страдает от аллергии, прежде всего на пыльцу и споры. А как же им остерегаться?
Очевидная совет специалистов в области здравоохранения — избегать пребывания на открытом воздухе до и во время грозы в весенне-летний период, отслеживая прогнозы погоды. А если все же непогода застала врасплох, лучше переждать ее в помещении или автомобиле с закрытыми окнами и выключенным или настроенным на рециркуляцию кондиционером. Астматикам важно соблюдать прописанного врачом лечения и носить с собой ингалятор для облегчения возможных приступов бронхоспазма. Так же людям с аллергией в сезон пыльцы и гроз необходимо применять антигистаминные средства, в соответствии с рецептом врача.
Грозовая астма является очень редким явлением, но возвращаясь к приведенному в начале списка угроз от грозы, на самом деле лучше всем и в любом случае поберечься открытого пространства, когда небо содрогается от молний и грома.
ß
Наночастицы использовали как мужской контрацептив у мышей
Китайские ученые разработали потенциальный мужской контрацептив, основанный на использовании наночастиц, который имеет длительный, но не постоянный эффект.
В опытах ученые внутривенно вводили наночастицы самцам лабораторных мышей, а затем магнитами направляли в семенники и нагревали. Такая процедура лишила мышей фертильности минимум на неделю, но уже через два месяца ее эффект нивелировался. Результатами работы ученые поделились в журнале Nano Letters.30−07−2021 16:19:07.Современная медицина предлагает различные методы длительного предохранения от нежелательной беременности. Впрочем, большинство из них предназначены для женщин, а вариантов мужских контрацептивов существенно меньше. Те, которые действуют короткое время, являются одноразовыми, как это характерно для презервативов. А те, что имеют долговременный эффект, часто являются необратимыми и травматичными. К последним относится, например, вазэктомиия, при которой хирургически повреждают семявыводящие проливы. Однако ученые не покидают попыток создать новые контрацептивы для мужчин. Некоторые из них обратили внимание на тепло: известно, что ношение мужем слишком тугого белья или брюк приводит к повышению температуры семенников, из-за чего может уменьшаться количество сперматозоидов. А опыты на животных показали, что интенсивнее тепло от наночастиц может приостановить самцов фертильности. Однако процедура заключается в инъекционном введении наноматериалов в яички, что может вызвать боль, а кроме этого введенные частицы не являются биоразлагаемыми, так как накапливаться в организме. Поэтому ученые из Шанхайского университета и Университета Наньтун взялись усовершенствовать технологию.
Ученые проводили опыты с использованием наночастиц оксида железа. Выбор сделан в пользу этого материала, поскольку он биоразлагаемый. а также может быть управляемым и нагретым обычными магнитными полями. Это способствует тому, что наночастицы можно ввести непосредственно в семенники,
Ученые испытали наночастицы оксида железа в двух вариантах — покрытых полиэтилен гликолем (ПЭГ) или лимонной кислотой. Но поскольку ПЭГ препятствовал манипуляции магнитами, то опыты на животных провели только с использованием покрытия из лимонной кислоты. Подопытным мышам несколько дней подряд делали внутривенную инъекцию металлическими наночастицами, после чего сразу прикладывали к их семенников на 4:00 магниты, призванных накопить частицы в этих органах. Поэтому на семенники животных в течение 15 минут влияли переменным магнитным полем, которое нагрело наночастицы, а соответственно и семенники, до температуры 40 градусов Цельсия.
В результате перегрева, в мышиных семенниках нарушилось выработки сперматозоидов. Но чтобы проверить, потеряли ли они фертильность, ученые поместили каждого самца в клетку с двумя самками в неделю через разный период после манипуляций. После спаривания, самок пересаживали отдельно и тщательно следили за их состоянием, чтобы вовремя определить беременность и рождение потомства.
В течение следующей недели после инъекции самцы не смогли зачать потомства. Однако уже на 60 день их фертильность восстановилась. Что важно, как и предсказывали ученые, наночастицы со временем бесследно вывелись из организма и не проявили токсического действия на клетки. Это дает надежду ученым на то, что наночастицы оксида железа смогут стать новым средством безопасной, долговременной, но не перманентной мужской контрацепцией.
