Живая батарейка — сколько электричества вырабатывает человек (+видео)
Впервые разговоры о том, что живые существа способны генерировать электричество, начались в 18 столетии. Люди и раньше сталкивались с электрическими угрями и скатами, но все их понятия больше были направлены не в науку, а в область фантастики. Еще древнеримские врачи применяли физиотерапию для лечения людей, а приборами были маленькие электрические скаты.
Собственной энергией человек может заряжать приборы
Научный труд профессора Луиджи Гальватти, написанный в 18 веке, рассказал о силе электричества при мышечном движении, о том, что электричество есть в каждом из нас, а электропроводами в организме являются нервы. Да, люди генерируют электричество. Это происходит благодаря большому числу биохимических процессов клеточного уровня внутри нас. Между множеством разных химических веществ в организме происходят реакции с выработкой электрической энергии.
Можно привести в пример клеточное дыхание. Когда клетка высвобождает энергию, которую получает от воды, углекислого газа и не только, та откладывается в макроэнергические химические соединения. И вся эта накопленная энергия потом используется организмом при необходимости. Но это только один пример, внутри нас таких реакций очень много. Можно смело сказать, что человек представляет собой настоящую электростанцию, которую даже можно использовать в быту.
Энергия и человек. Ряд случайных сравнений
В физике для решения задач иногда применяется полунаучный «метод размерностей», когда зная размерность искомой величины, мы можем догадаться, что на что поделить, сложить, умножить, чтобы получить правильный ответ. Я решил взять размерность «энергия» и сравнить «яблоки с бананами», а именно человека как энергетическую систему с другими системами.
В чем измеряется, энергия?
Disclaimer: все вычисления могут быть не точны и главная цель показать порядок чисел.
Человек — потребитель энергии. 2 кВт*ч, 100 Вт
Человек в среднем потребляет около 2000 ккалорий в день, что дает около 2 кВт*ч или около 100 Ватт, средней мощности. Можно представить, что человек ест, как одна большая лампочка на накаливания на 100 Ватт.
Энергопотребление человека сравнительно небольшое по сравнению с приборами, которые нас окружают. Можно сказать, что человек произвел техническую революцию. Человек принимает «в себя» меньше энергии, чем он использует «для себя» даже только в домашних условиях (средний расчет больше 100 кВт*ч в месяц).
Человек — вычислительная машина. 30 Вт
Распространены оценки, что мозг съедает от 200 до 1000 Ккал (стрессовые ситуации), то есть от 20%-40% энергии, что дает оценку средней мощности 30 Вт.
Мозг — крайне эффективная система. Да современные ноутбуки производят операции гораздо лучше нас и средняя мощность находится около 30 Вт, а телефоны вообще 0.5-1 Вт. Зато современные видеокарты потребляют в среднем от 250 Вт и все равно не могут сравниться с мозгом по скорости и точности обработки визуальной информации. Так что, человек очень неплохой процессор, правда только для специфических задач.
Человек — аккумулятор. 10 кВт*ч
Говорят, человек может не есть 3-7 дней. Понятно, что не питаясь, человек начнет потреблять меньше энергии на внутренние и на внешние нужды. Можно положить, что съев двойную суточную норму, человек будет активен 2 дня (при наличии воды), что дает грубую оценку 10 кВт*ч.
Если посчитать, энергоемкость человека, то мы можем получить крайне разные цифры, вес людей, которые могут прожить N-е количество дней и произвести какую-то полезную работу, крайне разнится от 50 кг — 150 кг. Скорее всего, средняя энергоемкость равна 0.1 кВт*ч/кг, что не так и хорошо и не так плохо. Мы находимся между бензином (10 кВт*ч/кг) и Liion (0.1 кВт*ч/кг), ближе к аккумуляторам.
Человек — потребитель солнечной энергии. 1-2 солнечные панели
Сегодняшняя солнечная панель дает около 300 Ватт в пике, в умеренных широтах средний КИУМ до 20% (солнце светит только днем и слабо). Мы знаем, что человек недолговечный, но все-таки аккумулятор, поэтому в среднем 2 панелей достаточно, чтобы человек питался только солнцем.
Если отбросить условности и сделать небольшие прорывы в технологиях (использование дорогих элементов позволяет достигать до 40% КПД в панелях), человеку будет достаточно носить «солнечную одежду» для того, чтобы получать всю необходимую энергию.
Человек — обогреватель
Процитирую статью про одежду: в покое человеческое тело вырабатывает 80 ватт тепла, а теряет при этом за счет дыхания 10 ватт, теплового излучения — 30 ватт, теплопроводности и конвекции — 20 ватта, испарения влаги — 20 ватт.
Получается человек крайне «слабый» обогреватель. Домашние обогреватели потребляют по 1 кВт и они покрывают нужды на обогрев только частично. Подогрев воды и обогрев помещений в принципе является самым большим энергопотреблением домашнего хозяйства. Приведу свой годовой расклад:
— Перемещение (транспорт, топливо): 8 000 кВт*ч за год. — Электричество: 2 500 кВт*ч за год. — Подогрев воды и обогрев: 30 000 кВт*ч за год.
Получается на средний ежедневный подогрев воды и обогрев уходит до 100 кВт*ч в день, что в 50 раз больше, чем человек в принципе потребляет.
Человек — средство передвижения (автомобиль, пешеход, велосипед)
Человек как активное живое существо может перемещаться в пространстве. Допустим человек может переместиться на 30 км за день пешком и на 120 км за день на велосипеде. Это не максимальные значения, конечно, спортсмены пробегают до 100 км и проезжают до 1000 км за день.
Попробуем сравнить человека как эффективную систему передвижения человека.
— Автомобиль с ДВС тратит в среднем 5 л на 100 км, 1 литр = 10 кВт*ч, что дает 500 Втч на км
— Электромобиль —
150-200 Вт*ч на км
— Пешеход — 2 кВт*ч разделить на 10-50 км,
50-200 Вт*ч на км
— Медленный/маленький электромобиль —
50-100 Вт*ч на км
— Электровелосипед —
10 Вт*ч/км
(средняя скорость 10-15 кмч) — Велосипедист — 2 кВт*ч разделить на 100-1000 км,
2-20 Вт*ч на км
Знаете еще интересные совпадения — пишите в комментариях. Спасибо за внимание.
