Как перепрошить мозг человека?
Как перепрошить мозг человека?
Человек тратит на обучение лучшие годы своей жизни. А потом еще много лет и усилий уходит на «полировку» — совершенствование в выбранной профессиональной области. А ведь насколько быстрее было бы загрузить знания прямо в мозг, как это описано, например, в рассказе Айзека Азимова «Профессия»!
Между тем уже несколько десятилетий множество научно-исследовательских организаций занимаются проблемами интерфейсов «мозг-компьютер» (Brain-Computer Interface, BCI), и существует несколько вариантов их реализации. Вживление электродов в мозг обычно применяется в научных экспериментах на животных, а также в редких случаях на людях — для непосредственного управления протезами. Более распространена для этих целей электроэнцефалография (ЭЭГ), регистрация биоэлектрической активности мозга — для этого не требуется никакого медицинского вмешательства, достаточно контакта электродов с поверхностью кожи.
Интерес к подобным задачам проявляло и знаменитое американское агентство DARPA. Исследования по созданию BCI, финансируемые в рамках различных программ DARPA, посвящены не только восстановлению нервных и поведенческих функций после травм или ранений, но и проблемам образования. В частности, программа Accelerated Learning (2007−2012) — «Ускоренное обучение» — предусматривала разработку новых методов, которые могли бы как минимум в два раза ускорить процесс обучения в военной среде.
Взять за эталон
«Что происходит в мозгу, когда мы учимся чему-то новому? — говорит нейробиолог Крис Берка, президент компании Advanced Brain Monitoring (ABM). — Нейроны образуют новые связи, создается нейронная сеть, отвечающая за новый навык. По мере его отработки нейронная сеть упрочняется и "шлифуется", лишние связи разрушаются. Когда новый навык доводится до уровня автоматизма, считается, что вы достигли высокого уровня мастерства».
На первом этапе программы Accelerated Learning специалисты ABM с помощью ЭЭГ стали изучать состояния мозга экспертов в различных областях — спортсменов-лучников, стрелков, гольфистов, ученых — во время занятия профессиональной деятельностью (стрельбы, решения научных задач и т. п.). Это состояние было взято за «эталон». Затем новичков учили, руководствуясь сигналами обратной связи ЭЭГ, приводить свое состояние мозга к «эталонному», и оказалось, что те, кто использовал эту методику обучения, совершенствуют навыки в несколько раз быстрее контрольной группы, которая использовала только традиционные методы.
Ускоренное обучение
Конечно же, состояние мозга, снятое ЭЭГ, — это вовсе не карта нейронных сетей и не «цифровая копия памяти». По-видимому, дело в том, что в различных состояниях человек по-разному способен усваивать новую информацию и навыки. «Мы заметили, — говорит Крис Берка, — что высокий уровень тревоги значительно снижал способности к обучению. При определенных навыках можно контролировать ритм дыхания и сердцебиения, чтобы снизить уровень тревожности. Наше программное обеспечение с обратной связью помогает привести мозг в состояние, оптимальное для обучения, — обычно это легкий транс, характеризующийся тета-волнами. С помощью такой технологии, которую мы назвали Interactive NeuroEducational Technology (I-NET), навыками самоконтроля в наших группах овладели 85% из 300 человек, при этом обучение, скажем, стрелков проходило в 2,3 раза быстрее. В результате мы создали систему Adaptive Peak Performance Trainer (APPT). С ее помощью можно учить не только стрельбе, но и многим другим дисциплинам. Более того, используя подобные инструменты, можно оценить, как происходит обучение в различных условиях: как влияет окружающая обстановка, социальные связи. Эти технологии помогут нам понять других людей и самих себя».
На смену вирусам придут грибы: как и почему грибковые эпидемии уже скоро могут стать страшнее, чем вирусные
Рано или поздно наши тела достанутся грибам, но пока мы живы, они не кажутся такой уж серьезной угрозой. Грибковые инфекции случаются нечасто и еще реже оказываются чем-то более серьезным, нежели зуд на зараженных участках кожи или слизистых оболочек. Опасны они разве что для людей с сильно ослабленным иммунитетом – после химиотерапии или из-за ВИЧ. Пока что эта угроза не идет ни в какое сравнение с вирусной или бактериальной, но в будущем ситуация может измениться. И кажется, она меняется уже сейчас.
В 2009 г. японские медики сообщили об уникальном случае грибковой инфекции, вызванной прежде неизвестными грибками которые оказались устойчивы к большинству лекарств, применяемых против таких инфекций. Из ушного канала 70-летнего пациента были выделены и описаны клетки Candida auris. С тех пор вспышки нового кандидоза (так называют болезни, вызываемые грибами рода Candida) зафиксированы в десятках стран, включая Россию, Индию и Китай, государства ЕС и Северной Америки, Австралию и ЮАР. От одной до двух третей заразившихся спасти не удается.
