В открытых водоемах часто наблюдается, что утята и гусята следуют за своими матерями высокоорганизованным строем. Энергетические измерения, проведенные Фишем, подтвердили, что утята могут сэкономить до 62,8% метаболических усилий, плывя по следу вожака.
Возникают вопросы. Почему они плывут строем? Как лучше всего плавать? Сколько энергии может сохранить каждый при групповом плавании? Чтобы ответить на эти вопросы, авторы создали упрощенную математическую и численную модель и рассчитали волновое сопротивление группы водоплавающих птиц в плавающем строю. Наблюдали два новых и интересных открытия: движение по волнам и прохождение волн
Катаясь на волнах, создаваемых уткой-матерью, идущий сзади утенок может добиться значительного снижения волнового сопротивления. Когда утенок плывет позади своей матери, возникает разрушительное явление интерференции волн, и волновое сопротивление утенка становится положительным, толкая его вперед. Что еще интереснее, это преимущество катания на волнах может быть поддержано остальными утятами в построении в один ряд. Начиная с третьего в очереди, волновое сопротивление особей постепенно стремилось к нулю, и достигается хрупкое динамическое равновесие. Каждый индивидуум в этом равновесии действует как проводник волны, передавая энергию волны своему хвосту без каких-либо потерь энергии.
Специалисты вычисляют волновое сопротивление в 1290 точках и получают контур уменьшения сопротивления. Можно заметить, что существует высокая согласованность между волновой картиной матери-утки и контуром утенка. Есть три основных области концентрации волновой энергии. Наиболее интенсивное гидродинамическое взаимодействие происходит в области кормового клина, где сосредоточена энергия волны. Максимум и минимум появляются на центральной линии позади утки-матери. Если предположить, что утенок развил инстинктивное чувство сопротивления, он добивается минимального сопротивления. Кроме того, боковая сила и момент рыскания, действующие на утенка, когда он плывет за уткой-матерью, не действуют, поскольку поток, с которым сталкивается утенок, симметричен относительно центральной линии.
Таким образом, утенок без труда достигнет стабильного состояния катания на волнах, сохраняя потребление энергии, пока он поддерживает ту же скорость, что и утка-мать. Катание на волнах и прохождение волн, вероятно, являются основными причинами эволюции форм плавания у водоплавающих птиц. Это исследование впервые раскрывает причины, по которым групповое движение водоплавающих птиц может сохранять энергозатраты особей. Расчеты позволяют по-новому взглянуть на механизмы группового плавания.
За попытку понять, как утятам удается плавать строем, Фрэнк Фиш, США, и ученые из университета науки и технологий Цзянгсу, Китай, получают Шнобелевскую премию 2022 года по физике.
- по истории искусства. Междисциплинарный подход к сценам ритуальных клизм на древней керамике майя
Мезоамериканские племена имеют долгую историю введения жидкостей через нижний отдел пищеварительного тракта с помощью процедуры, известной сегодня как клизма. Лекарственные клизмы майя включали психоактивные вещества, энтеогены (вещества с галлюциногенными свойствами) и алкоголь. Процесс поглощения лекарственной клизмой майя указывает на то, что эти древние люди знали все о нижних отделах пищеварительного тракта. Как изображено на глиняной посуде майя, широко практиковался ритуальный экстаз наркотических клизм.
На классической керамике майя есть различные сцены с клизмами, которые, несомненно, представляют собой ритуалы и вполне могут указывать на то, что древние майя использовали опьяняющие клизмы в ритуальном контексте. Эта идея полностью противоречит традиционному мнению, согласно которому древние майя были созерцательным народом, не предававшимся ритуальному экстазу. Случайная демонстрация рвоты актеров, казалось бы, дает правдоподобную причину, по которой майя выбрали ректальное применение.
