Муравьи-роботы изучают, как движутся живые муравьи
Муравьям нет нужды в интеллекте, чтобы определить оптимальный маршрут.
Результаты исследований опубликованы в PLoS Computational Biology, а „выжимка“ -в ScienceNow.
Роботы-муравьи - это двухколёсные модули, способные случайным образом двигаться в пространстве. Программа их имеет два ограничения: 1) избегать столкновений с препятствиями, 2) следовать за «световым следом», оставленным другими роботами.
Французские исследователи использовали ходы различной сложности. На одном конце такого лабиринта находились роботы-муравьи, на другом – инфракрасная мишень, играющая роль приманки. Оптимальный маршрут формировался по единому принципу в любом случае, как при симметричной конфигурации тоннелей и развилок, так и при асимметричном построении ходов.
Муравьи общаются с помощью особых веществ – феромонов. Для роботов-муравьев феромоном служил свет. У каждого робота имеется светодиод, излучающий свет, и фотодиод, реагирующтй на свет. Видеокамера, установленная над системой тоннелей, улавливает свет от каждого робота и передает эту информацию на проектор, направлен на все тоннели. В результате подсвечиваются лишь те области, где находился робот. Обеспечено также «выветривание» «световых феромонов».
Кратчайший маршрут роботы-муравьи определяют, используя «след из феромонов» и огибая встречающиеся препятствия.
По мнению авторов эксперимента, результаты исследования помогут создавать транспортные системы, в которых пользователю не нужно будет знать их схемы. Для кратчайшего достижения пункта назначения потребуются лишь специальные маркеры.
В 2012 году было установлено, что муравьиные сообщества по принципу передачи сообщений схожи с компьютерными сетями. Например, доставка еды в муравейник организована по принципам. напоминающим сетевой протокол TCP/IP.
Генетический транзистор
Биологи из Стэнфордского университета создали генетический аналог транзистора. Полное описание генетических логических схем опубликовано в Science, краткий обзор - вScienceNow.
Это устройство названо «транскриптор» - он синтезирует молекулы РНК на базе молекул ДНК. Из нескольких таких устройств ученым уже созданы логические вентили, обеспечивающих выполнение команд И, И-НЕ, ИЛИ и других.
Транскрипцией в обычных клетках занимаются ферменты класса ДНК-зависимых РНК-полимераз. Эти ферменты продвигаются вдоль цепочки ДНК, создавая на ее основе молекулу РНК. Для управления работой транскриптора в цепочку ДНК добавлены участки-терминаторы, прекращающие синтез молекулы РНК.
Управляющий сигнал (аналог управляющего напряжения транзистора) вырезает или вставляет необходимыне участки ДНК.
Транскрипторы в процессе эксперимента управляли работой генов, вызывающих флуоресценцию клетки. По яркости клеток было видно, какие из них правильно отрабатывают требуемую логическую схему.
Транскрипторы будут деталями генетических компьютеров. Уже сообщалось о разработке генетических реле, модулей ДНК-памяти и кодировании сообщений при помощи биологических объектов.
Журнал Current Biology про навозных жуков
Когда такой жук находит кучу навоза, он лепит из него шар и катит к своей норе.
Но движется ли он туда, куда надо?
Доктор Мари Даке из университета Лунда в Швеции установила, что навозные жуки ориентируютя по Солнцу, Луне и даже по их поляризованному свету. А как в безлунные ночи? Она провела эксперименты с жуками вида Scarabaeus satyrus в планетарии Йоханнесбурга.
Оказалось, что жуки лучше всего ориентировались, когда им показывали не только звездное небо, но и полосу Млечного Пути.
Наблюдая за жуками на природе, доктор Даке обнаружила, что когда в определенное время года Млечный Путь оказыется низко над горизонтом, жуки испытывают трудность с ориентацией.
На вершине своего навозного катышка жук совершает танцеобразные движения. Видимо, именно тогда он определяет положение светил на небе и нужный вектор своего движения.
Изотопы рассказывают о взрывах сверхновых звезд и слиянии черных дыр
Радиоактивный изотоп железо-60 не формируется на Земле, - но обнаружен в бактериях на дне Тихого океана, причем только в слоях отложений, образовшихся 2,2 миллиона лет назад.