Можно было бы предположить, что эти микробы разносятся вместе с путешественниками и грузами. Однако секвенирование разных штаммов показало, что они возникли в разных частях мира независимо друг от друга и почти одновременно. Что же, в самом деле, происходит?
Убийца холоднокровных
Между разными «ветвями» жизни сложились весьма своеобразные связи. У людей и других млекопитающих «особые отношения» с бактериями: без одних мы с трудом способны выжить, другие оказываются опасными патогенами. А вот растения схожим образом сосуществуют с грибами. С одними они образуют тесные и взаимовыгодные партнерства, осваивая ресурсы почвы. Другие грибы служат для них угрозой крайне серьезных болезней. Широко распространены такие инфекции и среди некоторых животных, включая рыб, земноводных и пресмыкающихся.
Сегодня в мире свирепствует пандемия грибков Batrachochytrium dendrobatidis, вызывающих высоко летальный хитридиомикоз лягушек и других амфибий. Впервые эту опасность осознали лишь в конце 1990-х, а к настоящему времени болезнь резко сократила численность каждого третьего (более 500) из всех видов земноводных, а некоторые (до 90) уничтожила поголовно. Однако для людей и прочих млекопитающих хитридиомикоз совершенно безвреден, и причина тому проста: температура.
То, что грибковые инфекции у нас поражают, в основном, слизистые и кожу, связано не только с тем, что они первыми вступают в контакт с мириадами микроскопических спор, наполняющих воздух и воду. Тело человека внутри слишком тепло для них. В том же 2009 г., когда в Японии были выделены Candida auris, американские ученые испытали температурную устойчивость тысяч штаммов грибов, показав, что каждый дополнительный градус температуры (при увеличении ее в пределах от 30 до 40 °C) делает среду неблагоприятной для примерно шести процентов из них. При нормальной температуре человеческого тела в 36,5-37 °С не выживает около 95 процентов грибов.
Температурный щит
Этот эффект особенно ярко заметен в периоды гибернации – спячки, в которую впадают некоторые млекопитающие. При этом сердцебиение, дыхание и метаболизм резко замедляются, иммунитет снижается, а температура тела сильно падает, делая животное более чувствительным к грибковым болезням. Недаром едва ли не единственный широко известный пример такой эпидемии среди млекопитающих – «синдром белого носа», уничтожающий миллионы летучих мышей, в основном тех, что впадают в спячку.
Ученые исследуют их трупики без большой опаски: вызывающие синдром грибки Pseudogymnoascus destructans проявляют активность при температурах, близких к нулю и для людей нестрашны. Существует даже гипотеза, согласно которой теплокровность у животных появилась, прежде всего, как средство обороны от грибковых инфекций. Поддержание высокой температуры тела – задача крайне затратная, и млекопитающему зачастую приходится ежедневно находить и потреблять такое количество калорий, какого рептилии хватило бы на месяц. И тем не менее, это может быть выгодным хотя бы в силу той защиты, которую обеспечивает тепло.
Грибы не слишком толерантны к температуре. Они плохо переносят и жару, и холод, а изменение в несколько градусов относительно привычного диапазона может быть для них смертельно опасным. Но, как и прочие живые существа, они изменчивы и подвержены давлению среды, адаптируясь и выживая в самых разных условиях. А глобальное потепление способно стимулировать их к приспособлению к более высоким температурам. Каждый дополнительный градус снижает эффективность «температурного щита» на несколько процентов, понемногу подтачивая нашу оборону. И ученые прогнозируют подобное развитие событий уже не первый год. Но, как и насчет самого глобального потепления, прислушиваются к ним мало.
Без защиты
То, что в распространении вызывающих опасную инфекцию Candida auris отчасти «виновно» глобальное потепление, больших сомнений нет. Недаром штаммы, выделенные из больных, выживают при более высоких температурах (вплоть до лихорадочных 42 °C), чем их менее опасные родственники. Уже сегодня такие кандидозы диагностируются у миллионов пациентов по всему миру, а ежегодная смертность от них, по некоторым оценкам, превышает 160 тыс. С. auris устойчивы к большинству противогрибковых препаратов поддаются лечению лишь после длительного перебора имеющихся средств – если у врачей хватает времени.
В силу того, что угроза грибковых инфекций до сих пор не идет ни в какое сравнение с обычными для людей бактериальными и вирусными, арсенал средств борьбы с ними далеко не так велик. Поиски новых препаратов хронически недофинансируются, притом что клетки грибов похожи на клетки животных куда сильнее, чем бактериальные, а значит, найти вещества, которые поражали бы их, но не затрагивали организм больного, куда сложнее, чем, например, поражающие бактерий антибиотики. И если мы не займемся решением проблемы уже сейчас, то когда (и если) грибы массово адаптируются к выживанию в человеческом теле, может быть уже поздно.
