В программу для симуляций телескопа Джеймса Уэбба внесли значительные улучшения

Фото, сделанное Уэббом в ближнем инфракрасном свете с высоким разрешением тесно связанной пары активно формирующихся звёзд, известной как Herbig-Haro 46/47

Космический телескоп Джеймса Уэбба исследует неизведанное, демонстрируя потрясающие изображения ранее невиданных уголков Вселенной, что стало возможным только благодаря 6,5-метровому сегментированному зеркалу телескопа, которое автоматически разворачивается и собирается в космосе.

Десятилетия длились испытания материалов, конструкции и процессов, необходимых для создания самого большого телескопа в космосе. Однако весь проект оказался слишком сложным для проведения испытаний на земле, в масштабе, при температуре минус 240°С и в других условиях, сходных с космическими.

Чтобы понять, как поведёт себя телескоп в различных условиях космического пространства, инженеры прибегли к программному моделированию, и эта работа способствовала развитию целой области комплексного компьютерного моделирования.

Программный комплекс Ansys Zemax OpticStudio, представленный на снимке в демонстрационной версии моделирования зеркала Уэбба, получил новые возможности и функции в результате использования при разработке обсерватории.

«Мы выжимали из моделирования всё, до последнего», - говорит Эрин Эллиотт, инженер-оптик компании Ansys, Inc., которая производит Ansys Zemax OpticStudio, один из программных комплексов, используемых для разработки аппаратного и программного обеспечения телескопа Уэбба.

За последние два десятилетия технология моделирования значительно улучшилась благодаря увеличению вычислительных мощностей и новым способам доступа к вычислительным мощностям вне помещений в виде облачных сервисов. Однако дополнительные усовершенствования связаны непосредственно с разработкой Уэбба.

Пациент с болезнью Паркинсона смог без проблем пройти 6 км после установки спинального имплантата

Первый пациент, получивший спинальный имплантат для лечения прогрессирующей болезни Паркинсона, рассказал о том, что пережил «возрождение» после того, как лечение позволило ему снова ходить, не падая.

У 63-летнего Марка из Бордо (Франция) дегенеративное заболевание было диагностировано более 20 лет назад, и у него возникли серьёзные проблемы с подвижностью, включая нарушение равновесия и застывание походки. После установки имплантата, который восстанавливает нормальную передачу сигналов от позвоночника к мышцам ног, он смог ходить более нормально и вновь обрёл независимость.

«Я практически не мог больше ходить, не падая, по нескольку раз в день. В некоторых ситуациях, например, при входе в лифт, я топтался на месте, как бы застывал на месте, можно сказать, — говорит он. — Сейчас я уже не боюсь даже лестниц. Каждое воскресенье я хожу на озеро и прохожу около 6 км. Это невероятно».

Имплантат ещё не прошёл клинические испытания. Но швейцарцы, которые уже давно занимаются разработкой интерфейсов «мозг-машина» для преодоления паралича, надеются, что их технология может предложить совершенно новый подход к лечению двигательного дефицита у людей с болезнью Паркинсона.

«Впечатляет то, что с помощью целенаправленной электростимуляции спинного мозга, подобно тому, как мы это делали с параплегическими пациентами, можно исправить нарушения ходьбы, вызванные болезнью Паркинсона», — говорит Жослин Блох, нейрохирург и профессор университетской клиники CHUV Lausanne, соруководитель работы.

Болезнь Паркинсона вызывается прогрессирующей потерей нейронов, вырабатывающих дофамин. Примерно у 90% пациентов на поздних стадиях болезни это приводит к трудностям с ходьбой, включая нарушение равновесия и застывание походки. Традиционные методы лечения могут улучшить симптомы, но не способны полностью восстановить нормальное движение. Имплантат призван решить эту проблему путём прямого воздействия на область позвоночника, отвечающую за активацию мышц ног при ходьбе.