Бактерии содержат такое железо не как чистый металл, а как оксид, входящий в состав магнитосом — частиц, служащих микроорганизмам для ориентации по магнитным силовым линиям поля Земли.
Следы данного изотопа, попавшего на Землю после взрыва сверхновой, обнаружил физик Шон Бишоп (Shawn Bishop) из Мюнхенского технического университета.
Как пишет Nature, эта находка подтвердила гипотезу о древнем взрыве сверхновой близ Солнечной системы. От этого изменился климат Земли и, возможно, появились прямоходящие предки людей.
Предполагают, что взорвавшаяся сверхновая находилась в ближайшей к Солнечной системе звездной ассоциации Скорпион Центавра, до которой всего лишь 380 - 470 световых лет.
А изотоп углерод-14 в годовых кольцах деревьев сообщил, что в конце XVII века на расстоянии от 3 до 13 тысяч световых лет от Земли слились две черных дыры, вызвав мощную вспышку гамма-излучения, от которой и произошел указанный изотоп.
Не исключено, что ударная волна от взрыва сверхновой, состоявшегося 4,6 миллиарда лет назад, стала толчком к рождению Солнца.
Почему так трудно остановиться после первой?
В Медицинской школе университета штата Индиана исследователи под руководством Дэвида Карэкена (David Kareken) установили, почему после первой кружки пива или рюмки более крепкого спиртного так трудно остановиться. Помог это выяснить позитронно-эмиссионный томограф .(иссследование проведено в городе Индианаполисе, США, а сообщение появилось в Neuropsychopharmacology).
Группе испытуемых давали небольшие дозы пива, настолько малые, что алкоголь не влиял на состояние участников эксперимента.
Но вкус и аромат напитка вызывали выброс одного из «гормонов удовольствия» - нейромедиатора допамина в области «вентральный стриатум» мозга. А здесь находится «центр немедленного вознаграждения», и хочется полученное удовольствие продлить!..
Мозг тех участников эксперимента, чьи близкие родственники страдали от алкоголизма, реагировал на небольшие дозы спиртного значительно более сильным выбросом допамина. Это, по мнению авторов исследования, подтверждает генетическую природу алкоголизма.
Нейрофизиологи рассказали о сознании пятимесячных детей
Французские ученые выявили у пятимесячных детей электрофизиологические признаки сознательного восприятия, характерные для взрослых. Исследование, которое провели сотрудники парижского Национального центра научных исследований (CNRS), описано вScience, обзор – в ScienceNow.
Нейробиологи записывали электрическую активность мозга у младенцев возрастом в 5, 12 и 15 месяцев. Во время эксперимента детям на долю секунды показывали частично скрытые изображения лиц. Ученые установили, что электрофизиологическая реакция младенцев на изображения, хоть и была медленнее реакции взрослых, имела те же характерные свойства.
Обработка изображения в мозге проходит в две стадии, которые можно различитьна электроэнцефалограмме. При демонстрации изображения первый наблюдаемый пик электрической активности вызван с первичной обработкой информации в среднем мозге. Второй пик у взрослых наблюдается спустя примерно 300 миллисекунд - он связан с реакцией префронтальной коры мозга. Именно активность этой области нейробиологи связывают с формированием сознания. Считается, что «ответ» префронтальной коры говорит о сознательном узнавании изображения человеком.
По словам ученых, наличие двух пиков электрической активности при распознавании изображения у пятимесячных младенцев говорит о том, что они, как и взрослые, могут обладать сознанием (сознательным восприятием, perceptual consciousness). Обработка «картинки» в мозге младенцев, однако, сильно зависит от возраста. У пятимесячных детей она занимает 900, а у тех, кому исполнилось 15 месяцев - уже 750 миллисекунд.
Впрочем,. Чарльз Нельсон (Charles Nelson) из Гарвардского университета отмечает, что у человека в процессе взросления характер электрофизиологических реакций мозга претерпевает значительные изменения, поэтому делать выводы о сознании младенцев только на схожести сигналов ЭЭГ некорректно.
Опубликованное исследование является не первой попыткой исследовать работу мозга на ранних стадиях развития. Так, недавно ученые выяснили, что младенцы способны различать разные согласные звуки уже за три месяца до рождения.
