Употребление жирной еды в течение всего 4 дней подряд нарушает работу памяти

Новое исследование учёных из Медицинской школы UNC, опубликованное в журнале Neuron, проливает свет на то, как жирная пища перестраивает работу центра памяти в мозге, что приводит к риску когнитивных нарушений. Это исследование открывает путь для ранних вмешательств, которые могут предотвратить даже долговременную потерю памяти, связанную с ожирением.

Под руководством Хуана Сонга, PhD, главного исследователя, профессора фармакологии, и Тейлора Ландри, PhD, ведущего автора из Департамента фармакологии, исследователи обнаружили, что особая группа клеток мозга в гиппокампе, называемая CCK-интернейронами, становится гиперактивной после употребления продуктов с высоким содержанием жиров. Это происходит из-за нарушенной способности мозга усваивать глюкозу. Эта гиперактивность нарушает процессы формирования памяти в гиппокампе уже после нескольких дней диеты с высоким содержанием жиров. Такой тип питания напоминает типичную западную вредную пищу, богатую насыщенными жирами, — такую как чизбургеры и картофель фри. Открытие также показало, что белок под названием PKM2, который контролирует использование энергии клетками мозга, играет ключевую роль в этой проблеме.

«Мы знали, что питание и метаболизм могут влиять на здоровье мозга, но мы не ожидали обнаружить настолько специфичную и уязвимую группу клеток мозга — CCK-интернейроны в гиппокампе, — которые напрямую нарушаются под воздействием краткосрочной диеты с высоким содержанием жиров, — сказал Сонг, который является членом Неврологического центра UNC. — Больше всего нас удивило то, как быстро эти клетки изменили свою активность в ответ на снижение доступности глюкозы, и как одного этого изменения было достаточно для ухудшения памяти».

В исследовании подопытных мышей перевели на диету с высоким содержанием жиров, напоминающую жирную вредную пищу, до начала поведенческого тестирования. В течение 4 дней после начала диеты с высоким содержанием жиров CCK-интернейроны в центре памяти мозга стали аномально активными. Результаты позволяют предположить, что жирная вредная пища может воздействовать на мозг почти мгновенно, задолго до появления лишнего веса или диабета.

Результаты исследования также подчёркивают, насколько чувствительны цепи памяти к рациону питания, и важность правильного питания для поддержания здоровья мозга. Согласно исследованию, диета с высоким содержанием насыщенных жиров может потенциально повысить риск развития нейродегенеративных заболеваний, таких как деменция и болезнь Альцгеймера.

После формирования Солнечной системы химический состав Земли сформировался максимум за три миллиона лет

После формирования Солнечной системы потребовалось не более трёх миллионов лет, чтобы химический состав предшественника Земли завершил своё формирование. Это показывает новое исследование Института геологических наук Бернского университета. Однако в то время на молодой планете почти не было необходимых для жизни элементов, таких как вода или углеродные соединения. Лишь более позднее столкновение с другой планетой, вероятно, принесло воду на Землю, проложив путь для жизни.

Земля — пока единственная известная планета, на которой существует жизнь, с жидкой водой и стабильной атмосферой. Однако условия во время её формирования не благоприятствовали жизни. Газопылевое облако, из которого сформировались все планеты Солнечной системы, было богато летучими элементами, необходимыми для жизни, такими как водород, углерод и сера. Однако во внутренней части Солнечной системы (области, ближайшей к Солнцу, где сегодня находятся четыре каменистые планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс — а также пояс астероидов) эти летучие элементы едва ли могли существовать: из-за высокой температуры Солнца они не конденсировались и изначально в основном оставались в газовой фазе. Поскольку эти газообразные вещества не были включены в твёрдые каменистые материалы, из которых формировались планеты, ранний предшественник Земли, прото-Земля, также содержал очень мало этих жизненно важных веществ. Только небесные тела, сформировавшиеся дальше от Солнца в более холодных регионах, смогли включить эти компоненты. Когда и как Земля стала планетой, благоприятной для жизни, до сих пор до конца не понятно.

