Популярная наука

Человек очень болтливое животное. Предрасположенность к языку – результат нашего эволюционного пути, во время которого мы приобрели множество полезных для развития речи свойств.

Модель любого человеческого языка строится на общих принципах, которые определяются свойствами нашего головного мозга. Одним из фундаментальных принципов языка является рекурсия. Это архитектура, при которой языковые элементы складываются в другие элементы, тем самым расширяя общий смысл.

Например:

• Человек спит

• Уставший человек спит

• Уставший человек спит в кровати

• Уставший человек спит в своей кровати

• И т.д.

Впрочем, язык не уникальная фишка только нашего вида. В том или ином виде примеров языка огромное количество, например:

• Химические сигналы растений и грибов

• Феромоны у раков

• Пение у птиц

• Эхолокация дельфинов

• Световые сигналы медуз

• Танец у пчёл

• И т.д. Список можно продолжать очень и очень долго…

У человека самый большой спектр идей и смыслов в языке. Это «фишка» нашего вида.

Человеческий язык – это продукт двух эволюций: генетической (на уровне репликаторов-генов) и культурной (на уровне репликаторов-мемов). Эволюция языка очень тесно связана с эволюцией нашего мышления.

По своей сути, язык — это нечто вроде операционной системы нашего сознания. Мы думаем словами, и от того какими словами нас научили думать, во многом зависит то, как мы думаем.

В свою очередь, от того, как мы думаем, будет зависеть:

• Сочленение уровней смысла нашей окружающей действительности.

• Формирование своего «Я» - идеи обо всём, что мы с собой ассоциируем.

• Формирование вопросов об окружающем мире и поиск ответов на них.

Язык не только объясняет наш мир, но и формирует его. Разум породил факт языка, что бы язык породил факт разума.

Какими бы высокоразвитыми и интеллектуальными мы ни были, наш фундамент развития - репликаторы. Мы начинаем свой путь с двух половых клеток, которые объединяются в зиготу и формируют новую машину выживания репликаторов.

Наше тело – это сложноорганизованный набор разнообразных соматических клеток, которые должны обеспечивать половым клеткам возможность копирования. Увы, на этом пути нас, как машину выживания репликаторов, ждёт старение и естественная смерть. Это некий побочный эффект многих живых существ, который, для успешно копирующихся репликаторов, не столь важен.

По своей сути, старение – это процесс без точного начала. Более того, у термина «старение» даже нет единого научного определения. Можно сказать, что старение, это процесс, в результате которого, с определённой точки и далее во времени, увеличивается вероятность смерти от естественных причин (так называемых возрастных болезней). В свою очередь, возрастные болезни возникают из-за того, что скорость накопления в нашем организме ошибок и поломок опережает скорость их исправления и ремонта.

Старение и мутации

Статистически, большая часть мутаций нейтральна для организма, но чем дольше организм живёт, тем выше шанс появления вредных мутаций. Конечно, у организма есть способы борьбы с мутациями. Например, система репарации (починки ДНК). Но, опять же, сработать эта система может не всегда.

Старение и ретротранспозоны

Это своеобразные «паразитические» участки нашей ДНК, которые самокопируются независимо от клетки. Как правило, их действие нейтрально, но с возрастом увеличивается вероятность их негативного проявления.

Старение и белки

С точки зрения белков, старение – это накопление в клетке молекул неправильной формы, так называемого внутриклеточного мусора.

Старение и фосфолипиды

Фосфолипиды формируют клеточные мембраны. С возрастом на фосфолипиды всё сильнее действует окислительный стресс, что приводит к разрушению мембран клетки.

Старение и теломеры

Теломеры – это участки по краям хромосом, которые защищают её от повреждений и склеиваний. Теломеры становятся короче при каждом делении клетки и со временем могут заканчиваться, теряя свою защитную функцию. В таком случае под угрозой оказываются важные информационные участки хромосом, и клетка перестаёт делиться, во избежание мутантного деления. Клетки, потерявшие способность к делению, называются сенесцентными клетками (по-простому – старыми клетками).

Старение и сенесцентные клетки

В небольшом количестве они даже полезны для организма т.к. сигнализируют о необходимости в обновлении тканей. Но в переизбытке, они могут запускать стресс-факторы, вынуждая стареть и соседние клетки.

