соотношение массы мозга к массе тела

СОДЕРЖАНИЕ

Считается, что у животных чем больше размер мозга, тем больший вес мозга будет доступен для более сложных когнитивных задач. Однако крупным животным нужно больше нейронов, чтобы представлять собственное тело и управлять определенными мышцами; таким образом, относительный, а не абсолютный размер мозга позволяет ранжировать животных, который лучше соответствует наблюдаемой сложности поведения животных. Взаимосвязь между соотношением массы мозга и тела и сложностью поведения не идеальна, поскольку на интеллект влияют и другие факторы, такие как эволюция недавней коры головного мозга и различные степени складчатости мозга, которые увеличивают поверхность коры, что положительно у людей соотносится с интеллектом. Разумеется, отмеченным исключением из этого правила является отек мозга, который, хотя и приводит к большей площади поверхности, не влияет на интеллект страдающих от него.

Отношение к метаболизму

Связь между массой мозга и массой тела всех живых позвоночных следует двум полностью отдельным линейным функциям для хладнокровных и теплокровных животных. У холоднокровных позвоночных мозг намного меньше, чем у теплокровных позвоночных того же размера. Однако, если принять во внимание метаболизм головного мозга, взаимоотношения между мозгом и телом у теплокровных и хладнокровных позвоночных становятся похожими, и большинство из них использует от 2 до 8 процентов своего основного метаболизма для головного и спинного мозга.

Сравнения между группами

В эссе «Щедрость Блая» Стивен Джей Гулд отметил, что если посмотреть на позвоночных с очень низким коэффициентом энцефализации, их мозг будет немного менее массивным, чем их спинной мозг. Теоретически интеллект может коррелировать с абсолютным объемом головного мозга животного после вычитания веса спинного мозга из головного мозга. Эта формула бесполезна для беспозвоночных, потому что у них нет спинного мозга или, в некоторых случаях, центральной нервной системы.

Критика

У людей отношение массы мозга к массе тела может сильно варьироваться от человека к человеку; он был бы намного выше у человека с недостаточным весом, чем у человека с избыточным весом, и выше у младенцев, чем у взрослых. Та же проблема возникает при работе с морскими млекопитающими, у которых могут быть значительные жировые отложения. Поэтому некоторые исследователи предпочитают безжировую массу тела массе мозга в качестве лучшего предсказателя.

Источник

Самые большие мозги в мире

Ученые исследуют и определяют соотношение объема мозга к объёму тел живых существ на Земле. Так же они выяснили, у кого из животных самый тяжелый мозг. Известно, что и среди людей есть рекордсмены по весу мозга.

У кого самый большой мозг по отношению к телу?

Сравнивая соотношение массы мозга к массе тела, выяснилось, что среди позвоночных первое место занимает колибри. У этой птицы такое соотношение равно 1\12.

Можно было бы определить соотношение и среди беспозвоночных, однако как такового мозга у них нет, зато есть нервные узлы или ганглии. Если вычислить соотношение, сравнив массу нервных окончаний с массой тела беспозвоночных, получится, что рекордсменом является муравей. Соотношение у него равно 1\4.

Будь у человека соотношение 1\4, как у муравья, голова весила бы не меньше двадцати килограмм, и была бы примерно в восемь раз больше. Тем не менее, мозг муравья в сорок тысяч раз меньше мозга человека при сравнении количества клеток, из которых он состоит.

Ученые проводили исследования и опыты, чтобы понять, обладает ли муравей разумом. Выяснилось, что эти миниатюрные насекомые способны обобщать и синтезировать информацию, полученную ими. Каждый муравей часть большого коллективного мозга

Муравьи могут обучаться, они взрослеют постепенно, что подтверждает их сложносоциальный вид. И чем вид сложнее, тем больше времени тратит муравей на обучение. Именно нервная система не дает считать муравьев разумными животными. В силу того, что мозг этого насекомого состоит из пятисот тысяч нейронов, думать оно не способно. Ряд ученых считает, что среди муравьев существует распределение мозга между членами колонии. Это распределение сопоставимо с соединением компьютеров посредством Интернета для решения определенных задач. Получается, что каждый муравей – мелкая частица огромного супермозга.

Это загадка для ученых, которую они пытаются отгадать. Есть версия, что они действуют согласованно благодаря радиоволнам или телепатии.

Пропорция веса мозга и веса тела у человека такая же, как у рыбы-слона.

Удивительно такое совпадение – подобное соотношение у человека такое же, как у рыбы Мормирус или рыбы-слона. Оно равно 1\38-1\50. Среди рыб именно у рыбы Мормирус самое большое соотношение массы мозга к массе ее тела.

У беличьей обезьяны самое большое соотношение веса мозга к весу тела

Исследовав интересующее соотношение среди приматов, было выяснено, что самое большое оно вовсе не у людей, а у Беличьей обезьяны или Саймири. Такое соотношение у этого примата составляет 1\17.

Исследователи, после наблюдения за десятками разных видов животных сделали вывод, что те, чей абсолютный объем мозга больше, лучше контролируют свое поведение. Речь идет не о массе мозга, а о его соотношении с объемом тела.

Интересно, что обезьяны, волки, плотоядные собаки показали хорошее самообладание, а вот слон показал плохие результаты.

Можно оценивать мозг не по соотношению его объема к объему тела, а по размеру. Рекордсменов несколько.

Известно, что среди наземных животных мозг наибольшей массы у слона. Порядка пяти килограмм – столько весит мозг Индийского слона.

Рекордсменом среди всех живых существ планеты по весу мозга является кит Physeter Macrocephalus.

Мозг этого животного может достигать девяти килограмм. Однако если вычислить отношение мозга к телу, то получится 1\40 000.

Вес мозга кита зависит от его возраста и вида. Известно, что синий кит гораздо крупнее кашалота, однако его мозг меньше и весит лишь шесть килограмм восемьсот грамм.

Еще один обладатель большого мозга – северный дельфин белуха. Его мозг весит два килограмма триста пятьдесят грамм, в то время как у дельфина афалина он весит лишь один килограмм семьсот тридцать пять грамм.

Живым существом планеты с большим мозгом является человек. В среднем его мозг весит от одного килограмма двадцати грамм до одного килограмма девятисот семидесяти грамм.

Самый большой мозг у человека

Вес мозга человека зависит от многих факторов. Во-первых, мужской мозг больше женского примерно на сто-сто пятьдесят грамм. Серьезной разницы в весе мозга между отдельными расами не наблюдается.

Для изучения мозга Ленина был создан специальный институт

У наших предков мозг был гораздо меньше, чем у нас. Вес значительно изменился, когда появился первый примитивный человек.

Мозг питекантропа не превышал девятисот кубических сантиметров, а мозг синантропа был около тысячи двухсот двадцати пяти кубических сантиметров, догнав, таким образом, мозг современной женщины.

Известно, что кроманьонцы обладали мозгом, объем которого одна тысяча восемьсот восемьдесят кубических сантиметров.

Сегодня мозг европейца составляет порядка одной тысячи четыреста сорока шести кубических сантиметров.