ß
Вирусы обеспечили бабочек оружием против паразитических ос
Исследование биологов показало, что заражены опасными вирусами гусеницы бабочек приобретают устойчивость против паразитических ос, которые откладывают в гусенице свои личинки.
К представителям чешуекрылых (Lepidoptera), т. е. бабочек, любят паразитировать всадники, которых еще называют паразитическими осами. Эти насекомые откладывают яйца внутрь гусениц бабочек, где вылупляются их личинки и поедают своего хозяина. В процессе того, как они взрослеют, гусеница ослабевает, а затем вообще гибнет. Но это не единственный враг чешуекрылых. Кроме паразитических насекомых, они также часто поражаются опасными вирусами, такими как бакуловирусов, ентомопоксвирусы и асковирусы. Некоторые из них являются высокозаразными и за очень короткое время приводят к гибели насекомого-хозяина. Таким образом в паразитоидов и вирусов в определенной степени перекрываются экологические ниши. Это натолкнуло ученых из Токийского университета на мысль, что между этими двумя группами существ может происходить конкуренция за ресурс в виде бабочек. Поэтому заражение одним из них, возможно, делает потенциальную жертву менее восприимчивой к другому. Вирусы, например, могли бы передавать своим хозяевам соответствующие гены. И это также объяснило бы, почему некоторые виды чешуекрылых более устойчивы к различным паразитоидних, Поэтому ученые вместе с коллегами из Канады и Кореи решили проверить свою гипотезу в опытах.
Сначала исследователи провели исследование с гусеницами моли Mythimna separata. Половину из насекомых инфицировали типичным для них ентомопоксвирусом, и других оставили здоровыми. Поэтому всех личинок моли представили двум видам паразитоидних ос — Cotesia kariyai и Meteorus pulchricornis. Всадники M. pulchricornis успешно паразитировали на всех гусеницах. Зато личинки C. kariyai, отложенные в зараженных вирусом гусениц, плохо развивались и гибли, хотя сопротивления со стороны здоровых гусениц не наблюдалось.
Дальнейшее изучение показало, что это гемолимфа чешуекрылых приобретает токсические для C. kariyai действия при инфицировании вирусом. Процесс обусловлен выработкой гусеницами белков, которые ученые назвали факторами убийства паразитоидов (parasitoid killing factor, PKF).
Ученые обнаружили, что ентомопоксвирусы, так же как и бакуловирусов и асковирусы, имеют гены, кодирующие продукцию белков PKF. То есть вирусная инфекция привела к тому, что организм насекомых стал вырабатывать защитные белки. Однако подобные гены также нашли в геномах гусениц нескольких видов бабочек. К тому же их PKF были подобные PKF различных вирусов. Это указывает на то, что некоторые бабочки могли в процессе эволюции неоднократно и независимо друг от друга перенять от вирусов гены защиты от паразитоидов. Следующие опыты подтвердили, что возможность гусениц самостоятельно производить PKF наделяет их способностью убивать личинок паразитических ос через фрагментацию ДНК и апоптоз их клеток, а отключение соответствующих генов убийственных белков ослабляет эту защиту. Однако действие PKF проявляется преимущественно только против представителей паразитических ос с подсемейства Microgastrinae.
Таким образом авторы считают результаты своей работы доводом в пользу гипотезы о конкуренции, которая привела к тому, что вирусы борются с паразитозами. Хотя выяснилось, что не все осы чувствительны к действию PKF, ученые не исключают, что это может быть даже полезным приспособлением для самых вирусов, поскольку асковирусы передаются паразитическими осами при откладывании ими яиц в насекомое .
Некоторые вирусы, как уже упомянутый бакуловирусов, развили даже способность манипулировать поведением своих хозяев. Читайте, что они могут сделать с гусеницами бабочек в нашем материале «Сам не свой. Какие паразиты манипулируют поведением своих хозяев? «.
ß
Графен защитил картины от разрушения. Вуаль можно стереть ластиком
Ученые заменили защитный лак и покрытия для картин графеновой вуалью и защитили их от влаги, солнечного излучения и окисления.