Старение и матрикс

Матрикс – это внеклеточная, неживая структура (внеклеточный скелет). Каркасные белки матрикса у нас обновляются редко и с возрастом длинные нити заменяются короткими. Это же касается и гиалуроновых нитей.

Старение и стволовые клетки

Стволовые клетки отвечают за обновление тканей и их старение особенно опасно. С возрастом, запас стволовых клеток уменьшается.

Старение и микробы

Наш организм это не только человеческие клетки. Мы имеем индивидуальный состав бактерий в кишечнике. С возрастом наша микрофлора может меняться из-за ухудшения пищеварения, проблем с зубами, приёма лекарств, смены рациона и т.д. Зачастую это приводит к снижению разнообразия микрофлоры и полезные бактерии могут вытесняться вредными для организма бактериями.

Старение и иммунитет

С возрастом, в нашем организме происходит смещение баланса в пользу воспалительных процессов. Это происходит из-за старения и гибели клеток, а также разрушения межклеточного вещества. Локально, воспаления нужны и полезны, но должны проходить под контролем системы противодействию воспалений. Увы, но с возрастом оптимальное равновесие поддерживается всё хуже.

Старение и гормоны

С возрастом, ухудшается система взаимодействия желез эндокринной системы. Стареющий организм запускает реакции стресса, в том числе и на гормональном уровне. Зачастую наблюдается дефицит гормона роста, половых и многих других гормонов. При этом, фиксируется избыток кортизола.

Старение и дыхание

Мы – эукариоты, использующие аэробное (кислородное) дыхание. Это выгодно с точки зрения энергии, но вызывает окислительный стресс.

Свободные радикалы являются неизбежным побочным продуктом дыхания клеток. Это приводит к повреждению белков. На помощь организму приходят антиоксиданты, которые нейтрализуют активные формы кислорода, но небольшой процент молекул неминуемо от них ускользает и накапливается с возрастом.

Старение и рак

Размножение и конкуренция клеток является естественным процессом. Но если в организме начинают делиться и доминировать опухолевые клетки, то дело плохо.

Рак вызывает старение, так как усиливает клеточный стресс и может приводить к тяжёлым заболеваниям. С возрастом у человека увеличивается шанс появления раковых клеток из-за накопленных мутаций и поломок ДНК.

Старение и белки SASP

Белки такого типа выделяются старыми клетками и подобно «вредным советам» влияют на молодые и здоровые клетки. Это оказывает влияние на размножение клеток, разрушение межклеточного вещества, воспалительные процессы и т.д.

Старение и mTOR-комплексы

Они отвечают за рост и развитие клеток, стимуляцию работы генов, производство белков, обмен веществ и многое другое. Это некий «центр клеточных решений». С накоплением негативных сигналов (таких как мутации, стресс, снижение питания и т.п.) mTOR-комплексы запускают программу старения.

Так как же не стареть и где найти «эликсир бессмертия»?

К сожалению, волшебной таблетки от старения не существует. Мы многое знаем о процессах старения, многое и них предполагаем и на многие открытия в этой области надеемся в будущем.

Если попытаться обобщить существующие научные данные, то компоненты нашего потенциального бессмертия могут выглядеть так:

1. Блокаторы mTOR-комплексов

2. Активатор теломеразы что бы клетка могла дольше сохранять способность к делению.

3. Что-то, что позволить репрограммировать клетки ближе к стволовому состоянию

4. Точечная работа с генами для выключения нежелательных программ

5. Сбалансированный образ жизни: сон, питание, социальные факторы и т.д.

6. Умеренно стрессовые факторы (горметины): физкультура, закаливания, интеллектуальный труд, умеренные голодания и т.п.

7. Сенолитики для удаления старых клеток

Сможем ли мы победить старение? Вопрос открытый

Мы приходим в этот мир, созданные репликаторами, превращаемся в личность с самосознанием и не хотим быть просто «машиной выживания» и промежуточной остановкой гермоплазмы. Мы хотим большего. Мы хотим централизовать жизнь на своём разуме, а не на передаче ДНК из поколения в поколение. Мы не хотим говорить этому миру «Прощай».

Человек разумный… Человек свободный в своей воле…

Это заманчивый подход для чрезмерной гордыни. Мол, животные – это животные, а человек – это человек! И не нужно нас ставить в один ряд с любой иной формой жизни!