Астроном-любитель поделился новым изображением туманности Бегущий человек

Созвездие Ориона, скорее всего, не нуждается в представлении, а вот туманность Бегущий человек может быть менее известна некоторым читателям. Её можно найти в самой верхней части Ориона, в его «мече». Это отражательная туманность, поскольку состоит в основном из облаков межзвёздного газа, отражающих свет близких звёзд. Туманность находится относительно недалеко от Земли, на расстоянии 1 500 световых лет.

Наиболее яркая часть туманности была открыта немецко-британским астрономом Уильямом Гершелем в 1786 г., который часто сотрудничал со своей гениальной младшей сестрой Каролиной.

Фотографию прислал Дэвид Беверли, живущий в Эль-Серрито, штат Калифорния, к северу от Окленда. Беверли рассказал, что использовал телескоп William Optics GT81 и CMOS-камеру QHY168C. Для создания этой фотографии Беверли отснял 35 трёхминутных субэкспозиций для светлых кадров и столько же тёмных и других калибровочных кадров.

Этой зимой астрономы обещают нам самые яркие полярные сияния за последние 20 лет

Северное сияние над маяком Бамбург в Нортумберленде, Англия, 5 ноября

Нынешняя зима, вероятно, станет звёздным часом для наблюдения за северным сиянием, поскольку учёные прогнозируют лучшие за последние 20 лет явления, которые уже наблюдались на юге Англии.

По прогнозам, Солнце достигнет пика своего примерно 11-летнего цикла активности, известного как «солнечный максимум», в период с января по октябрь 2024 г., что приведёт к впечатляющим проявлениям авроры как в нижних полярных областях, так и на юге Европы.

Следующий солнечный максимум особенно ожидаем после того, как предыдущий — в апреле 2014 года — был самым слабым за последнее столетие.

Это произошло после того, как в выходные дни северное сияние озарило большую часть Великобритании и Ирландии и достигло южной части Стоунхенджа.

«Я ожидаю, что активность авроры будет выше, чем за последние 20 лет», — сказал Ньель Гулбрандсен, исследователь космической физики из Геофизической обсерватории Тромсё, входящей в состав Арктического университета Норвегии (UiT). По мере приближения Солнца к своему пику солнечные бури участились, что привело к появлению большего количества аврор, которые видны южнее, чем обычно.

Обычно лучшими регионами для наблюдения северного сияния, которое возникает, когда от Солнца в сторону Земли летит множество частиц, являются северная Норвегия, северные районы Финляндии и Швеции, Исландия, север США и Канады, а также южная часть Гренландии. Однако во время солнечного максимума авроральный овал расширяется, и тогда он будет виден в разных частях Европы.

Клубника может оказывать удивительное влияние на наш мозг по мере старения

Клубника может снижать риск развития деменции и повышать настроение у людей, чей возраст и состояние обмена веществ предрасполагают к снижению когнитивных способностей.

В ходе 12-недельного исследования было установлено, что у людей среднего возраста с избыточным весом и признаками инсулинорезистентности, съедавших ежедневно эквивалент одной чашки клубники, улучшилась память и уменьшилось количество депрессивных симптомов по сравнению с контрольной группой.

Помимо деменции, всё более распространёнными становятся такие нарушения обмена веществ, как инсулинорезистентность, ожирение и связанные с ними проблемы со здоровьем. Недостаточной чувствительностью к гормону инсулину страдает почти половина населения США в возрасте старше 60 лет, и это является фактором риска развития деменции в более позднем возрасте.

«В данном исследовании мы попытались выяснить, может ли употребление клубники улучшить когнитивные способности и метаболическое здоровье у этой группы населения, и если да, то существует ли связь между улучшением когнитивных способностей и снижением метаболических нарушений», — говорит нейробиолог Роберт Крикорян из Университета Цинциннати.

