Рубрика: Наука

Автори нового дослідження виявили три фактори, відповідальні за так званий алкогольний блекаут — найпоширеніший наслідок вживання спиртних напоїв, коли людина стикається з провалами в пам’яті.

Колектив вчених із Центру профілактичних досліджень Едни Беннетт Пірс та з факультету біоповедінкового здоров’я Університету штату Пенсільванія в США поставив за мету з’ясувати, чи передбачає те, як люди п’ють спиртне, провали в пам’яті, спричинені алкоголем. Про свої висновки вони розповіли у статті для журналу Alcoholism: Clinical and Experimental Research.

Порушення пам’яті — поширений наслідок вживання алкоголю: за даними дослідження 2022 року, із 1700 студентів коледжів приблизно 80% повідомили як мінімум про один епізод блекауту. П’ючий при цьому залишається у свідомості (до певного моменту), взаємодіє з оточуючими, а вранці частково чи повністю не пам’ятає, що відбувалося ввечері.

Крім самих періодів амнезії, людина може мати справу з симптомами психічних і поведінкових  розладів і натомість споживання спиртного. Тому розуміння причин, що викликають такі провали в пам’яті, допоможе запобігти шкоді від зловживання алкоголем.

Автори попередніх наукових праць дійшли висновку, що кількість випитого не єдиний фактор, що провокує втрату пам’яті. Щоб з’ясувати інші причини і не покладатися лише на самозвіти людей, що питають, американські вчені використовували наручні датчики трансдермальної концентрації алкоголю BACtrack Skyn. Вони вимірюють біомаркери інтоксикації у реальному часі.

У дослідженні брали участь 79 студентів великого університету на північному сході Сполучених Штатів, схильних до «ризикованого» вживання алкоголю, віком від 18 до 22 років. Усі пройшли невелике базове опитування та відвідали лабораторію, де їм видали датчики, які потрібно було носити з 17:00 четверга до ранку неділі протягом місяця. Також добровольці щоранку заповнювали анкети про те, чи пили вони напередодні та, чи пам’ятають події вечора.

Сума винагороди для однієї особи склала до 75 доларів, ще була можливість виграти одну з восьми подарункових карток на 100 доларів за участь в експерименті.

За час дослідження вчені зареєстрували 486 епізодів розпивання спиртного та 147 епізодів амнезії. Понад дві третини (69,3%) студентів хоча б раз зіштовхнулися з «блекаутом». Для перевірки гіпотези вчені побудували багаторівневі логістичні моделі та вивчили, як окремі показники трансдермальної концентрації алкоголю – швидкість та тривалість її зростання, а також досягнення піка – пов’язане з провалами у пам’яті.

“Наша гіпотеза повністю підтвердилася. Ми визначили три біомаркери наростаючої інтоксикації алкоголем — швидкість її досягнення, тривалість і пікове значення, які передбачають ймовірність настання „блекауту“ у студентів коледжів, які п’ють. Результати підтверджують думку про те, що те, як людина п’є, є важливим для прогнозування ризику алкогольних провалів у пам’яті», — розповіли вчені.

Так, у дні, коли у крові учасників швидко зростали показники алкогольної інтоксикації, ризик провалів у пам’яті збільшувався у 2,69 раза; коли пікові значення концентрації алкоголю були найвищі — у 2,93 раза; коли показники інтоксикації наростали тривало (йдеться про кількість годин розпиття алкоголю) – у 4,16 раза. Якщо мали місце всі три фактори, то значну кореляцію з «блекаутами» показала лише тривалість досягнення інтоксикації.

«Щоб знизити ризик [провалів у пам’яті], важливо враховувати те, як людина вживає алкоголь, а не лише його кількість. Для прогнозування алкогольної амнезії важлива і швидкість інтоксикації, і її пікові значення, і час, протягом якого п’є досягає піка. Ці предиктори мають значення для профілактики», – констатували вчені.

Вони також наголосили на деяких обмеженнях дослідження: невелика кількість учасників, причому більшість — білі (86,1%) та дівчата (55,7%); дні проведення експерименту — один місяць, на який припали День святого Патрика (пов’язаний із розпиванням спиртного) та великодні вихідні (студенти, як правило, їдуть додому, де п’ють менше). Крім того, датчики могли пропустити дні з менш інтенсивним вживанням алкоголю. Зрештою, деякі молоді люди під час проходження ранкового опитування, коли вони ще не зустрілися з друзями та не обмінялися враженнями про вечірку, могли не усвідомити, що не пам’ятають певних моментів.

