Рубрика: Наука

Странный путь звезды вокруг черной дыры доказывает правоту Эйнштейна снова.

No Comments

Теория общей относительности Альберта Эйнштейна прошла еще один тест. После почти трех десятилетий мониторинга исследователи обнаружили тонкий сдвиг на орбите ближайшей известной звезды к сверхмассивной черной дыре в центре Млечного пути, и это движение точно соответствует теории Эйнштейна.

Звезда, известная как S2, следует по эллиптической 16-летней орбите. В прошлом году он приблизился в пределах 20 миллиардов километров — к нашей черной дыре, Стрельцу А *. Если классическое описание гравитации Исаака Ньютона остается в силе, то S2 должен продолжаться точно по тому же пути в пространстве, что и на его предыдущей орбите. Но это не так.

Вместо этого он пошел по слегка расходящемуся пути, ось его эллипса слегка сместилась, команда, использующая Очень Большой Телескоп Европейской Обсерватории, сообщает сегодня в Astronomy & Astrophysics . Явление, известное как прецессия Шварцшильда, со временем заставит S2 отследить похожий на спирограф цветочный узор в космосе (как показано выше) — как предсказывает общая теория относительности.

Помимо еще одного строгого теста относительности, исследователи говорят, что их детальное отслеживание S2 позволит им изучить, сколько невидимого материала, включая темную материю и более мелкие черные дыры, существующую вокруг Стрельца А *. И это могло бы помочь им понять, как такие атрибуты растут и развиваются.

Categories: Наука

Tags: ,

Рожден первый ребенок из пересаженной от трупа матки

No Comments

╳ На свет появился первый ребенок, рожденный после пересадки матки женщине от трупа. Девочка полностью здорова. Ученые надеются, что их опыт расширит возможности женщин с аномалиями развития матки — ранее получить новый орган они могли только от живого донора.

Свой первый день рождения скоро отпразднует девочка из Бразилии — первый ребенок, рожденный из пересаженной от умершего донора матки. О том, как удалось этого достигнуть, ученые из Университета Сан-Паоло рассказали в статье в журнале The Lancet.

Первые эксперименты с пересадкой матки прошли в 2014 году в Швеции, отмечают ученые — там удалось добиться рождения ребенка после пересадки матки от живого донора. 36-летняя женщина получила матку от 61-летнего здорового донора, успешно выносила и родила ребенка.

После этого эксперимент повторили специалисты и в других странах — всего 39 операций и 11 родов.

Но родов после пересадки матки от умершего донора пока что не было.

Реципиенткой стала 32-летняя женщина с синдромом Майер-Рокитанского — Кюстер-Хаузера (МРКХ) – неразвитием или частичным развитием матки и верхних отделов влагалища при нормальном развитии яичников и наружных половых органов. Болезнь встречается у одной женщины из 4500. Донорская матка была получена от 45-летней женщины, до этого родившей троих детей. Она умерла от кровоизлияния в мозг, до этого завещав свое тело науке.

Уже через восемь дней после сложной 10-часовой операции пациентка покинула больницу. Через 37 дней после пересадки у нее начались месячные. Цикл был регулярным, 26-32 дня. Спустя семь месяцев после операции женщина забеременела с помощью ЭКО, врачи взяли яйцеклетки и оплодотворили их еще до пересадки. Это рекордный результат — предыдущим женщинам с пересаженными матками требовалось не менее года. Врачи собирались перенести эмбрионы в матку еще месяцем ранее, но их не устроила толщина эндометрия.

Беременность прошла без осложнений, и 15 декабря 2017 года на свет появилась девочка весом 2550 г, рожденная с помощью кесарева сечения.

Ребенок был полностью здоров, хотя матери после пересадки пришлось принимать иммунодепрессанты. После родов матку удалили, чтобы женщина могла отказаться от подавляющих иммунитет препаратов. О возможности повторной операции, если женщина захочет иметь еще одного ребенка, не упоминается.

Ученые рассчитывают, что их опыт расширит возможности женщин с аномалиями развития матки забеременеть — до начала экспериментов с пересадкой матки их единственным способом получить родного ребенка было суррогатное материнство. Однако сейчас, когда операции по пересадке стали возможны, количество готовых пожертвовать свою матку женщин намного меньше числа тех, кто хотел бы ее получить.