Некоторые сцены представляют изрядное количество свидетельств того, что алкогольный напиток мог быть принят ректально. Неподтвержденные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что алкогольная жидкость, безусловно, может вызывать или усиливать состояние опьянения, когда ее вводят ректальным путем. Другие сцены открывают возможность того, что табак и кувшинка или какое-либо другое цветущее растение могли служить ингредиентом для клизмы. Фитохимия и психофармакология табака хорошо задокументированы, и не может быть никаких сомнений в том, что это растение может оказывать токсическое действие, когда его принимают в виде клизмы. К сожалению, до сих пор мало что известно о составе и фармакологической активности водяной лилии. Иногда предполагают, что это растение обладает галлюциногенными свойствами, но экспериментального подтверждения этой точки зрения еще предстоит дождаться.
Исследование сосредоточено на полихромной керамике позднеклассического периода майя (600–900 гг. н.э.), на которой часто изображены дворцовые сцены, игры с мячом, охотничьи вечеринки и танцы, связанные с человеческими жертвоприношениями (через обезглавливание). Но в 1977 году ученые обнаружили один кувшин майя с изображением клизмы, а впоследствии и несколько других.
По-видимому, майя ставили лечебные клизмы. Но сцены с глиняной посудой предполагали, что они, возможно, также ставили опьяняющие клизмы в ритуальной обстановке. Авторы проанализировали иконографию на нескольких гончарных изделиях с изображением клизм, а также лингвистические глифы, появляющиеся в этих сценах. Они также составили список возможных этнофармакологических веществ, которые майя могли проглотить. В освященной веками традиции научных экспериментов над собой де Смет (постоянный потребитель кофе и пива) проверил эффективность пары подозреваемых веществ, ставя клизмы себе.
Он выпил пероральную алкогольную смесь для сравнения, прежде чем отдельно ввести клизму. Смеси содержали около 5 процентов алкоголя, поскольку клизма с содержанием алкоголя 20 процентов сильно раздражает ткани прямой кишки, нужно было выпить много смеси. Уровень интоксикации измеряли алкотестером. Результаты, безусловно, подтверждают теоретическое предположение о том, что алкоголь хорошо всасывается из клизмы, — заключили авторы. Они благоразумно отказались ставить себе табачную клизму, учитывая наличие токсических побочных эффектов.
Также лично не тестировали псилоцибиновые грибы, мухомор, водяную лилию (возможный галлюциноген), цице (алкалоиды эритина) или то-ку — менее вероятные кандидаты для использования в ритуалах, изображенных на глиняной посуде. Решили пропустить жабий яд (алкалоид буфотенин Bufo). Вместо этого поставили клизму с диметилтриптамином (алкалоид многих растений), но не обнаружили заметного эффекта. Авторы рекомендовали дальнейшие исследования для расширения размера выборки и диапазона доз самостоятельных клизм.
За исследование сцен использования ритуальных клизм на древней керамике майя, Питер де Смет и Николас Хельмут добились Шнобелевской премии 2022 года по истории искусства.
- по инженерии Как использовать пальцы во время поворотного управления ручками
Цель исследования - найти наиболее эффективный способ использования пальцев рук для поворота ручки. Захотелось узнать о типах и формах рукоятки поворотного крана, и какую из них проще всего использовать. Эксперимент проведен с 32 студентами (промышленных дизайнеров), 23 мужчины и 9 женщин в возрасте от 19 до 20 лет. Методика эксперимента заключается в следующем. Были подготовлены сорок пять деревянных цилиндров напоминающих ручку высотой 50 мм с различными диаметрами от 7 мм до 130 мм, и каждый случайно выбранный цилиндр был вставлен по очереди во вращающийся вал на столе и вращался по часовой стрелке правой рукой.