Жителі Каліфорнії мали вихідні за вихідними прохолодною, штормовою погодою, і Сьєрра-Невада була благословлена ​​здоровим сніговим покривом. Але реальність така, що навіть останні кілька місяців було на 2 градуси вище середнього. Планета переживає жахливу смугу рекордної спеки: березень став 10-м місяцем поспіль, коли середня глобальна температура була найвищою за всю історію.

Це було б шокуюче, якби це не було таким передбачуваним. Незважаючи на все, що ми знаємо про наслідки спалювання викопного палива, людство все ще рухається в неправильному напрямку з самознищенням. Минулого року забруднення парниковими газами піднялося до нового максимуму, збільшившись на 1,1% порівняно з попереднім роком.

Якщо 10 місяців рекордної спеки недостатньо, щоб підштовхнути світових лідерів до кризи, то важко сказати, що станеться.

Це має бути миготливе червоне попередження про те, що ми вступаємо на нову небезпечну територію та маємо змінити курс. У нас є технологія відновлюваної енергії, але вона впроваджується надто повільно, щоб захистити людей, тварин і рослини від неприйнятного рівня страждань.

Концепція вищої середньої глобальної температури не малює справжньої картини наслідків, які хвилі сильної спеки, посухи, шторми, лісові пожежі та інші кліматичні катаклізми мають на землі. У деяких громадах справи значно гірші за середні. І приклади знайти неважко. Фенікс минулого року зафіксував 31 день поспіль з температурою 110 градусів. Представники округу Марікопа підтвердили понад 600 смертей, пов’язаних зі спекою, у 2023 році, побивши рекорд попереднього року.

У Техасі Panhandle цього року сталася найбільша лісова пожежа в історії штату, яка спалила понад 1 мільйон акрів і вбила тисячі худоби. На Африканському Розі громади, які переживають кризу голоду після трьох років посухи, минулого року постраждали від проливних дощів і повеней, які забрали життя сотень людей у ​​Сомалі, Кенії, Ефіопії та Танзанії.

Хоча ці катастрофи відповідають прогнозам вчених щодо підвищення температури, деякі стурбовані тим, що стрибок глобальної температури, який почався минулого літа, є ознакою того, що потепління може прискорюватися. Ми вже перебуваємо на межі підвищення глобальної температури на 2,7 градуса (1,5 градуса за Цельсієм), обмеження, яке фактично кожна нація на Землі погодилася триматися нижче, щоб запобігти катастрофічним наслідкам клімату.

Одна з найважливіших речей, яку американці можуть зробити прямо зараз, — це реалізувати свою політичну владу на виборчій урні, вимагаючи від лідерів усіх рівнів влади вжити серйозних заходів щодо зміни клімату або залишитися поза посадою.

Цього року ставки особливо високі. Колишній президент, який має, мабуть, найгірший кліматичний рекорд в історії США, скасувавши понад 100 заходів захисту навколишнього середовища, зіштовхується з президентом, який зробив для боротьби зі зміною клімату більше, ніж будь-хто до нього, навіть якщо цього все одно недостатньо. І все ж вибір має бути ясним, якщо ми хочемо припинити встановлення рекордів місяць за місяцем і рік за роком.

Дослідники з Університету Падерборна застосували новий метод для визначення характеристик оптичних, тобто заснованих на світлі, квантових станів. Уперше вони використовують певні фотонні детектори — пристрої, здатні виявляти окремі частинки світла — для так званого гомодинного детектування.

Здатність визначати характеристики оптичних квантових станів робить цей метод важливим інструментом для квантової обробки інформації. Точне знання характеристик важливе, наприклад, для використання у квантових комп’ютерах. Результати дослідження були опубліковані в спеціалізованому журналі Optica Quantum.

