Биология

Чтобы лучше разбираться в мире биохакинга, а ещё развивать свою нейропластичность, нужно книжки читать полезные. Сделал подборку книг по биохакингу и мозгу, с краткой аннотацией:

В этой статье я расскажу о приемах и привычках, которые помогают выполнять задачи продуктивнее. Многие из них также могут значительно улучшить ваше самочувствие, поднять эффективность. К каждой из привычек я постараюсь приводить научные привычки.

Большинство из этих привычек на текущий момент уже внедрено в мою жизнь или жизнь моих близких знакомых - они в том числе подтверждают прирост продуктивности после освоения этих иснструментов.

Для разговора о прионах, необходимо осознавать многие моменты и положения связанные с ними в окружающей нас действительности. В рамках ограниченного объема статьи мы не сможем с одинаковым уровнем подробности изложить все полезные сведения но в преамбуле перечислим, назовем многие из них. Прионы это особый класс инфекционных агентов, представленных белками с аномальной третичной структурой, лишённые, в отличие от всех известных патогенов (вирусов, бактерий и пр.), генома в виде ДНК или РНК.  Образование прионов  обнаружено у млекопитающих, птиц и рыб, прионы формируют необычайно прочные агрегаты фибриллярной структуры – амилоиды.

Для таких белков важную роль играют изменения характера укладки полипептидной цепи при превращении белка PrPC в прион PrPSc, механизмы копирования конформации, структура гена PRNP, а также возможные функции прионов в регуляции клеточных процессов. Важной причиной внимания к прионам служат существующие заболевания, связанные с прионами - губчатые (спонгиформные) энцефалопатии - и свойства, отличающие прионные болезни от других инфекционных заболеваний. Необходимо также упомянуть о проблемах диагностирования прионных заболеваний человека (наследственные, инфекционные, спорадические) и существовании межвидового барьера. Интерес представляют молекулярные основы прионных заболеваний - роли прионного белка РrРc в организме, структуре и свойствам клеточного белка PrPc.

Цель публикации в первую очередь образовательная, познавательная, популяризация науки, а также стремление привлечь в ряды исследователей, в науку приток новых молодых умов, вызвать в таких умах стремление к поиску ответов на возникающие вопросы.  Масштабность темы требует ввести разумные ограничения на излагаемый материал после краткого панорамного ее рассмотрения.

Второе начало термодинамики – это один из фундаментальных физических законов, который никогда не нарушается в закрытых системах (по крайней мере, в макромире). Замечательную статью, описывающую современные представления о втором начале термодинамики, написал на Хабре уважаемый @dionisdimetor но в целом второе начало термодинамики сводится к трём аспектам:

1)      Энтропия в закрытой системе не может убывать

2)      Любую энергию невозможно на 100% преобразовать в работу – часть энергии теряется виде теплоты

3)      Тепло не может самопроизвольно перетекать от более холодного тела к более тёплому; иными словами, если вы дотронетесь рукой до горячего чайника, то обожжётесь, а не поднимете температуру чайника, «подогрев» его теплом вашей ладони.  

В середине XIX века в индустриальной Англии подробно изучалась связь теплоты и работы, а также передача теплоты в жидкостях и газах. На фоне этих событий в 1860-е годы знаменитый физик Джеймс Клерк Максвелл заинтересовался, существуют ли лазейки, позволяющие обойти второе начало термодинамики, и придумал знаменитый парадокс под названием «демон Максвелла».  

Борьба за выживание на планете Земля, это всегда борьба долгосрочных, генетически обусловленных, стратегий. Гены конечно же не мыслят категориями стратегий, они не мыслят вовсе. Но они формируют свойства организмов, которые определяют их стратегии выживания. Стратегий этих огромное разнообразие; кто-то заботится об отпрысках, кто-то плодит миллионы потомков, авось кто выживет, кто-то развивает мозг, кто-то учиться менять цвет кожи. А кое-кто учится считать.

Сумев выбрать правильную стратегию, можно прекрасно существовать сотни миллионов лет, не обладая при этом ни продвинутым мозгом, ни быстрой реакцией, ни даже нервной системой. Ниже рассказ об одной из таких стратегий. На мой взгляд, если бы проводился чемпионат стратегий, она заслуживает первое место. Стратегия настолько же проста, насколько не очевидна.