Состояние работы фиксировалось видеокамерой снизу и по полученному изображению судили о состоянии контакта каждого пальца с цилиндром. Многие люди меняли количество пальцев, используемых для захвата ручки, в зависимости от ее диаметра. В результате удалось установить граничные значения, где количество пальцев, используемых в начале операции вращения, менялось относительно друг друга. Для ручки диаметром от 10 до 11 миллиметров многие увеличили количество используемых пальцев с двух до трех. Для ручки диаметром от 23 до 26 мм количество используемых пальцев увеличилось с трех до четырех. А для ручки диаметром от 45 до 50 мм количество пальцев увеличилось с четырех до пяти. Чем больше ручка, тем больше пальцев требуется, чтобы ее повернуть. И наоборот.
Кроме того, квадратичной кривой удалось аппроксимировать, как менялось положение контакта каждого пальца по мере увеличения диаметра цилиндра, и таким образом выяснена тенденция. Невозможно повернуть колонку малого диаметра всеми пятью пальцами. Этот результат можно использовать для проектирования формы поворотного рабочего устройства. Различных ручек регулировки громкости, водопроводных кранов соответствующей формы, дверных и мебельных ручек, и так далее.
За попытку найти наиболее эффективный способ использования пальцев при повороте ручки, Ген Мацудзаки и еще 4 промышленных дизайнера из Японии заслужили Шнобелевскую премию 2022 года по инженерии. "Я рад узнать, что организаторы премии поверили точке зрения нашего исследования", — сказал Ген Мацудзаки во время получения награды.
- по медицине Мороженое, используемое в качестве криотерапии, уменьшает побочные эффекты лечения Марцин Ясински, Мартина Мачеевска, Анна Бродзяк, Михал Гурка, Камила Скверавска, Веслав Енджейчак, Агнешка Томашевска, Гжегож Басак, Эмилиан Снарски,
Аутологичная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (АТГСК) является частью стандартной терапии у пациентов с множественной миеломой, амилоидозом, системным склерозом. Из-за использования высоких доз схем кондиционирующей химиотерапии пациенты испытывают широкий спектр токсичности. Оральный мукозит (СО) является одним из наиболее частых побочных эффектов этого лечения, о котором пациенты сообщают как о наиболее ухудшающемся и снижающем качество жизни. Часто вызывает потребность внутривенного питании, увеличивает риск бактериальной транслокации и сепсиса. Одной из профилактических стратегий СО является криотерапия.
Типичные протоколы криозащиты предусматривают длительное использование ледяных чипсов или кубиков льда, которые не очень хорошо воспринимаются пациентами. Хотя этот подход эффективен, он до сих пор не получил широкого применения в центрах трансплантологии. Механизм действия ледяной крошки заключается в сужении сосудов, что купирует воспаление в области слизистой оболочки полости рта и уменьшает контакт токсических препаратов со слизистым слоем. АТГСК при множественной миеломе может быть точным показанием для криотерапии, поскольку мелфалан, используемый в качестве стандартного режима кондиционирования, имеет короткий период полураспада и, таким образом, максимальная токсичность ограничена несколькими часами после начала инфузии. Криотерапия во время введения высоких доз мелфалана эффективно снижает частоту и тяжесть СО у пациентов, перенесших АТГСК. Однако из-за длительного времени инфузии мелфалана некоторые пациенты жалуются на ощущение холода и прекращают использование кусочков льда до окончания инфузии.
Другой, более удобный для пациента и простой в соблюдении подход к криотерапии, применяемый в некоторых центрах, — использование мороженого. Особенно это распространено в детских центрах. Удивительно, но в литературных поисках не нашли ссылки, которые могли бы предоставить доказательства того, что эта процедура снижает вероятность развития орального мукозита у взрослых пациентов. В работе проанализировали влияние потребления коммерчески доступного мороженого во время инфузии мелфалана на мукозит после АТГСК.