Сколько в Ваттах
Напрашивается вполне логичный вопрос: сколько точно энергии вырабатывает один человек. Ученые постарались и выяснили это. Один вдох может дать 1 Вт, спокойный шаг способен питать лампочку в 60 Вт и зарядить телефон. В покое все тело тоже может вырабатывать энергию — 80 Вт. Так что можно сказать, что люди вполне способны самостоятельно решить проблему альтернативной энергии и ресурсов.
Проблему альтернативной энергии человечество может решить самостоятельно
Остается лишь придумать эффективные способы ее передачи. Человеческую энергию можно вполне сочетать с солнечной. Исследователи считают, что можно применять эффект пьезоэлектричества, когда от механического воздействия получается напряжение. Еще в 2011 году был предложен такой компьютер, зарядка которого происходит от нажатий по клавиатуре. В Германии уже есть умный тротуар, который работает от энергии проходящих по нему людей. В Японии так работают турникеты. В Лондоне инженеры намерены в час пик собирать энергию людей, которые передвигаются по городу, и использовать для освещения улиц. Звучит просто гениально и в то же время так просто — мы сами себе энергия, стоит лишь постараться.
Электрическое сопротивление тела человека
Факторы, влияющие на сопротивление тела человека.
Электрическая энергия плотно вошла в нашу жизнь, и заставляет людей приспосабливаться для выживания среди повышенного электрического напряжения, которое производят все без исключения электрические приборы. Поражение человека в электрическом поле сегодня малораспространенное явление, так как допуск к электроустановкам с мощным электрическим полем, ограничивается специалистами, имеющими специальное образование. К бытовым электрическим травмам относятся поражения электрическим током различной силы и напряжения. Такие поражения происходят по неосторожности, во время использования приборов с оголенными электрическими проводами, во время пожаров и во время природных катаклизмов.
Значение полного сопротивления тел людей
Сопротивляемость человеческого тела электрическому току непостоянна. Основными влияющими на ее величину факторами являются состояние кожных покровов, вольт-амперные характеристики тока, физиологические особенности организма, параметры окружающей среды, содержание в воздухе пылевидных частиц с высокой электропроводимостью.
Состояние кожи
Самым высоким значением сопротивления обладает сухая и чистая кожа. При появлении на ней капельной влаги, пота, частиц металлической или угольной пыли электропроводность увеличивается. Обусловлено это тем, что вода и обильный пот способствуют удалению с кожи жировой пленки, тем самым увеличивая ее электропроводность.
Также увеличивают электропроводность кожи при нарушении ее целостности участки с различными ссадинами, порезами, гематомами, мозолями, кожными сыпями, термическими и химическими ожогами, они имеют достаточно низкое сопротивление, из-за чего более подвержены действию электротока.
Место приложения электротока
Сопротивляемость организма протеканию по нему потока заряженных частиц зависит от того, в каком месте тело соприкасается с токопроводящей поверхностью, находящимся под напряжением проводом. Небольшим электрическим сопротивлением характеризуются такие участки тела с тонким верхним слоем кожи, как:
- Большая часть лица;
- Шея;
- Внешняя поверхность предплечий;
- Тыльная часть кистей;
- Подмышки.
При контакте данных участков с находящимися под напряжением поверхностями, оголенными проводниками сила протекающего по телу тока может, как нарушать нормальный обмен веществ и работу внутренних органов, так и приводить к летальному исходу.
Уровень сопротивляемости тканей
Самой большой сопротивляемостью протеканию тока отличаются сухая и неповрежденная кожа, ногтевая ткань. Наибольшей электропроводностью и, следовательно, низким сопротивлением характеризуются различные содержащиеся в организме жидкости: кровь, лимфа, костный мозг.
Значения показателей тока
На сопротивляемость организма влияют такие характеристики электрического тока, как:
- Мощность – проходящий через организм ток с большим значением мощности активизирует кровообращение, тем самым сильно снижая сопротивление тела.
- Частота – зависимость сопротивляемости тела от значения частоты протекающего по нему тока такова: переменный промышленный либо бытовой ток уменьшает сопротивление человеческого тела в разы сильнее, чем обладающий такими же вольт-амперными характеристиками постоянный.
Физиологические факторы и показатели окружающей среды
Основными физиологическими факторами, существенно влияющими на сопротивление тела, являются такие:
- Пол – женский организм более восприимчив к электротравмам, чем мужской;
- Возраст – способность тела пожилого человека или ребенка сопротивляться протекающему по нему току не такая высокая, как у возрастной категории от 16-18 до 50 лет.
- Болезни и ослабленное состояние организма – больному или ослабленному организму преодолевать действие тока значительно труднее, нежели здоровому.
Значительно уменьшают сопротивляемость тела к протеканию по нему тока высокая температура воздуха и большое содержание в нем капельной влаги.
Важно! Также электропроводность человеческого тела может зависеть от наличия в воздухе мелких взвешенных частиц угольной или металлической пыли. Этот факт советуют принимать во внимание всем работающим в условиях шахт и токарных мастерских электрикам.
Таким образом, знание того, сколько составляет сопротивление человеческого тела ом, что на него влияет, позволяет принять действенные меры, способные повысить электробезопасность работ, производимых на силовых установках и линиях электропередач, находящихся под напряжением. Померить данную характеристику тела можно с помощью обычного мультиметра, при условии наличия у него соответствующего диапазона для измерения электрического сопротивления.
Сколько электричества находится в организме человека
Электричества, которое генерирует человек, может хватить для зарядки мобильного телефона. Наши нейроны находятся под постоянным напряжением, а разницу между жизнью и смертью можно определять по электрическим волнам на энцефалограмме.
Лечение скатами
Как-то в Древнем Риме сын богатого архитектора и начинающий врач, Клавдий Гален прогуливался по берегу Средиземного моря. И тут его глазам предстало весьма странное зрелище – навстречу ему шли два жителя близлежащих деревушек, к головам которых были привязаны электрические скаты! Так история описывает первый известный нам случай применения физиотерапии при помощи живого электричества. Метод был взят Галеном на заметку, и столь необычным способом он спасал от боли после ранений гладиаторов, и даже излечил больную спину самого императора Марка Антония, который вскоре после этого назначил его личным врачом.