В последние годы в нашей повседневной речи плотно закрепилось словосочетание «нейронные сети». Этот термин означает набор методов и программных решений из машинного обучения, дискретной математики и информатики. Но про что совсем часто забывают — он происходит из нейробиологии. Несмотря на очевидное название, нейросети — это не набор операторов IF и ELSE, а модели, вдохновлённые нервной системой живых организмов. Их эффективность в пору, когда у нас есть такие генеративные модели как GigaChat и Kandinsky, наглядно видна каждому. 

Но окружающая нас живая природа не ограничивается одними лишь нейронами. Наблюдение за поведением от крошечных клеток до колоний в миллионы особей подарило нам множество полезных математических алгоритмов. И продолжает дарить дальше. Остаётся только догадываться, сколько всего нам ещё предстоит открыть. Да, математикой и компьютерными науками можно заниматься не только в лаборатории над микроскопом, но и вовсе в полевой экспедиции. 

И именно об этом я хочу рассказать в этой статье, заодно показав, сколь тонка грань между нашими творениями из бездушного кремния и металла и окружающим нас царством жизни.

Внутри каждой растительной, животной и человеческой клетки находятся миллиарды молекулярных машин. Они состоят из белков, ДНК и других молекул, но ни одна из них не работает сама по себе. Только наблюдая за тем, как они взаимодействуют друг с другом в миллионах комбинаций, мы можем по-настоящему понять жизненные процессы.

В статье, опубликованной в журнале Nature, мы представляем AlphaFold 3 — революционную модель, которая может предсказать структуру и взаимодействие всех молекул жизни с беспрецедентной точностью. Для взаимодействий белков с другими типами молекул мы наблюдаем как минимум 50-процентное улучшение по сравнению с существующими методами предсказания, а для некоторых важных категорий взаимодействий мы удвоили точность предсказания.

Несмотря на огромное расстояние между нами и сверкающим спутником Сатурна Энцеладом, этот ледяной спутник с океаном является главной целью в наших текущих поисках внеземной жизни. Он выбрасывает в космос водяной пар и крупные органические молекулы через трещины в своей ледяной оболочке, которая относительно тонка по сравнению с другими ледяными океаническими спутниками, такими как Европа Юпитера. Хотя она всё ещё находится вне пределов досягаемости, научный доступ к её океану не так сложен, как у Европы, ледяная оболочка которой гораздо толще.

Наличие крупных органических молекул не вызывает особых споров. Но они не обязательно означают, что в древнем, невидимом океане скрывается что-то живое. Напротив, они могут образовываться в результате гидротермальных процессов. Сложность в том, что гидротермальные процессы также могут быть связаны с возникновением жизни.

С детства люблю растения. Не скажу, что между нами было что-то серьезное, но связь поддерживалась всю жизнь. Вместо растений я с головой ушел в IT, программирование и ML. И так бы жил, пока однажды мне не попалась статья, пробросившая мостик от моих навыков к давней любви. Это запустило цепочку событий (посмотрите у меня в профиле последние посты), которая длится уже 3 года и привела к идее строительства фермы по выращиванию настоящего васаби в Подмосковье.

Имеет ли сознание квантовую природу? Мозг - детерминированная биохимическая машина или квантовый компьютер? Как долго в нервной ткани сохраняется квантовая суперпозиция? Могут ли случайные квантовые события вызывать активацию нейронов и влиять на работу нейросетей? Или квантовые эффекты всегда нивелируются тепловыми колебаниями атомов и молекул, разрушающими квантовую когерентность на разумных пространственно-временных масштабах? Что о роли квантовой физики в функционировании нашего организма может сказать квантовая биология?

В этой статье я разбираю теорию скоординированной объективной редукции (Orch-OR) Хамероффа-Пенроуза и другие модели квантового сознания, а также гипотезу критического мозга, механизм нейронных лавин и эфаптическую передачу. Справедливости ради я привожу аргументы как сторонников идеи квантового мозга, настаивающих на возможности амплификации квантовых эффектов до уровня нейронов, так и противников, утверждающих, что термодинамические условия функционирования мозга препятствуют проявлению квантовых свойств на макроскопических масштабах. На сегодняшний день экспериментальных данных ещё недостаточно, чтобы понять, кто из них прав. Но каждая из этих гипотез влечёт за собой серьёзные философские следствия, которые я также здесь объясняю.

Как часто вы ловили себя на мысли «Вот, блин, весь выходной прозалипал в бесконечных лентах, а ничего полезного так и не сделал»? Не спешите себя винить! Скорее всего, все дело в вашем мозге, который привык баловаться дофамином. Увы, с этой проблемой сталкиваются большинство современных людей (и мы в beeline cloud — не исключение). Хорошая новость: ее можно решить!

