Учени създадоха първото пълно описание на структурата на нервна система (видео)

Кредит: Albert Einstein College of Medicine/YouTube

Учени, изследващи връзките в нервната система на организмите, съобщават, че за пръв път са направили пълно описание на структурата на нервната система на малък организъм, в публикация в списание Nature 

Изследваният организъм е кръглият червей Caenorhabditis elegans, относително прост организъм, който може да донесе информация за по-сложни животни, включително и хората.

“Структурата винаги има основна роля в биологията”, смята генетикът Скот Емънс (Scott Emmons) от Медицинския колеж Алберт Айнщайн в Ню Йорк. “Структурата на ДНК разкрива как работят гените, а структурата на протеините определя функцията на ензимите. Структурата на нервната система показва как се държат животните и как проблемите в нервните връзки причиняват заболявания”.

Докато и предишни изследвания са описвали нервната система на C. elegans доста подробно, новото проучване стига по-далеч, отбелязвайки всяка една връзка между нервната система и останалата част от организма, при това и за двата пола на кръглия червей – мъжкия и хермафродита. 

Екипът използва хиляди електронни микроскопски снимки на обекта, както направени специално за изследването, така и голяма колекция от 1986 г. 

В изследването учените са описали всички връзки между индивидуални неврони, между невроните и мускулите и други тъкани и всички синапси между мускулните клетки, както и оценка на силата на тези синапси. Това е първото толкова детайлно описание на структурата на нервна система. 

“Докато синаптичните пътища на двата пола са сходни, много от синапсите се различават по силата си, което е основа на разбирането на поведението, обусловено от пола”, обяснява Емънс. 

Възрастните червеи C. elegans са с дължина едва един милиметър и са съставени само от около хиляди клетки. Резултатите от изследването показват, че нервната система се състои от 302 неврона при хермафродита и 385 при мъжкия организъм, като тази съществена разлика се дължи основно на репродуктивните функции.

В сравнение с човека, кръглият червей е изключително прост организъм, но е добро начало, за разбирането по какъв начин е структурирана точно нервната система. А кръглият червей има изненадващо много общи неща с човека. 

“Нервните системи на кръглия червей и на човека съдържат много еднакви молекули. Познанието, което получаваме от кръглите червеи, може би бихме да приложим и при хората”, смята Емънс. 

Източник: Science alert – Scientists Have Finally Mapped The Entire Nervous System of a Model Organism


Съвременен протеин доближава учените до познанието за произхода на живота

Много учени смятат, че животът вероятно се е зародил в ходротермални басейни, богати на желязо и сяра. Първите клетки включват тези елементи в пептиди, които стават първите фередоксини. Снимка: Ian Campbell, Rice University.

Животът не би бил възможен без някакъв източник на енергия, а за да усвоят енергията от околната среда, животните и растенията са развили комплексен обменен процес, наречен метаболизъм.

Учени от университетите Рътгърс и Райс успяват да създадат протеин, който да прилича на първите биологични машини, включени в метаболизма. Така те се доближават и може би до разкриването на произхода на живота, според публикацията в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Сега сме по-близо до разбирането на вътрешното функциониране на древните клетки, предшествениците на всяка форма на живот на Земята, и така да разберем как се е зародил живота”, споделя водещият автор на изследването Андрю Мътър (Andrew Mutter), постдокторант от Университета Рътгърс. 

Мътър и колегите му изучават клас протеини, наречени фередоксини, които играят важна роля в поддържането на метаболизма на бактерии, растения и животни, пренасяйки електрични заряди през клетките. 

Въпреки че днешните фередоксини са комплексни, учените смятат, че в ранните дни на живота на Земята, тези протеини са имали много по-проста форма. Но как са изглеждали те всъщност? Така, както биолозите сравняват съвременните птици и влечуги със сходните характеристики на общите им предшественици, учените сравняват фередоксини, открити в различни съвременни организми. С помощта на компютърни модели тази информация помага на екипа да създаде възможните форми на първите метаболитни протеини. 

