Теги → человек
Быстрый переход

Huami создает лабораторию для разработки нейроинтерфейса, связывающего мозг с компьютером

Один из крупнейших в Китае производителей умных часов и фитнес-браслеров компания Huami делает ставку на киберпанк идёт в большую науку. Вместе с учёными из Института передовых технологий Китайского университета науки и технологий (USTC) Huami создала «Объединенную лабораторию мозга и искусственного интеллекта».

Компания Huami стремится создать новый класс носимой электроники для слежения за мозговой активностью человека и даже планирует эксперименты с вживляемым в мозг интерфейсом для связи с компьютером. У Huami большой опыт в области интеллектуальных носимых устройств, тогда как научные партнёры компании в лице институтских и университетских специалистов готовы поделиться знаниями в области науки о мозге и искусственном интеллекте.

В новой лаборатории планируется проводить плановые неинвазивные и инвазивные (с хирургическим вмешательством) исследования интерфейса мозг-компьютер, при этом уделяя особое внимание распознаванию эмоций, здоровому сну, обнаружению эпилепсии, семантическому анализу мозга и другим областям, используя в качестве источника информации сигналы ЭЭГ (электроэнцефалограммы).

В конечном итоге Huami рассчитывает создать портативное или носимое устройство нового поколения для отслеживания уровня стресса, депрессии, предупреждения эпилепсии и других применений с анализом состояния мозга в целом. Одним из первых наиболее ценных практических применений будущего устройства должно стать решение для обнаружения и прогнозирования случаев эпилепсии. Что касается хирургически вживляемых интерфейсов в живой мозг, то лаборатория будут проводить опыты на животных. О работе с людьми речь пока не идёт. В этом первым обещает стать Илон Маск и его компания Neuralink.

Представлены роботизированные лейкоциты для адресной доставки лекарств

Месяц назад от скуки или невежества возникла волна боязни наноустройств, вживляемых в тело человека. Между тем, управляемые или автоматически движущиеся в теле человека наноботы могли бы помочь с доставкой лекарств к месту возникновения болезни. Например, это актуально для лечения онкологических заболеваний, когда лекарства успешно убивают не только раковые клетки, но и организм пациента. Со временем это станет возможным, и это спасёт жизни.

Микроботы спешат на помощь

Микроботы спешат на помощь

Исследователи из Института Макса Планка предложили роботизированные лейкоциты, способные двигаться и доставлять лекарства по кровеносным сосудам даже против потока крови. Разработчики утверждают, что они создали первые такого рода решения. Маленькие роботизированные сферы диаметром менее 8 мкм могут передвигаться в кровеносных сосудах в любом направлении со скоростью до 600 мкм/с, что соответствует перемещению каждой из них за одну секунду на 76 диаметров.

За движение сфер по кровеносным сосудам отвечает внешнее вращающееся электромагнитное поле. Направление вращения поля управляет направлением вращения микросфер в теле человека. Меняя его, учёные задают микросферам направление движения. Сам процесс перемещения микросфер опирается на законы гидродинамики. Разница между потоками крови посреди сосудов и вблизи стенок позволяет вращающимся микросферам осуществлять поступательное движение вверх или вниз по сосудам.

Сама микросфера изготавливается из оксида кремния. Фактически из стекла. Для взаимодействия с электромагнитным полем одна половинка сферы покрывается золотом и никелем. Вторая половина сферы покрыта антителом, специфичным для определённого заболевания и заключает в себе лекарство в связанном виде. Когда микросферы попадают к месту заболевания, антитела на их половине автоматически сцепляются с больными клетками и удерживают микросферу на месте. Учёным остаётся только подать сигнал на ввод лекарства, что можно сделать с помощью ультрафиолета. Облучение больного места и скопления «заякорённых» микросфер ультрафиолетом разрушает вещество, связывающее лекарство, и оно подаётся к месту проведения лечения.

Изображения микросфер и принцип действия (Science Robotics)

Изображения микросфер и принцип действия (Science Robotics)

Команда исследователей видит перед собой ещё много работы, чтобы довести изобретение по практического внедрения. Но учёные надеются, что их методика со временем позволит лечить целый ряд серьёзных заболеваний без хирургического вмешательства. Добавим, статью о проделанной работе можно найти по этой ссылке в журнале Science Robotics.

