Сенсорно-слуховой интерфейс для слабослышащих

Применение роботов в хирургии в основном ограничивалось автоматизацией простых задач. Авторы статьи в Science Robotics пошли дальше — они разработали иерархическую структуру, которая позволила роботу провести операцию по удалению желчного пузыря без участия человека.

Роботизация хирургии требует как надежной генерализации, так и учета сильных различий между отдельными пациентами. Исследователи предложили алгоритм машинного обучения SRT-H (Surgical Robot Transformer-Hierarchy), способный реагировать на голосовые команды и дообучаться на основе обратной связи. Робот, управляемый этим алгоритмом, был обучен на видеозаписях операций, после чего разработчики протестировали его способность вести операцию самостоятельно.

Операцию проводили на мертвых свиньях. Задача робота состояла в том, чтобы идентифицировать протоки и сосуды, точно захватить их, правильно установить зажимы и сделать разрезы — в общей сложности 17 последовательных действий. Хотя роботу потребовалось больше времени на проведение операции, чем опытному человеку, результаты их работы были сопоставимы. Кроме того, ИИ корректировал собственные ошибки и быстро адаптировался — это позволяет предположить, что он сможет справляться с экстренными ситуациями, которые могут возникать в реальной клинической практике.

Летучие мыши-вампиры — одни из основных переносчиков бешенства в Центральной и Южной Америке. Для борьбы с этой угрозой их пытались отстреливать или уничтожать ядовитыми гелями-вампирицидами, но это малоэффективно и вредит другим видам летучих мышей. Вакцинация диких вампиров от бешенства — перспективный подход, но для его успеха нужны методы распространения вакцины по всей колонии. Ученые из США воспользовались для этого коллективным грумингом летучих мышей.

Ученые использовали тот же подход, что предлагался для вампирицидов — их в виде геля наносили на шерсть нескольким животным. Во время аллогруминга — вычесывания шерсти другим обитателям колонии — летучие мыши слижут препарат с обработанных сородичей и получат дозу вакцины. Это предположение авторы проверили на колонии летучих мышей-вампиров в сельской местности Мексики.

Исследователи изготовили гель из карбоксиметилцеллюлозы и обработали им около 20% летучих мышей. Распространение препарата по колонии оценивали с помощью флуоресцентного биомаркера родамина B — оказалось, что его получили более 85% животных. Также ученые разработали кандидатную вакцину на основе покcвируса енота и подтвердили ее стабильность in vitro в широком диапазоне условий. Математическое моделирование показало, что такая стратегия может предотвратить распространение бешенства дикими летучими мышами.

Считается, что у эволюции нет кнопки обратной перемотки — она рассматривается как однонаправленный путь адаптаций. Однако авторы статьи в Nature Communications описали возможный случай «обратной эволюции» у дикорастущих томатов на островах Галапагосского архипелага.

Ученые проанализировали стереохимические особенности стероидных алкалоидов — они играют у растений важную защитную роль — в семействе пасленовых (Solanaceae), к которым относится томат. Этим алкалоидам свойственна стереоизомерия по 25-му атому углерода, и варианты гидроксилаз GAME8 (glycoalkaloid metabolism 8), отвечающие за их синтез, продуцируют S- или R-изомеры. Филогенетический анализ пасленовых выявил две клады, представители одной из которых преимущественно синтезируют 25S изомеры (к этой кладе относится томат), а другой — более эволюционно древние 25R. Один из алкалоидов этой группы — α-томатин — служит для защиты от грибковых инфекций и насекомых-вредителей. Анализ различных популяций томатов показал, что растения на древних территориях вырабатывают преимущественно 25S-изомер α-томатина. Однако у дикорастущих томатов с Галапагосских островов обнаружились мутации в GAME8, которые привели к переходу от синтеза 25S-изомера этого защитного алкалоида обратно к предковым 25R. Ученые предполагают, что древний вариант оказался более надежным средством защиты на вулканических островах, сравнительно недавно заселенных томатами, и это привело к «откату» эволюции фермента.

Исследователи из Кембриджского и Оксфордского университетов пришли к выводу, что ключевым фактором эволюции человеческого мозга могла стать плацента и вырабатываемые ей половые стероиды.

Недавние работы показали в том числе на молекулярном уровне, что воздействие тестостерона на развивающийся мозг ассоциировано с увеличением объема мозга, а эстрогены — с более высоким числом связей между нейронами. Аномальное воздействие половых стероидов (избыточное или недостаточное) приводило к нарушениям нейроразвития в животных моделях. Однако в пренатальный период уровень половых стероидов регулируется не непосредственно гонадами, а плацентой, которая у человека адаптирована к поддержанию высокого уровня половых стероидов. Также в плаценте и в мозге экспрессируется большое количество ароматазы — фермента, превращающего андрогены в эстрогены. В такой системе интенсивный синтез андрогенов будет способствовать развитию достаточно крупного мозга, а активность ароматазы приведет к высокому уровню эстрогенов, способствующих увеличению числа нейронных связей.

Более сложный и крупный мозг, в свою очередь, характерен для видов, способных к формированию комплексных социальных связей. Поэтому ученые заключают, что такие особенности плаценты и половых стероидов сыграли важную роль в эволюции человека как вида и привели к увеличению размера групп, снижению межгрупповой агрессии и эффективному выстраиванию разнообразных социальных отношений.

Способность правильно отреагировать на сенсорный стимул крайне важна для выживания. Но как мозг классифицирует запахи на приятные и отталкивающие? Этот вопрос исследовали авторы статьи в журнале Molecular Psychiatry.

Давно известно, что в эмоциональной реакции на аверсивные (неприятные) и привлекательные стимулы участвуют клетки базолатеральной миндалины (BLA). Ее возбуждающие нейроны экспрессируют дофаминовые рецепторы D1 и D2. Они кодируются генами Drd1 и Drd2 соответственно, однако роль Drd1⁺ или Drd2⁺ нейронов BLA в эмоциональных реакциях была неизвестна. Ученые проанализировали эту роль на мышиной модели. Изначально они ожидали, что один тип нейронов будет связан с положительной реакцией на запах, а другой c негативной, но оказалось, что оба типа клеток могут обуславливать ту и другую реакцию в зависимости от их положения в нейронном контуре.

В экспериментах исследователи совместили оптогенетику и поведенческие методы, обучая мышей ассоциировать нейтральный запах с негативным стимулом (удар током по лапам). Выяснилось, что Drd1⁺ или Drd2⁺ нейроны формируют параллельные пути, каждый из которых вносит свой вклад в негативную ассоциацию с конкретным запахом. Теперь исследователи задаются вопросом, могут ли эти пути меняться у людей, страдающих тревожным расстройством, — базолатеральная миндалина также играет в нем ключевую роль, а аномальная реакция на запахи является одной из отличительных черт.