Можно сделать вывод, что каждые двести лет мозг «усыхал» на один кубический сантиметр. Хотелось бы надеяться, что уменьшение объема не ведет к падению интеллекта, а вызвано улучшением конструкции.

Известно, что у Ивана Сергеевича Тургенева вес мозга оказался равным двум килограммам двенадцати граммам. Можно было бы считать его мозг самым большим, однако, у некоего индивида, который прожил всего три года, вес мозга составил два килограмма девятьсот грамм.

Источник

Содержание

Отношение размера мозга к телу

Размер мозга обычно увеличивается с размером тела у животных (т.е. у крупных животных обычно мозг больше, чем у более мелких); [4] однако связь не является линейной. Мелкие млекопитающие, такие как мышей может иметь соотношение мозг / тело, подобное человеческому, в то время как слоны имеют сравнительно меньшее соотношение мозг / тело. [4] [5]

Считается, что у животных чем больше размер мозга, тем больший вес будет доступен для более сложных познавательный задачи. Однако крупным животным нужно больше нейронов, чтобы представлять собственное тело и управлять определенными мышцами; [ требуется разъяснение ] [ нужна цитата ] таким образом, относительный, а не абсолютный размер мозга способствует ранжированию животных, который лучше соответствует наблюдаемой сложности поведения животных. Взаимосвязь между соотношением массы мозга и тела и сложностью поведения не идеальна, поскольку на интеллект влияют и другие факторы, такие как эволюция недавнего прошлого. кора головного мозга и разная степень складчатости мозга, [6] которые увеличивают поверхность коры, которая положительно коррелированный у людей к интеллекту. Разумеется, отмеченным исключением из этого правила является отек мозга, который, хотя и приводит к большей площади поверхности, не влияет на интеллект страдающих от него. [7]

Отношение к метаболизму

Связь между массой мозга и массой тела всех живых позвоночных следует за двумя полностью отдельными линейными функциями: хладнокровные и теплокровные животные. [8] У холоднокровных позвоночных мозг намного меньше, чем у теплокровных позвоночных того же размера. Однако если метаболизм мозга Принимая во внимание, взаимоотношения между мозгом и телом у теплокровных и хладнокровных позвоночных становятся похожими, при этом большинство из них использует от 2 до 8 процентов своего основного метаболизма для головного и спинного мозга. [9]

Сравнения между группами

Это тенденция к тому, что чем крупнее становится животное, тем меньше отношение массы мозга к массе тела. Большой киты имеют очень маленький мозг по сравнению с их весом и малые грызуны подобно мышей имеют относительно большой мозг, что дает соотношение массы мозга к массе тела, аналогичное человеческому. [4] Одно из объяснений может заключаться в том, что по мере того, как мозг животного становится больше, размер нервных клеток остается прежним, и большее количество нервных клеток заставляет мозг увеличиваться в размерах в меньшей степени, чем остальная часть тела. Это явление можно описать уравнением вида E = CS р , куда E и S вес мозга и тела, р константа, которая зависит от семейства животных (но близка к 2/3 у многих позвоночных [16] ), и C фактор цефализации. [12] Утверждалось, что экологическая ниша животного, а не его эволюционное семейство, является основным определяющим фактором его фактора энцефализации. C. [16]

В эссе «Щедрость Блая» [17] Стивен Джей Гулд отметил, что если посмотреть на позвоночных с очень низким коэффициентом энцефализации, их мозг будет немного менее массивным, чем их спинной мозг. Теоретически интеллект может коррелировать с абсолютным объемом головного мозга животного после вычитания веса спинного мозга из головного мозга. Эта формула бесполезна для беспозвоночных, потому что у них нет спинного мозга или, в некоторых случаях, центральной нервной системы.

Критика

Недавние исследования показывают, что у нечеловеческих приматов все размер мозга является лучшим показателем когнитивных способностей, чем отношение массы мозга к массе тела. Общий вес вида больше, чем прогнозируемая выборка, только если лобная доля настроена на пространственное соотношение. [18] Однако было обнаружено, что соотношение массы мозга к массе тела является отличным предиктором различий в способностях решать проблемы среди карниворанские млекопитающие. [19]

У людей соотношение массы мозга к массе тела может сильно варьироваться от человека к человеку; он был бы намного выше у человека с недостаточным весом, чем у человека с избыточным весом, и выше у младенцев, чем у взрослых. Та же проблема возникает при работе с морскими млекопитающими, у которых могут быть значительные жировые отложения. Поэтому некоторые исследователи предпочитают безжировую массу тела массе мозга в качестве лучшего предсказателя. [20]

Источник

Соотношение массы мозга к массе тела

Рис. I-7. Сравнительные размеры спинного и головного мозга у животных различных групп.

Головной и спинной мозг почти равны по массе у лягушки (а); у зелёной мартышки и игрунки масса головного мозга намного превышает массу спинного (6, в). Спинной мозг змеи по размерам и массе во много раз превышает головной мозг (г).

Приматы (мелкие) 1/40

Домашняя кошка 1/80

Одним из рекордсменов в этой области является колибри. Масса мозга колибри составляет 1/12 массы тела. Для птиц и млекопитающих это рекордное отношение, поскольку оно больше только у ново-рождённого ребёнка (1/7), но новорождённый не может самостоятельно выжить. Колибри считается животным с максимальной относительной массой мозга (см. рис. I-6). Однако в этих схемах не учитываются масса периферической нервной системы и её роль в метаболизме. Если добавить к мозгу колибри ещё и массу её периферической нервной системы, то общее отношение нервная система/тело станет 1/6.

Интересно отметить, что у многих беспозвоночных животных отношение массы мозга к массе тела ненамного отличается от этого показателя у теплокровных позвоночных. Если за головной мозг членистоногих принять головные ганглии с нейрогемальным органом, то его массе могут «позавидовать» многие позвоночные. Так, у рабочей пчелы отношение масса головных ганглиев/масса тела будет 1/130, у муравья — 1/140, у одиночной осы — 1/300, у майского жука и жука-плавунца — 1/4000. Иначе говоря, головные ганглии пчелы и муравья сопоставимы с относительными размерами головного мозга оленя, а одиночной осы — с мозгом льва. Вместе с тем масса туловищных ганглиев беспозвоночных почти всегда превышает массу головного мозга. Если учесть их размеры, то пропорция масса нервной системы/масса тела примет очень неожиданный вид — она достигнет уровня высших млекопитающих. Для пчёл, муравьев, одиночной осы, майского жука и плавунца она составит 1/40,1/45,1/100 и 1/1200 соответственно. Сопоставив эти отношения с аналогичными у приматов, мы получим неприятную «закономерность»: жуки-плавунцы и высшие приматы объединятся в общем «церебральном индексе», что подчеркнёт сомнительную ценность этого параметра для оценки интеллекта. Массовые отношения тела и мозга только косвенно отражают основные тенденции эволюции мозга.

У млекопитающих отношение массы мозга к массе периферической нервной системы имеет ряд особенностей. Головной и спинной мозг в этой группе может превышать массу всей остальной нервной системы. В этом случае отношение мозг/периферическая нервная система может изменяться в пределах от 3/1 до 1/5. Причины таких колебаний скрываются в размерах тела и мозга млекопитающих. Землеройки имеют небольшую массу тела и незначительные размеры периферической нервной системы, отношение мозг/периферическая нервная система будет у них около 3/2.