«Первые пересадки маток от живых доноров были значимой медицинской вехой, они дали возможность родить ребенка многим женщинам, — говорит ведущий автор исследования Дани Эйзенберг. — Тем не менее, потребность в живом доноре была серьезным ограничением, поскольку мало кто на такое согласен, в основном родственники и близкие друзья женщин.

Использование умерших доноров может значительно расширить доступ к этому виду лечения.

Наши результаты доказывают, что такие операции возможны для женщин с проблемами развития матки. Тех, кто желает пожертвовать свои органы после смерти, намного больше, чем тех, кто готов сделать это при жизни».

Первую пересадку матки от умершего донора провели турецкие исследователи в 2011 году. 23-летней женщине удалось забеременеть после операции, но на шестой неделе беременность прервалась, что поставило под сомнение саму идею о пересадке матки от мертвых женщин. Успех бразильских специалистов показал, что это возможно.

Они выделяют несколько важных факторов. Первый — воздействие иммунодепрессантов, которому пациентка подвергалась не так долго, как другие женщины. Эти препараты воздействуют на весь организм и способны снизить его возможность выносить беременность. Второй — время, прошедшее между смертью донора и пересадкой. Исследователи отмечают, что матка способна сохранять свои функции в течение восьми часов после остановки кровообращения.

Знать эти ограничения полезно и при пересадке от живых доноров, отмечают ученые.

Недостатка в желающих не будет, уверяют они — 10-15% пар, которые хотят детей, оказываются неспособны их завести по той или иной причине. У каждой 500-й женщины, неспособной родить, проблемы вызваны отсутствием матки. Это не всегда связано с генетическими патологиями — многие женщины проходят через гистерэктомию, удаление матки, при лечении рака или эндометриоза.

Уже сейчас авторы работы планируют пересадить матки еще двум женщинам.

Вредно ли быть умным?

No Comments

Правда ли, что во многой мудрости много печали? Современные исследования проверяют знаменитое высказывание из книги Екклесиаста, разбираясь, как высшее образование связано с депрессией, тревожностью и деменцией.

Образованием и научной карьерой принято гордиться, однако если бы всё было так просто, интеллигенты всех времён не мечтали бы о том, чтобы сбросить тяжкий груз познания. Люди с образованием регулярно пытались «опроститься» и жить в гармонии, не отягощая себя умственным трудом и неизбежными сложностями, которые приносят размышления.

image_image

«Взгляните на этих тощих угрюмцев, которые предаются либо изучению философии, либо иным трудным и скучным занятиям. Не успев стать юношами, они уже состарились. Заботы и непрерывные упорные размышления опустошили их души, иссушили жизненные соки. А мои дурачки, напротив того, — гладенькие, беленькие, с холёной шкуркой, настоящие акарнанские свинки, никогда не испытают они тягот старости, ежели только не заразятся ею, общаясь с умниками», — так писал Эразм Роттердамский в «Похвале Глупости», ставя служителей Глупости в пример философам, в том числе, себе самому. Романтические представления о «благородном дикаре», популяризированные Руссо, также во многом основаны на разочаровании в возможностях интеллекта, который вовсе не гарантирует счастья.

Научная работа, опубликованная в журнале Nature, утверждает, что дела обстоят даже наоборот: согласно данным опросов, кандидаты наук и магистранты в шесть раз чаще сообщают о тревожных и депрессивных симптомах, чем люди, которые никаких диссертаций не защищали. В рамках этого же исследования, опросив более 2779 студентов из 26 стран, учёные установили, что более 40% респондентов имеют показатели тревожности в диапазоне от умеренного до тяжелого, и почти 40% проявляют признаки умеренной и тяжелой депрессии. Тереза Эванс, невролог из Научного центра здоровья при Техасском университете в Сан-Антонио и руководитель исследования, отмечает, что это весьма пугающие показатели.

