Вынужденное изобретение колеса. Лечение депрессии током. Бионический торс. Новости QWERTY №320
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Квер. Меня зовут Владимир, и начнём мы сегодня с дозы прогрессивной крипоты. Помните вот эту реалистичную бионическое роборука, которая могла совершать движения, похожие на человеческие? Она состоит из сухожилий и гидравлических мышц, имитирующих работу естественных сухожилий и мышц человека.
В основе конструкции мышц лежат актуаторы Макки Бена. Внутри нерастяжимой плетёной оболочки содержится растяжимая трубка. Если в трубку подать жидкость под давлением, то она попытается увеличиться в ширину, но оболочка не даст этого сделать. Поэтому вся мышца сократится. Так вот, польский стартап ставит перед собой цель создать робота, полностью копирующего строение мышц и скелета человека, и следующим этапом после руки стал вот этот торс.
Его мышцы устроены по точно такому же принципу, а клапаны для актуаторов находятся внутри грудной клетки. Сейчас он может двигать головой и руками, у него есть не только плечевые и лопаточно-грудные суставы, но и даже грудино-ключичный и другие, о существовании которых у себя я даже вот и не знал. По моим ощущениям, этот торс попадает в зловещую долину. Инженеры сейчас заняты обучением робота, чтобы он более естественно двигал руками, умел совершать какие-то полезные действия, в общем, делать то, что сейчас уже умеют делать другие роботы с электрическими моторами.
Обнять тебя такой торс сможет, а вот догнать пока что, к счастью, нет. Но между роборукой и торсом прошло всего 3 года, так что ждать, видимо, осталось недолго. Ну, а с момента выхода предыдущего выпуска самых интересных новостей науки прошла всего неделя, так что нам пора начинать следующий ролик. Как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
Для рассказа о следующей новости начнём с того, что существует большое депрессивное расстройство, его ещё называют клинической депрессией. В отличие от депрессии, оно требует лечения, и обычно люди разбираются с ним при помощи антидепрессантов и психотерапии. Но тут есть нюансы: антидепрессанты не идеальны, имеют побочные эффекты, а трети пациентов даже такая комбинированная терапия вообще не помогает.
И вот учёные предположили, что можно пойти и третьим путём — электростимуляции мозга прямо у себя дома. Все ассоциации с Макмерфи можно оставить за бортом, здесь не такой мозгодробящий ток. На помощь пациентам, по задумке учёных, должна прийти транскраниальная электростимуляция постоянным током. Это метод, при котором слабый постоянный ток подаётся через электроды, прикреплённые к голове над определёнными областями мозга; в основном, в случае с депрессией это подглазничная или лобно-височная область с левой и с правой стороны.
Крепёж электродов возможен, например, при помощи разного рода шапочек или иных держателей. Также электростимуляция отличается от магнитной стимуляции, поэтому одной из особенностей метода можно отметить необходимость подкладывать влажную губку. И тут уже нужно отметить ассоциации с Джоном Кофи. В отличие от более агрессивных методов, это воздействие мягко модулирует, то есть изменяет активность мозга и возбудимость коры головного мозга, значительно увеличивая шансы на улучшение состояния.
Эксперименты проводили над 174 участниками, страдающими от клинической депрессии. Этим людям выдали необходимое оборудование для проведения сеансов дома и провели с ними обучающие видеоконсультации. В течение эксперимента участники активной группы получали 2 МА в течение 30 минут два раза в неделю.
После 10 недель такой терапии было отмечено значительное снижение показателей депрессии у примерно 60% участников. Также наблюдалось снижение тревожности и гипомании. Не всё было идеально, но побочные эффекты в основном касались раздражений и покраснений кожи, а также были небольшие проблемы с концентрацией внимания — ничего более серьёзного.
Так что борьба с клинической депрессией в домашней обстановке без антидепрессантов постепенно становится реальностью. Одно из ключевых изобретений для нашей цивилизации — это, пожалуй, колесо. Простая и понятная любому современному человеку конструкция была не очевидна для древних, потому что колесо отсутствует в природе. Для колеса нужно осевое, ну или какое-то иное соединение с неподвижной частью, которая не может обеспечить любой живой организм.
На протяжении многих лет учёные пытаются выяснить, где же колесо закрутилось впервые: Месопотамия — около 4000 лет до нашей эры, Черноморское побережье — 3800 лет до нашей эры, а может быть, Дунайские степи. Всё это вероятные кандидаты. Однако в 2016 году появилась новая теория историка Ричарда Буллита. По ней колесо впервые создали шахтёры Карпатских гор около всё тех же 4000 лет до нашей эры.
Рудокопы тогда столкнулись с очень тяжёлым процессом перевозки больших объёмов медных руд по шахтам и штольням. Они пытались облегчить свой труд, однозначно. Мы сейчас вряд ли можем назвать Карпаты первой родиной колеса, но Буллит привлёк инженеров к исследованиям и убедительно описал процесс появления колеса через ряд его трансформаций. Археологические находки в виде моделей тележек с трапециевидными боками, прямо как у сегодняшних вагонеток, обнаруженные на территории Венгрии и Румынии, подсказывают, как мог происходить этот процесс.
Изначально люди подкладывали под ящики с рудой ролики или катки из стволов деревьев, так же, как это делали, видимо, даже при строительстве пирамид. Но их нужно было постоянно перемещать по мере продвижения ящика, плюс делать это в узком тоннеле. А вот далее инженеры выяснили, что древние ролики, используемые для перемещения грузов, обладали канавками ближе к краям. Их появление ранее ошибочно приписывали естественному износу.