Проанализировали медицинские данные пациентов, перенесших АТГСК с некриоконсервированными гемопоэтическими стволовыми клетками в период с ноября 2017 г. по декабрь 2020 г. Критерием включения послужило наличие данных о криотерапии в медицинских картах. 74 из всех 87 пациентов соответствовали критериям включения. В качестве кондиционирующей терапии больные получали мелфалан в дозе 200 мг/м2 или 140 мг/м2 в зависимости от клинической картины и сопутствующих заболеваний. Оценка орального мукозита проводилась каждый день во время утреннего обхода лечащим врачом. Наивысший зарегистрированный балл пациента был задокументирован в выписке.
Пациенты получали криотерапию мороженым для профилактики орального мукозита. Протокол состоял из 3 доз мороженого, выбранных пациентом из мороженого, имеющегося в продаже в больничной столовой. Пациентов просили есть медленно, оттаивая мороженое во рту. В течение всего периода все пациенты получали одинаковый уход за полостью рта, который включал полоскание октенидином и фосфатом кальция.
Средний возраст больных составил 58,1 года. В целом у 28 из 74 пациентов (37,84%) развился СО после АТГСК. 52 пациента получали криотерапию во время инфузии мелфалана, тогда как 22 из них этого не делали. В группе с криотерапией СО развился у 15 из 52 (28,85%) больных, а в группе без криотерапии — у 13 из 22 (59,09%). В тесте множественной линейной регрессии криотерапия оставалась значимым фактором защиты от СО. Сепсиса, связанного с повреждением слизистой оболочки, в исследуемой популяции не наблюдалось. Медиана продолжительности госпитализации у больных без СО составила 17 дней, а у больных с СО — 19 дней. В исследуемой популяции только 3 пациентам (4,1%) потребовалось полное внутривенное питание.
Частота СО обратно коррелировала с криотерапией в виде мороженого. Также наблюдали взаимосвязь между дозой мелфалана и СО. Криотерапия в виде мороженого связана с более низкой частотой СО и, следовательно, потенциально может быть использована в качестве экономически эффективного, менее обременительного и легко реализуемого метода профилактики орального мукозита.
- по биологии Cнижает ли потеря хвоста и последующий запор активность скорпионов?
Во многих таксонах индивиды добровольно отделяют часть тела как форму, чтобы увеличить свои шансы избежать смерти. Этот защитный механизм, известный как аутотомия, имеет несколько последствий, таких как изменения в двигательной активности, которые могут повлиять на физическую форму. У скорпиона рода Ananteris хвост фактически соответствует последним сегментам брюшка. После сбрасывания они теряют почти 25% массы тела и последнюю часть пищеварительного тракта, включая задний проход, что препятствует дефекации и приводит к запорам. Авторы исследовали влияние потери хвоста на двигательную активность.
Ananteris balzani встречается в саваннах центральной и юго-восточной Бразилии. Как и другие виды скорпионов, A. balzani демонстрирует заметный половой диморфизм - самцы намного меньше самок. Среднее отношение длины метасомы к длине панциря у самцов составляет 5,05, а у самок - 4,79, что указывает на то, что длина хвоста у самцов относительно больше.
Особи отбрасывают хвост только тогда, когда его хватают, но самки явно более неохотно, чем самцы. В эксперименте, проведенном ранее 88% самцов отпустили свой хвост при захвате щипцами, но только 20% самок.
Собрали 154 представителя (52 самки, 102 самца) с октября 2016 г. по апрель 2017 г. на экологической станции Санта-Барбара, штат Сан-Паулу, юго-восток Бразилии. Кормили каждые 10 дней нимфами сверчков. Поскольку общая масса тела самок больше, чем у самцов, самки получали в 2 раза больше пищи, чем самцы. Специалисты индуцировали аутотомию хвоста, захватывая и вытягивая последний сегмент метасомы у особей с помощью щипцов. Перед тем каждую особь взвешивали на цифровых весах. После экзекуции взвешивали и давали отдохнуть в течение 3 дней до полного заживления места перелома.