После этого человек не раз сталкивался с необъяснимым явлением «живого электричества». И опыт не всегда был положительный. Так, однажды, в эпоху великих географических открытий, у берегов Амазонки, европейцы столкнулись с местными электрическими угрями, которые генерировали электрическое напряжение в воде до 550 вольт. Горе было тому, кто случайно попадал в трехметровую зону поражения.
Электричество в каждом
Но впервые наука обратила внимание на электрофизику, а точнее на способность живых организмов вырабатывать электричество, после презабавного случая с лягушачьими лапками в XVIII, которые в один ненастный день где-то в Болонье, начинали дергаться от соприкосновения с железом. Зашедшая в лавку мясника за французским деликатесом, жена болонского профессора Луиджи Гальватти, увидела эту ужасную картину и рассказала мужу о нечистой силе, которая бушует по соседству. Но Гальватти посмотрел на это с научной точки зрения, а спустя 25 лет упорных трудов вышла его книга «Трактаты о силе электричества при мышечном движении». В ней ученый впервые заявил – электричество есть в каждом из нас, а нервы это своеобразные «электропроводы».
Как это работает
Как же человек генерирует электричество? Всему причиной многочисленные биохимические процессы, которые происходят на клеточном уровне. Внутри нашего организма присутствует множество разных химических веществ – кислород, натрий, кальций, калий и многие другие. Их реакции друг с другом и вырабатывают электрическую энергию. Например, в процессе «клетчатого дыхания», когда клетка высвобождает энергию, полученную от воды, углекислого газа и так далее. Она, в свою очередь откладывается в особые химические макроэргические соединения, условно назовем это «хранилищами», и впоследствии используется «по мере необходимости».
Но это всего лишь один из примеров – в нашем теле много химических процессов, которые вырабатывают электричество. Каждый человек – это настоящая электростанция, и ее вполне можно использовать в быту.
Много ли мы производим ватт?
Энергия человека как альтернативный источник питания уже давно перестала быть мечтой фантастов. У людей большие перспективы в качестве генераторов электричества, его можно вырабатывать практически из любого нашего действия. Так, от одного вдоха можно получить 1 Вт, а спокойного шага хватит, чтобы питать лампочку в 60 Вт, да и зарядить телефон будет достаточно. Так что проблему с ресурсами и альтернативными источниками энергии, человек может решить, в буквальном смысле, сам.
Дело за малым – научиться передавать энергию, которую мы столь бесполезно растрачиваем, «куда надо». И у исследователей уже есть предложения на этот счет. Так, активно изучается эффект пьезоэлектричества, который создает напряжение из механического воздействия. На его основе еще в 2011 году австралийские ученые предложили модель компьютера, который заряжался бы от нажатия клавиш. В Корее разрабатывают телефон, который будет заряжаться от разговоров, то есть от звуковых волн, а группа ученых из Georgia Institute of Technology создала действующий прототип «наногенератора» из оксида цинка, который вживляется в человеческое тело и вырабатывает ток от каждого нашего движения.
Но это еще не все, в помощь солнечным батареям в некоторых городах собираются получать энергию из часа пик, точнее от вибраций при ходьбе пешеходов и машин, а потом использовать ее для освещения города. Такую идею предложили лондонские архитекторы из фирмы Facility Architects. По их словам: «В часы пик через вокзал Виктория за 60 минут проходит 34 тысячи человек. Не нужно быть математическим гением, чтобы понять — если удастся применять эту энергию, то может фактически получиться очень полезный источник энергии, которая в настоящее время расходуется впустую». Кстати, японцы уже используют для этого турникеты в Токийском метро, через которые каждый день проходят сотни тысяч человек. Все-таки железные дороги – основные транспортные артерии Страны Восходящего солнца.
«Волны смерти»
Кстати, живое электричество является причиной многих весьма странных явлений, которые наука объяснить до сих пор не в силах. Пожалуй, самое известное из них – «волна смерти», открытие которой повлекло новый этап споров о существовании души и о природе «околосмертного опыта», о котором иногда рассказывают люди, пережившие клиническую смерть.
В 2009 году в одной из американских больниц были сняты энцефолограммы у девяти умирающих людей, которых на тот момент было уже не спасти. Эксперимент проводился, чтобы разрешить давний этический спор о том, когда человека действительно мертв. Результаты были сенсационными – после смерти у всех испытуемых мозг, который уже должен был быть умерщвлён, буквально взрывался – в нем возникали невероятно мощные всплески электрических импульсов, которые никогда не наблюдались у живого человека. Они возникали через две-три минуты после остановки сердца и продолжались примерно три минуты. До этого, подобные эксперименты проводились на крысах, у которых то же самое начиналось спустя минуту после смерти и продолжалось 10 секунд. Подобное явление ученые фаталистично окрестили «волной смерти».
Научное объяснение «волнам смерти» породило множество этических вопросов. По словам одного из экспериментаторов, доктора Лакхмира Чавла, подобные всплески мозговой активности объясняются тем, что от недостатка кислорода нейроны теряют электрический потенциал и разряжаются, испуская импульсы «лавинообразно». «Живые» нейроны постоянно находятся под небольшим отрицательным напряжением – 70 миннивольт, которое удерживается, за счет избавления от положительных ионов, которые остаются снаружи. После смерти – равновесие нарушается, и нейроны быстро меняют полярность с «минуса» на «плюс». Отсюда и «волна смерти».
Если эта теория верна, «волна смерти» на энцефолограмме проводит ту неуловимую черту между жизнью и смертью. После нее работу нейрона восстановить нельзя, организм больше не сможет получать электрические импульсы. Иными словами, дальше врачам уже нет смысла бороться за жизнь человека.
Но, что если посмотреть на проблему с другой стороны. Предположить, что «волна смерти» — последняя попытка мозга дать сердцу электрический разряд, чтобы восстановить его работу. В таком случае, во время «волны смерти» нужно не складывать руки, а напротив использовать этот шанс для спасения жизни. Так утверждает доктор-реаниматолог, Ланс-Беккер из Пенсильванского Университета, указывая на то, что бывали случаи, когда человек «оживал» после «волны», а значит яркий всплеск электрических импульсов в человеческом теле, а потом спад, еще не могут считаться последним порогом.