Почему некоторых людей гораздо сильнее мотивируют именно сложные задачи? И есть ли способ превратить трудные дела в легкие?

Скорее всего, вы можете играть в видеоигры хоть каждый день. Или, например, листать социальные сети. Не сомневаюсь также, что вы без труда сможете просидеть целый день перед экраном монитора.

А теперь попробуйте целый час посвятить учебе... Звучит очень утомительно. А что, если вместо этого часок-другой поработать над своим сайд-проектом? Хм. Всё равно скукотища.

Изменённые состояния сознания (ИСС). В предшествующих публикациях автором рассматривалось понятие сознания и то каким оно бывает, перечислялись основные научные концепции сознания, что в сознании изучается. Перечислялись свойства человеческого сознания и его функции, инвазивные и неинвазивные методы изучения сознания, методы моделирования функционирования мозга, указывались предпосылки для разработки теории сознания. Назывались уровни и виды состояния сознания, измененные состояния. В последнем перечне среди прочих назывался гипноз, о котором подробнее речь пойдет ниже. В предыдущей статье читатели ознакомились с одним примечательным ИСС – кома. В предлагаемой настоящей работе вниманию читателей предлагается другое не менее замечательное ИСС. Ознакомиться с гипнозом и его не совсем обычными проявлениями предлагает автор. Рассматриваются вопросы, связанные с ИСС: как человек вводится в состояние гипноза, каким бывает гипноз и шире – какими бывают ИСС, т. е. затрагивается вопрос о моделях, классификациях ИСС и некоторые другие вопросы. Удивительные вещи вытворяют клетки нашего мозга, и не только они при реализациях ИСС. Хотелось бы получить вразумительные объяснения всего происходящего, но увы – наука к этому не готова.

Цель публикации в первую очередь образовательная, познавательная, популяризация науки, а также стремление привлечь в ряды исследователей, в науку приток новых молодых умов, вызвать в таких умах стремление к поиску ответов на возникающие вопросы.  Масштабность темы требует ввести разумные ограничения на излагаемый материал после краткого панорамного ее рассмотрения.

Не так давно я позволила коллеге вставить мне в руку капельницу. Он несколько раз перегнал физраствор туда-сюда между двумя шприцами, чтобы в жидкости появились пузырьки, а затем ввёл пенящуюся жидкость в мою вену. Мы хотели узнать, сможет ли новый гаджет — маленький допплеровский ультразвуковой датчик — услышать пузырьки в моей крови. Мы надеялись, что этот прибор пригодится при наблюдении за дайверами на предмет декомпрессионной болезни, известной также как «заломай». Когда пузырьки проходили через ультразвук, мы с радостью услышали последовательность щелчков. Пузырьки в артериях могут быть смертельно опасны, но пузырьки в венах обычно безвредны. Я знала, что это безопасно, и это был не первый раз, когда я втыкала в себя иглу ради науки.

Я биомедицинский инженер и исследователь в Медицинской школе Университета Дьюка. Я изучаю способы выживания людей в экстремальных условиях, например под водой или в космосе. Я не одинока в использовании собственного тела в исследованиях; на самом деле, за исключением таких областей, как химиотерапия и хирургия мозга, эта практика удивительно распространена. Однажды доктору Шерри Фергюсон, ещё одному исследователю подводного плавания, понадобилась камера, в которой воздух мог бы находиться под давлением только вокруг ног человека. Проектируя аппарат, она постоянно испытывала его на себе. В процессе работы оказалось, что её выталкивает из прототипов под действием давления, и она снова и снова вылетала из аппарата, пока не создала хорошо работающее уплотнение. Она также надевала маску и вдыхала токсичные газы, чтобы должным образом проинформировать и предупредить потенциальных испытуемых о симптомах, которые они будут испытывать – а также чтобы никто не смог подделать результаты.

Манускрипт Войнича давно озадачивает и завораживает историков и обычных людей. Этот позднесредневековый документ покрыт иллюстрациями звёзд и планет, растений, зодиакальных символов, обнажённых женщин, голубых и зелёных жидкостей. Но сам текст — предположительно, работа пяти разных переписчиков — зашифрован и ещё не понят.

В статье, опубликованной в журнале Social History of Medicine, мы с моим соавтором Мишель Л. Льюис предполагаем, что секс является одним из предметов, подробно описанных в манускрипте, и что самая большая диаграмма изображает и секс, и зачатие.