Но есть и обнадёживающие новости. Согласно другому недавнему исследованию, учёба в колледже способна предотвратить деменцию и помочь сохранить воспоминания в старости. «Это хорошая новость для людей, которые получили высшее образование или степень. Что это значит для менее образованных людей? У них с большей вероятностью и в более раннем возрасте развивается старческое слабоумие», — говорит руководитель исследования профессор Эйлин М. Кримминс.

Таким образом, если верить новым данным, люди с хорошим образованием и академическими склонностями дольше сохраняют ясность ума, но реже чувствуют себя счастливыми. Что даёт возможность провести полную мудрых размышлений, но довольно депрессивную жизнь.

Categories: Наука

Tags: , ,

Вычислим, что у тебя на уме

No Comments

О том, как поведение в онлайн-среде связано с уровнем знаний и как математика помогает разрабатывать грамотные тесты.

А вы знаете, что такое психометрика? Вот и мы представляли себе эту дисциплину крайне смутно — до того, как Дмитрий Аббакумов, эксперт-психометрик, рассказал нам, как и зачем измеряют уровень знаний.

person_image

Дмитрий Аббакумовруководитель Центра психометрических исследований в онлайн-образовании ВШЭ

А ты хорошо себя вёл в онлайне?

Мир всё дальше и дальше идёт в сторону цифровизации и автоматизации. Это характерно и для сферы онлайн-обучения, в том числе — оценивания успеваемости студента. В ближайшем будущем мы сможем оценивать студента не только по тестам, но и по совокупности поведения в онлайн-среде: как он смотрел лекции, пересматривал ли их, сколько попыток затратил на выполнение заданий, как общался на форуме — это всё нам говорит об учащемся гораздо больше, чем тест, состоящий из 15 заданий.

Как мне кажется, это весьма гуманистический подход к обучению: по той информации, что есть у нас, мы и оцениваем, и пытаемся помочь. Так, если мы видим, что студент совершил ошибки здесь и здесь, то высока вероятность, что и следующее задание он тоже завалит. Соответственно, мы сможем обеспечить его персональными подсказками.

Очевидно, что в ближайшее время любой тест будет проводиться при помощи компьютера. То, что это пока ещё невозможно, обусловлено лишь отсутствием тотальной компьютеризации. Уже сегодня до 60% магистерского образования США использует онлайн-образование, а топовые университеты тестируют полностью онлайновые магистерские программы. Значит ли это, что компьютер займёт место живого преподавателя? Едва ли. Человек — источник творчества: живую беседу, глаза в глаза, никакая программа не сможет сымитировать. Поэтому нельзя сказать, что технологии заменят человека — скорее, помогут наладить более эффективное взаимодействие, всё больше сокращая расстояние между людьми.

В новой реальности очень остро встают вопросы доверия к онлайн-образованию, контроля и повышения его качества. И в решении этих задач нам на помощь приходит психометрика — научное направление, которое фокусируется на высокоточных измерениях, анализе данных и математическом моделировании педагогических и психологических процессов онлайн-обучения. С 2016 года в Высшей школе экономики действует Центр психометрических исследований в онлайн-образовании, который я возглавляю. Среди задач аналитиков центра — оценка качества тестов, трудности и интересности контента, трекинг подготовленности студентов и многое-многое другое.

Как я стал психометриком

Я учился в лицее-интернате для одарённых детей: это такое место, где дети живут отдельно от родителей и только и делают, что занимаются. После лицея я поступил в университет на первый курс. Тогда в моём вузе начинали внедрять оценку знаний по компьютерным тестам, и я их напрочь завалил, и потому попал в приказ на отчисление. И ректор, весьма мудрый человек, поинтересовался: а как остальные лицеисты справились с заданием? И выяснилось, что под угрозой отчисления оказался не только я, но и другие выпускники лицея.

Стало понятно, что дело не в студентах, а в тестах. Поэтому ректор пригласил специалистов из МГУ, чтобы они научили преподавателей моего университета правильно составлять задания. И пока я проводил для них экскурсию, один из профессоров спросил, как я отношусь к системе компьютерного тестирования. Я честно ответил, что бездушная машина не способна оценить уровень знаний — это под силу лишь человеку. И тогда он пригласил меня в Москву, чтобы я смог побывать в лаборатории, в которой создаются «правильные» тесты. Эта поездка действительно изменила моё представление — и определила мою дальнейшую профессиональную судьбу.

