Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Rozszyfrowano zdolności botaniczne nietoperzy
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Od wielu lat inżynierowie z Uniwersytetu Harvarda tworzą elastyczne robotyczne stroje dla osób z upośledzeniem ruchu w wyniku udarów czy chorób neurodegeneracyjnych. Stroje takie służą nie tylko pomocą przy wykonywaniu codziennych czynności, ale równie pomagają przy terapii, której celem jest odzyskanie mobilności. Jednak nie ma dwóch identycznych osób, a nasz sposób poruszania się jest wysoce zindywidualizowany. Szczególnie jest to widoczne u osób z zaburzeniami mobilności. To zaś powoduje, że bardzo trudno jest stworzyć urządzenie, które nadawałoby się dla różnych osób.
Rozwiązaniem tego problemu może być wykorzystanie systemów maszynowego uczenia się. Profesor Conor Walsh i jego zespół z John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) na Uniwersytecie Harvarda od sześciu lat współpracują z lekarzami z Massachusetts General Hospital oraz naukowcami z Harvard Medical School. Efektem współpracy ze specjalistą od udarów i rehabilitacji układu nerwowego doktorem Dawidem Linem oraz specjalistką od stwardnienia rozsianego doktor Sabriną Paganoni jest specjalna kamizelka zdolna do uczenia się ruchów indywidualnego pacjenta i pomagająca mu poruszać kończyną wymagającą rehabilitacji.
Problemem dla osób z upośledzeniami ruchomości jest na przykład wykonanie serii powtarzalnych ruchów, potrzebnych na przykład przy myciu zębów czy jedzeniu. Mają problemy z uniesieniem ramienia na odpowiednią wysokość, utrzymaniem go, ramię bardzo szybko się męczy, gdy trzeba takie ruchy powtarzać. Wstępne wersje samouczącej się kamizelki zwracały uwagę tylko na ruchy pacjenta. Okazało się, że gdy kamizelka pomogła unieść ramię, chorzy mieli problem z jego opuszczeniem. Niektórzy nie mieli siły, by przezwyciężyć opór robota. Dlatego też w nowej wersji dodano model fizyczny, który przewiduje minimalną siłę, potrzebną do pomocy w poruszeniu kończyny. Dzięki temu pacjenci nie tylko odczuwają pomoc jako bardziej naturalną, ale nie mają większych problemów z samodzielnym opuszczaniem ramienia.
Nowe urządzenie przetestowano na 9 osobach, 5 po udarach i 4 ze stwardnieniem zanikowym bocznym. Dla osób ze stwardnieniem rozsianym najważniejszymi aspektami są komfort, łatwość użycia i dostosowywanie się urządzenia do ich specyficznych potrzeb i wzorców ruchu. Personalizacja jest tutaj kluczowym elementem pozwalającym pacjentom na osiągnięcie niezależności i poprawienie jakości ich życia. Nasze urządzenie ma potencjał znaczącej poprawy funkcjonowania górnych kończyn, zwiększenia aktywności pacjentów oraz redukcji wykonywanych przez nich ruchów kompensujących, stwierdza Paganoni.
Testy wykazały, że już obecna wersja kamizelki jest w stanie z 94-procentową dokładnością odróżniać ruchy ramienia, pozwala chorym uzyskać większy zakres ruchu ramienia, łokcia i nadgarstka, dzięki czemu nie muszą oni całym ciałem kompensować niedoborów. To zaś powoduje, że ich sposób poruszania się jest bardziej dokładny i efektywny.
Więcej informacji: Personalized ML-based wearable robot control improves impaired arm function.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Rośliny lądowe połączone są za pomocą złożonych podziemnych sieci. Tworzone są one z korzeni roślin oraz żyjących z nimi w symbiozie grzybów mikoryzowych. Dzięki tej współpracy rośliny otrzymują substancje odżywcze jak związki mineralne czy hormony, grzyby zaś korzystają ze związków wytwarzanych przez rośliny w czasie fotosyntezy. Poszczególne sieci kontaktują się ze sobą, wymieniając zasoby i informacje. Wiemy, że gdy jedna z roślin zostanie zaatakowana przez roślinożercę lub patogen, jej sąsiedzi zwiększają aktywność swoich mechanizmów obronnych.
Nie wiadomo jednak, czy zaatakowana roślina celowo wysyła sygnał ostrzegawczy do sąsiadów. A przede wszystkim, dlaczego miałaby to robić. Ewolucję postrzegamy w końcu jako konkurencję i zgodnie z teorią ewolucji, aktywne wysyłanie sygnałów mogłoby mieć miejsce, gdyby zarówno nadawca jak i odbiorca odnosili z tego korzyści.