Haha
Энергия и человек. Ряд случайных сравнений
В физике для решения задач иногда применяется полунаучный «метод размерностей», когда зная размерность искомой величины, мы можем догадаться, что на что поделить, сложить, умножить, чтобы получить правильный ответ. Я решил взять размерность «энергия» и сравнить «яблоки с бананами», а именно человека как энергетическую систему с другими системами.
В чем измеряется, энергия?
Disclaimer: все вычисления могут быть не точны и главная цель показать порядок чисел.
Человек — потребитель энергии. 2 кВт*ч, 100 Вт
Человек в среднем потребляет около 2000 ккалорий в день, что дает около 2 кВт*ч или около 100 Ватт, средней мощности. Можно представить, что человек ест, как одна большая лампочка на накаливания на 100 Ватт.
Энергопотребление человека сравнительно небольшое по сравнению с приборами, которые нас окружают. Можно сказать, что человек произвел техническую революцию. Человек принимает «в себя» меньше энергии, чем он использует «для себя» даже только в домашних условиях (средний расчет больше 100 кВт*ч в месяц).
Человек — вычислительная машина. 30 Вт
Распространены оценки, что мозг съедает от 200 до 1000 Ккал (стрессовые ситуации), то есть от 20%-40% энергии, что дает оценку средней мощности 30 Вт.
Мозг — крайне эффективная система. Да современные ноутбуки производят операции гораздо лучше нас и средняя мощность находится около 30 Вт, а телефоны вообще 0.5-1 Вт. Зато современные видеокарты потребляют в среднем от 250 Вт и все равно не могут сравниться с мозгом по скорости и точности обработки визуальной информации. Так что, человек очень неплохой процессор, правда только для специфических задач.
Человек — аккумулятор. 10 кВт*ч
Говорят, человек может не есть 3-7 дней. Понятно, что не питаясь, человек начнет потреблять меньше энергии на внутренние и на внешние нужды. Можно положить, что съев двойную суточную норму, человек будет активен 2 дня (при наличии воды), что дает грубую оценку 10 кВт*ч.
Если посчитать, энергоемкость человека, то мы можем получить крайне разные цифры, вес людей, которые могут прожить N-е количество дней и произвести какую-то полезную работу, крайне разнится от 50 кг — 150 кг. Скорее всего, средняя энергоемкость равна 0.1 кВт*ч/кг, что не так и хорошо и не так плохо. Мы находимся между бензином (10 кВт*ч/кг) и Liion (0.1 кВт*ч/кг), ближе к аккумуляторам.
Человек — потребитель солнечной энергии. 1-2 солнечные панели
Сегодняшняя солнечная панель дает около 300 Ватт в пике, в умеренных широтах средний КИУМ до 20% (солнце светит только днем и слабо). Мы знаем, что человек недолговечный, но все-таки аккумулятор, поэтому в среднем 2 панелей достаточно, чтобы человек питался только солнцем.
Если отбросить условности и сделать небольшие прорывы в технологиях (использование дорогих элементов позволяет достигать до 40% КПД в панелях), человеку будет достаточно носить «солнечную одежду» для того, чтобы получать всю необходимую энергию.
Человек — обогреватель
Процитирую статью про одежду: в покое человеческое тело вырабатывает 80 ватт тепла, а теряет при этом за счет дыхания 10 ватт, теплового излучения — 30 ватт, теплопроводности и конвекции — 20 ватта, испарения влаги — 20 ватт.
Получается человек крайне «слабый» обогреватель. Домашние обогреватели потребляют по 1 кВт и они покрывают нужды на обогрев только частично. Подогрев воды и обогрев помещений в принципе является самым большим энергопотреблением домашнего хозяйства. Приведу свой годовой расклад:
— Перемещение (транспорт, топливо): 8 000 кВт*ч за год.
— Электричество: 2 500 кВт*ч за год.
— Подогрев воды и обогрев: 30 000 кВт*ч за год.
Получается на средний ежедневный подогрев воды и обогрев уходит до 100 кВт*ч в день, что в 50 раз больше, чем человек в принципе потребляет.
Человек — средство передвижения (автомобиль, пешеход, велосипед)
Человек как активное живое существо может перемещаться в пространстве. Допустим человек может переместиться на 30 км за день пешком и на 120 км за день на велосипеде. Это не максимальные значения, конечно, спортсмены пробегают до 100 км и проезжают до 1000 км за день.
Попробуем сравнить человека как эффективную систему передвижения человека.
— Автомобиль с ДВС тратит в среднем 5 л на 100 км, 1 литр = 10 кВт*ч, что дает 500 Втч на км
— Электромобиль — 150-200 Вт*ч на км
— Пешеход — 2 кВт*ч разделить на 10-50 км, 50-200 Вт*ч на км
— Медленный/маленький электромобиль — 50-100 Вт*ч на км
— Электровелосипед — 10 Вт*ч/км (средняя скорость 10-15 кмч)
— Велосипедист — 2 кВт*ч разделить на 100-1000 км, 2-20 Вт*ч на км
Знаете еще интересные совпадения — пишите в комментариях.
Спасибо за внимание.
Электричество внутри нас
Мы знаем, что наше тело работает с помощью электричества. Оно управляет мышцами и передаёт сигналы в нервной системе. Но откуда берётся электричество внутри нас? Где тот генератор разрядов и по каким проводам бежит ток?
Если засунуть лампочку в рот, будет ещё эффектнее!
Что такое электричество
Это совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов, говорит нам Википедия. Электрическими зарядами могут быть как элементарные электроны, так и протоны или даже ионы крупных химических элементов
Электроны в нашем организме напрямую для передачи электричества не используются. Протоны (ионы водорода — H+) используются для других целей: они создают кислую среду, например, в желудке
Для получения и передачи электричества в нашем теле используются ионы. В основном это два щелочных металла, потерявших по одному электрону: натрий (Na+) и калий (K+)
Минутка физики
Для того, чтобы понять, как в нас генерируется электричество нужно знать о двух физических явлениях
Эту характеристику тока знают все: она измеряется в вольтах. В розетке обычно 220 вольт и 0 пальцев (если это не так, нужно вызвать соответствующего специалиста). Другое название напряжения — разность потенциалов. Всё просто: если у нас в одной точке потенциал электрического поля равен 3 вольта, а в другой — 10 вольт, то напряжение между ними — 7 вольт!