Рыбы теряют свой цвет по мере сокращения коралловых рифов
Рифы будущего могут быть не такими красочными экосистемами, которые мы знаем сегодня.
«Рифы будущего могут стать не такими красочными экосистемами, — пишут морской эколог Крис Хемингсон и его коллеги из Университета Джеймса Кука в своей статье, опубликованной в Global Change Biology. — Наши результаты показывают, что рифы могут находиться в критической точке перехода и могут стать гораздо менее красочными в ближайшие годы».
Исследование, проведённое через несколько недель после того, как на Большом Барьерном рифе произошло ещё одно широкомасштабное обесцвечивание, вызванное потеплением океана было сосредоточено на рифах, окружающих остров Орфей. Он расположен в средней части крупнейшей системы коралловых рифов на Земле.
Предыдущие события обесцвечивания кораллов коренным образом изменили состав коралловых рифов в этом районе, при этом потеря мягких и ветвящихся кораллов, вероятно, стала причиной исчезновения ярко окрашенных рыб, которые становятся все более редкими.
Как связаны кораллы и рыбы?
«Поскольку эти сложные кораллы становятся все более редкими, на будущих рифах, затронутых изменением климата, сообщества рыб могут стать более тусклыми», — пишет исследователи на веб-сайте своей группы.
Для своего исследования Хемингсон и его коллеги изучили разнообразие цветов, встречающееся в сообществах рифовых рыб. Они связали это с типами мест обитания, в которых живут эти рыбы.
Независимо от того, приобрели ли рыбы яркие цвета, чтобы выделиться и привлечь партнёра, или нейтральные, чтобы слиться с фоном, их окраска естественным образом связана с коралловыми рифами, в которых они обитают.
Сообщества рыб в здоровых частях рифа сравнивались с областями, где доминируют массивные кораллы, сформировавшиеся под воздействием волны тепла и циклонов. Также сравнение проводилось с деградировавшими рифами с небольшим количеством кораллов, плотно покрытых водорослями.
«Мы обнаружили, что чем больше здоровых структурно сложных кораллов, тем разнообразнее диапазон цветов, у рыб, живущих внутри и вокруг них, — говорит Хемингсон. — Но по мере увеличения покрова водорослей и мёртвых коралловых обломков разнообразие цветов сокращается до более общего и однородного».
Астероид, погубивший динозавров, вызвал огромный выброс серы в атмосферу
Изменение климата при падении астероида было еще более серьезным, чем считали ученые
Оказавшись в воздухе, огромное облако серосодержащих газов закрыло Солнце. На Земле на десятилетия или столетия наступила зима. Затем сера выпала на Землю кислотного дождем, изменив химический состав океанов.
Полученные данные показывают, что «мы недооценили количество серы, которое образовалось в результате падения астероида», — сказал соавтор исследования Джеймс Уиттс, преподаватель Школы наук о Земле Бристольского университета в Великобритании. В результате «связанное с этим изменение климата, возможно, было намного сильнее, чем мы думали раньше», — добавил исследователь.
Тот факт, что сера продолжала падать на поверхность Земли так долго, может помочь объяснить, почему жизни (особенно морской) потребовалось так много времени, чтобы восстановиться. Возможно, часть серы, выпавшей на землю, затем была смыта в океаны.
Случайная находка
Первоначально команда исследователей планировала изучить геохимию древних раковин возле реки Бразос в округе Фолс, штат Техас. Это место находилось под водой, в то время когда упал астероид,
Исследователи взяли несколько образцов отложений. Они были доставлены в Университет Сент-Эндрюс в Шотландии, где соавтор исследования Обри Зеркл, геохимик и геобиолог, проанализировал изотопный состав серы.
Исследователи обнаружили, что распределение масс изотопов серы существенно отличается от обычного на Земле. По оценке ученых такое распределение масс изотопов возможно, когда сера попадает в атмосферу и взаимодействует с ультрафиолетом. «Это может произойти только в двух сценариях: либо в атмосфере, в которой нет кислорода, либо когда у вас так много серы, что она ушла очень высоко в насыщенную кислородом атмосферу», — сказал Уиттс.
Анализ распределения изотопов позволил ученым оценить объем выброшенной в атмосферу серы. По их оценкам ее было гораздо больше, чем считалось до их пор.