Kwestię tę postanowili zbadać naukowcy z Uniwersytetu Oksofordzkiego i Vrije Universiteit w Amsterdamie. Wykorzystali modele matematyczne do analizy różnych scenariuszy ewolucji. Na ich podstawie doszli do wniosku, że byłoby niezwykle trudno znaleźć sytuację, w której rośliny ewoluują, by ostrzegać sąsiadów o nadchodzącym ataku. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że rośliny konkurują ze sobą o dostęp do światła słonecznego i substancji odżywczych, zatem nie korzystają na altruistycznym pomaganiu sąsiadowi. Co więcej, z analiz wynika, że w toku ewolucji wygrywać mogły te rośliny, które przesyłają sygnały szkodzące roślinom z sąsiedztwa.
Nasze wyniki wskazują, że jest bardziej prawdopodobne, iż rośliny będą oszukiwały sąsiadów, a nie im pomagały. Na przykład mogą sugerować, że są atakowane przez roślinożercę wówczas, gdy taki atak nie ma miejsca. Rośliny mogą zyskiwać na takim oszustwie, gdyż jest ono szkodliwe dla sąsiadów, którzy inwestują wówczas cenne zasoby w kosztowną obronę przed roślinożercą, mówi główny autor analizy, doktor Thomas Scott.
Wyniki analizy sugerują zatem, że rośliny nie zachowują się altruistycznie, a więc powinniśmy poszukać innych wyjaśnień, dlaczego sąsiedzi atakowanej rośli wzmacniają swoje mechanizmy obronne. Być może rośliny nie są w stanie stłumić sygnałów świadczących o tym, że są atakowane. Nawet gdyby przekazanie takiej informacji sąsiadom nie było dla nich korzystne, to i tak jest ona wysyłana.
Inną, intrygującą możliwością, jest założenie, że to grzyby mikoryzowe monitorują roślinę, z którą współżyją, wykrywają, gdy jest ona atakowana, i ostrzegają inne rośliny w sieci. Być może grzyby odnoszą korzyści z ochrony wszystkich roślin znajdujących się w tej samej sieci powiązań. Grzyby mikoryzowe zależą od roślin, więc w ich interesie jest utrzymanie roślin w dobrym stanie. Być może to one nasłuchują i ostrzegają inne rośliny, gdy jedna z nich jest atakowana, zastanawia się Scott.
Współautor badań, profesor Toby Kiers z Amsterdamu i dyrektor Towarzystwa Ochrony Podziemnych Sieci (SPUN) – organizacji naukowej stawiającej sobie za mapowanie i ochroną sieci mikoryzowych, które wspierają znaczną część życia na Ziemi – dodaje, że nie ma wątpliwości, iż informacje ostrzegawcze są przekazywane. Organizmy bez przerwy zbierają i przetwarzają informacje o swoim otoczeniu. Pytanie brzmi, czy rośliny aktywnie ostrzegają swoich sąsiadów. A może po prostu ich szpiegują?.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nie tylko ptaki są znane z bardzo długich migracji. Niektóre nietoperze przemieszczają się tysiące kilometrów przez Europę, Afrykę czy Amerykę Północną. Jednak o migracjach latających ssaków wiemy znacznie mniej niż o ptasich lotach długodystansowych. Naukowcy z Instytutu Zachowania Zwierząt im. Maxa Plancka przeanalizowali 71 borowców wielkich, które wiosną migrują przez Europę. Dzięki niewielkim czujnikom umieszczonym na ciałach zwierząt uczeni zauważyli, że te niewielkie ssaki wykorzystują ciepłe fronty burzowe, by zużywać mniej energii podczas migracji.
Dane z czujników są niesamowite. Pokazują nam one nie tylko drogę przebytą przez nietoperze, ale również dane środowiskowe, to czego doświadczały podczas migracji. To daje nam wgląd w decyzje, jakie nietoperze podjęły podczas trudnej i niebezpiecznej podróży, mówi główny autor badań Edward Hurme.
Borowce wielkie przemieszczają się na odległość około 1600 kilometrów. Wciąż bardzo mało wiemy o całorocznym cyklu migracji nietoperzy. To dla nas tajemnica. Teraz rzuciliśmy na nią nieco światła, dodaje Hurme.