Птички могут сидеть на высоковольтных проводах именно благодаря тому, что разность потенциалов (напряжение) между точками соприкосновения с проводом (лапками) невелика. Если же птичка внезапно решит продемонстрировать поперечный шпагат… Это будет искромётно!
Эта птичка знает физику и не садится на шпагат
Вот ещё одно полезное применение этого закона. Если вдруг вы попадёте в ситуацию с упавшим на землю электрическим проводом, отходите от него короткими шажками (не длиннее ступни) и вы будете в безопасности
Если концентрация какого-то вещества распределена неравномерно, то вещество будет стараться распространиться по всему объёму так, чтобы выровнять концентрацию. Когда вы кладёте ложку сахара в чай он не толпится в ложке. Сахар, в восторге крича «Да тут столько свободного места!» равномерно распределяется по всему стакану
Если одинаковых частиц в одном месте жидкости много, а в другом — мало (это и называется градиентом концентрации), они стремятся туда попасть. Стремятся не в смысле мечтая взять отпуск и смотаться туда, а чисто физически: бегут, сломя голову туда, где посвободнее, и бьются в стену, если она стоит на пути. Вот отличная иллюстрация:
Прежде чем перейти к электричеству в клетках нашего тела скажем ещё пару слов о самих клетках
Клетки тела
Внутри клетки есть ядро, митохондрии и куча других неинтересных для нас сейчас вещей. Нам интересно то, что отделяет клетку от окружающей среды: её мембрана
На картинке небольшой вырезанный участок мембраны. Представьте, что она продолжается во все стороны и дальше и, замыкаясь, ограничивает клетку.
Шарики с двумя хвостиками — это липиды. Они и составляют основу мембраны, образуя двойной слой
Но самое интересное для нашей темы — это фиолетовые штуки, пронизывающие мембрану. Химически это белки. Они выполняют самые разные функции. Например, есть белки-каналы, пропускающие определённое вещество. Помните про диффузию? Так вот, каналы — это дверь, через которую вещества могут переходить из области с высокой концентрацией в область с низкой. Каналы могут открываться и закрываться
Есть также белки-насосы. Они способны тратить энергию клетки, а взамен перемещать в вещество даже в область с высокой концентрацией! Представьте клеточный насос как огромного охранника на входе в клуб. Если кто-то попался ему под руку, он хватает его и выкидывает на выход, даже не смотря на то, что там уже куча людей
Нас интересуют натрий-калиевые насосы. Это даже не один охранник, а двое, работающих в паре! Один берёт за шкирку 3 иона натрия внутри клетки, а другой — 2 иона калия снаружи. Как только оба напарника собрали полный комплект, они разворачиваются и выкидывают захваченные ионы на другую сторону клетки. Так натрий оказывается снаружи, а калий — внутри. Na/K-насос работает постоянно. До 40 процентов энергии в наших клетках тратится только на его работу!
К чему это приводит
Вы могли заметить, что обмен неравнозначный: 3 иона натрия против 2 калия. Они имеют одинаковый положительный заряд. А это значит, что из-за такого обмена (насосов много и они работают постоянно) получается разность потенциалов между внутренней и наружной средой клетки! А где есть разность потенциалов, там есть и электричество!
Как возбуждаются клетки
Работа Na/K-насоса в итоге приводит к установлению равновесия. Разность потенциалов нормальной живой клетки стабильна — это называется потенциал покоя. Но ведь нас интересует совсем не такое стабильное электричество! Мы хотим разряд со звуком скдыщь!
Такой разряд нужен для того, чтобы сокращать мышцы или нейронам обмениваться информацией. И он происходит! Может быть разве что без соответствующего звука. Для этого включаются насосы, о которых мы говорили ранее
Если клетка получает сигнал (не будем сейчас разбирать его природу: статья и так затягивается), что нужно возбудиться, происходит следующее. Натриевые насосы в мембране открываются. Натрий, так долго сдерживаемый суровыми охранниками, видя открытые двери толпами ломится внутрь, неся с собой положительный заряд. Разность потенциалов меняется! Теперь она называется потенциалом действия. Его график выглядит так:
Нижняя пунктирная линия — это потенциал покоя, когда в клетке существует равновесие. Плавный подъём вверх (a-b) происходит, когда клетка начинает подозревать, что скоро что-то будет. Немного натриевых каналов открываются и разность потенциалов потихоньку ползёт вверх. Достигая некоторого критического потенциала в клетке открываются вообще все натриевые каналы и ошалевший натрий мгновенно врывается внутрь (линия b-c). Далее все каналы захлопываются, натрий начинает выбрасываться из клетки насосами и потенциал вновь приходит в норму. До следующего такого действия, которое, например, в клетках сердца происходит каждую секунду. Всем знакомое ЭКГ — это отражение потенциалов действия сердца
Как передаётся возбуждение
И самый крутой момент! Натриевые насосы — потенциал-чувствительные. Это значит, что они открываются, когда потенциал мембраны изменяется
Вот почему это круто. Стоит возбуждению произойти на небольшом участке клетки, это приводит к открытию там натриевых каналов. Это изменяет потенциал мембраны и приводит к открытию каналов поблизости. И так далее по цепной реакции! Именно по этому на графике такой резкий скачок вверх: если в одном месте возникает возбуждение, то оно быстро охватывает всю клетку. Это называется законом всё или ничего
Надеюсь, ваши электрические связи в мозгу узнали о себе много нового. Больше постов про науку, учёбу и IT можно найти в моей группе ВК
2.7K постов 19.1K подписчиков
Правила сообщества
Публиковать могут пользователи с любым рейтингом. Однако мы хотим, чтобы соблюдались следующие условия:
ДЛЯ АВТОРОВ:
Приветствуются:
-уважение к читателю и открытость
Не рекомендуются:
-публикация недостоверной информации
ДЛЯ ЧИТАТЕЛЕЙ:
Приветствуются:
-конструктивные дискуссии на тему постов
Не рекомендуются:
-личные оскорбления и провокации
-неподкрепленные фактами утверждения
В этом сообществе мы все союзники — мы все хотим учиться! 🙂
Ведьмы! Вот откуда электричество!
Какая фантастическая, искромётная ахинея!
Даже если вымокший в электролите орёл решит коснуться одного провода концами крыльев.
ничего не случится. Потому что потенциал одинаков по всему проводу.