Можно ли измерить знание?

Психометрика, по сути, состоит из двух блоков: прежде всего, из разработки самих заданий и определения того, как правильно задавать вопросы, чтобы они измеряли разные аспекты знаний — запоминание, понимание, применение.Другой аспект психометрики — это математический аппарат. Мы не можем вскрыть человеку черепную коробку и посмотреть, сколько знаний у него хранится в голове, потому что знания, к какой бы области они ни относились, — это латентная характеристика, скрытая от наблюдений. Поэтому мы создаём задачи, которые и являются индикаторами этого знания: его уровень демонстрируется посредством того, как человек справился с заданием — как минимум, верно или неверно.

Все ли тесты испытывают влияние психометрики? Хотелось бы, чтобы так оно и было. Однако если мы говорим о тестах в глянцевых журналах, едва ли можно вести речь о валидности измерения.

Чуть-чуть истории и немного магии

Психометрика родилась более века назад, в физической лаборатории Кавендиша в Кембриджском университете Великобритании. Конечно, появилась не по воле случая: к тому моменту учёные уже задумывались над тем, как математический аппарат может помочь в измерении чего-то «бесплотного» вроде знания.

Первые психометрические измерения были довольно примитивными: допустим, студент решил 20 заданий из 22, следовательно, делали вывод, что его знания находятся на хорошем уровне. А другой решил 15 заданий — соответственно, знаний у него меньше. Однако что если второй учащийся справился с меньшим количеством заданий, но зато они были более сложными? Стало очевидно, что подобная система измерений неточна. Потому-то ближе к 50-м годам XX века психометрику настиг первый кризис: можно ли измерить уровень знания так, чтобы он не зависел от сложности теста?И вот этот экзистенциальный для психометрики вопрос привёл к почти магической истории: в одно и то же время, в двух разных странах, появляются две одинаковые психометрические модели. Датчанин Г. Раш и американец Ф. Лорд предложили рассматривать вероятность ответа на задание как разность двух параметров — уровня трудности задания и уровня подготовленности студента, что позволяло оценивать уровень знания независимо от сложности теста.

Несмотря на такую оптимальную модель, всё же нельзя поспорить с тем, что лучше всего оценивает знания эксперт, сидящий напротив, который видит студента, понимает, что тот волнуется, пытается его подбодрить, а иногда, напротив, «встряхнуть». Стандартом здесь можно считать то, как сдаётся говорение на IELTS: преподаватель подстраивается под уровень каждого экзаменуемого. Если вы, условно, пока можете только в «my name is…», экзаменатор не будет вас мучить экономическими терминами.

Кажется, экспертная модель идеальна — но и тут не обойтись без подводных камней: мы не можем обеспечить каждого студента оценщиком с одинаковым уровнем объективности. Есть, например, такое явление, как гало-эффект: скажем, я преподаю в вузе, и ко мне приходит сдавать экзамен девочка Маша. На вопросы отвечает плохо, но я помню о том, что она ходила на все занятия и выполняла домашнюю работу, и я ставлю ей «5». А другая девочка, Лена, училась неважно, занятия прогуливала, но экзамен сдаёт блестяще, — а я, помня о том, с какой периодичностью она посещала мой предмет, ставлю «3».

В тестировании же мы отказываемся от экспертного оценивания в пользу равного отношения ко всем. Да, у нас есть та самая бездушная машина, но зато она бездушна ко всем. Если же мою работу проверяют эксперты, то моя оценка — это вероятность не только моего уровня знаний и сложности заданий, но ещё и строгости эксперта, который меня проверяет. Мы проводили исследование, которое показало, что за одну и ту же работу, выполненную студентами с одинаковым уровнем подготовленности, оценки экспертов варьировались от «удовлетворительно» до «отлично».

Потому-то задача современной психометрики — приблизиться к экспертной, но объективной модели оценивания. 100 лет назад мы отказались от экспертности в пользу бланковых тестов, теперь же, при помощи математики, статистики, машинного обучения пытаемся к ней вернуться.

Как это работает?