Учените създават базова версия на протеина и след това го въвеждат в живи клетки. Изследователите първо премахват гена, отговорен за получаването на фередоксин, от генома на бактерията E. coli и го заместват с гена за техния базов протеин. Забележително е, че бактерията оцелява и се дели, въпреки че скоростта на нарастване на колонията е по-ниска от обичайното. 

Учените подчертават, че тези резултати имат важно значение за биологията на синтеза и за биоелектрониката. 

“Тези белтъци провеждат електричество като част от вътрешната мрежа на клетката. Фередоксините, които срещаме днес са комплексни, но ние създадохме опростена версия, която също поддържа живота. Бъдещите експерименти може да използват тази проста версия за индустриално приложение”, смята Викас Нанда (Vikas Nanda), професор в Университета Рътгърс.

Източник: ZME Science – Scientists explore the origin of metabolism to reveal secrets of primordial life

Учени от БАН предлагат на правителството стратегия за развитие на изкуствения интелект

Рамка на Национална стратегия за развитие на изкуствения интелект разработиха учени от Българската академия на науките по инициатива на председателя на БАН акад. Юлиан Ревалски.

Документът е предоставен за разглеждане в Министерски съвет и е изготвен с цел да се подпомогне изработката на Национална стратегия за развитието на Изкуствения Интелект (ИИ) в България до 2030 г.

Европейската комисия препоръчва тези стратегии да се вложат в интегриран 10-годишен план за действие.

Изправени сме пред цялостна промяна на обществото, която е много повече от технологичната революция през миналия век, посочват учените. Технологичните иновации не са универсално приложими и трябва да бъдат съотнесени към националните особености на икономиката и социално-културния контекст.

Адаптирането и оптимизацията на взаимодействието между технически и иновационни процеси и тяхното отражение върху обществото би могло да даде съществен принос за конкурентоспособността и продуктивността на българската икономика, се отбелязва в стратегията. Облачните и интернет технологиите, технологиите за оползотворяване на потенциала на големите данни, индустриалната и сервизната роботика, приложенията на изкуствения интелект са основните технологични предпоставки за развитие на цифровата икономика.

Предложената от БАН Рамка на Национална стратегия за развитие на изкуствения интелект разглежда и социалните аспекти като се посочва, че появата на новата вълна “цифрови технологии” (машинното самообучение, роботиката, големите данни, автономните системи) ще има значителни последици за икономиката и пазарите на труда, с потенциал да предизвика съществени социално-икономически промени.

Пазарът на труда и новите изисквания за дигитална компетентност, промяната в ученето и придобиването на квалификация, както и социалната значимост са сред разглежданите области. Естествено е да очакваме, че при интегриране на технологиите на ИИ в производството и публичния сектор ще се появят нови видове работа, докато други работни места изчезват. Проучванията показват, че няма единодушно мнение дали това ще доведе до спад или ще увеличи заетостта. Ясно е, обаче, че автоматизацията и цифровизацията ще променят видовете работни места и видовете умения, от които се нуждаят служителите.

Като сектори – „консуматори“ на ИИ са разгледани три специфични области за внедряване на ИИ в България: здравеопазване, ИИ за обществото (публични услуги), както и интелигентно земеделие, животновъдство и опазване на околната среда.

В препоръките на работната група от БАН за секторите, развиващи ИИ, се посочват няколко направления, в които страната има добър потенциал за развитие. Един такъв пример е развиващата се сервизна роботика (например интелигентни асистенти), роботи за използване на микро- и нано-технологии в биологията, безпилотни летателни апарати с интелигентно управление и др. Друг успешен за България сектор е разработването на софтуер, включително използване на ИИ при разработване (и тестване) на софтуер, човеко-машинни интерфейси на естествен език с приоритет на български език, системи за сигурност, системи с ИИ за управление на индустриални платформи, критични ресурси и инфраструктури и др.