Однако мозг землероек относительно массы тела очень велик, что принципиально меняет вид пропорции. Общее отношение нервная система/тело с учётом периферической нервной системы станет примерно 1/7.
Совершенно иная ситуация у крупных млекопитающих. Хоботные и китообразные имеют огромный мозг (см. рис. I-6) и огромную массу тела.
Для обслуживания столь крупного тела необходима крайне развитая периферическая иннервация. Приблизительное отношение мозг/ периферическая нервная система приближается к 1/2. Это значит, что у кита-финвала общая масса нервной системы может превышать 20 кг. Для оценки реальных размеров всей нервной системы необходимо учитывать несколько параметров одновременно.
Первым параметром является абсолютная масса мозга, вторым — масса периферической нервной системы, третьим — масса тела животного. Только учёт всех перечисленных параметров даст реальную долю энергетических затрат на содержание мозга. Масса головного мозга различных животных представлена в табл. 1. Из табл. 1 видно, что мозг млекопитающих может различаться по массе в 10 000 раз. Это разнообразие соответствует разнообразию размеров животных. Однако каждый вид весьма неоднороден. Он состоит из подвидов и пород, которые имеют существенные различия как по размерам тела, так и по объёму мозга.
Таблица 1. Абсолютная масса головного мозга у животных разных видов

Продолжение таблицы 1

Примером таких различий могут служить собаки. Их мозг может различаться по массе в несколько раз. Самая маленькая масса мозга собаки, которая была описана в литературе, составляла 41,5 г, а самая большая — 212 г (Петропавловский, 1904). Табл. 2 поясняет внутривидовую изменчивость мозга собак.

Таблица 2. Средние величины массы головного мозга породистых и беспородных собак

Показательно процентное соотношение массы мозга и массы тела. Минимальное соотношение 0,2 выявлено у крупных собак, масса тела которых составляет 28–44 кг. Для особей с массой меньше 2,5 кг оно увеличивается до 2,9. Следовательно, масса мозга по отношению к единице массы тела уменьшается в соответствии с увеличением размеров животного. Однако у щенков и взрослых собак одной и той же породы отношение массы мозга к массе тела практически одинаково. Это отличает индивидуальное развитие собак от развития мозга обезьян и человека.

У обезьян и человека плод рождается с большим мозгом и маленькой массой тела, а затем масса тела возрастает намного быстрее, чем мозг. Головной мозг подвержен половому диморфизму. У самок мозг обычно на 10–12 г
меньше, чем у самцов. Суки обычно мельче, чем кобели, а их относительная масса мозга больше.
Весьма любопытны различия в этом плане породистых и беспородных собак. Средняя масса мозга в выборках беспородных собак колеблется от 42 до 118 г, а породистых — от 41,5 до 212 г. Породистые животные имеют большую амплитуду изменчивости головного мозга, чем беспородные. По- видимому, у одичавшей в Австралии собаки Динго мозг ещё более однороден по массе, чем у беспородных городских собак. Возврат к природным формам уменьшает искусственно созданное разнообразие.

Надо отметить, что у породистых собак относительная масса мозга почти в 2 раза меньше, чем у беспородных.
Существует индивидуальная изменчивость размеров мозга у различных видов в природе. В специальных исследованиях на 25 зайцах-русаках (Lepus europaeus), проведённых в Польше, показана существенная
изменчивость мозга. При средней массе мозга 15,3 г были найдены особи с мозгом массой 12 и 17 г. Известны вариации в массе мозга у приматов, хищных, копытных и сумчатых; они обычно не превышают 2024 %.
Сходная изменчивость обнаружена и в массе мозга птиц, которые обитают в Европе и Америке (Lefebvre ef al., 1997).

Источник

Почему у слонов мозг больше, но они не летают в космос?

Начнем с того, что рассмотрим название статьи. Мозг у слона действительно больше, чем у человека, 5 кг против 1,4 кг. Однако у слонов нет компьютеров, ракет и интернета. Мы попытаемся выяснить какое условие определяет наличие интеллекта у живого организма.

Чем больше мозг, тем умнее (размер)

Соотношение мозга к размеру тела

Мы видим, что согласно приведенному списку ближе всего к нам находится дельфин. Конечно дельфин животное умное, однако. Сюда так же можно отнести муравья и колибри, но опять так однако.

Перед нейронами должен был стоять пункт про извилины, но о них много не скажешь, как говориться если кинуть «спойлер», то их количество также ни на что не влияет. Было много исследований на эту тему, брали человеческий мозг различных категорий людей, умных и не очень, разной расовой принадлежности, мужской и женский наконец, но увы. В мозгах некоторых мозгах животных извилин оказалось даже больше чем у человека.

Итак, нейроны. Ну вот скажите вы, тут уж последний довод остался, уж точно это оно. И тут все относительно. Вернувшись к нашим слонам заметим, что у слона нейронов больше. Согласно исследованиям, проведенными нейробиологом из Бразилии Сюзаной Геркулано-Хаузел (Suzana Herculano-Houzel) в пяти килограммах мозга слона содержится 257 миллиардов против наших 86. Однако тут есть одно, но, большинство нейронов — это нейроны мозжечка. По мнению ученых кора больших полушарий мозга отвечает за высшие нервные функции, так вот у слона их 5,6 миллиардов, а у человека 16.

По числу нейронов млекопитающих можно выстроить такой ряд:

Ну вот и ответ скажите вы, все сошлось, берем нейронов больше концентрируем или равномерно распределяем по коре головного мозга и вуаля рецепт готов. И опять маячит наше любимое НО. Есть примеры людей живущих полной жизнью с половиной мозга, а некоторые умудряются и с 90% его отсутствия, причем без каких-либо отклонений.

Так во Франции мужчина обратился к врачам за помощью (он кстати работающий, является отцом двух детей), были жалобы на боли в ногах. После все возможных обследований его положили на МРТ и после полученных снимков, врачи уже сами хотели обратиться за медицинской помощью. У мужчины отсутствовало 90% мозга.

Происхождение сознания в нашей голове, загадка по хлеще, возникновения вселенной. Из того, что мы с вами рассмотрели можно сделать выводы, что все же нейроны играют большую роль. С огромным количеством, «НО» (их количество, их расположение, «концентрация» в различных участках мозга), но все же играют. Учёные даже не уверены в том, что дело исключительно в коре — возможно, разум возникает там, где есть слаженная работа между нейронами разных отделов мозга. Здесь же можно вспомнить распространённое мнение, что наш мозг работает на 10%. Работает он как раз на все 100, а вот «качество» его использования находится на куда меньших показателях ))).

И еще одна мысль напоследок. Ведь это что же получается, мозг пытается разгадать загадку самого себя, сам у себя задавая вопросы и сам же на них отвечая?

А о самом главном так и не написали/не скопипастили? Это кол-во нейронных связей, они все решают: не размер, не кол-во нейронов, а кол-во связей между ними. Статья ни о чем вообще.