Чтобы оценить уровень знаний онлайн-студента, целый отдел наших специалистов учит преподавателей создавать задания правильно. Затем, когда задания созданы, мы начинаем отбраковывать негодные. Например, такие, в которых нет единственно верного ответа. Важна не только сама суть задачи, но и её формальное воплощение. «Как вы думаете, сколько будет дважды два?» — такой вопрос не верен, потому что в нём мы априори исключаем единственно верный ответ. Учащийся может ответить: «я думаю, пять», и засчитать это «я думаю» как неправильное мы, по логике, не можем.

После того, как отобранные задания загружаются на платформу и ещё раз калибруются, происходит анализ полученных от платформы данных: сколько попыток совершил студент, какова была их результативность, сколько времени прошло между двумя попытками, пользовался ли он в этот период какими-либо дополнительными материалами (например, пересматривал ли лекции).

Анализируя эти поведенческие особенности, мы делаем выводы не только об уровне знаний учащихся, но и о том, от каких заданий в дальнейшем нам следует отказаться.В топе таких проблемных задач — задания с несколькими вариантами ответа и задания с открытым ответом. Первый тип плох тем, что, если мы не напишем в комментарии, что необходимо выбрать несколько пунктов, студент с большей долей вероятности ошибётся, остановившись на одном ответе. Второй тип сложен потому, что при записи ответа словом всегда есть риск ошибиться орфографически, особенно в падежной форме.

Иногда ошибки обеспечены тем, что преподаватели не совсем понятно объясняют некоторые темы: это можно заметить по тому, как студенты начинают гадать при выборе ответа. Если гадает несколько студентов, это ещё можно списать на случайность, но если гадает весь поток, очевидно, что проблема в задаче. Тогда мы идём к преподавателю и начинаем вместе разбираться, почему задание некорректно.

А что у нас?

К сожалению, российской школы психометрики пока не существует. Точнее, так: она была в Советском Союзе — носила название педология, и при этом развивалась крайне активно. Но только до того момента, пока в 1936 году её не запретили наряду с генетикой и кибернетикой, выпустив постановление «О педологических извращениях в системе Наркомпросов». Лишь в 70-х годах появились робкие попытки возродить некогда запрещённые идеи, но ведь за это время флагманы психометрики — Нидерланды, Бельгия, США, Великобритания, — усердно работая, добились огромных результатов.Поэтому к началу нашего века мы пришли с тем, что, в то время как в мире существует множество магистерских программ, и тесты разрабатываются правильно, у нас вот уже который год сдаётся ЕГЭ, а психометрики при этом нет: первая российская магистерская программа по этой дисциплине появилась только 8 лет назад…

Мировая психометрика сегодня — это часть вычислительной науки о поведении (computational behavioral science). Современные психометрические решения находятся на пересечении науки о данных, машинного обучения и теоретической психометрики и фокусируются на моделировании и объяснении поведения человека в реальном времени на основе многообразия его цифровых следов. Мы в «Вышке» стараемся не отставать и разрабатываем свои решения. Одно из таких решений, модель для углубленного анализа попыток студентов, я представил в июне на главном ежегодном научном психометрическом событии — конференции The International Meeting of the Psychometric Society, проходившей в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Это первый случай за всю историю Психометрического общества, когда на этой конференции свои исследования представлял психометрик из российского университета, и я считаю это хорошим знаком.

Правда о серотонине: двойной агент счастья

No Comments

Часто можно услышать, как люди называют серотонин «гормоном счастья». Доказано, что недостаток этого нейромедиатора приводит к депрессивному состоянию. Но не всё так просто.

Впервые серотонин выделил Витторио Эрспамер в 1935 году. Итальянский фармаколог обнаружил это вещество в слизистой желудочно-кишечного тракта человека. В дальнейшем вокруг серотонина витало немало заблуждений: долгое время его не отличали от адреналина, считали исключительно сосудосуживающим гормоном, и лишь в 1953 году два американских нейрофизиолога Ирвин Пейдж и Бетти Твэрэг обнаружили серотонин в головном мозге.

Серотонин — производная аминокислоты триптофана, и, по совместительству, менеджер нашего мозга. Он передает информацию от одной нервной цепочки к другой, обеспечивает взаимодействие нервных клеток. Регулируя работу мозга, серотонин влияет на сон, аппетит, состояние мышц, а ещё — на характер и настроение.