Однако, за всей нашей разумностью, кроется лишь синергия физиологических процессов. Таких же процессов, как и у других животных.

Наша свобода воли — это просто электрохимическая программа с постоянной донастройкой параметров в процессе жизни. Это донастойка завязана на положительных и отрицательных подкреплениях от гормонов и нейромедиаторов.

Давайте же поговорим более подробно о нашей свободной несвободе.

Свободная несвобода №1: Личность и темперамент

То, какими мы являемся с точки зрения личности, определяется нашими врождёнными и приобретёнными параметрами. По усреднённым показателям, на нашу личность и темперамент 50% влияния оказывают гены, 25% пренатальное развитие и 25% постнатальное развитие.

Свободная несвобода №2 Пищевое поведение

В средней части гипоталамуса расположен центр голода и центр пищевого насыщения, которые конкурируют между собой и тормозят друг друга. Процессы торможения и активации этих центров завязано на концентрации глюкозы в крови и ряда других факторов, например, концентрации в крови определённых гормонов.

По мимо самого факта голода, мы также оцениваем вкус пищи. Если вкусно – мы получаем награду в виде дофамина, зачастую подсаживаясь на положительные стимулы, становясь чрезмерно привередливыми в еде или попросту переедаем сверх меры.

Свободная несвобода №3 любопытство и потребность в новизне

Новая информация вызывает у нас положительные эмоции. Наше любопытство также конкурирует с другими программами, например ленью или страхом.

Выделяют три уровня проявления исследовательского поведения:

• Первый: Ориентировочный рефлекс. Он врождённый, локализован в среднем мозге.

• Второй: Поисковое поведение (например изучение новой территории). За него отвечает субталамус в задней части промежуточного мозга.

• Третий: Манипуляции с предметами. Этот уровень особенно характерен для приматов. Осуществляется за счёт двигательной коры в задней части лобной доли больших полушарий.

Отдельно стоит выделить речь. Изучение новых слов подкрепляется дофаминовой наградой. У человека это перерастает в речевое обобщение и формирование речевой картины внешнего мира. Это в свою очередь порождает юмор, творчество, мечты и помогает нам лучше прогнозировать и изучать окружающий мир.

Свободная несвобода № 4 Страх

В вопросе страха важную роль играет болевое ощущение. Боль сигнализирует о повреждении или возможной угрозе повреждения тела. Болевые рецепторы передают информацию в «центры страха», которые расположены в миндалине и гипоталамусе.

Страх также может возникать из-за внезапного сенсорного сигнала: звук, свет, прикосновение и т.п. Ещё мы можем испытывать страх от сигналов потенциальной опасности: темнота, замкнутое пространство, высота, незнакомый или неприятный силуэт и т.п. Дополнительно, мы можем реагировать страхом на мимику агрессии, запахи и прочие негативные стимулы.

Факторы, вызывающие страх, по-разному оказывают влияние на людей и комбинация этих реакций неотъемлемая часть личности человека. Мы индивидуально реагируем на страх, комбинируя две основные стратегии: «драться» или «убегать».

Страх вызывает негативные эмоции. Преодоление страха может вызывать позитивные эмоции и, так называемый, азарт. Всё это происходит под контролем адреналина и норадреналина.

Свободная несвобода № 5 Любовь и секс

Наше половое поведение в своей основе регулируется передней частью гипоталамуса, миндалиной, многими гормонами и нейромедиаторами.

Секс и любовь является источником дофамина, эндорфина и прочих приятных стимулов. «Настройка» нашего полового поведения определяется 3 парадигмами:

• Первая: врождённые программы (например, реакция на вторичные половые признаки)

• Вторая: социальные нормы (мода, культура, сексуальная мораль и т.п.)

• Третья: импринтинг – запечатление сексуальных стимулов. Их мы черпаем из книг, кино, первых влюблённостей и т.д.

Совокупность и синергия этих процессов и определяет нашу любовь и сексуальную жизнь.

Свободная несвобода № 6 Подражание

Это важное свойство нашего мозга, которое осуществляется за счёт зеркальных нейронов. Эмпатия, альтруизм, потребность в саморазвитии, обучение – всё это и многое другое завязано на деятельности зеркальных нейронов.

Зеркальные нейроны обнаруживаются во многих структурах нашего мозга. Зеркальные нейроны способны активироваться как при непосредственном выполнении действия, так и при наблюдении за тем, как действие выполняет кто-то другой.