Т.е. средняя масса 70 кг (7000 грамм) делиться на 1400 грамм вес мозга и получаем 5.

а с каких пор 70кг это 7000 грамм?

слоны познали жизнь, и им эта наша требуха в йух не впилась.

70 кг это 70 000 грамм

Любое упрощение дает ошибки. Второе

лучше соответствует истине. Нашел парадоксы: Получается слон значительно глупее овцы, Крупный кит глупее более мелкого кита и еще глупее дельфина. Дельфин касатка глупее черноморского дельфина и тому подобная хрень. Я полагаю, М мозга / м тела справедливо только для животных сопоставимых размеров, так как во первых разум не единственная функция мозга и с ростом тела мозг растет. Во вторых, у больших животных больше место для мозга, продолжительность поколения больше, поэтому влияние естественного отбора на сжатие мозга при том же интеллекте меньше. У птиц мозг при том же размере умнее. У китов соответственно «глупее». Однако степень «сжатия» мозга ученые не определяют. Поэтому продолжают гадать

Ключ в том, что человек, прошел больший этап эволюции и все достижения накапливаются в чаше, которая на уровне тонкий материй взаимодействует с мозгом.

Может, потому и нет у них всего этого, что они умнее? У них нет Дома-2, ВК, Геннадия Малахова и тд. А у нас всё это есть. И кто умнее?:)

средняя масса 70 кг (7000 грамм)

А с каких пор, позвольте узнать, в 1 килограмме 100 грамм?

Хотелось бы узнать отношении массы мозга к телу у автора статьи.

Пятничный спецвыпуск: правда ли, что алкоголь убивает клетки мозга?

Существует мнение, что спиртное уничтожает нейроны. Некоторые буквально утверждают, что «тот, кто пьёт, наутро мочится собственными мозгами». Мы решили проверить, способен ли алкоголь на самом деле нанести такой значительный вред мозгу употребляющего его человека.

(Спойлер для ЛЛ: нет, напрямик клетки мозга алкоголь не убивает. Но вот регулярное злоупотребление может привести к поражениям мозга, иногда — необратимым. Нет, тут нет противоречия.)

Сторонники идеи того, что алкоголь жестоко расправляется с клетками нашего мозга, приводят в пример ставшие предметом первой необходимости антисептики. Однако мало кто смотрит на процентное содержание спирта в антисептике и алкогольных напитках. Роспотребнадзор указывает, что в спиртовых антисептиках «содержание этилового спирта должно быть не менее 70%, а изопропилового спирта — не менее 60%». Список алкогольных напитков, содержащих такую долю алкоголя, довольно короткий: абсент, самогон, некоторые виды чачи, американский ликёр Everclear, а также польская водка Spiritus. (не является рекламой или рекомендацией))

То, что алкоголь не убивает клетки мозга, доказали в 1993 году датские учёные. Исследователи получили в своё распоряжение препараты мозга 22 людей, половина из которых регулярно злоупотребляла алкоголем, а другая половина вела более здоровый образ жизни. Кора мозга человека состоит из четырёх частей: неокортекса (занимает 95,6% и отвечает за высшие нервные функции — мышление и речь), архикортекса (занимает 2,2%, эмоции, память, внимание), палеокортекса (0,6%, обоняние) и мезокортекса (1,6%, паралимбическая система).

В неокортексе, самой значительной по объёму части коры мозга, количество нервных клеток (нейронов) у обеих групп граждан было примерно одинаковым в разных отделах. Одно это наблюдение сразу опровергло идею о том, что употребляемый алкоголь убивает клетки мозга.

Однако различия в мозге у пьяниц и трезвенников всё-таки были. У пьющих структуры архикортекса имели на 30% меньшую плотность (соотношение вес / объём), также плотность их белого вещества была на 10% ниже, чем у непьющей контрольной группы. Белое вещество не имеет в своём составе нейронов, а состоит лишь из их отростков — аксонов и глиальных клеток.

Именно аксоны и оказались повреждены прижизненным употреблением алкоголя. Основная функция аксона — передача информации между соседними нейронами, а в архикортексе расположен гиппокамп, который отвечает за запись воспоминаний «на жёсткий диск» и извлечение их оттуда при необходимости.

Это наблюдение согласуется с клинической картиной алкогольного Корсаковского синдрома, когда на фоне алкоголизма и дефицита витамина B1 у больного развивается характерная фиксационная амнезия (неспособность запоминать новое при хорошей сохранности прежних воспоминаний) и конфабуляции (ложные воспоминания). Однако алкогольные поражения касаются только упомянутых зон мозга. Ни затылочная доля (зрительный центр), ни вестибулярный аппарат (находящийся вообще не в мозге, а во внутреннем ухе), ни нравственный центр (неизвестная учёным, но найденная блогерами зона мозга) не страдают. Тем более из-за злоупотребления алкоголем не происходит гниения. Частый синдром похмелья — утренняя головная боль — объясняется обезвоживанием и интоксикацией.

При этом датские учёные пришли к обнадёживающим для уже пьющих людей выводам: прекращение злоупотребления алкоголем может дать нейронам возможность восстановить утраченные связи, скомпенсировав потери. Однако восстановление возможно не в любой стадии — Корсаковский синдром, возникающий обычно на третьей стадии алкоголизма, плохо поддаётся лечению, и полное выздоровление таких пациентов маловероятно. Важно помнить, что речь идёт именно о хроническом и систематическом злоупотреблении алкоголем, а не о бокале вина или даже нескольких, принятых в выходные и в праздник.

Для доказательства этой гипотезы тесты проводились не в лаборатории со строго ограниченной дозой употребления. Участники забирали карточки для запоминания домой и пили тот напиток и в том количестве, которое сами считали нужным. Наиболее эффективной для улучшения памяти оказалась доза, приблизительно равная по содержанию спирта двум стопкам водки (82,59 г), а вот значительной разницы между разными напитками выявлено не было. Контрольная группа, употреблявшая безалкогольные напитки, показала более слабые результаты. Но, даже выпивая алкоголь с целью улучшения памяти, стоит учитывать состояние своей печени, а также других органов, которым он теоретически может повредить.

Таким образом, алкоголь не способен разрушить сами нейроны, а тем более способствовать их прохождению из мозга до мочевыводящих путей. При этом систематическое злоупотребление спиртным может привести к поражениям мозга, некоторые из которых почти необратимые.

В головном мозге обнаружили новые глиальные клетки

Ученые нашли два новых типа глиальных клеток в мозге, выведя взрослые стволовые клетки из состояния покоя. Они могут играть важную роль в пластичности и восстановлении мозга во время нейродегенеративных заболеваний и после травм.

Новый тип глиальных клеток (зеленый) контактирует с нервными клетками (розовый) / ©Базельский университет

Мозг податлив во взрослой жизни: его пластичность обусловлена не только образованием новых нервных связей. Стволовые клетки, которые есть в этом органе у взрослого человека, превращаются в новые нейроны или в еще один тип клеток — глиальные. Они нужны для нормального функционирования мозга. Однако то, как эти клетки развиваются и какую роль играют, оставалось до конца не ясным.