«Гомодинне детектування — це метод, який часто використовують у квантовій оптиці для дослідження хвилеподібної природи оптичних квантових станів», — пояснює Тімон Шапелер із робочої групи «Мезоскопічна квантова оптика» Падерборнського фізичного факультету. Разом із доктором Максиміліаном Протте він використовував цей метод для дослідження так званих безперервних змінних оптичних квантових станів. Йдеться про змінні властивості світлових хвиль. Це може бути, наприклад, амплітуда або фаза, тобто коливальна поведінка хвиль, що важливо, зокрема, для цілеспрямованого маніпулювання світлом.

Прорив у детектуванні фотонів

Уперше фізики використовували для вимірювань надпровідні нанодротяні нанодротяні однофотонні детектори — найшвидші на сьогоднішній день пристрої для підрахунку фотонів. За допомогою спеціальної експериментальної установки двоє вчених показали, що гомодинний детектор із надпровідними однофотонними детекторами має лінійний відгук на вхідний потік фотонів. У перекладі це означає, що вимірюваний сигнал пропорційний вхідному сигналу.

«У принципі, інтеграція надпровідних однофотонних детекторів дає безліч переваг у сфері безперервних величин, не в останню чергу завдяки властивій їм фазовій стабільності. Крім того, ці системи мають майже 100-відсоткову ефективність детектування на кристалі. Це означає, що жодна частинка не втрачається під час виявлення. Наші результати можуть дозволити розробити високоефективні гомодинні детектори з однофотонними чутливими детекторами», — каже Шапелер.

Робота з безперервними змінними світла відкриває нові та захопливі можливості в обробці квантової інформації, що виходять за рамки кубітів, звичайних обчислювальних одиниць квантових комп’ютерів».

У дослідженні, нещодавно опублікованому в Nature, дослідники з Інституту Макса Борна в Берліні, Німеччина, та Інституту квантової оптики Макса-Планка в Гархінге оприлюднили нову техніку для розшифровки властивостей матерії за допомогою світла, яка може одночасно виявляти і точно виявляти кількісно визначити багато речовин з високою хімічною селективністю.

Їхня техніка досліджує атоми та молекули в ультрафіолетовій області спектру при дуже слабкому освітленні. Використовуючи дві оптичні частотні гребінки та лічильник фотонів, експерименти відкривають захоплюючі перспективи для проведення подвійної гребінчастої спектроскопії в умовах слабкого освітлення та відкривають шлях для нових застосувань діагностики на фотонному рівні, таких як точна спектроскопія окремих атомів або молекул для фундаментальних випробувань фізики та ультрафіолетової фотохімії в атмосфері Землі або з космічних телескопів.

Досягнення ультрафіолетової спектроскопії

Ультрафіолетова спектроскопія відіграє вирішальну роль у вивченні електронних переходів в атомах і ровібронних переходів у молекулах. Ці дослідження необхідні для перевірки фундаментальної фізики, теорії квантової електродинаміки, визначення фундаментальних констант, точних вимірювань, оптичних годинників, спектроскопії високої роздільної здатності на підтримку атмосферної хімії та астрофізики, а також фізики сильного поля.

Вчені з групи Наталі Піке зробили значний стрибок у галузі ультрафіолетової спектроскопії, успішно впровадивши лінійну абсорбційну подвійну гребінчасту спектроскопію високої роздільної здатності в ультрафіолетовому спектральному діапазоні. Це новаторське досягнення відкриває нові можливості для проведення експериментів в умовах слабкого освітлення, прокладаючи шлях до нових застосувань у різних наукових і технологічних галузях.

Принципи та проблеми двогребінчастої спектроскопії

Спектроскопія з подвійною гребінкою, потужна техніка для точної спектроскопії в широких спектральних діапазонах, в основному використовується для інфрачервоного лінійного поглинання малих молекул у газовій фазі. Він ґрунтується на вимірюванні залежних від часу інтерференції між двома частотними гребінками з дещо різними частотами повторення. Частотний гребінець – це спектр рівномірно розташованих фазово-когерентних лазерних ліній, який діє як лінійка для вимірювання частоти світла з надзвичайною точністю. Техніка подвійної гребінки не страждає від геометричних обмежень, пов’язаних із традиційними спектрометрами, і пропонує великий потенціал для високої точності.