Скоро везде и на каждом: представлен индивидуальный сигнализатор нарушения социальной дистанции

Согласно рекомендациям специалистов ВОЗ, для снижения темпов распространения коронавируса SARS-CoV-2 гражданам в общественных местах и на работе необходимо соблюдать социальную дистанцию ― не приближаться друг к другу ближе полутора метров. Помочь в этом может индивидуальный сигнализатор, поскольку человек по разным причинам может проигнорировать данное требование. И лучше всего это сделает автоматическое устройство с назойливым сигналом.

Брелок SafeDistance

Брелок SafeDistance

Дочерняя компания бельгийского исследовательского центра Imec и Гентского университета ― предприятие Lopos ― представила носимые устройства SafeDistance, которые помогут сотрудникам следовать принципам социального дистанцирования.

На практике точно соблюсти предписание не приближаться друг к другу ближе чем на полтора метра можно далеко не всегда. По забывчивости, по невнимательности, увлёкшись разговором и просто не заметив находящегося рядом человека легко нарушить «принципы социального дистанцирования». Небольшое устройство SafeDistance с креплением к одежде подаст звуковой и вибросигнал в том случае, если обнаружит такое же устройство ближе полутора метров от себя.

Погрешность определения расстояния между брелоками SafeDistance на дальности 1,5 м не превышает 15 см. Для определения расстояния устройства используют технологию сверхширокополосного радиосигнала (UWB). Разработка была протестирована в нескольких крупных бельгийских компаниях ― строительных, химических и металлургических. После периода опытной эксплуатации было заявлено, что свыше 90 % сотрудников хотели бы продолжить использовать устройства SafeDistance в дальнейшем.

Разработчик и производитель SafeDistance отмечает, что для удовлетворения спроса на сигнализаторы от целого ряда компаний пришлось значительно увеличить объёмы производства. Коммерческие поставки SafeDistance компания Lopos обещает начать с 27 мая по цене от 99 евро за штуку. Вот кто не лишён коммерческой жилки! И ведь подобные сигнализаторы могут действительно войти в нашу жизнь, если власти и корпорации сочтут это выгодным или полезным.

С другой стороны, у сигнализатора SafeDistance есть положительная сторона. В отличие от подобных приложений на смартфонах данные о пользователях никуда не передаются и нигде не собираются. В частности, не происходит слежение за перемещениями. Устройство SafeDistance не нарушает приватности, но душевное равновесие или сосредоточенность на работе оно вполне может нарушить.

Представлен гибкий солнечный элемент с рекордным КПД для работы внутри помещений

На первый взгляд идея размещения солнечных элементов в помещениях может показаться странной, но в этом есть смысл. Искусственное освещение достаточной интенсивности всегда сопровождает жизнь и деятельность человека. Зачем же пропадать добру? Новые рубежи эффективности на этом пути покорила сводная команда учёных из Италии, Колумбии и Германии. КПД новых преобразователей при слабом освещении удвоен, что стало новым рекордом в отрасли.

Образец перспективного гибкого фотоэлектрического преобразователя представила группа учёных из Университета Тор Вергата (государственный университет Италии), Южно-Колумбийского университета (Universidad Surcolombiana) и Института Фраунгофера. Данные об исследовании опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science. В основе фотопреобразователя лежит популярный среди исследователей «российский» минерал перовскит.

Следует подчеркнуть, что рекордное значение КПД солнечного элемента для искусственного освещения заявлено для решений на гибкой подложке. Представленный экспериментальный элемент на перовските и тончайшей подложке из стекла с покрытием из оксида индия и олова (ITO) показал КПД на уровне 20,6 % при светодиодном освещении интенсивностью 200 люкс и 22,6 % при интенсивности 400 люкс. Предыдущие разработки аналогичного назначения показывали КПД до 10 % при низкой интенсивности освещения (источник не указывает абсолютные значения) и 26,1 % при освещении 1000 люкс.

Яркость настольного искусственного освещения для тонких работ обычно не превышает 500 люкс. Тем самым новая разработка отвечает заданным критериям самым лучшим образом из существующих предложений. Этих мощностей будет недостаточно для электропитания даже сравнительно слабых потребителей энергии типа носимой электроники в виде фитнес-браслетов или вроде того. Например, с одного см2 новый элемент при освещении 400 люкс добывает всего 35 мкВт, а при освещении 100 люкс ― 16,7 мкВт. Но этого питания хватит для маломощных датчиков и чего-то из разряда умных вещей с подключением к Интернету. К тому же можно ожидать, что на этом исследования не завершатся и мы увидим дальнейшее развитие предложенной технологии.