Биологи из Базельского университета в Швейцарии исследовали стволовые клетки в желудочково-субвентрикулярной зоне мозга взрослых мышей. Там они находятся в состоянии покоя, пока не получат сигнал, который заставит «проснуться» и превратиться в нервную клетку.

Ученые обнаружили переключатель «спящих» стволовых клеток. Им оказался бета-рецептор тромбоцитарного фактора роста (PDGFRβ), который поддерживает стволовые клетки в состоянии покоя. Биологи смогли отключить его и активировать стволовые клетки, а также визуализировать их развитие. Подробности работы опубликованы в журнале Science.

Команда заметила, что некоторые стволовые клетки развились в глиальные клетки двух новых типов. При этом один из них — необычный тип глиальных клеток-предшественников, внутрижелудочковые олигодендроциты-предшественники, расположенные между ресничками эпендимальных клеток.

«Внезапно глиальные клетки одного из типов оказались прикреплены к поверхности стенки желудочка мозга, а не в мозговой ткани. Так, клетки постоянно омываются спинномозговой жидкостью и взаимодействуют с аксонами из других областей мозга, а потому способны воспринимать сигналы дальнего действия», — объяснила Фиона Деч, автор работы.

Исследовательская группа обнаружила, что оба типа активировались в модели демиелинизации (избирательное повреждение миелиновой оболочки, проходящей вокруг нервных волокон центральной или периферической нервной системы). А также после травм. То есть новые типы глиальных клеток могут быть источником клеток для восстановления мозга при нейродегенеративных заболеваниях и повреждениях.

В следующей работе команда намерена подробнее исследовать новые типы глиальных клеток: проверить их роль в нормальной работе мозга и то, как они реагируют на разные физиологические стимулы. Это поможет лучше понять, что такое пластичность и как происходит обновление и восстановление нервной ткани.

Туман в голове. Ощущение пелены на глазах

Началось все в начале 2018, как раз когда меня поглотила мощная волна стресса из-за диплома, работы, распределения, магистратуры и шумных соседей. Все это сопровождало меня на протяжении 6-8 месяцев и вылилось в конечном итоге в хроническую повышенную тревожность. С тревожностью славу богу я попрощался еще 2 года назад, а вот с синдромом неясной головы мучаюсь по сей день. Буду говорить вкратце обо всех моментах, которые могли повлиять на мою жалобу.

Попробую описать свое состояние:

Особенно сильно накрывает в холодную погоду, когда идет снег либо дождь и в магнитные бури.

Из пройденных обследований и специалистов, которые не дали никаких результатов (период сентябрь 2020-март 2021):

Сдал все возможные анализы на витамины, гормоны, обследовал щитовидку, узи брюшной полости, экг, узи сосудов шеи, МРТ головного мозга и сосудов. Абсолютно все в норме.

Теперь расскажу о том, что помогло прояснить мою голову частично, но не полностью (по личным ощущениям с 20-30% до 60-70% осознания происходящего).

Оказалось что у меня забита шейного-воротниковая зона (ШВЗ) и у меня с 2018 каждый день в фоновом режиме ноет спина, особенно зона поясницы, шеи и в правой лопатке.

Невролог уверен что ноющая боль в спине служит триггером, который за полгода и стянул весь ресурс мозга на себя, оставив ему немного для выживания. И нужно снять эту боль, вернув снова весь мой потенциал мозгу.

Мне в этом плане здорово помогли (это было пройдено за апрель-май 2021):

1. Мануальщик (вправив ключевой шейный отдел позвоночника, врачи его называют Атлант)

2. Кинезиолог (сняв мышечные спазмы спины)

3. 10 сеансов иглоукалывания (здорово поднимает уровень дофамина, серотонина и расслабляет до конца все спазмированные мышцы)

4. Ударно-волновая терапия спины у невролога. После этого массажера я на 1 вечера снова почувствовал себя на полной мощности, как 4 года назад. Ночью спина даже будто здорово выспалась и отдохнула как никогда раньше. Но эффект был недолгий и спустя еще 2 сеанса терапии никаких улучшений не наблюдалось. Спина все также ноет как и раньше, а голова не проясняется.

5. И гимнастика Шишонина, каждый день по 20 минут разминаю шею.

6. 10 сеансов у отличного массажиста (спину прекрасно расслабило, но мою проблему не решило ни капельки)

Из того что планирую:

Через неделю невролог назначил прием антидепрессантов, американские исследования показали, что антидепрессанты способны увеличивать в размерах гиппокамп до прежних размеров и стимулировать установление новых нейронных связей.

Плюс на днях начал прием L-аргинина, научные публикации говорят о его способности к восстановлению после стресса и снятию сосудистых спазмов, особенно актуально для сосудов моего головного мозга.

Я уже заметил очень значительные сдвиги за последний месяц, но в свою персональную пиковую форму все еще не вернулся. Возможно это вопрос времени, а возможно я что-то упускаю из виду или где-то недожимаю и нужно приложить больше усилий.

Буду благодарен за ваши отзывы, советы и любую помощь.

Цифровое бессмертие: сознание как программное обеспечение

Несмотря на ежегодные прорывы в науке, человеческий мозг остается малоизученным. Идея о переносе сознания из мозга в новое искусственное тело представляется чем-то пусть и далеким, но осуществимым. На что могла бы быть похожа жизнь с сознанием, обитающим в микрочипах?

Если вы когда-то запускали видеоигру с давно канувшей в Лету игровой консоли, то сама концепция загрузки сознания в новое тело вам понятна: разум — всего лишь программное обеспечение, а мозг — «железо», на котором все работает. Представьте, что однажды нейроны — ткань, формирующая ваш разум — можно будет перенести в машину, а от их «оригиналов», оставшихся в вашем черепе, — просто избавиться раз и навсегда.

Будете ли вы все еще собой? Давайте вообразим будущее, в котором полная симуляция мозга, загрузка разума и исчерпывающее понимание того, что такое коннектом, — обыденные, привычные вещи. В таком мире нейробиологи даже смогли найти способ воскрешения мертвых посредством загрузки сознания почивших в машины или новые тела — наших предков, великих ученых и философов. Каким бы был этот мир?

В статье, опубликованной в декабре 2016 года в журнале Plos One, ученые Николя Роло, Нироша Дж. Муруган, Лукас Тессаро, Джастин Коста и Майкл Персингер описали, как им удалось получить паттерн, похожий на условия живого мозга, в результате воздействия на мертвую мозговую ткань химическими и электрическими зондами. В своем материале ученые пишут об этом так:

«Это было осуществлено при помощи надежной модуляции частотно зависимых колебаний микровольт. Эти слабые микровольтовые колебания усиливались специфическими для рецепторов агонистами и их прекурсорами. Вместе эти результаты предполагают, что части человеческого мозга после смерти могут сохранять скрытые способности отвечать с потенциально жизненными и виртуальными свойствами».

Неужели это знак того, что не так долго осталось ждать, прежде чем лучшие умы человечества найдут «лекарство» от смерти и люди смогут жить вечно? Но будет ли человек все еще собой после загрузки сознания в новое синтетическое или органическое тело?

Становление человеком или потеря человечности?