В приложение са обобщени съществуващите български нормативни актове, свързани с развитието на ИИ, както и ключовите нормативни актове на международно/ЕС равнище.

Работната група от БАН препоръчва да се пристъпи към създаване на Национална стратегия за развитието на ИИ в България, което включва изготвяне на детайлни социалноикономически анализи за ползата от приложението на ИИ в различни приоритетни области и изработка на координиран План за действие с интегрирани мерки в различните сектори.

***

Терминът „Изкуствен интелект“ (ИИ) възниква през 1956 г. като описание на машини, които имитират присъщи на хората когнитивни функции. Използваното днес от Европейската комисия наименование „Изкуствен интелект“ обхваща системи, които показват интелигентно поведение, като анализират своята среда и – с известна степен на самостоятелност – предприемат действия за постигане на конкретни цели.

Физик доказа, че животът може да съществува и в двуизмерна Вселена

Снимка: Pxhere

Физикът от Калифорнийския университет Джеймс Скаргил (James Scargill) доказа, че законите на физиката във Вселена с две пространствени измерения и едно времево (2+1) позволяват съществуването на живот, съобщава phys.org

Тъй като живеем в три измерения, за нас е трудно да си представим Вселена, в която няма трето измерение, или Вселена, в която има четвърто или пето измерение. Но философите и физиците са прекарали много време и усилия, за да разберат дали животът не може да съществува извън обичайните за нас измерания. Освен трите пространствени координати, учените разглеждат и времето, така чеВселената, в която живеем, има измерност 3+1.

Повечето физици са убедени, че нашата 3 + 1-мерна Вселена е единствената, която може да поддържа живот. Те посочват, че при повече от три измерения, законите на Нютон за движение биха имали проблеми при малки смущения, което ще осуети образуването на планети около Слънцето. Така че вариантите с четири или повече пространствени координати отпада.

Но какво да кажем за един двуизмерен свят? Повечето специалисти предполагат, че е трудно да си представим как гравитацията може да работи в такава вселена, което прави трудно или невъзможно формирането на обитаеми светове. В статията си Джеймс Скаргил предлага да преразгледаме този аргумент. Той показва, че законите на физиката позволяват гравитацията в двуизмерен свят, както и развитието на системи, способни да поддържат живота.

В своята работа ученият използва физически формули, за да покаже, че скаларните гравитационни полета могат да съществуват в две измерения и по-нататък показва, че нивото на организация, необходимо за възникването на живота, може да съществува и в двуизмерната Вселена. За да докаже последното, ученият цитира като пример невронните мрежи.

Скаргил започва своята работа, като изучава дали има някакви двуизмерни мрежи, които имат същите характеристики като невронната мрежа. След това показва, че 2D системите могат да се създадат, без всякакви проблеми. След това ученият доказа, че такива двуизмерни системи могат да имат “критично мислене”. Въз основа на тези съображения изследователят твърди, че в 2D + 1-мерната Вселена теоретично е възможно да съществува живот, подобен по структура на невронните мрежи.

Technology Review на Масачузетския технологичен институт прегледа статията на Скаргил и установи, че работата му показва, че такава вселена 2D + 1, може да съществува, поне според физиката

Справка: Can Life Exist in 2 + 1 Dimensions?, J. H. C. Scargill, arxiv.org

Източник: Researcher shows physics suggests life could exist in a 2-D universe, phys.org

Няма утеха за двойкаджиите: Айнщайн е бил отличен ученик

Алберт Айнщайн през 1920 г. Кредит:”The Solar Eclipse of May 29, 1919, and the Einstein Effect,” The Scientific Monthly 10:4 (1920), 418-422, on p. 418. Public domain.

В края на 20-ти век списание “Тайм” обяви Алберт Айнщайн за човек на века. Алберт Айнщайн несъмнено е един от най-важните учени на всички времена, гений, поставил един от стълбовете на съвременната физика, Теорията на относителността.