Графеновый слой можно легко удалять из картин, а его коэффициент защиты составляет 70%. Чтобы проверить новый способ ученые искусственно состарили подаренную им картину, а детали графеновой защиты описали в Nature Nanotechnology. Типичной проблемой для произведений искусства является заметная чувствительность к условиям окружающей среды. Например, воздействие ультрафиолетового и видимого света вызывает изменения цвета, пожелтение и выцветание. Впоследствии картина теряет не только цвет, а и подвергается серьезным необратимым изменениям, как-то деградация и эрозия. Ярким примером является изменение цвета «Подсолнухи» Ван Гога — картина покрылась белым налетом из-за того, что в ней кристаллы красного свинца превратились в белый плюмбонакрит через реакцию примесей краски со светом и углекислым газом. Исследователи уже давно пытаются найти способ заменить коммерческие средства защиты картин, как-то лаки, на менее вредный материал, который в отличие от первых, не повлияет на них, не испортит качество цветов и может быть легко удален. Например, неструктурированные гидроксидом кальция спасали настенные рисунки майя, а росписи церкви Сан-Сальвадор в Венеции защищали вязкими полимерами. В своей работе ученые решили попробовать новый популярный среди ученых материал — графен.
Одной из важных характеристик графена является то, что он демонстрирует высокую жесткость и прочность, но при этом является достаточно гибким за его чрезвычайно малую толщину — всего в один атом. Он непроницаем для вредных соединений, таких как кислород, влага и агрессивные газы. Благодаря этим свойствам, наряду с гидрофобностью и светопоглощением графен, по мнению ученых, является идеальным кандидатом для защиты произведений искусства, во время хранения и транспортировки.
Так методом химического осаждения из паровой фазы (CVD) можно создавать графеновые пленки размером до 30×30 квадратных сантиметров и переносить его на различные гибкие подложки. Однако прямое нанесение графена на произведения искусства может быть непростым, поскольку условия влажного переноса и горячего ламинирования могут быть вредными для хрупких окрашенных подложек. Поэтому ученые взяли обычную клейкую пленку, которая позволит приклеить графеновый слой и на бумагу, и на картон, и на полотно. Кроме того, графен из-за его толщины может быть легко удален с этой пленки, в отличие от имеющихся коммерческих полимерных покрытий. Поэтому, по мнению исследователей, он имеет конкурентное преимущество перед другими защитными материалами и веществами для защиты произведений искусства от выцветания.
В своих экспериментах ученые наносили графен в один, два и три слоя на подаренную им картину и искусственно состаривали ее 1050 часов под неоновыми лампами и белого света, а также под ультрафиолетовым излучением. Это было эквивалентно 200 годам непрерывной выставки в условиях музейного освещения. Сравнивая покрытые и не покрытые графеном части картины, ученые рассчитали коэффициент защиты — он составил 70%. Причем для покрытых однослойной графеновой вуалью изменения цвета были в диапазоне от 1,9 до 8,9, в зависимости от типа окраски. А для использованных в эксперименте коммерческих продуктов, этот показатель был в диапазоне от 17 до 20, что, по мнению исследователей, не может считаться приемлемым для консервации произведений искусства. Сам графен можно заметить только при внимательном наблюдении на темных цветах (например, синем). Общий коэффициент защиты голубого красителя составил 38,5% а для розового — 27,5%, что можно объяснить разной светостойкостью использованных художником красок. Кроме того, протестированыекоммерческие продукты нелегко удалить с поверхности произведения искусства, в отличие от графеновых покрытий, которые можно легко удалить с помощью ластика из мягкой резины, не повреждая произведение искусства.
И хотя графеновые слои больших размеров не лишены дефектов (таких как складки, зазоры и разрывы), ученые заметили, что они все еще могут обеспечивать впечатляющий защиту от диффузии кислорода, влаги и других веществ, а нанесение дополнительных слоев дополнительно улучшает барьерный эффект, поскольку любые неоднородности покрываются. Так графен доказал свою эффективность для полной защиты картин во время хранения или транспортировки.
ß
Нейробиологи объяснили пользу длинных перерывов во время учебы
Немецкие ученые описали нейрональный механизм, который объясняет, почему длинные перерывы во время обучения помогают лучше запоминать новую информацию.
Их опыты на мышах указывают, что по меньшей мере часовые паузы в обучении способствуют повторной активации привлеченных нейронов, а значит — усилению связей, что помогает знанием лучше оставаться в памяти. Результаты работы опубликованы в статье журнала Current Biology. Обучение бывает очень нелегким, поэтому в течение многих лет люди пытались придумать различные подходы, которые помогали бы лучше усваивать новые знания. В частности, исследователи давно заметили, что может быть легче запоминать информацию, если в процессе обучения делать перерывы. Причем это касается не только человека, но и животных, даже таких относительно простых как моллюски.