Представим, что у вас есть чип микроскопических размеров, который обладает в тысячу раз большей когнитивной мощью, чем ваш мозг. Останетесь ли вы собой после того, как имплантируете его в свою ЦНС?

Предположим, вы поместите в мозг маленький чип, чтобы улучшить память, аналитическое мышление, креативность и так далее. Причем этот самый чип будет в сотни или даже тысячи раз мощнее вашего биологического мозга. Но это не означает, что вы заменили себя: это всего лишь небольшой чип — все равно что технически продвинутый протез, позволяющий инвалиду бегать, не ощущая никаких недостатков.

Схематическое сравнение между биологическим и искусственным нейроном / © Texas Tech University

Давайте посмотрим на это с другой стороны. Вы замещаете один нейрон мозга искусственным. Но искусственный нейрон работает в тысячи раз быстрее, чем биологический оригинал. По идее, вы все еще останетесь собой с одним замененным нейроном, который вряд ли заметит ваше сознание, несмотря на значительные улучшения в когнитивных способностях.

Теперь заменим еще один нейрон. Вы все еще продолжаете чувствовать себя самим собой. Ваш опыт остается тем же и накапливается так же, как и раньше, типичным образом определяя индивидуальность. Скорее всего, вы все еще ничего не замечаете, и ваше сознание — тоже: парочка сверхпроизводительных нейронов несильно что-то изменят — по крайней мере, на первый взгляд.

Тогда несколько ускорим процесс. В вашем мозге — около 100 миллиардов нейронов. На протяжении нескольких месяцев мы будем постепенно заменять всего один миллион нейронов новыми, высокопроизводительными версиями — микроскопическими совершенными машинами. Кажется, это уже не так мало. Однако вы ошибаетесь: даже по самым смелым подсчетам, вы заменили не более одной стотысячной от всех естественных нейронов.

Вы замечаете, что стали читать книги быстрее, лучше их понимаете. Абстрактные математические концепции (например, парадокс Монти Холла), которые раньше вас вводили в ступор, теперь кажутся вполне понятными. Тем не менее вы все еще вполне себе человек.

Поутру вы стукнулись мизинцем о тумбочку из-за недосыпа. Может, на пару секунд почувствовали себя одиноким. А та кассирша из магазина по соседству показалась вам весьма привлекательной.

Все еще человек или уже немного машина?

Итак, зачем останавливаться на миллионе — особых изменений с вами не произошло, чувствуете вы себя здоровым. Но вам любопытно, каково это — улучшить свой интеллект. И вы решаетесь на серьезный шаг: ежемесячно заменять по два миллиарда нейронов в течение года. К концу этой процедуры в вашей голове будет уже 24 миллиарда искусственных нейронов — почти четверть мозга.

Схема искусственного нейрона / © MPLSVPN

Ваши чувства и эмоции чудом остались нетронутыми: новые нейроны их не стерли, а просто стали обрабатывать быстрее. Но если вам это не нужно, они вполне могут обрабатывать их с той же скоростью, что и раньше. Примерно в середине этого года — когда искусственных нейронов уже около 12 миллиардов — вы начинаете замечать ощутимые изменения.

Вы развили частично эйдетическую память. Ваш разум полон любопытства и жажды познания мира, на прочтение статей из «Википедии» уходит несколько мгновений. За несколько недель вы обрели знания уровня доктора наук — по крайней мере по двадцати дисциплинам, — и это не стоило никаких усилий. Вы заново открыли для себя музыку — не только классику, а все жанры. Все искусство становится для вас опытом, связанным с трансцендентной сетью ассоциаций с другими, совсем далекими понятиями.

То, что вы испытываете, даже частично невозможно описать синестезией. Но вот в чем дело: вас это не потрясает и не удивляет — для вашего усиленного композитного мозга и усовершенствованного разума это обыденность. Подобное люди испытывают при приеме псилоцибина или диметилтриптамина. Только в вашем случае все происходит мягко и естественно — это как протрезветь после долгой вечеринки.

Вы приходите к выводу (и делаете это невероятно быстро), что, так как вы не утеряли внутренний опыт, вам следует спуститься в кроличью нору и заменить все остальное. В конце концов, все вокруг так делают.

Человеку с незавершенным апгрейдом становится сложнее найти работу. На протяжении последующих трех лет вы постепенно добавляете новые цифровые нейроны, оставляя биологические в прошлом.

Итак, это все еще вы? По завершении процедуры вы становитесь гением по всем традиционным меркам. Только самые продвинутые концепции в математике и философии заставляют вас на секунду задуматься. Вы мгновенно можете получить доступ ко всему, что когда-либо испытывали, к каждой когда-либо записанной в вашем мозге мысли (биологически или нет).

Полное схематическое описание искусственного нейрона / © Ahmed Mancy Mosa

Вы овладели каждым существующим музыкальным инструментом — просто ради забавы. Да, поначалу вам надо было освоиться — примерно по десять минут на каждый инструмент. Тем не менее вы все еще социальное существо и продолжаете испытывать грусть, любовь, ностальгию и другие человеческие эмоции. Но подобно тому, как нота, сыгранная на скрипке Страдивари, отличается от простого электронного генератора функций, ваши эмоции тоже невообразимо глубоки. Ваша прежняя, неулучшенная личность не смогла бы их осознать в полной мере. Даже близко. Вы бог, эволюционировавший человек с любопытством ребенка. Возможно, вы никогда не были религиозным человеком, но ощущение связи, духовного единения наполняет ваш сложный разум. Это одновременно и отсутствие тела, и понимание Вселенной, и повторное принятие идей, всегда открытых к пересмотру.

Сознание на цифровом носителе: будущее или рок?

Проходят годы. Благодаря той же технологии, которая позволила легко заменить нейроны и которую со временем улучшила целая планета суперсавантов, можно заменить и большую часть биологического тела. Вы практически бессмертны. Но именно практически, ведь к Земле с неистовой скоростью несется комета размером с небольшой континент. В воздухе витает досада от того, что Земля вот-вот будет уничтожена (и это сразу после того, как мы поумнели и наконец-то привели ее в порядок), но в обществе отсутствует явный экзистенциальный ужас.

Все будут в порядке, потому что люди покинут планету. Но каким образом цивилизация, даже очень разумная, может эвакуировать с планеты миллиарды людей всего за несколько лет? Для этого придется построить огромные машины, вращающиеся вокруг Солнца, а затем буквально загрузить всех в них.

Загрузить? Людей? Ну конечно, к этому моменту у всего населения (или почти) уже будет стопроцентно электронное сознание, попросту программное обеспечение. По сути, сознание всегда им и было. Только теперь оно всегда доступно, но что еще важнее — его можно дублировать.

Миллиарды битов разумов людей передаются через просторы Солнечной системы — туда, где парят компьютеры и их исполинские солнечные панели в ожидании гостей. Конечно, это постепенный процесс, чем-то похожий на то, как вы заменяли нейроны мозга много лет назад. При замене нейронов их «оригиналы» удаляются из черепа. Единственное, что вы ощущаете, — серьезную задержку в мыслях, порой дольше нескольких минут, из-за расстояния в миллионы километров между двумя половинами сознания. В итоге перенос завершен, и, когда вы очнетесь, вы обнаруживаете себя в знакомом месте.