Чтобы птичку токнуло ёбом ей нужно сидя на одном проводе коснуться другого. И если между ними есть разность потенциалов — она это почувствует. Или не успеет.
А вот в случае падения необесточенного провода на априори нулевую по потенциалу землю получается точечный потенциал, который уменьшается в квадратичной зависимости от расстояния от точки касания. Собственно, благодаря этой квадратичной зависимости и возникает т.н. «шаговое напряжение».
Какие умные люди все это изучили и описали. Тут читать сложно, не то что исследовать.
Ничё не понял, особенно про насосы.
«В розетке обычно 220 вольт и 0 пальцев (если это не так, нужно вызвать соответствующего специалиста)»
«Если же птичка внезапно решит продемонстрировать поперечный шпагат… Это будет искромётно!»
орнул вголосину 🙂 аж монитор чаем с печеньками заплевал и клавиатуру 😀
вам бы лекции читать — все бы с интересом слушали 🙂
А ещё человек может питаться электричество)
Нобелевскую премию по физиологии и медицине дали за гены древних людей
Благодаря Сванте Пеэбо мы узнали, что все мы немножко неандертальцы.
Череп неадертальца и череп человека разумного
Образно говоря, Нобелевскую премию сейчас получили человек денисовский и человек неандертальский. Но это будет уж слишком образно — всё-таки сами по себе денисовцы и неандертальцы никакими научными достижениями не славятся, да и вымерли они давным-давно. Зато они позволяют многое узнать об эволюции человека, и премию дали одному из самых выдающихся исследователей в этой области Сванте Пеэбо (Svante Pääbo) — именно благодаря его работам удалось прочитать геном неандертальца, а список видов Homo пополнился человеком денисовским. Нобелевским лауреатом Пеэбо стал за то, что сумел найти подход к доисторической ДНК, создав тем самым отдельную научную дисциплину — палеогеномику.
Неандертальцы, денисовцы и другие виды людей дошли до нас в виде разрозненных останков. Возраст останков определять давно научились, и, сравнивая их между собой, можно восстановить какие-то этапы человеческой эволюции.
Достаточно давно удалось установить, что человек разумный сформировался в Африке около 300 тыс. лет назад, а человек неандертальский появился около 400 тыс. лет назад в Европе и Передней Азии, и что около 70 тыс. лет назад человек разумный начал расселяться из Африки по другим частям света, встретил неандертальца, и какое-то время оба вида существовали бок о бок.
Какие-то подробности об их сосуществовании оставались неизвестны, хотя гипотезы были разные. Оба человека могли на дух не переносить друг друга, а могли спариваться и давать гибридное и вполне плодовитое потомство — не такое уж редкое явление в дикой природе.
Как мы знаем, человек разумный и человек неандертальский действительно скрещивались, и генетические последствия этого скрещивания достались нам, современным людям. Чтобы найти у нас следы неандертальского генома, нужно было бы проанализировать ДНК из костей неандертальцев. ДНК довольно стойкая молекула, но стойкость её относительна, и если в костях возрастом несколько десятков тысяч лет мы обнаруживаем ДНК, она часто оказывается сильно фрагментированной и модифицированной. Кроме того, её там мало, и она смешана с ДНК бактерий, растений, животных, грибов и т. д.
То есть кусочки доисторической ДНК людей нужно так прочитать (или просеквенировать), чтобы не спутать её с ДНК других живых существ, и чтобы на выходе у нас получился более или менее связный генетический текст, который можно сравнить с геномом современных людей. Именно это и удалось сделать Сванте Пеэбо и его коллегам.
Поначалу всё начиналось с ДНК митохондрий. Она содержит намного меньше генов, чем главная ДНК в клеточном ядре, но зато митохондрий в клетке очень много, и митохондриальная ДНК, соответственно, есть во многих копиях. По митохондриальной ДНК из сорокатысячелетних неандертальских останков удалось понять, что неандертальцы отличаются генетически как от современных людей, так и от шимпанзе.
Дальнейшее усовершенствование методов чтения древней ДНК позволило перейти от митохондриальной ДНК к ядерной. К 2010 году Пеэбо с коллегами сумели прочитать неандертальский геном — настолько, чтобы стало возможным подробнее оценить взаимоотношения человека неандертальского и человека разумного. Одним из главных открытий стали те самые следы неандертальской ДНК в геноме современных людей. Её долю оценивают по-разному, но в целом считается, что неандертальской ДНК у нас 1–4% (хотя кто-то говорит и о 20%).
Если от неандертальцев до нас дошли многочисленные и порой весьма сохранные останки, то денисовского человека определили всего лишь по одной фаланге пальца, которую нашли в 2008 г. в Денисовой пещере на Алтае (сейчас останков денисовцев из разных частей света прибавилось, но они пока всё так же немногочисленны). ДНК в фаланге пальца оказалась на удивление сохранной, и, прочтя её, исследователи (то есть тот же Пеэбо с коллегами) поняли, что перед ними новый вид Homo. Денисовцы, как и неандертальцы, тоже «наследили» в геноме современных людей: у выходцев из Меланезии и Юго-Восточной Азии можно найти до 6% денисовской ДНК. Получается, что человек разумный, выйдя из Африки, столкнулся с двумя кузенами: человеком неандертальским в западной части Евразии и человеком денисовским в восточной части Евразии.
Сванте Пеэбо
Многие из работ Сванте Пеэбо выполнены в теснейшем сотрудничестве с Российской академией наук. Но хотя премию ему вручили за открытия в области эволюции человека, нетрудно понять, что умение целенаправленно анализировать древнюю ДНК может пригодиться в самых разных научных областях.
По материалам Нобелевского комитета
Ответ на пост «Правда ли, что для защиты от заражения сразу после воздействия радиации нужно принять йод?»
О препаратах йода простыми словами.