Стоп инфекция: Roswell Biotechnologies и Imec разрабатывают биосенсорные чипы нового поколения

Пандемия коронавирусной инфекции COVID-19 показала, как важна оперативная диагностика вирусных заболеваний. Как только появился вирус более заразный, чем вирус гриппа, мир оказался не готов оказать ему достойное сопротивление. Повысить точность диагностики и поднять эпидемиологический надзор на совершенно новый уровень поможет электроника. Уже через год обещают появиться биосенсоры нового поколения, которые вместе разрабатывают Imec и Roswell Biotechnologies.

Пример биосенсора Roswell Biotechnologies

Пример биосенсора Roswell Biotechnologies

Компания Roswell Biotechnologies специализируется на разработке сенсорных чипов для молекулярной электроники. Такие решения используются для секвенирования ДНК и выявления целого спектра биологических маркеров. Например, биосенсоры способны обнаруживать нуклеиновые кислоты, антигены и антитела. Пандемия SARS-CoV-2 может дать сильнейший толчок в развитии подобных решений. В то же время биосенсоры способны обнаруживать множество инфекционных заболеваний и служить основой для «точной медицины», когда диагностика и подбор лекарств осуществляются исключительно под конкретного пациента.

Бельгийский исследовательский центр Imec неслучайно стал партнёром Roswell Biotechnologies. Imec специализируется на разработке полупроводниковых техпроцессов. Центр имеет собственное опытное полупроводниковое производство и может не только помочь знаниями, но также наладить выпуск инженерных образцов продукции. Иными словами, довести дело до выпуска рабочего кремния. Компания Roswell Biotechnologies как бесфабричный разработчик такой возможности не имеет.

ДНК в ячейке биосенсора

ДНК в ячейке биосенсора

Согласно планам компаний, биосенсорные чипы нового поколения станут коммерчески доступными в 2021 году. На основе новых датчиков будут созданы портативные и ручные приборы для быстрой молекулярной диагностики. Это те приборы, которых сегодня не хватает в больницах для более эффективной борьбы с SARS-CoV-2.

Пандемия очищает воздух планеты: впервые за десятилетия из Индии стали видны Гималаи

Пандемия коронавируса ударила по экономике, социальному укладу и, что самое печальное, по здоровью и самой жизни людей. Карантинные меры и вынужденная самоизоляция убрали с улиц городов транспорт и граждан. Заводы остановились. Промышленная деятельность замерла. Для природы нашей планеты это обернулось благом. Многочисленные наблюдения показывают, что воздух становится чище, а животные возвращаются туда, где их давно не видели.

Рассмотрим некоторые цифры, которые представил Международный фонд энергии и устойчивого развития имени Абдуллы ибн Хамада Аль-Аттия. Так, Центр международных исследований климата в Осло (CICERO) отметил, что загрязнение воздуха на большей части Китая в феврале/марте сократилось на 20–30 % по сравнению с прошлым годом. Если уровень загрязнения останется на таком низком уровне достаточно долго, то это только в одном Китае позволит избежать преждевременной смерти от 50 000 до 100 000 человек.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), во всём мире загрязнение воздуха ежегодно убивает около семи миллионов человек. Благодаря пандемии природоохранные и здравоохранительные организации получают возможность на практике оценить степень воздействия человека на среду обитания и способность флоры и фауны планеты вернуть себе отобранное человеком пространство. Например, Фонд морских черепах Mai Khao сообщил о 20-летнем максимуме числа гнезд черепах на некоторых пляжах в провинции Пхукет, а это были самые популярные среди туристов места. Даже пингвины по всей Антарктиде вздохнули свободно, когда в этом году не стало круизов и исследовательских рейдов.

Из Индии сообщают, что впервые за «десятилетия» можно увидеть Гималаи. Карантин и сопутствующее ему очищение воздуха в атмосфере позволило увидеть горный массив Гималаев в северном индийском штате Пенджаб на расстоянии более 100 миль. Похожая ситуация в Испании, Италии, США, Великобритании и других странах и крупных городах. Специалисты по атмосферным явлениям из Аргоннской национальной лаборатории сообщили, что уровень загрязнения воздуха в Нью-Йорке по сравнению с аналогичным периодом прошлого года снизился на 50 %.