От друга страна, поколения ученици се утешават за слабите си оценки в училище с убеждението, че и на Айнщайн не му е вървяло в училище. Някои мотивационни оратори също повтарят това твърдение – но то е погрешно.

Айнщайн определено не е бил слаб ученик в гимназията.

Айнщайн е роден на 14 март в Улм, Германия, през 1879 г. Следващата година семейството му се премества в Мюнхен. На 7 години започва училище в Мюнхен. На 9-годишна възраст влиза в гимназията на Луитполд. Освен това е бил толкова добър по математика, че изучава математически анализ на 12-годишна възраст, три години по-рано от връстниците си. 

Той е много добър в науките, преподавани в училище. Но тъй като немската образователна система от 19-ти век е била много строга и регламентирана, младият Айнщайн всъщност не развива умения извън точните науки (като история, езици, музика и география). Всъщност благодарение на майка си, а не на училището, се научава да свири на цигулка, което също се справя доста добре.

През 1895 г. се явява на приемни изпити, за да влезе в престижната Федерална политехническа школа (или академия) в Цюрих, Швейцария. По това време Айнщайн е на 16 години, с две години по-млад от другите кандидати. Той се справя отлично с физиката и математиката, но не се справя добре с ненаучни дисциплини, особено по френски – така че не е приет. Затова през същата година продължава обучението си в кантонското училище в Ааргау. Учи се добре и този път преминава приемните изпити във Федералното политехническо училище.

Федералната политехника (ETH) през 1865 г. Кредит: ETH Zurich

Така че на следващата година започна да учи във Федералната политехника в Цюрих като сега е една година по-млад от повечето си състуденти. Също така през 1896 г., въпреки че е само на 16 години, той пише брилянтно есе, изпреварило времето си и станало основа за по-нататъшната му работа по Теорията на относителността.

Така че определено не се провалил в гимназията си и не е бил слаб ученик.

Тогава откъде идва митът, че не му е вървяло в училище?

Ето как. През 1896 г., годината, през която Айнщайн е в училището в Ааргау, системата за оценките в училището му се променя. В първия семестър най-високата възможна оценка за всичко е била “1”. Тази система е обърната по време на втория семестър на Айнщайн и той често е оценяван с 6.

И така всеки, който разглежда бележника с оценките на Айнщайн, ще види, че има отбелязани много оценки около “1” през първия семестър, но това не са слаби оценки, а напротив.

Така че учениците вече не могат да използват тази митология като патерица – просто ще трябва да учат по-усилено …

Източник: Einstein Failed School, ABC Science

19 август 1839 е денят на изобретяването на фотографията

“Boulevard Du Temple”, заснета от Дагер през 1838 г. в Париж, включва едно най-ранните известни изображения на човек. Снимката показва улица, но поради времето на експозицията над десет минути, движещите се по пътя не се виждат. В долния ляв ъгъл, обаче, двама човека, очевидно ваксаджия и клиента му, са били неподвижни достатъчно дълго, за да се появят на снимката.

На този ден на съвместна среща на две френски академии – на науката и на изящните изкуства се публикува доклад за принципите на дагеротипията – изобретение, направено от Луи Жак Манде Дагер, позволяващо да се записва изображение върху светлочувствителна пластина.

Публичността на доклада означава, че френското правителство открива на света тайната на създаването на изображения, които преди се правеха само от художници.

Докладът е предшестван от множество обсъждания в двете камари на парламента за стойността на изобретението, за цената, която правителството е готово да плати за него. Разбрали се за 6000 франка годишно за Дагер и 4000 за Изидор Ниепс, наследник на Жозеф Ниепс, с когото Дагер е сключил навремето договор да работят заедно, но от чийто експерименти в крайна сметка не се използва. Дагер не съжалява за парите. Той бил удовлетворен от световната слава, славата на изобретател на фотографията.

Въпреки че всъщност принципите на съвременната фотография диаметрално са противоположни на идеите на Дагер.

Източник: Наука OFFNews