Zastosowane przez naukowców czujniki ważyły jedynie 5% masy zwierząt. W ciągu doby każdy z nich wykonywał 1440 pomiarów. Zwykle naukowcy musieliby odnaleźć zwierzę z czujnikiem i przebywać na tyle blisko, by pobrać z niego dane. Tym razem było inaczej. Urządzenia wykorzystywały nowatorską długodystansową sieć komunikacyjną. "Kontaktowały się z nami z miejsc, w których znajdowały się nietoperze. Pokrycie tej sieci w Europie jest podobne do pokrycia sieci telefonii komórkowej", wyjaśnia Timm Wild. Stał on na czele zespołu, który opracował czujniki Icarus-TinyFoxBatt. Zespół taki utworzono w ramach grupy badawczej Animal-borne Sensor Networks w Instytucie im. Maxa Plancka.
Borowie wielki to jeden z czterech migrujących nietoperzy w Europie. Uczeni badali zwierzęta przez trzy kolejne wiosny. Skupiali się wyłącznie na samicach, które wykazują silniejsze zachowania migracyjne, niż samce. Samice spędzają lato na północy kontynentu, a zimą hibernują na południu. Wiosną ponownie przelatują na północ.
Czujniki zbierały informację o migracji przez miesiąc, gdy samice leciały na północ. Dzięki nim naukowcy dowiedzieli się, że trasy migracji są bardziej zróżnicowane, niż sądzili. Nie istnieje korytarz migracyjny. Zakładaliśmy, że nietoperze trzymają się konkretnych tras, ale teraz widzimy, że po prostu przemieszczają się różnymi drogami lecąc na północ, wyjaśnia Dina Dechmann.
Okazało się również, że w ciągu jednej nocy borowce mogą przelecieć nawet 400 kilometrów. Bardzo często się zatrzymują, prawdopodobnie po to, by się pożywiać. Nietoperze, w przeciwieństwie do migrujących ptaków, nie gromadzą zapasów tłuszczu na czas migracji. Muszą każdej nocy się pożywiać. Dlatego ich migracja przypomina krótkie skoki, a nie jeden długi lot, dodaje Dechmann.
Naukowcy zauważyli też niezwykły wzorzec. W niektóre noce obserwowali prawdziwą eksplozję startów do lotu. To wyglądało jak fajerwerki nietoperzy, mówią. Gdy przeanalizowali dane okazało się, że zjawisko to można wyjaśnić zmianą pogody. Nietoperze masowo podrywały się do lotu, gdy spadało ciśnienie i rosła temperatura. Innymi słowy, odlatywały przed nadchodząca burzą. Niemalże dosiadały frontów burzowych, korzystając z ciepłych wiatrów. Dzięki czujnikom wiemy, że w ten sposób zużywały mniej energii. Latające ssaki potrafią więc, podobnie jak ptaki, wykorzystać energię wiatru podczas migracji.
Badania mają znacznie nie tylko dla lepszego poznania nietoperzy. Te migrujące zwierzęta są zagrożone przez ludzkie działanie. Giną na przykład w wyniku zderzeń z turbinami wiatrowymi. Lepsza wiedza na temat kiedy i którędy migrują może pozwolić na uchronienie ich od śmierci.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dermatolog Harald Kittler z Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu stanął na czele austriacko-australijskiego zespołu, który porównał trafność diagnozy i zaleceń dotyczących postępowania z przebarwieniami na skórze stawianych przez lekarzy oraz przez dwa algorytmy sztucznej inteligencji pracujące na smartfonach. Okazało się, że algorytmy równie skutecznie co lekarze diagnozują przebarwienia. Natomiast lekarze podejmują znacznie lepsze decyzje dotyczące leczenia.
Testy przeprowadzono na prawdziwych przypadkach pacjentów, którzy zgłosili się na Wydział Dermatologii Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu oraz do Centrum Diagnozy Czerniaka w Sydney w Australii.
Testowane były dwa scenariusze. W scenariuszu A porównywano 172 podejrzane przebarwienia na skórze (z których 84 były nowotworami), jakie wystąpiły u 124 pacjentów. W drugim (scenariuszu B) porównano 5696 przebarwień – niekoniecznie podejrzanych – u 66 pacjentów. Wśród nich było 18 przebarwień spowodowanych rozwojem nowotworu. Testowano skuteczność dwóch algorytmów. Jeden z nich był nowym zaawansowanym programem, drugi zaś to starszy algorytm ISIC (International Skin Imaging Collaboration), używany od pewnego czasu do badań retrospektywnych.