Формирование нашей картины мира – во многом заслуга зеркальных нейронов. Речевая картина мира – так же не обходится без зеркальных нейронов. Более того, зеркальные нейроны лежат в основе физиологического фундамента формирования мемов и мемологем.

Свободная несвобода № 7 Агрессия

Механизмы агрессии основаны на врождённых программах, которые дорабатываются и изменяются под действием программ приобретённых. Основные структуры мозга, ответственные за агрессию – задний гипоталамус и миндалина.

Центры страха и агрессии активно конкурируют между собой и определяют наше поведение в той или иной ситуации. Эти действия анализирует лобная кора. Например, если агрессия была успешна, то мы получаем положительные эмоции и запоминаем действие. Так может возникать боевой азарт и даже зависимость от чувства победы. Неуспешная агрессия может формировать отрицательные эмоции и пересмотр поведения в пользу центров страха и более оборонительных стратегий.

Свободная несвобода № 8 Лидеры и подчинённые

Лидерство и ориентация на подчинение – важнейшие программы, которые дают человеку много положительных стимулов. У всех людей разный баланс этих программ, и именно поэтому кому-то хочется командовать, а кому-то хочется примкнуть к толковому лидеру.

Свободная несвобода № 9 Гомеостаз

В регуляции гомеостаза важнейшую роль играет вегетативная нервная система. Это, скажем так, небольшие «мозги», расположенные по всему телу. Так же очень важную роль играет эндокринная (гормональная система).

Вегетативная нервная система разделена на симпатическую и парасимпатическую. Симпатическая нервная система связана с нагрузкой и активностью. Парасимпатическая нервная система, напротив, направлена на процессы восстановления и накопления сил.

Свободная несвобода № 10 Сон, лень, движение

У нашего организма есть система «сна и бодрствования». За сон отвечает центральное серое вещество среднего мозга. За бодрствование отвечают ретикулярные ядра моста. Дополнительно, и то и другое регулируется супрахиазматическим ядром гипоталамуса и таким образом создаются наши «биологические часы».

Что касается лени, то это результат наших базовых программ, которые имеют индивидуальную «настройку». Но нам также присуща и радость движений, будь то спорт, танцы, игры и т.п. Успешное выполнение движений сопровождается выделением дофамина в черной субстанции среднего мозга.

И, как вывод…

Вся наша якобы супер-разумная личность с якобы свободной волей – это процессы. Да, эти процессы сложные и многоуровневые, но все они просто набор электрических и химических сигналов, которыми мы так или иначе ограничены.

И всё что у нас есть, это осознанность. Мы можем осознать факт того, что личность и свобода воли – это просто слова и интерпретации (причем у каждого они свои). Мы должны осознать, что наше поведение определяется физиологически и, зная это, мы можем понять «правила игры» и успешно этим пользоваться.

МОСКВА, 7 мая — РИА Новости. Ученые Научного центра мирового уровня "Передовые цифровые технологии" Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали новый композиционный материал, который по прочности превосходит многие алюминиевые сплавы, следует из публикации в журнале International Journal of Adhesion and Adhesives.

Как пояснили специалисты, за основу они взяли волокнисто-металлические ламинаты — популярный класс композитов, который состоит из последовательно чередующихся слоев стекло- или углепластика и металла (например, алюминия). Такое сочетание, по их словам, придает материалу уникальный набор свойств. Его плотность ниже, чем у алюминия, ударная прочность выше, чем у традиционных композитов, а усталостная прочность больше, чем у алюминиевых сплавов.

Особенность нового материала заключается в том, что при росте трещины или ударе большое количество энергии рассеивается на границе между полимером и металлом, что приводит к повышению свойств композита. Но все это работает только при условии высокой прочности соединений (адгезии) между слоями.

Именно это условие и стало решающим в работе ученых СПбПУ.

Мы улучшили сцепление поверхностей разных слоев материала за счет использования недорогого и удобного в работе наноматериала — фуллереновой сажи", — рассказал заведующий лабораторией "Полимерные композиционные материалы" Илья Кобыхно.

В результате, отметил он, удалось получить композиционный материал из класса волокнисто-металлических ламинатов, который имеет прочностные свойства, превосходящие многие алюминиевые сплавы, а также обладает высокой ударной прочностью в сравнении с обычными композитами. Такой материал может применяться во многих конструкциях в транспортном и общем машиностроении.