Виртуальные миры, имитирующие Землю до нанометровых разрешений, заранее подготовлены для населения планеты. В реальном мире невообразимые полчища роботов мегаскопических и микроскопических размеров готовы строить новые компьютеры, космические аппараты, а также новых роботов, в то время как человечество готовится к рассеиванию интеллекта по космосу. Мы еще не разработали технологий для передвижения со сверхсветовой скоростью (равно как и со световой), но наши сознания и безграничные виртуальные реальности создают достаточно места для развития и никоим образом не зависят от времени. Но остались ли вы собой?

Правда ли, что нервные клетки человека не восстанавливаются?

«Нервные клетки погибают от стресса и не восстанавливаются», можно услышать, когда нам советуют не нервничать по пустякам. Мы решили проверить, подтверждается ли связь стресса с гибелью нервных клеток и восстанавливаются ли они.

(Спойлер для ЛЛ: одни восстанавливаются, другие нет. При необратимых повреждениях существуют сложные и, увы, не идеальные механизмы для решения этой проблемы)

Контекст. В художественных произведениях часто можно встретить утверждение, что не стоит нервничать, а то нервные клетки не восстанавливаются. Причём эта мысль встречается не только в художественной прозе второй половины XX века, когда нейробиология только становилась как наука, но и во вполне современной литературе. Этот же тезис используется в популярных мемах:

— Не нервничай, нервные клетки не восстанавливаются!
— Не умничай. Зубы тоже))0)

Все клетки человеческого организма имеют схожий жизненный цикл. Обычно он состоит из образования клетки, деления и гибели. Но в двух типах клеток процесс деления генетически отключён — в зрелых нейронах и в клетках сердечной мышцы. К гибели клетки могут приводить физиологические (обеспечивающие его целостность и приспособительные реакции) и патологические (направленные на компенсацию воздействия и/или последствий воздействия повреждающего фактора) процессы. Патологическое влияние (например, гипоксия) может быть необратимым и обратимым. В случае необратимого влияния клетка погибает, в случае обратимого — имеет шанс на восстановление. Это касается и нервных клеток.

Нервная система человека подразделяется на центральную и периферическую. Клетки периферической системы способны к относительно неплохой регенерации — за счёт этого, например, может восстановиться чувствительность в отрезанной и заново пришитой конечности. Клетки центральной нервной системы восстанавливаются дольше и сложнее, этим обуславливается долгая реабилитация после инсульта или спинальных травм.

Обе наши нервные системы состоят из нервных клеток двух типов: нейронов и клеток глии. Клетки глии осуществляют вспомогательные функции. Они, словно изолента, покрывают собой нейроны. При некоторых болезнях эта оболочка разрушается — например, при рассеянном склерозе. Однако она способна и к восстановлению. К сожалению, этот процесс протекает не быстро и ещё больше замедляется по мере прогрессирования заболевания. На сегодняшний день проходят клинические испытания нескольких препаратов, способных, как предполагают их разработчики, восстанавливать повреждённую оболочку.

Теперь перейдём к главным нервным клеткам — нейронам. Нейрон — это электрически возбудимая клетка, которая принимает извне, обрабатывает, хранит, передаёт и выводит вовне информацию. Она состоит из ядра, тела и отростков, похожих на щупальца: аксона и одного или нескольких дендритов.

В случае повреждения не только оболочки, но и их самих, нейроны всё ещё имеют потенциал восстановления. Недавно группа учёных из Кембриджского университета открыла особый белок, который позволяет им восстанавливаться. Введение этого белка потенциально способно лечить глаукому у человека (так как при глаукоме атрофируется зрительный нерв).

Учёные подсчитали, что у человека около 86 млрд нейронов, 16 млрд из которых находятся в коре больших полушарий. Для сравнения, в коре полушарий чёрного дельфина (или гринды) 37,2 млрд нейронов, а у африканского слона суммарно 257 млрд — правда, 98% его нейронов расположены в мозжечке, а не в коре мозга. В день в организме человека может погибать до десятка тысяч нервных клеток. Тогда как же человек сохраняет память и интеллект до весьма преклонных лет? Этому есть несколько объяснений.

Во-первых, гибель нейронов — абсолютно естественный процесс для человеческого организма. И во многом благодаря этому процессу наша нервная система настолько пластична. Например, у круглых червей на протяжении всей жизни ровно 162 нейрона. Они не погибают. Подобным же образом устроена нервная система моллюсков и насекомых. Именно из-за фиксированного количества нейронов эти животные не способны значительно изменять своё поведение и обучаться.

Так как нейроны — одни из самых ресурсозатратных клеток в нашем теле, организм сам избавляется от наименее активных нейронов, которые имеют мало связей с другими клетками. Функции «убитого» нейрона тут же берут на себя соседние, укрупняясь в размерах и формируя новые связи.

Во-вторых, нейрогенез (формирование новых нейронов взамен утраченных) всё-таки существует. Впервые о нём сообщил Джозеф Альтман в 1962 году. Он опубликовал в журнале Science статью «Формируются ли новые нейроны в мозге млекопитающих?», в которой рассказал о своём эксперименте. Электрическим током он разрушил участок в мозге крысы и ввёл туда радиоактивное вещество, способное проникать в новые клетки. Через несколько месяцев в других участках мозга животного появились новые радиоактивные нейроны. Однако тогда его открытие не вызвало широкого научного интереса. Во второй раз нейрогенез «открыли» почти через 20 лет. Профессор Фернандо Ноттебом из Рокфеллеровского университета доказал, что брачные песни самцов канареек изменяются от сезона к сезону именно из-за значительного обновления клеток в вокальном центре мозга. Параллельно с ними советский профессор А. Л. Поленов обнаружил нейрогенез у амфибий. В 1998 году Питер Эрикссон и Фред Гейдж доказали нейрогенез и у человека. На сегодняшний день известно, что существует как минимум три места образования новых нейронов: гиппокамп, обонятельные луковицы и миндалевидное тело.

Однако нейрогенез представляет собой не классическое деление, а скорее процесс трансформации. Клеткой-предшественником в случае нейрогенеза выступают не нейроны, а другие типы клеток — например, клетки глии или стволовые клетки.

❗️ Согласно новейшему исследованию есть даже немедикаментозные способы улучшать нейрогенез — в частности, активные занятия спортом и прогулки, а также 3D-видеоигры.

Сейчас исследование нейрогенеза — одна из самых перспективных областей медицины. Ведь если получится контролируемым образом запускать образование новых нейронов у человека, то можно значительно продвинуться в терапии болезней Паркинсона и Альцгеймера, а также дать возможность реабилитации пациентов со спинальными травмами.