Предыдущие оценки аэрозолей серы, попавших в атмосферу Земли после падения астероида, колеблются от 30 до 500 гигатонн; согласно климатическим моделям, эта сера должна была превратиться в сульфатные аэрозоли, что вызвало бы охлаждение поверхности Земли от 2 до 8 градусов по Цельсию в течение нескольких десятилетий после удара.
Но новое открытие предполагает, что, поскольку количество серы было значительно больше, изменение климата могло быть ещё более резким.
7 универсальных растений для сада и не только: дачный сезон
Если на участке все время сыро, а разросшиеся деревья закрывают солнечный свет, не нужно отчаиваться. Просто сажайте те растения, которые выдержат даже такие непростые условия при вашем минимальном вмешательстве.
Строго говоря, растений, которые любят сплошную тень, не существует, но есть те, которые с тенью вполне мирятся и чувствуют себя лучше при рассеянном освещении. Некоторым растениям нужна защита от жаркого полуденного солнца, и в тени деревьев с разреженной кроной они будут чувствовать себя лучше, другие неплохо уживаются у заборов и в тени домов, поэтому важно правильно выбрать подходящие культуры для каждой конкретной цели.
Чем компенсировать отсутствие света?
Чтобы теневыносливым растениям не было совсем грустно, важно сделать почву качественной. Для теневых обитателей нужна подходящая кислотность почвы и регулярные подкормки, поэтому при посадке кустарников в тень нужно заранее подготовить легкий, питательный грунт с компостом и перегноем, который будет поддерживать жизненные силы растений. А затем регулярно вносить подкормки для их роста и развития.
Глубина и ширина посадочной ямы может быть разной, это зависит от качества грунта на участке.
Очень глубоко копать не нужно, т.к. в глине, например, в застоявшейся воде могут подгнивать корни. Растениям, чьи корни расположены в верхних слоях почвы, может понадобится дополнительный дренаж, это также необходимо предусмотреть в момент посадки, насыпав на дно слой щебня, керамзита или битого кирпича. На сухих песчаных почвах важен обильный полив, опять же, из-за того, что корневая система расположена поверхностно.
Хоста
Самый популярный житель тенистых участков. Много хост не бывает, к тому же они отличаются размерами, формой и окраской листьев, да еще и цветут. Так что отлично подходят для декоративных цветников и клумб. Здоровый куст может жить на одном месте до 25 лет и совсем неприхотлив. Для тени лучше выбирать зеленые и голубые сорта хост.
Папоротник
Растение считается одним из древнейших жителей нашей планеты. Большинство видов папоротников – это тенелюбивые растения с мощной корневой системой и объемной ажурной массой зелени, которую любит большинство ландшафтных дизайнеров. Затененные и влажные места в вашем саду – идеальный выбор для посадки папоротника, который легко переносит неблагоприятные условия и бедные почвы. Папоротник достаточно один раз подкормить весной и поливать в засуху, вот и весь уход. По осени растение можно присыпать опилками или опавшей листвой, даже обрезать не нужно.
Дерен белый
Еще одно растение, которое может побороться за первое место по неприхотливости. Пестрые листья с белой серединкой освежат тенистые места на участке, а красные ветви будут украшать сад даже зимой.
Гортензия
Это красиво цветущий кустарник не любит яркого солнца, поэтому будет чувствовать себя комфортно в тени. Её роскошные огромные шапки цветов станут главным украшением сада, поэтому несколько кустов гортензии стоит посадить на любом участке. Гортензию лучше сажать весной и несколько раз за сезон нужно будет удобрить почву, но этот кустарник стоит того, чтобы о нем позаботились должным образом.
Рододендрон
Еще один из красивейших цветущих кустарников, которым не только может расти в тени, но еще и на кислой почве. Растения отлично уживается в средне полосе и на территории Подмосковья, прекрасно себя чувствует в соседстве с хвойниками. Единственное, чего рододендрон не переносит – это длительной засухи и пересыхания почвы.
Жимолость татарская
Тоже неприхотливый теневыносливый кустарник, который наполнит сад в начале лета нежным ароматом цветов, а позднее декоративными ягодами красного и оранжевого цвета. Жимолость не стоит сажать в местах, где застаивается влага или на слишком сухих участках, также ей понадобится опора в виде забора или стены. В остальном она неприхотлива и очень быстро разрастается, так что будет радовать вас обильным цветением с середины мая до конца июня.
Бузина красная, чёрная, канадская
Куст бузины можно посадить в тени у забора, сарая или другой хозяйственной зоны. Благодаря ярким листьям, она хорошо маскирует непривлекательные места и компостные ямы и подходит для групп и одиночной посадки. Бузина, посаженная в тень, приобретает более компактные размеры и формирует более пышную и привлекательную крону. Самый выносливый вид – бузина черная, она вообще не требовательна к условиям выращивания.