Во время учебы соответствующие нейроны мозга активируются, чтобы образовать между собой новые функциональные связи. Именно в таком виде сохраняется запомненное информация, благодаря чему впоследствии эти нейроны можно повторно активировать и вспомнить изученное. Однако вопреки тому, что о пользе обучения с перерывами известно уже более века, ученые все еще не знают, каким образом оно влияет на формирование связей или реактивации нейронов. Сейчас в этом решили разобраться ученые Института нейробиологии Макса Планка.
Ученые провели исследование на двадцати лабораторных мышах, которые ежедневно выполняли задания на память. Во время тренировок мышей выпускали в лабиринт, где им трижды подряд с разным временным интервалом (от 30 секунд до 60 минут) предлагали отыскать кусочек шоколада в одной из представленных там песочниц. После этого мышей помещали назад к своим клеток на время от 2,5 до 24 часов. Мыши проходили тестирование на то, как хорошо они запомнили расположение вознаграждения, однако в следующий раз в лабиринтах ставили несколько ранее не представленных песочниц.
Исследователи обращали внимание не только на поведенческие особенности подопытных животных, но и параллельно следили за активностью пре фронтальной коры их мозга. Этот участок нервной системы играет важную роль в обучении и выполнении заданий.
Мышам, у которых между тренировочными попытками проходило больше времени (от 30 до 60 минут), было несколько труднее запоминать, где искать шоколад, чем тем, у которых во время обучения были короткие паузы. Однако когда они на следующий день проходили тестирование на память, то демонстрировали лучший результат других.
С точки зрения физиологии, ученые ожидали, что с короткими перерывами в изучении одинаковой информации при одинаковых экспериментов в пре фронтальной коре будут активироваться одни и те же нейроны, а с длинными перерывами мозг может рассматривать следующие сессии обучения как новые события. Однако они наблюдали совершенно противоположную картину. Во время коротких пауз и быстрого обучения в мозге мышей активация происходила хаотично, с привлечением различных нейронов. Зато длинные перерывы способствовали тому, что активировались те же нейроны, как и при первом обучении. А это может приводить к усилению связей между нейронами при каждом обучении, вместо формирования все новых. Таким образом информация лучше запечатлевается в памяти. Поэтому ученые предполагают, что именно этот механизм лежит в основе положительного эффекта обучения с длинными перерывами.
ß
Подставки под пиво оказались плохими фрисби
Немецкие физики решили разобраться почем летающие диски смещаются не к центру, а к переднему краю.
Чтобы это выяснить, ученым понадобилось несколько неудачных бросков в баре, высокоскоростная камера и устройство для метания пивных подставок в лаборатории. Описанная в The European Physical Journal Plus теория также смогла объяснить и изменение траектории полета игральных карт и компакт-дисков, которые также не способны лететь прямо и падают. Подставки для пива, которыми бары защищают столы после конденсации на поверхности пивных кружек, часто приобретают дополнительные опции — их запускают подобно фрисби. Оба эти способа использования картонных кружочков интересуют и физиков. В частности полет таких подставок прекрасно иллюстрирует теорию вращения плоских тел (дисков) в воздухе в классической механике. К сожалению, отдельно для пивных подставок уравнений не существует, потому что это требует больших вычислительных затрат, чтобы учесть эффекты вроде турбулентности. Но в целом исследовать это можно с помощью хорошо изученных полетов летающих дисков или фрисби. Так для уравнения движения нам понадобится определить четыре основные силы. Силу притяжения, подъемную силу (перпендикулярная скорости предмета и направлена вверх), силу торможения, направляемой против скорости, а также силу Магнуса, действующей поперечно в направлении вихревых потоков по бокам диска. В целом они описывают, почему каждый, кто пытается бросить пивную подставку, подсознательно быстро понимает, что нормального расстояния можно достичь только если диск начнет вращаться вокруг оси, перпендикулярной ему.