Многие специалисты связывают эмоциональные проблемы с нарушением уровня этого вещества в мозге. При депрессивных, тревожных, параноидных состояниях обычно назначаются антидепрессанты — препараты, призванные влиять на количество серотонина и других нейромедиаторов. Наркотики-стимуляторы имеют схожее действие, только они гораздо сильнее, вызывают прогрессирующее привыкание, опасное для жизни и разрушающее личность.

Серотонин: секрет приготовления

Представьте две луковицы, которые лежат друг напротив друга. Это — два взаимодействующих нейрона, синапс. Вообразите, как внутри этих луковиц формируются пузырьки с серотонином. Потом мысленно встряхните луковицы — по нейронам проходит электрический импульс, и пузырьки с серотонином выпадают. Теперь они попадают в синаптическое пространство, а вскоре — прикрепляются к своим рецепторам. Если этого не происходит, серотонин выносят специальные белки. 

Действие некоторых антидепрессантов направлено на регулирование уровня серотонина. Разные препараты по-разному влияют на него: одни блокируют обратный захват серотонина, то есть удерживают тот, который уже выработался мозгом, другие заставляют мозг производить его здесь и сейчас. Иногда антидепрессанты подбираются методом «проб и ошибок», а эти ошибки могут стоить очень дорого… Потому-то среди учёных-психиатров актуальны размышления о создании новых антидепрессантов: эти препараты должны будут не только регулировать баланс нейромедиаторов, но направлять их в определенную зону мозга.

Чем больше в мозгу серотонина, тем счастливее человек?

Это заблуждение опровергло недавнее исследование Колумбийского университета. Марк Анзорге и его коллеги провели эксперимент на мышах. Первая группа зверьков жила в комфортных условиях, регулярно питалась и была совершенно здорова. А вторую учёные постоянно держали в страхе и депрессии. И на обе группы антидепрессанты, стимулирующие выработку серотонина, подействовали по-разному: здоровые мыши остались такими же спокойными и довольными жизнью, а у второй группы ещё сильнее стали проявляться панические состояния. В ходе эксперимента было установлено, что в разных группах у животных серотонин действовал на разные нейроны. У счастливых мышей он снизил активность верхнего дорсального ядра (группа нейронов в продолговатом мозге), а у измученных — повысил. Очевидно, это и стало причиной различного эффекта воздействия серотонина на мышей.

image_image

Уровень серотонина повышен у тех, кто страдает социофобией.

И у людей с повышенным уровнем «гормона счастья» не всегда бывает счастливое состояние. Так, американский журнал «Jama Psychiatry» опубликовал результаты исследования, установившего, что уровень серотонина повышен у тех, кто страдает социофобией. Ученые же из Уппсальского университета выяснили, что серотонина слишком много и у страдающих тревожными расстройствами: он скапливается в миндалевидных телах, отделах мозга, регулирующих тревожность.

Иными словами, «гормоном счастья» серотонин является только в нужном месте и в нужное время: его психологический эффект зависит от того, на какие нейроны он подействует.

Наркотическое опьянение: химия vs психология

Самый простой способ доказать, что повышение уровня серотонина может привести к плохим последствиям — понаблюдать за людьми, принимающими наркотики. Пусть это будут стимуляторы выброса серотонина. У наркозависимых порой бывает негативный опыт их употребления: вместо желанной эйфории случаются приступы паранойи и панические атаки. Это может произойти даже при приёме препарата, с которым организм уже знаком. Казалось бы, химия одна и та же… В чём же дело? 

Этот вопрос остается открытым — неизвестно, от чего зависит гармоничное распределение серотонина по участкам мозга (в том числе и в состоянии, свободном от действия наркотиков или других препаратов). Несложно прийти к выводу, что мы, должно быть, недооцениваем психологию: всё-таки от внутренних установок человека нередко зависит как ментальное, так и физическое здоровье. 

Счастье не водится в лесу, но охота на него всегда открыта. Для счастья мало одного серотонина, ему нужна не только химия мозга, но и наша работа над собой.