В новом исследовании учёные из Института геологических наук Бернского университета впервые смогли показать, что химический состав ранней Земли сформировался не позднее чем через три миллиона лет после образования Солнечной системы — и таким образом, что изначально это делало возникновение жизни невозможным. Их результаты, недавно опубликованные в журнале Science Advances, позволяют предположить, что жизнь на Земле стала возможной лишь благодаря более позднему событию.

Результаты исследования подтверждают предположение, что более позднее столкновение с другой планетой — Тейей — стало решающим поворотным моментом и сделало Землю планетой, благоприятной для жизни. Тейя, вероятно, сформировалась дальше в Солнечной системе, где накапливались летучие вещества, такие как вода. «Благодаря нашим результатам мы знаем, что прото-Земля изначально была сухой каменистой планетой. Поэтому можно предположить, что именно столкновение с Тейей принесло на Землю летучие элементы и в конечном счёте сделало возможной жизнь там», — пишут авторы.

Учёные приблизились к созданию голографических дисплеев, скомбинировав OLED с метаповерхностями

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Light: Science and Application, учёные из школы физики и астрономии создали новое оптоэлектронное устройство, объединив голографические метаповерхности (HMs) и органические светодиоды (OLED).

До сих пор голограммы создавались с помощью лазеров, однако исследователи обнаружили, что использование OLED и голографических метаповерхностей даёт более простой и компактный подход, который потенциально дешевле и проще в применении и преодолевает основные барьеры на пути более широкого использования голографических технологий.

Органические светодиоды — это тонкоплёночные устройства, широко используемые для создания цветных пикселей в дисплеях мобильных телефонов и некоторых телевизоров. Будучи плоским и поверхностно-излучающим источником света, OLED также используются в новых областях, таких как оптическая беспроводная связь, биофотоника и сенсорика, где возможность интеграции с другими технологиями делает их хорошими кандидатами для создания миниатюрных платформ на основе света.

Голографическая метаповерхность — это тонкий, плоский массив крошечных структур, называемых мета-атомами (размером примерно в тысячу раз меньше ширины волоса), которые предназначены для управления свойствами света. Они могут создавать голограммы, и сфера их применения охватывает различные области, такие как хранение данных, защита от подделок, оптические дисплеи, линзы с высокой числовой апертурой (например, для оптической микроскопии) и сенсорика.

Однако это первый случай, когда оба компонента были использованы вместе для создания базового строительного блока голографического дисплея.

Исследователи обнаружили, что когда каждый мета-атом тщательно сформирован для управления свойствами проходящего через него луча света, он ведёт себя как пиксель метаповерхности. Когда свет проходит через метаповерхность, свойства света в каждом пикселе немного изменяются.

Благодаря этим изменениям, используя принцип интерференции света (когда световые волны создают сложные узоры, взаимодействуя друг с другом), можно создать заранее спроектированное изображение на другой стороне.

Учёные создали «квантовые чернила» для систем ночного видения следующего поколения

Производители инфракрасных камер сталкиваются с растущей проблемой: токсичные тяжёлые металлы в современных инфракрасных детекторах всё чаще запрещаются экологическими нормами, вынуждая компании выбирать между производительностью и соответствием требованиям.

Это регуляторное давление замедляет широкое применение инфракрасных детекторов в гражданских нуждах, как раз в то время, когда спрос в таких областях, как автономные транспортные средства, медицинская визуализация и национальная безопасность, стремительно растёт.

В статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, исследователи из Инженерной школы Тандона Нью-Йоркского университета представили потенциальное решение, в котором для обнаружения инфракрасного света используются экологически чистые квантовые точки, не требующие ртути, свинца или других вредных материалов.