Таким образом образуется угловой момент, что стабилизирует ориентацию подставки и предотвращает хаотичное вращение. Этот угловой момент направляется вверх или вниз, так же как и в фрисби. Игроки знают, что диск при бросании надо закрутить, чтобы силы было достаточно для создания подъемной, но не достаточно, чтобы угол между направлением потока воздуха и ось симметрии фрисби (угол атаки) раскачивал диск. А поскольку подставка под кружку также плоская, круглая, то от нее следовало бы ожидать вращения с угловым моментом, как в фрисби.
Но вернемся к бару. Там пивные подставки летают обычно без особого успеха: через короткое время картонный кружок сходит с пути, разворачивается в сторону и падает на пол. Кстати, по уравнениям движения исследователей метания пивных подставок Джона Остермейера (Johann Ostmeyer), Кристофа Шурмана (Christoph Schürmann) и Карстена Урбаха (Carsten Urbach) из Боннского университета, делает он это в среднем по 0,45 секунды. Так в зависимости от направления своего вращения подставка начинает возвращаться или влево, или вправо. А в зависимости от умений того, кто бросает ее, приобретает или обратное вращения (против направления полета), что дает подставке лететь дольше, или, наоборот, «верхнего» вращения, где вращение осуществляется горизонтальной осью и снижает стабильность полета.
Однако все равно, бросая подставку фрисби, вращение сначала стабилизирует ось вращения, но затем сила притяжения заставит кружочек наклониться и сместит подъемную силу из центра к краю подставки, впоследствии заставит его развернуться и упасть. Все это исследовать с людьми, которые не способны бросать диск (то есть с одинаковой силой и скоростью), не стоит, а потому физики переместились в лабораторию, чтобы подтвердить свои теоретические расчеты.
В своей работе Джон, Кристоф и Карстен сконструировали устройство, с которым у них появилась возможность запускать подставки с переменным угловым и прямым импульсом. Устройство для стрельбы подставками состоит из двух беговых дорожек с приводом от электродвигателя, которые можно запрограммировать на движение вперед или назад с заданной скоростью до 16 метров в секунду независимо друг от друга. Подставку размещали между ними и ускоряли до тех пор, пока он не приобретали скорость дорожки и не прекращали скользитьпо ней. Все кружочки следовали по одной и той же траектории и ударялись в одну и ту же точку с небольшими отклонениями около 0,1 метра, а отслеживала это камера со скоростью записи 500 кадров в секунду.
Так ученые подтвердили свои прогнозы: пивная подставка сохраняет стабильность полета примерно до 0,45 секунды. Причем подобные ей предметы страдают подобными недостатками — по теории, стандартная игровая карта пролетит немного больше половины этого времени, а именно около 0,24 секунды, а компакт-диск продержится вдвое больше — 0,8 секунды. фрисби здесь конечно всех волнует и летит около 0,7 секунды, хотя может и все 16, если не будет встречать препятствий.
ß
Генетические различия определили способность адаптироваться к летнему времени
Генетические различия определяют способность адаптироваться к переходу на летнее время, пишут американские ученые в журнале Scientific Reports.
Люди, которые генетически более склонны быть «жаворонками», привыкают к новому режиму всего за несколько дней, тогда как «совам» все еще трудно перестроить свои внутренние часы даже через неделю после перевода часов. Суточные, или циркадные, ритмы свойственны большинству живых организмов, и они определяют время для многих молекулярных, физиологических и поведенческих явлений в течение 24-часового дня. Суточным ритмам подвергаются колебания уровней гормонов, температура тела, активность метаболизма и такие поведенческие особенности как желание спать или, наоборот, бодрость. Естественно, у людей и многих других животных циркадный ритм синхронизирован с циклом дня и ночи. Однако в современном мире нередки случаи, когда происходит десинхронизация. Один из них связан с переходом на летнее время. Хотя наш циркадный ритм в таком случае и совпадает с естественной освещенностью среды, однако расхождение наблюдается с показателем часов, переведенных на час вперед. В результате многие люди испытывают чрезмерную сонливость днем и нарушения сна ночью. Однако адаптация не всем дается одинаково, и новая работа ученых Мичиганского университета показывает, что причина этого может заключается в генетических особенностях.
