Гиперактивные трутни синхронизируются друг с другом

Лауреатами Нобелевской премии по физике 2024 года стали Джон Хопфилд и Джеффри Хинтон, которым присудили награду «за основополагающие открытия и изобретения, обеспечивающие машинное обучение с помощью искусственных нейронных сетей». Джон Хопфилд — создатель ассоциативной нейронной сети, способной хранить и восстанавливать паттерны в данных. На основе такой сети (иначе ее называют сетью Хопфилда) Джеффри Хинтон, правнук Джорджа Буля, изобрел способ автономно находить заданные признаки в данных — это позволяет, например, выявлять конкретные элементы на изображении.

Изначально вдохновленные структурой мозга, искусственные нейронные сети находят все более широкое применение в самых разных сферах исследований и разработок, в том числе в биологии и медицине. К примеру, распознавание образов важно для диагностики, а глубокое обучение, основанное на разработке Хинтона, используют для разработок препаратов и предсказания структуры макромолекул.

Секретарь Нобелевского комитета по физиологии или медицине Томас Перлман назвал имена лауреатов. Премию получают Виктор Эмброс и Гэри Равкан за открытие микроРНК и их роли в посттранскрипционной регуляции гена. Ген микроРНК lin-4 был найден в геноме нематоды C. elegans. Эмброс и Равкан показали, что мутации в нем нарушают развитие червя. Статьи об этом были   опубликованы в журнале Cell в 1993 году.

Пожилые кошки часто страдают от остеоартрита. У человека при этом состоянии сигнатуры мозга изучают с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), чтобы посмотреть, какая категория стимулов успокаивает боль. Однако кошки стряхивают и жуют электроды, поэтому эту процедуру им проводят после седации, что может изменять болевое восприятие. Ученые из Монреальского университета (Канада) нашли выход — они спрятали электроды в вязаных шапочках. Авторы работы в Journal of Neuroscience Methods уже успешно протестировали 11 кошек с остеоартритом и оценили их ответ на стимулы, такие как запахи и цветные огни. Авторы надеются, что новый метод поможет кошкам, страдающим от хронической боли. Также они видят его потенциал при тестировании синхронизации мозговых волн животных и их хозяев.

Избыточная ферментация пива диастатическими штаммами дрожжей Saccharomyces cerevisiae может ухудшить качество напитка или даже заставить бутылки взорваться. Предотвратить размножение таких дрожжей ученые предлагают с помощью других штаммов того же вида. S. cerevisiae способны вырабатывать противогрибковые токсины, чтобы ингибировать рост дрожжей-конкурентов, и именно этими токсинами можно подавлять контаминацию пива «не теми» штаммами дрожжей.

Диастатическими дрожжами называют штаммы, выделяющие глюкоамилазу — фермент, гидролизующий крахмал и декстрины до простых сахаров. Такие штаммы S. cerevisiae важны для приготовления некоторых бельгийских сортов пива, в которых содержание алкоголя обычно выше, чем в других сортах. Однако контаминация смесей для приготовления менее крепких разновидностей этими дрожжами может испортить производство. Вызываемое диастатическими S. cerevisiae вторичное брожение пива повышает содержание спирта, ухудшает вкус напитка и может привести к взрыву тары.

Один из способов предотвратить контаминацию пива диастатическими дрожжами — это киллерные токсины самих же S. cerevisiae, обеспечивающие их конкуренцию с другими грибками. Ученые из США обнаружили, что 91% диастатических штаммов чувствителен к токсину K1. Также в ходе скрининга был выявлен новый токсин K2, который подавлял рост устойчивых к K1 диастатических дрожжей. Чтобы убедиться в эффективности предложенного подхода, исследователи сварили пиво, имитируя его контаминацию диастатическими дрожжами. Добавление «киллерных штаммов» предотвращало порчу напитка, и авторы статьи рассчитывают, что использование таких дрожжей решит проблему контаминации.

Серьезно подошли к вопросу специалисты из Klick Labs. Они показали, что фундаментальная частота голоса (F0) связана с уровнем глюкозы линейно: повышение уровня глюкозы на 1 мг/дл соотносилось с ростом F0 на 0,02 Гц. Эффект не зависит от наличия или отсутствия диабета. (Подробнее — на PCR.News.) Но на этом они не остановились. Точно так же, с помощью добровольцев и специального приложения для смартфона, они выявили связь изменения голоса и повышенного артериального давления. Программа на основе машинного обучения проанализировала сотни биомаркеров голоса. Точность определения повышенного давления составила 84% для женщин и 77% для мужчин. Мы будем следить за успехами этой команды.

Люксембургские ученые тоже обратили внимание на метаболизм. Их модель определяет наличие сахарного диабета 2 типа по голосу. Точность пока составляет всего 66% для женщин и 71% для мужчин. И при этом они учитывают и другие данные, такие как возраст, пол, ИМТ и информацию о наличии гипертензии.

С другой стороны зашли нидерландские ученые. Голос напрямую связан с дыханием, так что их идея заключалась в предсказании обострения ХОБЛ. То, что голос меняется перед обострением, отмечали сами пациенты и их близкие. Речь также записывали с помощью приложения на смартфоне в течение 12 недель. За это время у участников было всего 16 обострений. Действительно, прямо перед приступом голос был более высоким и хриплым. 

Пока неясно, удастся ли повысить точность тестов и не будут ли одни состояния маскировать другие при определению по голосу. Сами исследователи из Klick Labs говорят о том, что предиктивные модели скорее всего должны быть персонализированными.