Испытания на беговой дорожке длиной 1 м (ширина 3 см, высота 5 см) с песком в качестве субстрата. Стимулировали к бегу путем постукиваний по спинке щипцами. После стимулировали снова бежать обратно. Песок меняли после 2 попыток, чтобы удалить возможные следы. Повторили процедуру через 24 часа, всего 4 испытания для каждого. Процесс снимали на видеокамеру и фиксировали максимальную скорость бега (MRS) в качестве показателя двигательной активности - наибольшая скорость на 10-сантиметровом интервале с учетом 4 испытаний.
Краткосрочные эффекты аутотомии хвоста. Измерили MRS перед манипуляцией у 113 интактных особей, включая самок (N = 38) и самцов (N = 75). После 4 испытаний, случайным образом распределили каждого в одну из 2 групп. В первую группу вошли 25 самок и 46 самцов которых лишили хвоста. В интактную группу вошли 13 самок и 29 самцов, их оставили целыми.
Чтобы оценить влияние массы хвоста на MRS, подвергли половину особей в каждой группе двум нагрузкам: с нагрузкой и без нагрузки. Для нагрузки аутотомированных особей приклеивали на их спину тот же самый кусок хвоста, который они потеряли. Для нагрузки интактных особей на спину клеили цилиндр (самки: длина 9, диаметр 1,8 мм; самцы - 7 и 1,2 мм) из сырых спагетти массой 20% и 22% от общей массы тела самок и самцов соответственно. Через 3 дня после второго раунда беговых испытаний инвертировали нагруженное и разгруженное состояне каждого участника в каждой экспериментальной группе и снова мерили скорость. Кратковременный эксперимент длился 12 дней, в течение которых особей не кормили, чтобы предотвратить изменения массы, которые могли повлиять на их двигательную активность.
Долгосрочные последствия аутотомии хвоста. Использовали подгруппу интактных (13 самок, 29 самцов) и аутотомированных особей (24 самки, 43 самца) для оценки долгосрочных эффектов на MRS. Половина самцов и половина самок в каждой группе распределили на 2 режима диеты: нормальное питание - особи получали 10% исходной массы тела и при перекорме - 20%. Первые испытания долгосрочного эксперимента - на 10 день. Следующие испытания проводились с интервалом в 10 дней до 50 дня. В конце провели 20 измерений бега. Измерили массу тела каждой особи в начале (10 день) и в конце (50 день). Основываясь на этих измерениях, оценили влияние диеты на массу тела индивидуумов. Из-за большой продолжительности эксперимента некоторые особи погибли и получился набор данных для 13 целых и 15 нецелых самок, 27 полных и 26 неполных самцов.
В кратковременном эксперименте максимальная скорость бега самцов и самок после аутотомии не изменилась. При этом относительная масса утраченного хвоста не влияла на изменение скорости после отрыва. А в длительном эксперименте отрицательно влияла на самцов, но не самок. Перекормленные бесхвостые страдали от тяжелых запоров, но не были медленнее, чем аутотомированные с нормальным питанием. Потеря хвоста не оказывает непосредственного влияния на двигательную активность скорпионов. Долгосрочное снижение двигательной активности укороченных самцов может ухудшить поиск партнера. Однако, поскольку смерть от запора занимает несколько месяцев, у самцов есть много времени, чтобы найти себе пару и размножиться. Таким образом, длительный период между аутотомией и смертью от запора имеет решающее значение для понимания эволюции вида. Солимари Гарсия-Эрнандес и Глауко Мачадо удостоены Шнобелевской премии 2022 года по биологии.
- по кардиологии Влечение это синхронность сердечных сокращений и проводимость кожи между партнерами
Хореография человеческого влечения. Люди — социальные животные, благополучие которых определяется способностью привлекать друг друга и связываться друг с другом, часто посредством коротких взаимодействий. В мире свиданий, где успех определяется краткими взаимодействиями, помимо физических особенностей, существует целая хореография движений, физических реакций и тонких выражений, которые вызывают сексуальное влечение людей.