Они обратили внимание на 831 интерна медицинской школы, которые проходили первый год интернатуры в то время, когда весной 2019 произошел переход на летнее время. Тогда они участвовали в другом исследовании, посвященном изучению здоровья интернов. В рамках него участник, среди прочего, проходили генетическое исследование, на основе которого теперь ученые определили хронотип интернов. Из этих людей выбрали 133, которые имели наибольшую генетическую предрасположенность быть «жаворонками», и 134, генетические варианты которых наиболее соответствуют «совам». Поэтому ученые наблюдали с помощью наручных трекеров сна за тем, как менялся сон участников за неделю до и после перехода на летнее время.
Хотя все участники продолжали после перевода стрелок часов просыпаться примерно в одинаковое время, скорее всего, это связано с четким графиком работы интернов. Однако «жаворонки» более или менее приспособились к новому режиму уже до вторника, после воскресенья, когда произошел переход на летнее время. Зато «совы» все еще испытывали дискомфорт даже в субботу, то есть через неделю после перевода часов. Различия между двумя группами проявлялись во времени засыпания в рабочие дни, а также времени засыпания и пробуждения в выходные дни. В то же время осенний переход на «зимнее время», то есть перевода стрелок часов назад на час, не сопровождался существенными различиями в реакции двух групп участников.
Ученые считают свои результаты еще одним доводом в пользу отмены летнего времени, подчеркивая, как люди по-разному могут переживать сокращение сна при переводе часов. Однако не стоит обходить вниманием, что исследование проведено на представителях только одной отрасли, поэтому выборку нельзя считать вполне репрезентативной. В дальнейшем группа ученых планирует изучить, как привыкают к изменениям в часах люди разных профессий, в частности работающих в ночные смены.
Ранее мы писали об исследованиях, которые указали на высокий риск депрессии у людей с нерегулярным сном и у «сов», которые вынуждены просыпаться в ранние часы.
ß
Пауки отличили живые объекты от неживых по их движением
Исследование американских зоологов показало, что пауки-прыгуны способны различать живые объекты от неживых на основе характера их движений.
Такое умение хорошо известно для позвоночных животных, однако впервые обнаружено у членистоногих, поэтому результаты опытов указывают на возможную универсальность явления среди животных. Соответствующая статья об этом опубликована в журнале PLOS Biology. Для выживания животные должны уметь различать других животных от неживых объектов. Это особенно становится полезным, когда нужно бежать от хищника, или догонять добычу. Однако очень сложно, а возможно и невозможно, уметь обрабатывать каждый объект среды, чтобы определить, жив он или нет. Кажется более простыми и менее затратными фокусировки на выявлении определенных общих характеристик, которое сработает в большинстве ситуаций. У позвоночных такой характеристикой может быть пространственно-временное отношение отдельных частей тела друг к другу. Имеется в виду, что в процессе движения позвоночных, их соединенные суставами части тела (руки, ноги и т. д.), меняют свое положение постоянным образом, поддерживая одинаковые расстояния между отдельными из них. То есть, запястья всегда движутся отдельно от колен, но всегда на одинаковом расстоянии от локтей. У людей, как и многих других позвоночных, распознавания живых существ по положению частей тела настолько хорошо работает, что мы можем идентифицировать объекты по одиннадцати подвижными точками, соответствуют расположению главных суставов тела. Но гораздо меньше известно о том, как это работает для других групп животных. С этим решили разобраться ученые Гарвардского университета.
Они сосредоточились на изучении способности распознавать живые и неживые объекты членистоногими. Объектом исследования стали Пауки прыгуны Menemerus semilimbatus, представители членистоногих с очень развитым зрением. Они имеют восемь глаз, благодаря чему угол обзора пауков достигает почти 360 градусов. Но передняя пара глаз сильно увеличена в размерах, направленная вперед, и считается, что выполняет роль главных органов зрения.
Для экспериментов ученые отобрали из дикой природы 60 пауков Menemerus semilimbatus. Их фиксировали на небольшой пластмассовой сфере таким образом, чтобы их ноги контактировали с ее поверхностью. В то же время сама сфера содержалась восходящим потоком воздуха, поэтому могла свободно крутиться в ответ на движения ног паука. Суть опыта заключалась в том, чтобы на небольшом экране перед пауком показывать по два набора подвижных точек, соответствующих расположению и движениям на теле главных «суставов» пауков, ложных существ и неживых объектов. В настоящее время ученые наблюдали за тем, к которому из наборов точек стремиться вернуться подопытные.