Однак для спектроскопії з подвійною гребінкою зазвичай потрібні інтенсивні лазерні промені, що робить її менш придатною для сценаріїв, коли низький рівень освітлення є критичним. Наразі команда експериментально продемонструвала, що спектроскопію з подвійною гребінкою можна ефективно використовувати в умовах недостатнього освітлення з рівнями потужності, які в мільйон разів нижчі за ті, що зазвичай використовуються.

Цей прорив був досягнутий за допомогою двох різних експериментальних установок з різними типами генераторів частотної гребінки. Команда розробила інтерферометр фотонного рівня, який точно записує статистику підрахунку фотонів, демонструючи співвідношення сигнал/шум на фундаментальній межі. Це досягнення підкреслює оптимальне використання доступного світла для експериментів і відкриває перспективу подвійної гребінчастої спектроскопії в складних сценаріях, коли низький рівень освітлення є важливим.

Подолання технічних проблем і майбутні застосування

Дослідники розв’язали проблеми, пов’язані зі створенням ультрафіолетових частотних гребінок і створенням подвійних гребінчастих інтерферометрів із тривалим часом когерентності, прокладаючи шлях для досягнення цієї бажаної мети. Вони чудово контролювали взаємну когерентність двох гребінчастих лазерів з одним фемтоватом на лінію гребінки, демонструючи оптимальне накопичення статистики підрахунку їхнього сигналу перешкод протягом часу, що перевищує одну годину. «Наш інноваційний підхід до інтерферометрії при слабкому освітленні долає проблеми, пов’язані з низькою ефективністю нелінійного перетворення частоти, і закладає міцну основу для розширення подвійної гребінчастої спектроскопії на ще коротші довжини хвилі», – коментує Бінсін Сю, науковий співробітник, який очолював експерименти.

Дійсно, переконливим майбутнім застосуванням є розробка подвійної гребінчастої спектроскопії на коротких довжинах хвиль, щоб забезпечити точну молекулярну спектроскопію у вакуумі та ультрафіолетовому випромінюванні в широкому спектральному діапазоні. Зараз широкосмугова екстремальна УФ-спектроскопія має обмежену роздільну здатність і точність і покладається на унікальне обладнання в спеціалізованих установах.

«Ультрафіолетова подвійна гребінчаста спектроскопія, незважаючи на складну мету, тепер стала реальною в результаті наших досліджень. Важливо те, що наші результати розширюють усі можливості спектроскопії з подвійною гребінкою в умовах слабкого освітлення, відкриваючи нові застосування в прецизійній спектроскопії, біомедичному зондуванні та зондуванні навколишньої атмосфери. Що стосується більш особистого, ця віха стала результатом експерименту, проведеного в Інституті квантової оптики Макса Планка та завершеного, тоді як я вже обійняв посаду директора в Інституті Макса Борна. Я не можу уявити більш захоплюючого способу переходу до нового інституту. Тепер MBI проведе наші наступні захоплюючі експерименти в цій галузі!» Наталі Піке підсумовує.

Розвиток спектроскопії з подвійною гребінкою в діапазоні коротких хвиль обіцяє прогрес у кількох наукових і технологічних галузях, що підкреслює важливість цього досягнення.

Міжнародна група геофізиків вивчила зовнішність внутрішнього ядра Землі, щоб з’ясувати, який у нього тип теплової конвекції. У ході дослідження вчені виявили найгарячіші та найхолодніші точки в центрі планети.

Сучасне уявлення про ядро Землі як про неоднорідний об’єкт, що складається з внутрішнього (твердого) і зовнішнього (розплавленого) верств, сформулював 1936 датський фізик Інге Леманн. Згодом методи дослідження нутрощів нашої планети вдосконалювалися — і його розуміння розширювалося. Зокрема, внутрішнє ядро ​​Землі грає пасивну, але важливу роль перемішуванні зовнішнього і, як наслідок, підтримці сталості магнітного поля.

Однак з об’єктивних причин: внутрішнє ядро ​​знаходиться на глибині понад п’ять тисяч кілометрів, людство знає про центр Землі далеко не всі. Наприклад, температура плавлення заліза, основного компонента внутрішнього ядра, при тому тиску, що існує на такій глибині, варіює від 5000 Кельвін (4726,85°C) до 7000 Кельвін (6726,85°C) залежно від домішок та умов. Також невизначеною залишається теплопровідність серцевини.