Между прочим, самое большое количество нервных клеток человек теряет не в последние годы жизни, а ещё во внутриутробный период — порядка 70% от заложенных изначально. Существует множество причин гибели нейрона, одна из которых, конечно же, стресс. Однако речь идёт не о банальных переживаниях по поводу проблем на работе или сложностей в личной жизни. Если бы организм на каждый стресс реагировал уничтожением части нервной ткани, то мы бы очень быстро теряли дееспособность и умирали. Речь идёт о действительно серьёзных внешних воздействиях. Например, в эксперименте с крысами в качестве источника стресса использовали периодические удары током, включение резких и громких звуков, а также помещение животных в узкие клетки. Более того, после того как источник стресса убрали, органические повреждения их мозга остались. Учёные считают, что у людей, как и у всех других млекопитающих, подобные процессы происходят под воздействием стресса.

Таким образом, по совокупности имеющихся на сегодня научных данных мы можем говорить, что стресс действительно выступает одним из факторов гибели клетки наряду со многими другими. При этом при обратимых повреждениях нервные клетки могут восстанавливаться, а при необратимых человеческий мозг имеет достаточно возможностей «поставки» новых нейронов.

Наш вердикт: большей частью неправда (если не читали статью и сразу пролистали сюда — прочитайте развернутый вывод в последнем абзаце))

Новости науки за неделю: Рой нанороботов; Причина зубной боли; Частоты атомных часов; Сравнение мозга приматов

Продолжаем отбирать и подробно рассказывать о самых интересных новостях науки за прошедшую неделю.

01:00 Ученые обнаружили генетическую причину разницы в размере мозга человека и обезьян

03:10 Ученые сравнили частоты сверхточных атомных часов

06:08 Ученые пронаблюдали рой нанороботов внутри организма

09:11 Ученые выяснили, почему зубы болят от холода

11:56 Мышиные эмбрионы в биореакторах

(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)

Прежде, чем мы перейдем к рассказу о самых интересных новостях науки предыдущей недели, предлагаем вам самую интересную астрономическую новость узнать из ролика пулковского астронома Кирилла Масленникова, опубликованного в прошлый четверг по самым горячим следам https://youtu.be/_HzrSPQY35I (первое в мире изображение тени черной дыры в поляризованном свете).

Ученые обнаружили генетическую причину разницы в размере мозга человека и обезьян

Ученые сравнили частоты сверхточных атомных часов

Ученые потихоньку подбираются к переопределению секунды, которая еще в 1967 году была зафиксирована как время, равное вот такому (9192631770) количеству периодов излучения,

соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. То есть с этого времени секунду определяли по атомным часам с атомами цезия, которые испускают и поглощают свет определенной частоты. Но за последнее время в архитектуре атомных часов произошли качественные улучшения, позволяющие определить секунду еще точнее. От широко используемых микроволновых атомных часов, которые могут измерять время в секундах с точностью до 16 знака после запятой, мы переходим к оптическим атомным часам, которые лучше в 100 раз, т.е. могут дать точность в 18 знаков после запятой. Это происходит за счет возможности измерения частоты в оптическом диапазоне с большей точностью, чем в микроволновом.

Но для того, чтобы внедрить эти улучшения, необходимо убедиться, что мы умеем сравнивать между собой частоту разных часов, использующих разные атомы. С одинаковыми атомами ученые умеют справляться. Более того, сравнение частот в оптическом диапазоне нужно делать через оптоволоконный кабель, а хочется проводить калибровку в беспроводном режиме, как это можно делать с микроволновыми часами.

Ученые из коллаборации Боулдеровская оптическая сеть атомных часов (BACON (Boulder Atomic Clock Optical Network)) решили обе проблемы. Они смогли измерить отношения резонансных частот трех оптических атомных часов, причем часы на основе иттербия-171 и алюминия-27 были в одном институте, а на основе стронция-87 в другом. Их соединили при помощи четырехкилометрового оптоволокна, а часы с иттербием и стронцием еще и оптической лазерной связью по воздуху на расстоянии 1,5 километров. Вот более точная схема. Измерения проводили при помощи так называемых оптических частотных гребенок, высокоточных инструментов работающих с лазером и в волокне, и в воздухе. Их влияние на измерение было минимальным, на порядок меньше измеряемой частоты. В итоге отношения частот в атомах всех трех часов были измерены с точностью от 6 до 8 на 10 в минус 18 степени, и это на данный момент рекордная величина. Эти исследования могут внести вклад в более точную систему хронометража и, соответственно геопозиционирования, геодезии и даже, неожиданно, в поиск отклонения фундаментальных констант, что ведет за пределы Стандартной физики в области Новой физики. Эксперимент коллаборации BACON как раз наложил ограничение на взаимодействие бозонов темной материи с обычной материей.

Ученые пронаблюдали рой нанороботов внутри организма

Рой нанороботов самоорганизовался в организме мыши. Пусть нанороботы в ближайшей перспективе не сильно впечатляют, они должны лишь перемещаться и переносить грузы вроде лекарств к опухолям или пораженным органам. Ни самовоспроизводства, ни мысленного управления, но это пока. Основная проблема с ними сейчас в том, что их очень сложно отслеживать в организме. Для начала разберемся с перемещением. Нанороботы, участвующие в новом эксперименте, работают на ферментной тяге, они используют вещества в

организме, например, мочевину, которые взаимодействуют с заложенными в робота ферментами, в случае с мочевиной это уреаза. В результате химической реакции возникает реактивный поток ионов карбоната и аммония, позволяющий разогнать робота до скоростей в несколько сантиметров в час.

Ученые выяснили, почему зубы болят от холода

Если вдруг кто-то из вас, дорогие зрители, никогда не испытывал острую, челюстеломную, ни с чем не сравнимую зубную боль от холодного напитка или укуса мороженого, я вам искренне завидую. Все еще впереди.

Около десяти лет назад ученые обнаружили, что клетки, производящие белок TRPC5, чувствительны к холоду. Когда становится морозно, в клетках периферической нервной системы этот белок открывает канал, позволяющий ионам преодолевать клеточную мембрану, фактически он позволяет передачу нервного импульса.

Под защитной нечувствительной эмалью в зубе расположен слой дентина, испещренный каналами. Под твердым дентином расположена пульпа, содержащая в себе одонтобласты, клетки, формирующие дентин, и нервы. Кстати, именно нервное сплетение Рашкова дарит нам те самые незабываемые ощущения. Ранее основная теория зубной боли от холода заявляла, что температурные колебания создавали давление на жидкость в каналах дентина, и она уже передавала сигнал в нервы зуба.

В последовавших экспериментах ученые использовали генетически модифицированных мышей с отключенным ионным каналом TRPC5. Они хотели узнать, будут ли их поврежденные зубы также реагировать на холод, как у обычных мышей. Все правильно, такие мыши будто не чувствовали боли, как будто сидели на сильных обезболах.

Кстати, ученые порылись в человеческих зубах и подтвердили, что в них тоже есть этот ионный канал, из чего последовал вывод, что у людей именно он отвечает за болевые ощущения от холода. Сюрприз заключался в том, что TRPC5 активен в одонтобластах, тех клетках, которые производят дентин, и не отвечают вообще-то за передачу ощущений. Но что есть, то есть, холод, проникающий по каналам в дентине, заставляет одонтобласты открывать ионный канал и передавать сигнал в пучки нервов.

Кстати, есть лекарство, эвгенол, применяемое в стоматологии и воздействующее на TRPC5 канал.

Источник