Эксперименты показали, что пауки действительно способны различать живые объекты от неживых за их движениями. Но неожиданно, они были склонны направлять свой взгляд больших передних глаз на точки, которые изображали движение менее похожих на живых существ объектов.
Ученые объясняют это принципом работы зрения пауков. Хотя передние большие глаза, имеют большее зрение, остальные три пары позволяют замечать ситуацию вокруг. Если в поле зрения вторичных глаз попадают знакомые и незнакомые фигуры, паук рассматривает ту, которую распознать сразу не удалось. От неизвестного объекта непонятно, чего ждать, поэтому лучше сосредоточиться на нем.
Таким образом ученым впервые удалось продемонстрировать способность различать живые и неживые объекты за движениями у животных, которые не являются позвоночными. Это наводит на мысль, что свойство распространяется и на других беспозвоночных животных. Ученые планируют в дальнейшем исследовать такие существа, как насекомые или даже моллюски.
ß
Наночастицы обнаружили опухоли рака и указали на их расположение
Ученые разработали комбинированный метод диагностирования рака, основанный на использовании наночастиц.
Эти наночастицы способны реагировать на присутствие раковых клеток в организме и указывать об этом врачам через анализ мочи. Кроме этого, они накапливаются в опухолях и служат метками, указывая на расположение опухолей на изображениях позитрон-эмиссионной томографии. Результаты предварительных испытаний на животных обнародованы в журнале Nature Materials. Прогнозирование состояния пациента с тяжелым заболеванием очень часто зависит от того, на какой стадии его болезнь была обнаружена и когда начато лечение. Особенно это касается онкологических заболеваний, где ранняя диагностика играет решающую роль. В этом врачам помогают различные подходы, основными из которых можно назвать методы визуализации и молекулярные методы. К первой группе относят, в частности, рентген, компьютерную и магнитно-резонансную томографию, эндоскопию и тому подобное. Они позволяют точно локализовать опухоли и метастазы в организме. Другие технологии, например, анализ крови, мочи, других жидкостей или биопсия тоже позволяют выявить рак на ранней стадии, а также установить характер опухолей. Ученые из Массачусетского технологического университета разработали потенциально новую методику, которая сочетает в себе оба описаны подходы — визуальный и молекулярный.
Разработка американских ученых базируется на использовании наночастиц, взаимодействующих с раковыми клетками. Большинство злокачественных клеток вырабатывают ферменты протеазы, которые расщепляют белки внеклеточного матрикса, и это позволяет им «отвязаться» от своей первоначальной локации и перемещаться по телу. Впрочем, упомянутые наносенсоры тоже покрыты белками, которые подвергаются расщеплению раковыми ферментами. Когда они после введения в организм пациента контактируют с клетками рака, то маленькие частицы расщепленного белкового покрытия начинают циркулировать в крови и в конечном итоге попадают в мочю. Там их можно обнаружить с помощью специализированных анализов.
В новой работе авторы решили усовершенствовать технологию, чтобы кроме выявления рака, она могла указать на локализацию опухолей. Ученые добавили к наночастицам пептид, который находится в кислой среде, присущей опухолям. Благодаря этому частицы будут накапливаться в них. А чтобы их отследить, наночастицы заменили радиоактивным изотопом медь-64, который хорошо заметен на изображениях позитрон-эмиссионной томографии (ПЭТ).
Первые испытания ученые провели на модельных лабораторных мышах с колоректальным раком. Болезнь этих животных дошла до стадии, когда злокачественные клетки метастазировали в печени и легких.
Технология позволила успешно выявить первичные и метастатические опухоли у животных. Кроме этого, в процессе лечения мышей химиотерапиею ученые могли отслеживать как по анализу мочи, так и по изображениям ПЭТ, как реагируют опухоли на терапию. Это означает, что метод потенциально может помочь врачам отслеживать эффективность лечения рака и своевременно вносить в него необходимые коррекции. Но, конечно, сначала необходимо провести больше исследований, которые укажут, так же эффективная методика диагностирования у людей, как и подопытных животных.
Недавно другая группа ученых тоже разработала новую технологию диагностирования злокачественных болезней по анализу мочи. Они предлагают выявлять опухоли мозга из-за обнаружения в моче связанных с раком молекул микроРНК.
Свежие комментарии