Група геофізиків з Австралії, Китаю та Європи вирішила дізнатися, який тип термоконвекції властивий внутрішньому ядру Землі. Для цього фахівці зібрали дані про час і довжину пробігу хвиль PKIKP та PKiKP (вони проходять крізь центр планети, тільки перші проникають під кордон внутрішнього ядра і виникають на сейсмограмах раніше, а другі відбиваються від неї і виникають пізніше). Вирахувавши різницю між часом двох хвиль (загалом їх 5477), вчені побудували тривимірну модель верхнього шару внутрішнього ядра Землі з його температурними відбитками. Результати наукової роботи опубліковані у журналі Scientific Reports.

Отримана томограма зовнішнього шару внутрішнього ядра глибиною 100 км виявила кілька особливостей. Хвилі стиснення (позначаються буквою P) проходили східну півкулю з більшою швидкістю, ніж західна — хоча в цьому регіоні був виступ від центральної Атлантики до Центральної Америки, який P-хвилі пробігали швидко. Вимірявши температуру згасання хвиль, дослідники виявили найхолоднішу область під північною частиною Атлантичного океану — температура поверхні внутрішнього ядра там нижча за середню на 200 Кельвін.

Найгарячіші точки знаходилися з боків від холодної — у північній частині Південної Америки, там температура на 600 Кельвін вища за середню, і широка область на півдні Азії від Середземномор’я до східної Австралазії, вона гаряча на 300 Кельвін. На основі цих даних автори припустили, що кристали заліза у внутрішньому ядрі, ймовірно, орієнтовані радіально у бік від гарячих точок уздовж поверхні. Ці анізотропні особливості свідчать про складний пристрій теплової конвекції у центрі Землі: існують як внутрішні, локалізовані джерела нагріву, і нелокалізовані.

Своєрідну анізотропну орієнтацію кристалів заліза автори пояснили тим, що у минулому, можливо, вся поверхня внутрішнього ядра піддавалася конвекції. В результаті виникла стійка структура, а коли ядро ​​охололо, його серцевина перестала конвектувати і кристали застигли в тій орієнтації, яку засікли датчики сейсмографів. А зовнішня оболонка тим часом продовжує брати участь у теплообміні.

Нове дослідження, опубліковане в Scientific Reports, свідчить про те, що нещодавно виявлений вид стародавніх змій під назвою Vasuki Indicus, можливо, був одним із найбільших змій у світі. Цей вид, який існував приблизно 47 мільйонів років тому в Гуджараті, Індія, досягав довжини від 11 до 15 метрів (36-49 футів). Належачи до вимерлої родини madtsoiidae, Vasuki Indicus представляє унікальну лінію, що походить з Індії.

Дебаджіт Датта та Суніл Баджпай описують новий зразок, вилучений із шахти бурого вугілля Панандро, Катч, штат Гуджарат, Індія, який відноситься до періоду середнього еоцену, приблизно 47 мільйонів років тому. Новий вид названо Vasuki Indicus на честь міфічної змії на шиї індуїстського божества Шиви та з посиланням на країну його відкриття, Індію. Автори описують 27 переважно добре збережених хребців, деякі з яких зчленовані, які, здається, походять від цілком дорослої тварини.

Оцінка розміру та екологічна роль

Хребці мають розміри від 37,5 до 62,7 міліметра у довжину та від 62,4 до 111,4 міліметра у ширину, що свідчить про широке циліндричне тіло. Екстраполюючи це, автори оцінюють, що V. Indicus міг досягати від 10,9 до 15,2 метра у довжину. Це можна порівняти за розміром з найдовшою відомою змією, яка коли-небудь існувала, вимерлим титанобоа, хоча автори підкреслюють невизначеність цих оцінок. Вони також припускають, що великі розміри V. Indicus зробили його повільним хижаком із засідки, схожим на анаконду.

Автори ідентифікують V. Indicus як приналежність до родини madtsoiidae, яка існувала приблизно 100 мільйонів років від пізньої крейди до пізнього плейстоцену та мешкала в широкому географічному діапазоні, включаючи Африку, Європу та Індію. Вони припускають, що V. Indicus представляє лінію великих мадцоїдів, які виникли на індійському субконтиненті та поширилися через південну Європу до Африки в еоцені, приблизно 56-34 мільйони років тому.