Согласно данным IQAir, Лос-Анджелес, который, как правило, имеет худшее качество воздуха в США, превратился в один из самых чистых городов по сравнению с другими крупными городами этой страны. В «Городе Ангелов» сейчас самый чистый с 1995 года воздух. К счастью или нет, но эта идиллия закончится с завершением пандемии (а она рано или поздно закончится). Гималаи скроются в дымке, в города вернётся смог, а черепах снова загонят туда, где о них снова ничего не будет слышно. Может память о неожиданном и кратковременном периоде чистой планеты заставит что-то изменить в этой жизни?

Коронавирус: Sony и Marvel отложили ряд блокбастеров, включая два фильма о Человеке-пауке

В связи с закрытыми кинотеатрами и продолжающимися карантинными мерами против пандемии COVID-19 киностудиям приходится нести убытки и переносить ряд своих высокобюджетных премьер, в том числе намеченных на 2021 и даже 2022 годы. В частности, Sony и Marvel Studios объявили о переносе старта проката следующего фильма про Человека-паука с 16 июля 2021 года на 5 ноября 2021 года. Напомним: ранее Sony уже перенесла большинство картин 2020-го года на 2021-й.

Вскоре после объявления Sony, Disney и Marvel Studios также отодвинули выход проекта «Доктор Стрэндж: В мультивселенной безумия» с 5 ноября 2021 года на 25 марта 2022 года. Пользуясь случаем, Disney заявила, что изменит дату премьеры блокбастера «Тор: Любовь и гром» с 18 февраля 2022 года на 11 февраля.

Всё ещё не имеющий названия фильм о Человеке-пауке станет третьим в перезапуске киновселенной с Томом Холландом (Tom Holland) в главной роли и продолжит картины «Человек-паук: Возвращение домой» (2017) и «Человек-паук: вдали от дома» (2019).

Этот фильм — ещё один высокобюджетный голливудский проект, на который текущая пандемия повлияла закрытием кинотеатров и задержкой производства. Кстати, Sony перенесла продолжение мультфильма «Человек-паук: Через вселенные» с 8 апреля 2022 года на 7 октября 2022 года. А мультфильм «Монстры на каникулах 4» перенесён с 22 декабря 2021 года на 6 августа 2021 года.

Ряд других фильмов получил новые даты выхода: «Отцовство» — с 23 октября 2020 года на 2 апреля 2021 года; «Человек из Торонто» — с 20 ноября 2020 года на 17 сентября 2021 года; а игровая адаптация «Неизведанное: Удача Дрейка» — с 8 октября 2021 года на 16 июля 2021 года. До сих пор не названа новая дата проката картины «Соловей», который должен был начаться в кинотеатрах 25 декабря 2020 года.

Биоэлектронные имплантаты избавят военных США от бессонницы и поноса

У военных и путешественников две главных беды ― нарушение циклов сна и диарея, связанная с приёмом туземной пищи и воды. И если для туристов это — неприятное неудобство, то для солдата в боевой обстановке недосып и расстройство желудка обычно заканчиваются больничной койкой или чем похуже. Чтобы раз и навсегда решить эти проблемы, DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) запускает программу создания имплантированного в тело биоэлектронного адаптера.

По данным за 2003–2004 годы, порядка 40 % случаев диареи у солдат армии США в Ираке и Афганистане потребовали медицинской помощи. В прошлом понос косил армии куда сильнее, чем прямые боевые действия. Дойти до поля сражения в добром здравии удавалось далеко не всем. Сегодня это не такая острая проблема, но она остаётся, особенно в боевой обстановке, куда обычно нет возможности подвезти качественное продовольствие и воду, и приходится довольствоваться тем, что можно съесть и выпить рядом с расположением бойцов.

Со сном тоже не всё хорошо. Невыспавшийся солдат вял, невнимателен и плохо несёт службу. Нарушение сна могут быть как следствием нагрузок, так и последствием переброски на тысячи километров, когда в действие вступает эффект смены часовых поясов. Сегодня с этим борются с помощью приёма химических препаратов, но это всё равно нарушает циклы сна и вредит организму.

Программа DARPA ADvanced Acclimation and Protection Tool или ADAPTER предполагает разработку биоэлектронных имплантатов для автоматической регулировки циклов сна и для борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими диарею. Имплантаты не должны затрагивать организм на генном уровне и приводить к другим необратимым изменениям в теле человека. Как вариант, биоэлектронные носители могут приниматься вместе с пищей и покидать организм естественным образом.