"Наночастицы фуллереновой сажи — дешевый и доступный наноматериал, получаемый при сжигании графита в инертном газе и также являющийся побочным продуктом производства фуллеренов, поэтому разработку можно легко масштабировать для внедрения в промышленность", — подчеркнул Кобыхно.

Он добавил, что подобные исследования важны для повышения свойств уже имеющихся волокнисто-металлических ламинатов и для разработки новых методов соединения композитных и металлических деталей для авиастроения и ракетно-космической промышленности.

Источник: https://ria.ru/20240507/nauka-1944149162.html

Данная статья написана по мотивам моего музыкального научпоп альбома "Трактат о естественных науках", песня "Человек рождён страдать"

Послушать альбом на музыкальных площадках https://zvonko.link/18B515E

Природа чувств и ощущений очень сложна. Она завязана на конфигурации мозга и его субъективных ощущениях под воздействиями различных стимулов. Проще говоря, у разных животных разный мозг и мы можем по-разному интерпретировать боль, голод, страх и все прочие ощущения. Разумеется, чем сложнее конфигурация мозга, там разнообразнее набор интерпретаций.

Наша нервная деятельность строится на структуре синапсов. Синапс — это место контакта нейрона с другим нейроном или эффекторной клеткой. Синапсы и нейроны управляют проведением электрических сигналов. Это делается за счёт натрий-калиевого насоса и создания потенциала действия. Это фундаментальный принцип нервной деятельности. Нейроны и синапсы проводят сигналы, запоминают и обобщают их. Синергия этих процессов и является фундаментом памяти.

По своей сути, память — это отражение реальности + субъективное восприятие + связь с другими воспоминаниями. Память необходима для предсказания будущего, на основе прошлого. Это позволяет машине выживания быть более автономной.

Помимо памяти, у ряда животных, включая нас, имеется и мышление. Смысл мышления сводится к предсказанию общего на основе частного.

За счёт памяти и мышления мы формируем некую «виртуальную реальность» собственных ощущений с определёнными корректировками и поправками на постоянно поступающие внешние сигналы. Примерно так и формируется наше человеческое сознание.

И так уж вышло, что в своём сложном сознании мы подвержены страданиям: «Человек рождён страдать». Смысл этого утверждения таится в системе вознаграждения нашей нервной системы. Данная система состоит из многих структур, включая центральный узел под названием «чёрная субстанция мозга». Вся эта сложная и разнообразная система награждает, наказывает, мотивирует, оценивает и направляет нас. Делает она это за счёт гормонов и нейромедиаторов, среди которых центральной фигурой является дофамин.

Для нашей нервной деятельности характерна, скажем так, «дофаминовая биржа» - система кнута и пряника, вознаграждения и страдания. Если мы получаем положительный стимул, и он выше ожиданий – дофамина становится больше, и мы счастливы. Если мы получаем стимул, который меньше наших ожиданий – мы неминуемо расстраиваемся. Смысл системы дофаминовой биржи – делать нас неудовлетворёнными и мотивировать к большему и лучшему. Таким образом мы впадаем в зависимость к повышению положительного стимула.

С другой стороны, многие процессы в коре больших полушарий головного мозга, напротив, мотивирую нас к «заморозке» текущих стимулов, созданию «зоны комфорта». Не нужно бежать вперёд и искать дофаминовых приключений. Кора «хочет» спокойствия, уверенности и консерватизма.

Такой баланс и формирует нашу личность, в которой мы, созданные репликаторами, стали автономной машиной выживания с системой мотивации, завязанной на гормонах и нейромедиаторах.

Человек рождён страдать, чтобы не стоять на месте в прямом и переносном смысле этого слова. Мы получаем «дофаминовую плату», как за банальную прогулку и вкусный завтрак, так и за сложные абстракции в виде денег и карьерных свершений. К сожалению или счастью, мы постоянно чувствуем неудовлетворённость от получаемой дофаминовой платы. Планка наших ожиданий постоянно возрастает и именно поэтому, человек рождён страдать. Но своей осознанностью мы можем попытаться взять это под относительный контроль и использовать свою систему внутренней мотивации разумно, понимая естество «дофаминовой биржи».