W scenariuszu A nowy algorytm stawiał diagnozę równie dobrze jak eksperci i był wyraźnie lepszy od mniej doświadczonych lekarzy. Z kolei algorytm ISIC był znacząco gorszy od ekspertów, ale lepszy od niedoświadczonych lekarzy.
Jeśli zaś chodzi o zalecenia odnośnie leczenia, nowoczesny algorytm sprawował się gorzej niż eksperci, ale lepiej niż niedoświadczeni lekarze. Aplikacja ma tendencję do usuwania łagodnych zmian skórnych z zaleceń leczenia, mówi Kittler.
Algorytmy sztucznej inteligencji są więc już na tyle rozwinięte, że mogą służyć pomocą w diagnozowaniu nowotworów skóry, a szczególnie cenne będą tam, gdzie brak jest dostępu do doświadczonych lekarzy. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach The Lancet.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Bez nietoperzy owady żerujące na młodych drzewka drzew uszkadzałyby je 3 do 9 razy bardziej niż robią to w obecności tych latających ssaków, przekonują naukowcy z University of Illinois. Takie wnioski płyną z badań opublikowanych na łamach Ecology.
Ludzie kojarzą nietoperze głównie z jaskiniami. Jednak jeśli przyjrzymy się nietoperzom Ameryki Północnej, przekonamy się, że siedliskiem niemal każdego gatunku jest las. I jest to prawdziwe dla całego świata. Lasy są bardzo ważne dla nietoperzy. Zadaliśmy więc sobie pytanie, czy nietoperze są ważne dla lasów. I udowodniliśmy, że są, mówi profesor Joy O'Keefe.
Prowadzono już badania pokazujące, jak wielkie znaczenie mają nietoperze w kontroli szkodników upraw oraz w lasach tropikalnych. Dotychczas nie prowadzono jednak analogicznych badań w odniesieniu do lasów strefy umiarkowanej.
Biorąc pod uwagę fakt, że populacja nietoperzy spada za powodu chorób czy zderzeń z turbinami wiatrowymi, jest szczególnie ważne, by sprawdzić, jak nietoperze wpływają na lasy i jakie mogą być konsekwencje spadku ich liczebności, dodaje Elizabeth Beilke.
Prowadzący badania wybudowali w jednym z lasów stanu Indiana duże zamknięte struktury, posiadające oczka na tyle duże, że mogły przedostać się przez nie owady, ale nie nietoperze. Każdego ranka struktury była otwierane, a każdego wieczora zamykane, by umożliwić ptakom dostęp do nich. Nietoperze tam nie wlatywały. Struktury działały przez trzy lata w okresach letnich. Naukowcy liczyli liczbę insektów na drzewkach i liczbę niszczonych przez nich liści. Takie same pomiary i analizy były prowadzone na identycznych obszarach, do których nietoperze miały dostęp. W badanym lesie występowały dęby i orzeszniki.
Okazało się, że na obszarach, do których nietoperze nie miały dostępu, liczba insektów była średnio trzykrotnie większa, a liczba liści średnio pięciokrotnie większa, niż na obszarach, gdzie nietoperze wlatywały. Gdy osobno uwzględniono badane gatunki okazało się, że dęby, do których nietoperze nie miały dostępu, doświadczyły 9-krotnie większego niszczenia liści, niż dęby chronione przez nietoperze. W przypadku orzeszników różnica była zaś trzykrotna.
Z innych badań wiemy, że dęby i orzeszniki są ważne z ekologicznego punktu widzenia. Zapewniają pożywienie wielu gatunkom zwierząt, są schronieniem dla wielu owadów. Nietoperze wykorzystują je jako schronienie. Teraz widzimy, że są też dla nich źródłem pożywienia. Drzewa i nietoperze odnoszą z tego wzajemne korzyści, mówi Beilke. Co prawda tam, gdzie nietoperze nie miały dostępu i drzewka traciły z tego powodu więcej liści, nie doszło do usychania, ale skądinąd wiadomo, że zwiększona utrata liści oznacza zwiększone ryzyko uschnięcia z powodu suszy czy chorób. Trudno będzie śledzić losy badanych drzew przez kolejnych 90 lat, ale naukowcy spróbują się o nich jak najwięcej dowiedzieć i sprawdzić, czy większa utrata liści w czasie, gdy nietoperze nie miały do nich dostępu, będzie skutkowała dla nich jakimiś problemy w ciągu kolejnych dziesięcioleci.
Sytuację pogarsza fakt, że dochodzi też do spadku liczebności wielu gatunków ptaków, które również żywią się insektami uszkadzającymi drzewa.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.