«Цель программы ADAPTER ― проводить терапию внутри самого тела. ADAPTER будет управлять циркадным ритмом бойца, в два раза сократив время, необходимое на восстановление нормального сна после нарушений, например, смены часовых поясов. Это также обеспечит безопасность пищи и воды, устраняя in vivo [внутри живого организма] пять основных бактериальных источников «диареи путешественников». И то, и другое улучшит здоровье и мобильность бойцов».

А какие головокружительные перспективы могут быть у подобных «адаптеров» гражданского назначения! Особенно в части восстановления циклов сна. Ждём, ждём.

В Южной Корее на находящихся в карантине людей могут надеть электронные браслеты

Удивительно, как быстро свободы граждан растворяются в кризисной ситуации. Власти Южной Корее рассматривают возможность принудительно надевать на находящихся в карантине людей электронные браслеты, для использования которых ранее было необходимо судебное решение. Даже в Китае до такого не дошло.

Пример электронного браслета

Пример электронного браслета

Впрочем, обязать людей ходить с электронными браслетами власти пока не решились. Рассматриваются альтернативные варианты. Но если ситуация с распространением коронавируса не улучшится, вполне могут быть применены и крайние меры.

Как сообщил во вторник на брифинге Юн Тэхо (Yoon Tae-ho), генеральный директор по политике общественного здравоохранения в Министерстве здравоохранения и социального обеспечения, «большинство из тех, кто находится на карантине, хорошо следуют протоколам, но были некоторые нарушения. После дальнейших обсуждений мы придумаем наиболее эффективную меру». По его признанию, правительство осознаёт «сильные негативные последствия использования электронных браслетов» и будет с осторожностью подходить к выбору этой меры.

По состоянию на 18:00 понедельника в Южной Корее на двухнедельном карантине обязаны находиться 46 566 человек (из них 36 424 недавно прибыли из-за границы). Все они обязаны как минимум загрузить специальное приложение министерства здравоохранения, где должны регулярно подтверждать своё местоположение и состояние. Установлено, что 75 из них нарушили карантин, а в отношение 6 человек полиция открыла дела за нарушение законов страны о здоровье. Ожидается, что число находящихся в карантине людей в ближайшие дни вырастет до 90 000 человек.

Кроме электронных браслетов правительство Южной Кореи также рассматривает другие меры принуждения, такие как увеличение частоты обычных звонков тем, кто находится на карантине, а также организация случайных посещений граждан.

Оправданы ли настолько жёсткие меры, когда на граждан в массовом порядке наденут электронные браслеты? Практика и без того жёстких карантинных мер в Южной Корее показывает, что ради здоровья нации можно далеко зайти в ограничении свободы граждан. Но зато в этой стране на данный момент зафиксировано всего 10 331 случаев заражения коронавирусом. При этом проверено на наличие вируса 477 304 человек. От осложнений, связанных с вирусом, умерло 192 человека. С показателями по Китаю, Европе и США это даже не сравнить. Мгновенная реакция на нарушителей карантина поможет быстрее сократить как количество заразившихся, так и умерших.

«Резиновые» электроды помогут лучше считывать сигналы с мозга

Буквально вчера мы сообщали о новом исследовании по преобразованию электрических импульсов в коре головного мозга в понятную речь. В этом исследовании использовались по 250 вживленных в мозг каждого пациента электродов. Учёные из США и Китая предлагают поменять металлические электроды на более безопасные для тканей мозга мягкие электроды из резиноподобных полимеров. И не просто предлагают, а представляют технологию их производства.

Мягкие электроды для мозга (MIT)

Мягкие электроды для мозга (MIT)

Электрические сигналы в мозге проявляют себя перемещением ионов. Выработанные нейроном ионы попадают на металлические контакты электродов и обнаруживают нервную деятельность в прослушиваемом участке. Беда в том, что мягкие ткани мозга могут воспаляться в месте контакта с металлом зонда и вызывать появление рубцовой ткани. Мягкие полимерные электроды избавили бы пациентов от такой напасти. Но они должны быть не только безопасными, но также иметь возможность улавливать ионы и быть токопроводящими.