Исследователи используют коллоидные квантовые точки, что переворачивает ставшие уже традиционными дорогие и трудоёмкие процессы производства инфракрасных детекторов. Традиционные устройства изготавливаются медленными, сверхточными методами, которые размещают атомы почти по одному на пикселях детектора.

Коллоидные же квантовые точки полностью синтезируются в растворе, больше напоминая процесс варки чернил, и могут быть нанесены с помощью масштабируемых методов напыления, аналогичных тем, что используются в рулонном производстве для упаковки или газет. Такой подход радикально снижает стоимость производства и открывает возможности для широкого коммерческого применения.

Другой задачей, которую решили исследователи, было повышение проводимости чернил из квантовых точек до уровня, достаточного для передачи сигналов от падающего света. Они достигли этого с помощью техники, называемой обменом лигандов в растворе, которая позволяет тонко настраивать поверхностную химию квантовых точек для повышения производительности в электронных устройствах. В отличие от традиционных методов изготовления, которые часто оставляют потрескавшиеся или неровные плёнки, этот процесс на основе раствора позволяет получать гладкие, однородные покрытия за один шаг, идеально подходя для масштабируемого производства.

Полученные устройства демонстрируют примечательную производительность: они реагируют на инфракрасный свет в микросекундном масштабе времени — для сравнения, человеческий глаз моргает в сотни раз медленнее — и могут обнаруживать сигналы столь же слабые, как нановатт света.

Новая частица теоретически может объяснить тёмную материю

Несколько лет назад в теории, объединяющей физику частиц и гравитацию, были предложены новые, радикально отличные кандидаты на роль тёмной материи — сверхтяжёлые заряженные гравитино. В недавней статье в журнале Physical Review Research учёные из Варшавского университета и Института гравитационной физики Макса Планка показывают, как новые подземные детекторы, в частности детектор JUNO, который скоро начнёт сбор данных, хотя и созданы для физики нейтрино, также чрезвычайно хорошо подходят для возможного обнаружения заряженных гравитино тёмной материи. Проведённое моделирование, сочетающее две области: физику элементарных частиц и очень продвинутую квантовую химию — показывает, что сигнал от гравитино в детекторе должен быть уникальным и недвусмысленным.

Несмотря на то, что гравитино электрически заряжены, они могут быть кандидатами в тёмную материю, потому что, будучи столь массивными, они чрезвычайно редки и поэтому в наблюдениях «не светятся на небе» и избегают очень строгих ограничений на заряд составляющих тёмной материи. Более того, электрический заряд гравитино предложил совершенно иной способ попытаться доказать их существование.

Однако поиск чрезвычайно затруднён из-за их крайней редкости (предположительно, только один гравитино на 10 000 км³ в Солнечной системе), поэтому перспектив обнаружения на доступных сегодня детекторах нет. Однако новые гигантские подземные детекторы на основе масла или жидкого аргона либо строятся, либо планируются, и теперь открываются реальные возможности для поиска этих частиц.

В недавно опубликованной статье в Physical Review Research Мейснер и Николаи с соавторами Адрианной Крук и Михалом Лесюком с химического факультета Варшавского университета представляют детальный анализ специфических сигнатур, которые могли бы производить в JUNO и в будущих детекторах на жидком аргоне события, вызванные гравитино. В статье описывается не только теоретическая основа как со стороны физики, так и химии, но и очень детальное моделирование возможных сигнатур в зависимости от скорости и траектории гравитино, пролетающего через резервуар с маслом.

Моделирование показывает, что с соответствующим программным обеспечением прохождение гравитино через детектор оставит уникальный сигнал, который невозможно спутать с прохождением любой из известных на сегодня частиц. Этот анализ задаёт новые стандарты с точки зрения междисциплинарности, объединяя две различные области исследований: теоретическую и экспериментальную физику элементарных частиц с одной стороны и очень продвинутые методы современной квантовой химии — с другой.