Это событие, по мнению исследователей, стало первой инновацией в процессе появления колеса. Эти канавки позволяли ящику опираться на ролики и перемещаться вперёд-назад без необходимости перетаскивать уже пройденные ролики вручную на ящиках, а точнее, уже, наверное, даже на тележках или в вагонетках. Появляются опоры для роликов, сокеты, не знаю, как их правильно назвать. Если знаете, напишите, пожалуйста, в комментариях.
Так можно было уже не перекладывать ролики и не идти рядом с тележкой, а толкать её. Как вы уже догадались, второй инновацией стала колёсная пара, в которую трансформировались со временем ролики с канавками. Колёсная пара — это всё ещё неполноценное колесо, но она позволяет тележке проходить над камнями в тоннелях, увеличивает клиренс. Но колёсная пара не обеспечивает, так сказать, независимого движения.
И третья инновация появилась далеко не сразу — после колёсной пары, примерно через 500 лет. Это были колёса, которые двигаются не вместе с осью, а независимы от неё и друг от друга. Это очень важно: если одно колесо по какой-то причине застревает, то вот только тогда мы можем заявлять о возникновении полноценного колеса. Эта теория сопоставляет тяжёлые условия труда в шахтах и вынужденное изобретение колеса. Возможно, карпатское колесо и не было первым в мире; несколько цивилизаций вполне могли подойти к процессу изобретения одновременно.
Но оно вполне может быть первым в Европе, и оно было первым, подвергнутым вот такому тщательному инженерному структурному анализу. А сейчас мы поговорим о лекарстве, которое потенциально может изменить жизнь миллионов людей с диабетом. Конкретно, оно может не только облегчить контроль уровня сахара в крови, но и снизить ряд рисков. Давайте разберёмся, почему это так важно.
Диабет — это состояние, при котором организм не может поддерживать стабильный уровень сахара в крови. Всё потому, что поджелудочная железа не вырабатывает достаточное количество гормона инсулина, способствующего поглощению глюкозы. Без него уровень сахара зашкаливает, начинается гипергликемия, влияющая на состояние органов и приводящая к болезням. Острая гипергликемия может привести к коме. Если контролировать уровень сахара при помощи введения традиционного инсулина, то иногда можно пропустить укол и получить гипергликемию.
Но можно впасть и в другую крайность: искусственный инсулин распадается медленнее, чем тот, который вырабатывает поджелудочная железа, и действует он дольше. Соответственно, если пропустить приём пищи, то всё ещё сохраняющаяся высокая концентрация инсулина может привести к низкому уровню сахара в крови, к состоянию, называемому гипогликемией, и при ней кома и потеря сознания тоже вероятно. Учёные считают, что оптимальным вариантом был бы умный инсулин, который сам определяет, когда ему нужно активироваться.
Об одной подобной наработке мы хотим рассказать — NNC 2215. Это экспериментальный тип умного инсулина. В отличие от традиционных форм инсулина, которые требуют постоянного контроля за уровнем сахара в крови и точной дозировки, NNC 2215 способен адаптироваться к текущему уровню глюкозы в организме, упрощённо меняет свою активность в зависимости от ситуации. В молекуле инсулина присутствует синтетический "замок", и работает это вот так: на одном конце молекулы инсулина есть искусственный участок, который постоянно хочет связаться с глюкозой, а на другом конце есть участок, похожий на глюкозу.
Если в крови невысокий уровень глюкозы, то первый участок связывается со вторым. Поскольку он близко, молекула замыкается в кольцо и становится неактивной. Если же глюкозы в крови много, то жадный до глюкозы участок переключается на более интересный вариант — свободно плавающей глюкозы, размыкает замок, и молекула инсулина становится в 3,5 раза более активной. Разумеется, она может замкнуться обратно, если глюкоза в крови упадёт.
Исследования показали, что на живых организмах — мышах и свиньях — NNC 2215 справляется не хуже классических инсулинов, причём эффект зависит от концентрации сахара в крови: больше глюкозы — сильнее воздействие и наоборот. И при этом нет риска снижения уровня сахара до опасных значений. Этот умный инсулин может быть важным инструментом в терапии диабета, можно добиться снижения частоты инъекций и не бояться ночных гипогликемий. Но он требует дальнейшей тонкой настройки, потому что диапазон концентрации глюкозы в крови у человека в целом не такой большой, не такой обширный, как был в экспериментах над животными.
И если удастся заставить работать этот умный инсулин в этом узком диапазоне, а не в таком широком, как в тестах, то это уже как раз и будет успех. Лучшая новость предыдущего выпуска — вы признали новость про то, что учёные заподозрили наличие общего решения у задачи трёх тел. Миллионы симуляций на суперкомпьютерах позволили обнаружить островки стабильности для этой хаотической системы. Так как часто один из объектов выбрасывается из системы, учёные попытались обнаружить закономерности такого выброса в зависимости от начальных условий. Они выделены цветами на графиках. Подробности при щелчке по подсказке.
Интересно, что для некоторых частных случаев решение задачи в трёх тел всё же существует, и на самом деле их тысячи. Вот так выглядят некоторые периодические орбиты, смотреть на это можно очень долго. Конечно, ещё интересно, что отсутствие общего решения характерно для гравитационной системы, но три тела могут взаимодействовать упруго. И в такой системе уже нет никакого хаоса.
Также один из способов как-то приблизиться к решению — это расчёты вероятности траектории, то есть приблизительные вычисления при помощи компьютеров и численного интегрирования. Однако затраты на компьютерные ресурсы тут просто огромны. Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Напишите в комментариях, а куда бы вы поставили торс бионического робота и какой работой вы бы его загрузили.
Ну а проголосовать за самую интересную новость можно, как обычно, в нашем Telegram-канале. Ссылочка будет в описании, и до скорых встреч! Пока!