Международная американо-китайская группа учёных во главе с профессором Массачусетского технологического института Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) разработала безопасную для пациентов альтернативу. За основу будущих мягких электродов был взят электропроводящий полимер PEDOT:PS. В обычном состоянии это жидкое вещество с высокой текучестью и предназначено для нанесения покрытий. Учёные предложили использовать PEDOT:PS в качестве строительного материала для отдельных электродов.

Сначала с помощью сублимационной сушки (сушка замораживанием) из PEDOT:PS удалялся жидкий компонент. В результате получалась матрица из токопроводящих нановолокон. Затем эти волокна растворялись в воде в смеси с органическим растворителем. На выходе получался вязкий гидрогель, который можно было использовать в качестве «чернил» в 3D-принтере.

Результат печати токопроводящими чернилами электродов вы можете увидеть на фотографии выше. Полученные таким способом мягкие электроды были проверены на мозге живой мыши. Электрод смог зафиксировать активность одиночного нейрона. Такая высокая точность была достигнута за счёт того, что пористая структура мягкого электрода даёт возможность улавливать отдельные ионы всем объёмом, а не только контактной поверхностью.

Иллюстрация Nature Communications

Иллюстрация Nature Communications

Безусловно, использование даже мягких электродов требует хирургического доступа к живым тканям мозга. Но это всё равно лучше, чем втыкать в живой мозг иглы зондов. Данные об исследовании, добавим, были опубликованы в издании Nature Communications.

Данные с 68 000 фитнес-трекеров показали, что американцы в карантине больше спят и меньше двигаются

И к тому же больше едят, но это уже выявил опрос. Компания Evidation Health провела исследование на выборке из 160 000 участников во всех штатах США. Из этого числа поведение 68 000 участников было проанализировано на основе данных с их фитнес-трекеров, включая умные часы Apple Watch, Fitbit и Garmin. Это хороший пример, как можно распорядиться информацией о гражданах без нарушения анонимности.

Andrew Evers, CNBC

Andrew Evers, CNBC

После изучения данных с фитнес-трекеров и опроса выяснилось закономерное: после введения карантина и самоизоляции американцы стали меньше двигаться и больше спать. Также люди стали испытывать повышенную тревогу, что вылилось в желание чаще консультироваться с врачами, но исключительно удалённо. Очевидно, на волне пандемии телемедицина получит существенный толчок вперёд.

Согласно полученным данным, уровень активности американских граждан во вторник 24 марта снизился на 39 % по сравнению с активностью, зарегистрированной 1 марта. Только в Нью-Йорке в течение первой недели после объявления карантина физическая активность граждан упала на 50 %.

Одновременно со снижением физической активности выросло время на сон. Так, после 13 марта, когда Президент США Дональд Трамп объявил чрезвычайное положение в стране, время на сон в среднем увеличилось на 20 %. Более детальный анализ показал, что люди начали спать на 10 % дольше в каждом штате, за исключением Гавайских островов и Аляски.

Что касается удалённого обращения за медицинскими консультациями, то число таковых существенно выросло с 12 марта. Это произошло на фоне увеличения беспокойства граждан о возможном заражении коронавирусом. Так, если 12 марта сильное беспокойство ощущали 19 % опрошенных, то неделю спустя таких было уже 29 %. Беспокойство граждан выросло в каждом штате, добавляют исследователи. В дальнейшем аналитики обещают продолжить собирать информацию с фитнес-трекеров и обрабатывать данные после опросов контрольных групп. Это поможет развить возможности платформ для поддержания здоровья.

Магнитная стимуляция мозга улучшает рабочую память человека, но только в «пустой» голове

Каждый, кто пользуется своей головой по её основному назначению (и это не приём пищи), хоть раз в жизни наверняка мечтал заиметь волшебную таблетку для улучшения памяти или способности лучше соображать. Увы, пока учёным так и не удалось обмануть химию мозга, хотя понимание процессов становится всё лучше и лучше. Российские учёные тоже внесли свежий вклад в исследование механизмов влияния на эффективность работы мозга.

Группа исследователей из Научного центра неврологии и Сколтеха провела серию экспериментов с добровольцами, которая показала влияние неинвазивной (без внедрения электродов в живую ткань) магнитной стимуляции на показатели рабочей памяти у людей. Результаты исследования были опубликованы в февральском выпуске журнала Brain Sciences.

