Брейк-данс, меняющий форму головы, и отходы мозга: научные открытия недели
Как мозг избавляется от ненужных отходов? Что такого особенного в морщинах на слоновьих хоботах и как ИИ нашел более 70 тысяч новых вирусов? Собрали свежие научные открытия и разработки.
Мозг утилизирует отходы
Впервые ученым удалось получить изображения особой сети головного мозга, предназначенной для утилизации метаболических отходов. Заполненные жидкостью структуры находятся вдоль артерий и вен органа. Они позволяют спинномозговой жидкости течь через мозг, вымывая ненужные белки, например амилоиды и тау. Эти токсичные вещества накапливаются в мозге тех, кто страдает болезнью Альцгеймера, образуя бляшки и клубки — характерные признаки этой патологии. Предыдущие исследования обнаружили подобные жидкостные каналы в мозге мышей, но у людей их существование подтверждено впервые.
Исследования работы мозга не только расширяют фундаментальные знания об этом органе, но и стимулируют развитие медицины
Фото: © Gorodenkoff / Shutterstock / FOTODOM
Обнаружить эту систему ученым из Oregon Health & Science University помогли современные методы сканирования мозга. Пяти пациентам, перенесшим операцию на головном мозге, ввели радиоактивный индикатор, который должен был попасть в мозг вместе со спинномозговой жидкостью. Так ученым удалось отследить распространение радиоактивного вещества по всему мозгу. На снимках были видны каналы в мозге, по которым двигалась жидкость; их исследователи назвали периваскулярными пространствами.
Как происходит «взрыв мозга»: смотрите видео
ЧитатьИИ нашел больше 70 тыс. РНК-вирусов
Существуют миллионы вирусов, но лишь малая их часть полноценно изучена. Революцию в этом деле способен совершить искусственный интеллект. С его помощью международной группе ученых удалось обнаружить более 70 тысяч ранее неизвестных РНК-вирусов, многие из которых не похожи на известные виды.
Для этого ученые разработали алгоритм глубокого обучения LucaProt для обработки больших объемов данных генетических последовательностей. Модель использует архитектуру, аналогичную той, что заложена в основе ChatGPT. Ее дополнили данными секвенирования и инструментом прогнозирования структур белков — ESMFold. В итоге систему научили распознавать ключевой вирусный фермент РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp). Анализируя огромные массивы геномной информации, LucaProt идентифицировал последовательности, кодирующие этот фермент, что указывало на присутствие вирусов. Некоторые из них были найдены в экстремальных средах — например, в горячих источниках и соленых озерах. Ученые считают, что изучение новых вирусов поможет в деталях разобраться в некоторых необъяснимых пока заболеваниях и разработать новые методы их лечения.
На первой федеральной территории не только изучают вирусы в разрезе лечения редких заболеваний, но и визуализируют их. Младший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сируис» Валерия Архипова создала стартап Science in Motion. Ее команда занимается иллюстрациями, плакатами и анимационными роликами, которые помогают объяснять сложные вещи понятным и доступным языком. Над проектом работают ученые-химики и 3D-художники.
Лучше один раз увидеть: какое у вирусов «лицо»
ЧитатьРоссийская нейросеть поможет выявлять рак
Щитовидная железа — крупнейшая эндокринная железа в организме человека. Она играет ключевую роль в метаболизме, росте и развитии, производя и выделяя гормоны. Рак этого небольшого органа очень сложно выявить на начальных стадиях. Обычно диагноз ставят после биопсии, а результат получают в течение 7–10 дней. Но если есть сомнения, анализ может затянуться и на месяц. Конечно, при такой задержке растет риск смерти пациента, поэтому ученые Пензенского университета разрабатывают нейросеть, которая ускорит этот процесс даже в самых неочевидных случаях.
Щитовидная железа находится в шее под гортанью
Фото: © Marko Aliaksandr / Shutterstock / FOTODOM
Для обучения модели, которая сократит время анализа до одной недели, создают первую в России базу данных с описанием гистологических вариантов доброкачественных и злокачественных новообразований щитовидной железы. Составлено уже 300 с лишним описаний образцов, содержащих злокачественные новообразования. Планируется, что врач сможет загрузить снимки исследуемого образца в программу, а она выдаст вероятное заболевание. При этом нейросеть способна выявлять опухолевые клетки, которые специалисту не всегда удается заметить.
Секрет виртуозности слона
Морщины на хоботах африканских слонов и их азиатских сородичей помогают им лучше манипулировать предметами. Различия в количестве и распределении морщин, как оказалось, связаны с поведением и средой обитания этих животных. К такому выводу пришла международная исследовательская группа.
Хобот слона — сложный и многофункциональный орган, в котором более 40 тысяч мышц. С его помощью животное дышит, пьет, ест, издает звуки и манипулирует предметами
Фото: © Briana Graham / Unsplash
Ученые изучили структуру кожи хобота новорожденных слонят с помощью микрокомпьютерной томографии и микроскопии. Они выяснили, что толщина эпидермиса по всей длине хобота не меняется, а вот дерма сжимается в углублениях морщин, обеспечивая баланс между прочностью и гибкостью кожи. При этом у разных видов количество морщин может отличаться:
- у азиатских слонов больше крупных морщин на задней стороне хобота (в среднем 126), поэтому они лучше берут и удерживают объекты;
- у африканских слонов примерно 83 морщины, поэтому они чаще используют два пальцеобразных выступа на кончике хобота для захвата предметов.
У обоих видов плотность морщин повышается ближе к кончику органа, делая его более гибким. При этом слоны сами решают, какую сторону хобота использовать во время манипуляций. Например, если животное чаще сгибает хобот влево — значит, именно на этой стороне формируется больше морщин.
Танцы, меняющие форму черепа
Танцоры брейк-данса, которые постоянно выполняют вращения на голове, рискуют получить проблемы со здоровьем — шишку на голове, выпадение волос и головные боли. К такому выводу пришли датские ученые из Copenhagen University Hospital. Они поделились случаем из практики. Молодой человек чуть старше 30 лет занимался брейк-дансом около 20 лет. Он тренировался пять раз в неделю примерно по полтора часа в день, в том числе выполняя трюки на голове от двух до семи минут. Несмотря на разрастающуюся опухоль и потерю волос, он не обращался к врачу. Когда опухоль уже изменила форму его головы (с овальной на коническую), а кожа стала слишком чувствительной, он пришел к специалистам. Сканирование головы показало утолщение кожи, тканей и черепа вокруг опухоли. В итоге хирургам пришлось прооперировать танцора, чтобы удалить новообразование. Но даже после этого кожа на макушке осталась толстой.
В случае с брейк-дансом выражение «ходить на голове» приобретает другой оттенок
Фото: © Ilja Tulit / Unsplash
На Олимпиаде в Париже в этом году впервые в истории летних Игр прошли соревнования по брейкингу. Этот молодой вид спорта набирает популярность, поэтому ученые считают, что танцоры должны знать о потенциальной опасности и использовать защиту. Правда, шапочки хоть и спасают от прямого воздействия на кожу головы, но все же не панацея от травм.