В нашем современном мире, где миллионы людей встречаются онлайн, не общаясь лицом к лицу, вопрос что определяет влечение стал очень актуальным. Чтобы определить, что вызывает влечение, авторы измерили физиологическую динамику между парами участников во время реальных свиданий за пределами лаборатории, где свидания наиболее актуальны. В этом исследовании мы использовали современные технологии, чтобы заложить основу для процессов, которые вызывают человеческое влечение во время взаимодействия в реальной жизни. Участники носили очки для отслеживания движений глаз со встроенными камерами и устройствами для измерения физиологических сигналов, включая частоту сердечных сокращений и проводимость кожи.
Всего было набрано 142 участника (71 разнополая диада). Возраст участников варьировался от 18 до 37 лет. Участники набраны на 3 различных ежегодных мероприятиях в Нидерландах. В основном попались голландцы (92%) и высокообразованные. 73% использовали приложения для знакомств (например, Tinder, Bumble и Happen). Как мужчины, так и женщины искали серьезные отношения.
Для участия в эксперименте все должны были быть неженатыми, иметь нормальное зрение или зрение, скорректированное с помощью контактных линз (обычные очки нельзя было носить под очками слежения за глазами). Кроме того, участники не имели психологических заболеваний, принимать лекарства или проходить лечение. Используя цифровой тестер алкоголя 1PC, включили только тех, у которых содержание алкоголя в крови не превышало 220 мкг на литр выдыхаемого воздуха (голландский предел вождения).
Прикрепили электроды для измерения частоты сердечных сокращений и проводимости кожи. Помогли надеть предварительно откалиброванные айтрекерные очки. Не показывая партнера, участников вели в кабину свиданий. После отслеживания взгляда и калибровки участникам было предложено смотреть на крест фиксации (на закрытом барьере), в то время как собирались их исходные физиологические показатели. Камеры в очках фиксировали видео и звук на протяжении всего периода знакомства. Визуальный барьер открыли, когда исследователи вручную вытащили его из комнаты.
Попросили оценить, насколько им нравится партнер и насколько они, по их мнению, нравятся партнеру. Предложено свободно разговаривать со своим партнером в течение 2 минут. Указывали, насколько, по их мнению, они нравились другому человеку и хотели ли они обменяться адресами электронной почты. Пары также попросили предсказать, думали ли они, что их партнер хочет пойти на другое свидание. В конце исследования из 138 человек 58 (44%) хотели встречаться со своим партнером в конце свидания (34% женщин, 53% мужчин), среди которых 11 пар совпали (17%). 5 человек не сообщили. Кроме того, 20 пар (31%) взаимно согласились с тем, что они не подходят друг другу, а в половине пар (52%) один партнер хотел встречаться со своим партнером, но другой не отвечал взаимностью.
Специалисты обнаружили, что явные сигналы, такие как улыбки, смех, взгляд или мимика этих сигналов, не были существенно связаны с влечением. Влечение не предсказывается частотой выражения или продолжительностью фиксации глаз, а также не связано линейно с активностью вегетативной нервной системы участника. Вместо этого влечение предсказано по синхронности частоты сердечных сокращений и проводимости кожи между партнерами, которые скрыты, бессознательны и трудно поддаются регулированию. Таке результаты показывают, что притяжение взаимодействующих партнеров увеличивается и уменьшается по мере синхронного повышения и снижения уровня их подсознательного возбуждения. Это исследование раскрывает фундаментальный физиологический процесс, играющий роль в формировании романтических отношений.
За поиск и обнаружение доказательств того, что, когда новые романтические партнеры встречаются впервые и испытывают влечение друг к другу, их сердцебиение синхронизируется. Элиска Прохазкова, Элио Сьяк-Шие, Фридерике Беренс, Даниэль Линд и Мариска Крет получили Шнобелевскую премию 2022 года по кардиологии.
Русский
English
Deutsch
Français
Español
Italiano
Nederlands
svenska
suomi
中文（简体）
العربية">العربية
日本語