Рабочая память человека способна на кратковременное удержание и обработку информации ― до 30 секунд. Запомнить информацию на более длительный промежуток времени помогает зубрёжка ― многократное устное и бездумное повторение информации в течение этого времени, что также позволяет перевести информацию в долговременную память. В серии экспериментов учёные проверили, когда и в каких режимах работы головного мозга магнитная стимуляция работает лучше, а когда хуже.

Выяснилось, что транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) ― это воздействие на участки мозга переменным магнитным полем ― ведёт к возникновению электрического поля в коре головного мозга. Тем самым ТМС влияет на механизмы нейропластичности и, следовательно, на поведение нервной системы человека. Метод ТМС используется для лечения ряда заболеваниях нервной системы и, как видим, может влиять на эффективность работы мозга здорового человека. Это ли не шаг к мечте?

Эксперименты показали, что магнитная стимуляция действительно повышает эффективность работы рабочей памяти человека, но только тогда, когда мозг не загружен решением когнитивной задачи. Если человек в это время думает о чём-то постороннем, то ТМС не только не улучшает рабочую память, но даже может снизить эффективность её работы. Проверенная временем зубрёжка оказалась самым надёжным способом запоминания. Но это справедливо лишь отчасти. Сам эффект стимуляции работает и наверняка можно будет подобрать режимы для его эффективного применения на практике.

Разработан универсальный носитель для струйной 3D-печати имплантатов

Когда-нибудь печать 3D-моделей имплантатов станет биологически индивидуальной, как это сегодня начинает происходить в генетически ориентированной медицине. Для этого придётся изобрести много нового, включая универсальные носители для биоматериалов, заряжаемые в 3D-принтеры. Один из вариантов такого носителя разработали учёные из Швейцарии.

Исследователи под руководством профессора макромолекулярной инженерии Марка Тиббитта (Mark Tibbitt) с факультета механического и технологического проектирования в ETH Zurich создали универсальный, как они заявляют, носитель для чернил 3D-принтеров. Новый носитель позволит печатать биологически совместимые имплантаты разного назначения, тогда как до сих пор, условно, материал для сердечных клапанов и для ушных протезов требовался различный.

Важной особенностью универсального носителя стало то, что он разжижается в момент прохождения через сопла печатающей головки и затвердевает или, по крайней мере, не теряет форму на модели после печати. В этом носителю помогает его состав. Носитель представляет собой гель из внесённых в воду целлюлозных волокон и биоразлагаемых полимерных наночастиц. В качестве наночастиц исследователи проверили гиалуроновую кислоту, желатин, коллаген и фибриноген.

В обычном состоянии волокна целлюлозы прикрепляются к наночастицам и связывают их в подобие единой сетевой структуры. Под внешним давлением сеть нарушается, и носитель разжижается при прохождении сопел принтера. На модели гель вновь восстанавливает сетеподобную структуру, что не даёт носителю-чернилам растекаться и терять форму.

Более того, исследователи считают, что экспериментируя с гидрофобными добавками к наночастицам и гидрофильными в водные растворы изобретённый ими универсальный носитель можно использовать для точной доставки лекарства в организм человека. Это делает новый носитель-чернила поистине универсальным решением. Но до коммерческого использования изобретения, вероятно, ещё очень далеко.

Освещаем квартиры правильно: Samsung представила «ориентированные на человека» осветительные светодиоды

Что всё теплицы да парники, люди! Вот на кого надо ориентировать выпуск светодиодов с выборочным спектром. Компания Samsung стала первой, кто начал массовый выпуск осветительных светодиодов как для подавления выработки гормона мелатонина, так и для его стимуляции.

Выработка гормона мелатонина, как считает современная наука о здоровье человека (но есть и противоположные мнения), подавляется под воздействием синей (голубой) составляющей в световом потоке. Днём интенсивность синей составляющей выше и низкая концентрация в организме мелатонина повышает жизненную активность человека, а в вечернее время она выше, что ведёт к повышенному уровню мелатонина в организме и вызывает сонливость и, в конечном итоге, засыпание.

Городской житель редко покидает помещение хоть на работе, хоть дома. Обычные осветительные приборы, включая светодиодные, не могут регулировать уровень синей составляющей в световом потоке. Это ведёт к тому, что уровень мелатонина днём может быть выше нормы, а вечером и ночью быть ниже нормы, чем у человека в дикой природе. Находясь большую часть суток в условиях искусственного освещения, циркадные ритмы человека сбиваются и ведут к ухудшению самочувствия. Форумы программистов полны жалобами на бессонницу и виновен в этом не только неправильный образ жизни, но также внешние факторы в виде «неестественного» освещения.

Для повышения комфорта жизни и деятельности в условиях искусственного освещения компания Samsung Electronics представила первое семейство «ориентированных на человека» осветительных светодиодов LM302N. В семействе два типа приборов: DAY и NITE. Первые, как утверждает Samsung, за счёт подчёркнутой синей составляющей в спектре подавляют выработку мелатонина на 18 % сильнее по сравнению с обычными осветительными светодиодами. Светодиоды LM302N NITE, наоборот, на 5 % повышают выработку мелатонина за счёт подавленной синей составляющей в потоке света.

При этом не следует думать, что ночью осветительные светодиоды светят с меньшей интенсивностью, чем днём. Во всех случаях яркость будет комфортной для работы или для сна. «Бодрящие» светодиоды LM302N DAY, например, можно использовать в рабочих помещениях и в школах/университетах, для подавления сонливости, а светодиоды LM302N NITE устанавливать в местах для релаксации.

Полный список светодиодов Samsung семейства LM302N можно увидеть в таблице выше. Компания предусмотрела производство приборов с разной цветовой температурой. Светодиоды DAY и NITE можно использовать как в разных светильниках, так и в одном комбинированном осветительном приборе.

Китайские и американские учёные разработали сверхэффективный опреснитель воды

Многим это в диковинку, но с питьевой водой в мире становится всё хуже и хуже. Особенно от дефицита воды страдают районы, где много солнца и солёной воды, а электричества, так необходимого для работы опреснительных установок, недостаточно. Проблему могли бы решить пассивные опреснители воды, но для этого важно повысить их эффективность, чем вместе занялись учёные из США и Китая.

Совместная группа учёных из Массачусетского технологического института и Шанхайского университета Джао Тонг (Shanghai Jiao Tong University) разработала высокоэффективный пассивный опреснитель воды. Опытная установка, расположенная на крыше одного из каммпусов MIT, показала производительность 1,52 галлона в час с квадратного метра освещённой поверхности (примерно 5,7 л). Такие системы могут потенциально обслуживать автономные прибрежные районы, чтобы обеспечить эффективный и недорогой источник воды. Качество полученной воды, кстати, было выше, чем того требуют санитарные нормы.

По мнению исследователей, в перспективе разработка позволит создать небольшие опреснители воды стоимостью до $100 для суточного обслуживания питьевой водой семьи из четырёх человек. Также можно будет создавать свободно плавающие в море опреснители для обслуживания прибрежных поселений и городов. Установка, как сказано выше, не требует электричества, и даже закачка воды и вынос соли осуществляются пассивно за счёт разницы в плотности растворов.

Секрет предложенного опреснителя в том, что он многослойный. Учёные остановились на 10 слоях, которые представляют собой пакет из чередующихся испарительных камер. Ключевой особенностью установки стало то, что каждый следующий из слоёв использует тепло, которое вырабатывает предыдущий слой (камера). Это тепло, которое вырабатывается в процессе конденсации воды. В обычных испарителях (конденсаторах) тепло излучается в окружающее пространство. В новой установке оно передаётся следующему конденсатору и снова пускается в дело и так до 10 раз.

Многократная рециркуляция собранного солнечного тепла позволила добиться эффективности установки по опреснению воды до 385 %. Учёные считают, что дальнейшая оптимизация структуры конденсаторов и используемых материалов могли бы поднять эффективность опреснения до 700 % и даже до 800 %.

Кстати, о материалах. Опытная установка не использует чего-то необычного. За сбор солнечного тепла отвечает простой чёрный поглотитель, а солёную воду в камеры подают бумажные полотенца с помощью обычного капиллярного эффекта «фитиля». Оседающую в процессе испарения в «фитиле» соль будет вымывать в течение ночи и к утру система снова будет готова опреснять солёную воду.

Опытная установка пассивного опреснителя воды на крыше здания MIT

Опытная установка пассивного опреснителя воды на крыше здания MIT

Самым дорогим в установке является прозрачный аэрогель, изолирующий всю верхнюю поверхность от окружающей среды. Это одновременно и теплоизолятор и поставщик тепла внутрь опреснителя. Сделать этот слой дешевле можно с помощью материалов из кремнезёма, с чем учёные планируют разобраться в дальнейшем. Также исследователи обещают создать прототип установки, которая годилась бы для коммерческого использования.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