В России начался “сезон клещей”, а это значит, что прогулки на улице теперь требуют от нас особенной аккуратности.

Ежегодно в России около !полумиллиона человек! хоть раз снимают с себя клеща. Многие инциденты заканчиваются спокойно и без серьезных последствий, но некоторые непременно ведут к больничной койке. Клещи являются переносчиками ряда серьезных болезней, которые могут быть переданы человеку через их укусы. К ним относят: болезнь Лайма (боррелиоз), клещевой энцефалит, эрлихиоз, краснуху клещей и т.д.

Наиболее известным заболеванием является боррелиоз. Он опасен тем, что часть пациентов остается без действенного лечения, в силу отсутствия эффекта от антибиотиков. 

В данной статье я расскажу о том, как ученым удалось обнаружить белок, вырабатывающийся вместе с потом, способный подавлять рост бактерий, вызывающих болезнь Лайма.

Приятного прочтения :)

Стопка пластин – это не только оконный стеклопакет – это еще и слои глины и известняка в недрах земли, это «атмосфера» далекой звезды и атмосфера Земли, это живая ткань под микроскопом, тонкие плёнки. И «свет» – это не только видимый диапазон – это и радиоизлучение, и ультрафиолет. То есть, такие спектры интересны геологам, астрономам, биологам.

Математические методы вычисления этого спектра преподаются в ВУЗах. Предмет называется «Матричная оптика».

А я вставил эту математику в веб-страничку – она строит график спектра для стопки, составленной Вами из произвольного количества слоев вакуума, стекла, металла, холестерического жидкого кристалла, скрещенных поляризаторов, метаматериалов и всего такого прочего.

И назвал веб-страничку «Калькулятор Прашкевич» (это название – подарок на Первое апреля дорогому мне человеку).

Ссылка на Прашкевича

Есть один нюанс со смартфонами. В ссылке смартфоны автоматически приписывают букву "s" к слову "http". Получается "https". С этой припиской ссылка не работает – надо в адресной строке руками удалить эту букву.

Веб-страничку можно использовать как игрушку для детей в образовательных целях (возрастных ограничений нет).

Буду благодарен за отзывы и критические замечания.

Довольно обширный материал о живой клетке представлен в моем цикле статей о живой клетке. В статьях рассмотрены вопросы о возникновении клеточной жизни на Земле, о свойствах, функциях и устройстве клетки, о размножении клеток и организмов, о наследовании живыми организмами родительских свойств во многих поколениях, о единстве принципов растительного и животного мира и другие вопросы. Центральным ведущим элементом в живом организме является клетка. Разнообразие клеток неожиданно оказалось очень большим. При исследовании мозга мышей обнаружено около 50 различных клеток. Мозг, центральная нервная система (ЦНС) оказались весьма любопытными органом и системой. Многомиллиардные проекты посвящены изучению мозга, о чем в цикле тоже рассказывалось. Исходя из функций, клетки ЦНС подразделяются на сенсорные (воспринимающие сигналы), ассоциативные (связывающие нейроны в единую систему) и эффекторные (передающие импульсы к органам). По характеру воздействия на клетки в ЦНС выделяют возбуждающие и тормозящие нейроны. Особая группа секреторных нейронов генерирует, синтезирует нейрогормоны.

Через ЦНС замыкаются все рефлексы организма. ЦНС регулирует работу отдельных органов и систем организма, она координирует и согласует между собой деятельность различных органов и систем органов. ЦНС также обеспечивает связь организма с внешней средой, обусловливает адекватные поведение и реакции на раздражители, адаптируя организм к изменению условий.

Все сказанное выше справедливо для состояния организма и клеток, находящихся в «норме». На практике (в жизни) имеют место отклонения от «нормы» и довольно значительные. Существуют условия, когда человек впадает, например, в кому на длительный период (недели, месяцы, годы и даже десятилетия). Возникают измененные состояния сознания. Большой проблемой становится установление диагноза и уровня сознания. Организм в коме живой, его жизнедеятельность поддерживается часто аппаратно медиками и родственниками, но он порой становится подобным растению. В таком состоянии человека главный вопрос о сознании. Сохраняется сознание или оно разрушено и восстановлению не подлежит. И дальнейшую судьбу решает уже не сам человек, а его близкие. Отключать систему жизнеобеспечения или продолжать поддерживать надежду на выздоровление. В практике имел место случай такого поддержания в течение 42 лет, но к излечению это не привело, человек скончался, не приходя в сознание.