Крикорян и его коллеги из США набрали 30 взрослых, в основном женщин, в возрасте от 50 до 65 лет с лёгкими когнитивными нарушениями и индексом массы тела (ИМТ), который относил их к категории людей с избыточным весом.

В течение двух недель до начала исследования их просили избегать употребления любых ягод, а во время исследования каждый день давать им либо 13-граммовый порошок из настоящей высушенной клубники, либо плацебо. До и после исследования проводилась оценка исполнительных способностей участников, поиска слов, функции долговременной памяти и настроения с помощью когнитивных тестов, а также отслеживались метаболические показатели.

Те, кто получал плацебо, хуже справлялись с тестом на отсроченное распознавание, который измеряет так называемую интерференцию памяти. Однако у тех, кто принимал клубничный порошок, помехи в памяти уменьшились, что говорит о том, что они стали лучше игнорировать несущественные данные.

«Снижение интерференции памяти означает меньшую путаницу семантически связанных терминов в тесте на запоминание слов, — поясняет Крикорян. — Обычно считается, что этот феномен отражает более эффективный исполнительный контроль в плане противостояния вторжению нецелевых слов во время тестирования памяти».

Участники, получавшие клубничный порошок, также сообщали о более низких депрессивных симптомах, что свидетельствует об улучшении эмоциональной адаптации и исполнительных способностей, т.е. о лучшей способности управлять повседневной деятельностью и социальными отношениями, а также об улучшении контроля над реакциями и большей гибкости.

Исследователи отмечают, что возраст и инсулинорезистентность, вероятно, привели к лёгким нарушениям исполнительной функции у многих участников, что позволяет предположить, что «лечение» в некоторой степени скорректировало существующий дефицит. Они не знают, улучшила бы клубника функции у тех, кто не имеет нарушений.

У перекармливания котов нашли нежиданную неприятную побочку

Владельцы кошек, перекармливающие своих питомцев, рискуют невольно нанести вред своим пушистым друзьям. Переедание приводит к увеличению веса, но, как показало новое исследование, оно также может снижать усвояемость питательных веществ и вызывать изменения в микробиоте кишечника кошки.

По мнению исследователей, этот вывод подтверждает рекомендации владельцев домашних животных ограничивать кормление и поощрять своих кошачьих компаньонов к активности.

Более половины кошек в США имеют избыточный вес, что само по себе является тревожным фактором. Потеря веса у кошек широко изучена, говорят специалисты из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн, поэтому они хотели лучше понять последствия набора веса.

В исследовании приняли участие 11 «худых» кошек, все стерилизованные взрослые самки. В течение двух недель кошки получали коммерческую сбалансированную диету с дозированным питанием, пока учёные проводили базовые измерения. Затем в течение 18 недель животные получали тот же корм, но им разрешалось есть столько и так часто, как они хотели.

На исходном уровне, а также через 6, 12 и 18 недель после начала «шведского стола» исследователи собирали образцы кала и крови, а также данные о физической активности без контроля с помощью мониторов, прикреплённых к ошейникам кошек.

Исследователи обнаружили различия в типах микробов, обитающих в кишечнике кошек до и после 18 недель свободного кормления. Кроме того, время прохождения по желудочно-кишечному тракту (время от приёма пищи до выведения продуктов жизнедеятельности) уменьшилось примерно на 25 % по мере того, как кошки набирали килограммы.

«Изменение времени прохождения по желудочно-кишечному тракту было новой находкой и потенциальной причиной изменения микробиоты кала», — сообщают учёные.

Примечательно, что некоторые изменения в микробиоме изучаемых кошек противоречили тем, которые наблюдались у людей с ожирением, что указывает на то, что здесь, вероятно, действуют более сложные факторы, чем просто вес.

Понимание метаболических и желудочно-кишечных изменений, происходящих при ожирении у кошек, может помочь в его профилактике и лечении, а дальнейшие исследования, по мнению авторов, позволят более детально изучить связь изменений микробиома кишечника с общим состоянием здоровья.

Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали