Наука - ITCyber.ru - HI-TECH, IT and CYBER NEWS

Почему некоторые люди сохраняют остроту ума до глубокой старости

ITCyber — Mon, 26 Feb 2018 20:06:13 +0300

Почему некоторые люди сохраняют остроту ума до глубокой старости

Иногда встречаются люди, которые даже в преклонном возрасте сохраняют хорошую память и отличные когнитивные способности, а их сверстники не только утрачивают "остроту" ума, но и страдают от таких нейродегенеративных заболеваний, как прогрессирующее слабоумие, болезни Альцгеймера и Паркинсона. Отличительные черты образа жизни и особенности организма подобных представителей нашего населения попытались идентифицировать ученые из Северо-Западного Университета в Чикаго, Университета Калифорнии и Национального Института по проблемам старения (США). Исследователи изучали состояние здоровья и когнитивные способности людей, достигших 80-летнего возраста. Почти тысяча добровольцев согласились принять участие в проекте и прошли особое тестирование на выявление тех, кому удается сохранить свою память и ум в таком же отличном состоянии, как и в 40-50 лет. Участникам предлагалось прослушать серию из 15 различных и абсолютно не связанных между собой по смыслу или произношению слов, а через полчаса попытаться вспомнить максимальное количество из них. Среди всех испытуемых только 5% оказались сверхустойчивыми к старению и "одряхлению" мозгов и они смогли воспроизвести практически все предложенные слова. Остальные участники в среднем запоминали около пяти слов. Норма же для 50-летних в этом тесте составляет воспроизведение 9 слов. Один из успешно прошедших тестирование добровольцев, чей возраст составил аж 87 лет, отмечает, что такой результат не означает его умственное превосходство над другими сверстниками. У отца данного участника болезнь Альцгеймера начала развиваться в 50-летнем возрасте, а он сам сохранил "живость" ума благодаря активной социальной жизни и регулярным занятиям спортом (бег, велосипед, теннис, волейбол). Некоторые из "суперстойких" добровольцев не отказывали себе в курении или в алкоголе, пережили тяжелые потрясения в своей жизни, имели изначально различные IQ, но избежали развития слабоумия и прогрессирующей деградации нейронных структур головного мозга. Сканирование мозга участников показало, что у "суперстарцев" внешний мозговой слой, отвечающий за память и ключевые мыслительные функции, был намного больше, чем у их испытуемых сверстников, и соответствовал показателям, характерным для 50- и 60-летних людей. Обычно нейродегенеративные изменения в коре головного мозга развиваются прогрессирующими темпами после 50 лет. Когда ученым удалось отобрать и проанализировать образцы мозговых тканей у тех из "суперстойких" участников, которые умерли от старости на протяжении данного исследовательского проекта, то выяснилось, что их мозг был заполнен большим количеством непривычно крупных и прямых нейронов, получивших название "экономных". У обычных людей такого же возраста нервных клеток подобного типа в четыре-пять раз меньше. Исследователи обнаружили, что у 40% участников, которые были устойчивы к прогрессирующему слабоумию, имели полноформатные симптомы болезни Альцгеймера, но смогли сохранить ясность мышления до самой смерти. Анализ их мозговых тканей показал присутствие в них определенного числа амилоидных и тау белков, что является признаком нейродегенеративных нарушений. Каким образом этим пожилым людям удалось предотвратить ухудшение памяти и снижение когнитивных способностей ученым пока еще предстоит выяснить. Работа в данном направлении продолжается.

Земная атмосфера как ключ к поиску жизни вне Солнечной системы

ITCyber — Sun, 25 Feb 2018 19:52:58 +0300

Земная атмосфера как ключ к поиску жизни вне Солнечной системы

Как сообщается в статье команды шотландских ученых под руководством доктора Сары Рагхеймер из университета Святого Андреаса и Лайзы Кальтенэггер из Корнелльского университета в специализированном научном издании The Astrophysical Journal, было проведено исследование, как на протяжении истории Земли развивалась и изменялась ее атмосфера, и как эти изменения могли повлиять на возникновение и развитие жизни на планете. На основе модели эпох развития Земли ученые создали модели для атмосфер планет, вращающихся вокруг звезд, которые по размерам как меньше, так и больше нашего Солнца. При этом оказалось, что кроме категории центрального светила, что является определяющим фактором для развития атмосферы планет, важным оказался и вопрос, насколько доказуемы в ней признаки потенциальной жизни – так называемые биоподписи. В своем исследовании авторы сконцентрировались на четыре важнейших периодах земной истории: время появления первых микробов – то есть около 3,9 миллиарда лет назад, период после их появления и до глобального увеличения количества кислорода в атмосфере около 2 миллиардов лет назад, период второго возрастания уровня кислорода в атмосфере Земли около 800 миллионов лет назад, а также Земля в настоящую историческую эпоху. В каждом из этих периодов содержание в земной атмосфере азота, метана и двуокиси углерода значительно различалось. Результаты проведенного исследования продемонстрировали, как развивалась жизнь в периоды определенных и различных атмосфер, показав при этом, что смогут истолковывать в будущем ученые в качестве подтверждения биоподписей и признаков развитой жизни на экзопланетах, примерно равных по размерам Земле. «Уже очень скоро мы сможем обнаружить с помощью новых поколений телескопов бесчисленное множество экзопланет, которые мы пока даже представить себе не можем», - объясняет Рагхеймер. - «И даже если мы проследим историю нашей собственной планеты, то будем просто шокированы тем, насколько радикально в разные периоды ее развития изменялась ее атмосфера. И если совместить эту историю с тем, насколько различным образом может взаимодействовать свечение материнской звезды с атмосферами ее планет, мы сможем создать целую сеть моделей, которые помогут нам лучше понять будущие открытия». Особой целью исследователей было выяснить, насколько доказуемыми были и могут быть биоподписи, то есть газы на протяжении истории Земли и, соответственно, моделируемых экзопланет. «Разумеется, различная толщина облачного покрытия и поверхностные особенности, как то океаны и континенты, в нашем исследовании тоже принимались во внимание в качестве факторов, чтобы убедиться, насколько сильно они влияют на модели, и можно ли их действительно принимать в качестве образца для далеких планет, которые будут открыты грядущими мощными телескопами и, соответственно, будут подвергаться анализу». Один лишь только преемник знаменитого «Хаббла», телескоп James Webb Space Telescope (JWST), уже успел обнаружить более десятка потенциально пригодных для жизни планет земных размеров, вращающихся вокруг красных карликов. А уже в середине 2020-х будет запущен новый крупный телескоп European Extremely Large Telescope (EELT), который будет в состоянии находить и отображать новые экзопланеты.

Новая технология NASA зафиксировала быстрое таяние льда в Антарктиде

ITCyber — Sun, 25 Feb 2018 19:40:29 +0300

Новая технология NASA зафиксировала быстрое таяние льда в Антарктиде

Спутники, Big Data и ледники Ледники Антарктиды постоянно тают. Иногда от них откалываются айсберги, площадь которых превышает площадь некоторых стран. Таяние ледников Антарктики также считают главной причиной поднятия уровня мирового океана. По своей сути, таяние ледников представляет собой процесс сползания льда в море, где он получает тепло от соленой воды и постепенно растрескивается. Но как быстро происходит этот процесс? Новое исследование ученых из NASA позволяет "в цифрах" оценить скорость движения льда в ледниках Антарктиды. Инновационная методика базируется на анализе данных, поступавших в течение последних семи лет со спутников Геологической службы США Landsat. Долгое время орбитальные аппараты фиксировали любые изменения в рельефе Земли. Тысячи изображений ледяного щита Антарктиды за период с 2008 по 2015 год, сложенные вместе, позволили ученым создать единое целое изображение. На нем видно, в каких точках лед двигался с большей скоростью, а где – оставался почти неподвижным. Анализ этих показателей является критически важным для определения механизмов, которые приводят к ускорению сползания льда в море. Более того, новая система позволяет автоматически генерировать карты движения ледников на основе новых данных. Благодаря этому информация о состоянии ледников Антарктики теперь будет обновляться регулярно, в отличие от ситуации, которая сохранялась в течение нескольких последних десятилетий. Критические регионы Исследователи установили, где именно скорость движения ледников в последние годы увеличилась больше всего. Этим местом оказался ледник в заливе Маргариты, что на Антарктическом полуострове. Здесь скорость движения ледника за исследуемый период увеличилась с 400 до 800 метров в год. Ускорение движения ледников наблюдается на всем ледовом щите Западной Антарктиды, что, в частности, охватывает ледники Антарктического полуострова, у которого расположена украинская исследовательская станция "Академик Вернадский". Скорость движения льда в этой части Антарктиды с 2008 по 2015 год выросла в среднем на 89%. В состоянии значительно большего по площади ледяного щита Восточной Антарктиды серьезных изменений зафиксировано не было. Он также тает, но скорость движения льда в его ледниках в течение периода наблюдений оставалась неизменной. Исследование также показало, что в 2015 году Антарктида потеряла всего 1929 млрд тонн льда с погрешностью в 40 млрд тонн. Если сравнить этот результат с показателями 2008 года, становится очевидным, что потери льда континентом увеличивались на 36 млрд тонн ежегодно. Исследование шельфовых ледников Росса и Ронне Другая группа гляциологов из Калифорнийского университета занималась непосредственно одним из тех ледников Антарктиды, которые тают относительно медленно. Шельфовый ледник Росса относится к Восточному ледовому щиту. Это огромное ледяное поле, по своей площади равное Испании. В отличие от ледника Ларсена, который находится на Антарктическом полуострове, и от которого недавно откололся айсберг массой в 1 триллион тонн, ледник Росса уменьшает свою площадь относительно медленно. Для того чтобы разобраться в причинах сохранения ледника Росса, в 2015 году было осуществлено бурение. С помощью термобура была создана скважина глубиной 755 метров. Точкой для бурения была избрана так называемая "береговая" узкая лента антарктического шельфа, которая расположена чуть выше береговой линии. В этой зоне лед, лежащий на континенте, постепенно переходит в часть, которая держится на поверхности воды. Ученые заподозрили, что именно таяние льда в береговой зоне вызывает ускорение скорости таяния всего ледника. Однако исследования точки трансформации льда шельфового ледника Росса произошло только недавно и принесло довольно неожиданные результаты. До этого ученые уже исследовали береговую зону другого огромного ледяного поля – шельфового ледника Ронне. Тогда исследования проводились с помощью спутника. Исследователи только измерили толщину льда и установили, что ледник в целом поддерживается на воде примерно теми же механизмами, что и отдельные айсберги. Пресная вода подо льдом Бурение продолжалось две недели, после чего исследователи опустили в заполненную водой скважину исследовательскую аппаратуру. Самым большим сюрпризом стало то, что на самом дне скважины был обнаружен слой соленой воды. Оказалось, что в придонной зоне лед не имеет прямого контакта ни с почвой, ни с соленой водой. Снизу лед от морской воды отделяет слой пресной воды толщиной около 1 метра. Исследователи считали, что вода, которая образуется в результате таяния льда, будет быстро смешиваться с соленой водой вследствие действия волн. Однако этого не происходило, зато они увидели образование надежного изолятора. Исследования показали, что в береговой зоне ледник потерял лишь 10 сантиметров толщины. Этот показатель значительно ниже, чем в среднем по леднику. Главным результатом исследования стало то, что мы впервые получили исчерпывающую информацию о механизме таяния ледников в Антарктике. Несмотря на достигнутый результат, исследователи признают, что для построения адекватной модели до сих пор не хватает полных данных. Необходимо провести гораздо больше измерений, для которых необходимо бурить новые скважины, что может повредить экологии. Несмотря на то, что таяние ледников в Антарктиде было отмечено уже давно, до сих пор этот процесс связывали преимущественно с эмоциональными дискуссиями относительно того, действительно ли это катастрофический процесс, или просто многолетнее колебание количества льда на континенте. Теперь эмоциональные оценки заменили точные карты и числа. Возможно, мы нескоро поймем, как предотвратить окончательное таяние ледников Антарктиды, однако путь к этому лежит через понимание этого процесса. А для этого нужны новые детальные исследования. Как с применением спутников, так и непосредственно на ледяном континенте.

Как преодолеть старение? Убить стареющие клетки!

ITCyber — Thu, 28 Dec 2017 12:00:32 +0300

Как преодолеть старение? Убить стареющие клетки!

Сторонникам гуманного обращения с животными не понравится то, что будет написано ниже. Занимаясь генетической модификацией мышей, доктор Ян Ван Дюрсен из Рочестера, штат Миннесота, столкнулся с проблемой их быстрого старения. Очевидно, мутация прошла не по сценарию, и мыши старели быстрее обычного. Что такое старение с биологической точки зрения? Клетки в один момент перестают делиться и производить новые версии. Вместо деления, они извергают сотни белков и будто застывают, ожидая смерти. Микробиологи Леонард Хейфлик и Пол Мурхед создали термин "старение" еще в 1961 году, считая, что это означает старение на клеточном уровне. В то время исследований в этом направлении проводилось крайне мало, а ученых даже называли идиотами. Хотя многие клетки умирают самостоятельно, все соматические клетки обладают способностью испытывать старение. Но долгое время эти клетки вызывали незначительный интерес. Несмотря на способность к репликации, стареющие клетки остаются активными в метаболиях, часто продолжая выполнять основные функции в организме. Позже исследователи обнаружили то, что молекулярный биолог Джудит Камписи называет "темной стороной" старения. В 2008 году три исследовательские группы в Институте исследований старения в Новато, штат Калифорния, показали, что стареющие клетки выделяют избыток молекул, включая цитокины, факторы роста и протеазы, которые влияют на функцию соседних клеток и стимулируют местное воспаление. Эту активность описали как секреторный фенотип, связанный со старением клетки, или SASP. У молодых, здоровых тканей эти секреции, вероятно, являются частью восстановительного процесса, с помощью которого поврежденные клетки стимулируют репарацию в соседних тканях и выделяют сигнал тревоги, который побуждает иммунную систему их устранить. Однако в какой-то момент стареющие клетки начинают накапливаться – это процесс, связанный с такими проблемами, как остеоартрит, хроническое воспаление суставов, атеросклероз, затвердение артерий. Именно таким образом стареющие клетки могут провоцировать возрастные заболевания. Доктор Ван Дюрсен назвал эти клетки "зомби-клетками" и обнаружил, что уничтожение таких клеток помогает преодолеть много разных возрастных болезней. Это открытие было сделано в далеком 2011-ом, а затем десятки экспериментов подтвердили, что стареющие клетки накапливаются в конкретных органах и их устранение может смягчить или даже предотвратить определенные заболевания. К примеру, очистка от зомби-клеток у мышей, оказалось, восстанавливает работоспособность, плотность меха и функции почек. Это также уменьшило заболевания легких и даже способствовало восстановлению поврежденных хрящей. Это говорит о том, что уничтожение зомби-клеток может стимулировать производство новых тканей. Лекарства для вечной молодости Сейчас биотехнологические и фармацевтические компании готовы испытать средства, известные как сенолитики. Именно они, так или иначе, убивают стареющие клетки. Доктор Ван Дюрсен планирует провести несколько клинических испытаний в течение следующих двух с половиной лет, занимаясь лечением людей с остеоартритом, заболеваниями глаз и заболеваниями легких. Геронтолог Джеймс Киркленд, который принял участие в исследовании 2011 года, с большой осторожностью проводит небольшие исследования, доказывающие эффективность сенолитиков против ряда возрастных заболеваний. Сам Джеймс Киркленд пишет: "Я теряю покой, потому что эти вещи всегда хорошо выглядят у мышей или крыс, но когда дело касается людей, вы попадаете в кирпичную стену". На самом деле здесь есть жесткая ирония. Управление продовольствия и медикаментов США (FDA) не считает старение условием, которое требует лечения. Соответственно, это означает отсутствие финансирования всех подобных исследований. С другой стороны, если такие испытания предложат что-то действительно революционное, это станет массовым толчком для разработки методов лечения и лучшего понимания фундаментального процесса старения. Так, многие исследователи считают сенолитики эффективными препаратами, которые можно разрешить для клинических испытаний и эффективно применять в борьбе с возрастными болезнями. В настоящее время в литературе описано 14 сенолитиков, включая небольшие молекулы и антитела. В марте этого года ученые детально исследовали пептид, который активирует путь к клеточной смерти и может восстановить блестящие волосы и физическую форму у мышей. На пути к признанию Пока каждый сенолитик убивает особый вид стареющей клетки. Каждый тип клеток может иметь другой способ защитить себя, поэтому ученым придется искать комбинации препаратов, чтобы уничтожить все. Сейчас исследуется, какие именно стареющие клетки связаны с конкретной болезнью. Не вызывает сомнения, что для различных симптомов необходимо будет разработать различные виды лекарств. Вместе с тем, сенолитики имеют массу положительных качеств. В отличие от рака, в котором одна оставшаяся клетка может вызвать новую опухоль, нет необходимости убивать каждую стареющую клетку в ткани. Исследование на мышах показывает, что типологизации большинства из них достаточно, чтобы изменить ситуацию. Наконец, сенолитические препараты очистят только стареющие клетки, которые уже имеются – они не препятствуют формированию таких клеток в будущем, а это значит, что старение может продолжать выполнять свою первоначальную роль, например, подавлять опухоль. Пока это не убедило FDA. И не только его. Почти через 60 лет после первоначального открытия, Хейфлик считает, что старение – это неумолимый биофизический процесс, который не может быть изменен путем изъятия стареющих клеток. Сторонники сенолитиков гораздо более оптимистичны и воодушевлены последними результатами. Мыши показывают, что такие лекарства вызывают существенные улучшения в организме и ликвидируют возрастные заболевания. Если ликвидация стареющих клеток у людей уничтожит возрастные заболевания, исследователи будут стремиться к созданию более широкой анти-стареющей терапии. Вместе с тем, исследователи настаивают на том, что никто не должен принимать эти препараты до тех пор, пока соответствующие испытания на безопасность для человека не будут завершены.