У человека есть щитовидная железа, которая очень любит йод. Если йода не хватает, то эта железа пытается его получить из любого источника. Причем крайне активно. При ядерных реакциях выделяется радиоактивный Йод-131. Пример: ядерная авария. Бомба ли, "Чернобыль" ли — не важно. В атмосферу выбросило кучу всяких "вкусняшек". В том числе йод. Если у Вас недостаток йода и Вы попали в зону заражения, то этот йод крайне быстро впитается в щитовидную железу. При этом радиоактивный йод начнем изнутри облучать организм. Это очень вредно. Прэтому пить препараты йода "после" — особого смысла нет. Их нужно принимать до, не допуская дефицита этого элемента. Щитовидка Вам скажет спасибо, а от неё и весь организм. Ибо она рулит эндокринной системой. Это и все действия йода. Т.е. его нельзя рассматривать, как лекарство от радиации. Потому что йод никак не влияет на реакцию организма на ионизирующие излучения. А также не влияет на другие радиоактивные изотопы. А их при ядерной реакции получается целый ворох. И йод из них самый безобидный. Ещё и с коротким периодом полураспада.
Был знаком с человеком, который почти на моих глазах получил очень солидную дозу этого йода. Врачи его спасли медикаментозно, даже не пришлось удалять повреждённый орган. А если бы он не был таким глупым и соблюдал рекомендации врачей, то и этой травмы бы не получил. Нужно было всего-лишь принимать препарат постоянно, не допуская дефицита йода. Тогда и радиоактивный не впитался бы.
Правда ли, что для защиты от заражения сразу после воздействия радиации нужно принять йод?
Бытует мнение, что прием препаратов йода сразу после радиационного выброса спасает организм от заражения. Мы решили проверить, стоит ли на самом деле запасать сейчас йод, чтобы сразу после плохих новостей начать его принимать.
(Для ЛЛ: йод защищает только щитовидную железу и только от радиоактивного йода)
Радиация или ионизирующее излучение по определению ВОЗ — это перенос энергии в виде электромагнитных волн или субатомных частиц. В природе встречаются естественные источники радиации — радиоактивные вещества, присутствующие в почве, воде, воздухе и в организме человека. Также существуют искусственные источники ионизирующего облучения —рентген-аппараты или радиофармацевтические препараты. Выброс радиации может случиться из-за аварии на производстве (как это было в Чернобыле и на Фукусиме), теракта на АЭС (например, существует угроза теракта на Запорожской АЭС, находящейся в районе боевых действий) или в случае применения ядерного оружия (как это произошло в японских городах Хиросима и Нагасаки).
Важно сразу отметить, что в результате ядерной катастрофы выделяются различные радиоактивные элементы, а не только йод (I-131). Например, в реакциях деления урана и плутония выделяется также цезий (Cs-137 и Cs89-134) и стронций (Sr-89 и Sr-90). Помимо этого в результате взрывов может происходить загрязнение таллием, рутенией, ксеноном и другими элементами. Для каждого из веществ существуют свои антидоты, то есть противоядия. Приём йода ни в какой мере не снизит вредного воздействия цезия или стронция. При этом, например, вредное воздействие цезия и таллия минимизирует берлинская лазурь, антидот к стронцию — активированный сульфат бария (адсобар) и полисурьмин. Также в мире существуют комплексные препараты, защищающие сразу от нескольких радиоактивных соединений. Например, доступный в России препарат ускоряет выведение из организма изотопов плутония, америция и кюрия. То есть в каждом конкретном случае радиационного воздействия следует использовать для защиты свою группу препаратов.
Препарат йода, а именно йодид калия, действительно способен минимизировать вредное воздействие на организм радиоактивного йода, в частности, защитив щитовидную железу — орган, накапливающий самое значительное количество радиоактивного изотопа элемента. В случае приёма йодида калия (стабильного йода) он «заполняет» щитовидную железу и она просто не может впитать радиоактивный йод. Такой метод называется йодной блокадой щитовидной железы. Так как йодид калия широко доступен (продаётся в аптеках без рецепта), то и его популярность для защиты от радиации куда выше, чем, например, берлинской лазури, которую достаточно сложно приобрести или вовсе нужно изготавливать кустарным способом с помощью непростых химических реакций.
Важно помнить, что во-первых, от радиоактивного йода эффективную защиту даёт только приём йодида калия; йодная сеточка на коже должного эффекта не даст. А вот раствор Люголя, используемый для лечения инфекционно-воспалительных заболеваний горла, вполне может заменить таблетированную форму йодида калия. ФМБА (Федеральное медико-биологическое агентство) на своём официальном сайте также допускает применение спиртового раствора йода в том случае, если чрезвычайная ситуация произошла, а таблеток йодида калия нет. Однако там же строго оговаривается, что такая терапия должна проводиться исключительно медицинским персоналом. Сайт Всемирной организации здравоохранения в разделе «Использование йодида калия для защиты щитовидной железы во время ядерных или радиологических чрезвычайных ситуаций» упоминает исключительно таблетированную форму йодида калия и не оговаривает варианты замены. Нужно также отметить, что БАДы с йодом и мультивитаминные комплексы не могут выступать заменой йодиду калия. В среднем в таких препаратах содержится суточная доза йода — 100-200 МИКРОграмм, а для эффективной блокады щитовидной железы взрослому человеку необходимо принять 125 МИЛЛИграмм, то есть 625 – 1250 витаминок в зависимости от дозировки йода в их составе! Также альтернативой йодиду калия не может выступать йодированная соль — стабильного йода там слишком мало, а приём значительных объёмов соли в короткое время опасен для здоровья.
Также стоит отметить, что принимать йодид калия на всякий случай бесполезно, а при некоторых состояниях организма может быть и вредно. ВОЗ называет самым оптимальным интервал от менее 24 часов до и до 2 часов после предположительного попадания радиоактивного йода в организм, также целесообразно, но менее эффективно, принимать йодид калия вплоть до 8 часов после предполагаемого облучения. По истечение 24 часов с момента излучения йодная профилактика бесполезна. Йодная блокада щитовидной железы достаточно кратковременна — она длится всего 24 часа. При продолжительном или повторном воздействии, невозможности избежать употребления загрязнённых продуктов питания и питьевой воды или при невозможности эвакуации из района аварии допустим повторный приём препаратов йода через 24 часа после первого.
Из-за кратковременного характера йодной блокады принимать йодид калия на всякий случай каждый день также не стоит. В 2004 году после аварии на Балаковской АЭС местные жители стали массово принимать йод — в виде спиртового раствора, таблеток, йодированной соли или морской капусты. С серьёзными отравления были госпитализированы жители Саратова, Самары, Саранска и Пензы. Йодом можно отравиться даже насмерть — летальная доза при одномоментном приёма составляет 3 грамма. При интоксикации йодом отекают язык и голосовые связки, развивается удушье, повреждаются почки и сердечно-сосудистая система, начинаются рвота и диарея, также страдают психические функции — появляется бред преследования, психоз и бессонница.
Подводя итог: препараты йода, в первую очередь, йодид калия, действительно защищает щитовидную железу от радиоактивного йода. При этом важно принимать его в рекомендуемых дозах и строго при реальной опасности заражения. Для профилактики делать блокаду щитовидной железы бесполезно и даже опасно. При этом нужно помнить, что йод защищает только щитовидную железу и только от радиоактивного йода. Для комплексной защиты необходимо спрятаться в укрытии, а также действовать в соответствии с инструкциями медицинского и эвакуационного персонала, возможно, в том числе принимать другие препараты-радиопротекторы.
Изображение на обложке: Pixabay
Наш вердикт: большей частью правда
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла).
Поделиться чеканной монетой с проектом с самым большим количеством пруфов на абзац можно внизу поста 🙂
Правда ли сигары помогают при астме?
В соцсетях часто можно встретить утверждение, что курение сигар помогает от астмы. Чаще всего это сопровождается ссылками на знаменитых курильщиков — Че Гевару или президента США Теодора Рузвельта. Мы решили проверить, так ли это.
Прежде всего стоит обратить внимание на то, что сам Че Гевара, очевидно, не считал сигары своим единственным лекарством от астмы. В автобиографических записках о партизанских действиях на Кубе «Эпизоды революционной войны» Че Гевара много писал о мучивших его приступах и жаловался на отсутствие лекарств: «В те дни дала о себе знать моя астма. Из-за отсутствия лекарств она вновь приковала меня к постели. Я облегчал свои мучительные страдания тем, что курил самокрутки из сухих листьев душистого горошка». Также он объяснял, почему начал курить сигары: «Вместе со всеми я наслаждался впервые в моей жизни сигарами, которые научился курить, чтобы отгонять назойливых комаров».
Исследований о вреде сигар как частном случае потребления никотина немало. Например, в 1998 году этому вопросу была посвящена конференция Американского общества борьбы с раком. Другие учёные сравнивали содержание карбоксигемоглобина (соединения гемоглобина с угарным газом) у потребителей обычных сигарет и у курильщиков сигар и трубок и установили, что этот показатель в среднем в пять раз больше, чем у некурящих. Много опубликовано работ в целом о вреде различных видов курения: курения обычных сигарет, электронных сигарет, сочетания сигары и трубки. Но отдельного исследования о влиянии сигар на организм человека, страдающего астмой, до недавнего времени не было. Пока такая работа только одна, но её общие положения совпадают с более ранними исследованиями о вреде сигар для организма.
В 2016 году группа специалистов из Греции опубликовала исследование о влиянии сигар на астму. В эксперименте участвовали 47 молодых (18–31 год) курящих мужчин. 22 участника были больны астмой, остальные не испытывали проблем со здоровьем. Учёные замеряли несколько параметров, в том числе выдыхаемый моноксид углерода и сопротивление дыхательной системы. Авторы эксперимента обращают внимание, что дым от сигарет и сигар вдыхается по-разному: в первом случае — глубоко, во втором — нет. Сигаретам и вреду, который они несут для астматиков, было посвящено ещё одно исследование, опубликованное в 2010 году. Его авторы выяснили, что глубокое вдыхание сигаретного дыма более разрушительно для страдающих астмой, чем для остальных.
В результате исследования курения сигар греческие специалисты пришли к нескольким выводам. Во-первых, у обеих групп (астматики и здоровые курильщики) после получасового курения сигары обнаружился одинаково высокий уровень токсичного карбоксигемоглобина. То есть в этом случае учёные начали с очевидного вывода: курение сигар одинаково вредит и астматикам, и курильщикам без астмы. Во-вторых, при сравнении показателей сопротивления дыхания выяснилось, что разница всё же есть: курение сигар затрагивает у астматиков периферические дыхательные пути, а у здоровых участников эксперимента дисфункция локализуется преимущественно в центральных дыхательных путях.
По мнению учёных, курение сигар опаснее для астматиков, чем для остальных: из-за неоднородности вентиляции лёгких патологические изменения труднее выявить. Но во всех без исключения случаях дыхательная система остро реагировала на курение сигар, хоть и различными способами. Таким образом, греческие учёные пришли к двум ключевым выводам. Во-первых, курение сигар ничуть не полезнее курения сигарет; во-вторых, никакой отдельной пользы от этого для астматиков не выявлено.
Изображение на обложке: Кадр из фильма «Топаз», 1969 год
Наш вердикт: неправда
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла).
Поделиться чеканной монетой с проектом с самым большим количеством пруфов на абзац можно внизу поста 🙂
Правда ли, что наркоз отнимает пять лет жизни?
Распространено мнение, что каждый наркоз забирает у человека пять лет жизни. Мы решили проверить, подтверждается ли это научными исследованиями.
(Спойлер для ЛЛ: нет)
В обиходе наркозом часто называют любой вид анестезии — например, говорят «лечить зубы под наркозом», имея при этом в виду местную анестезию. При этом наркоз — это искусственное обратимое состояние угнетения центральной нервной системы, при котором возникает сон, потеря сознания, расслабление скелетных мышц, снижение или отключение некоторых рефлексов, а также пропадает болевая чувствительность. То есть под наркозом человек условно спит, а под другим типом анестезии остаётся в сознании. С местной (регионарной) анестезией сталкиваются многие — во время лечения и имплантации зубов или лазерной коррекции зрения. К регионарной анестезии также относится эпидуральная анестезия, позволяющая при нахождении пациента в сознании провести операцию кесарева сечения или обезболить роды. Под регионарной анестезией в некоторых случаях может быть также проведено удаление аппендицита. Пациент имеет право выбора метода анестезии в тех ситуациях, когда имеются различные варианты.
Есть также ещё один тип технология, позволяющая проводить операции, — седация. При некоторых видах седации пациент остаётся в сознании, самостоятельно дышит, может выполнить простые команды врача, но при этом спокоен и расслаблен, находится в дремотном состоянии и с большой долей вероятности не запомнит происходящее в деталях.
Так как в большинстве утверждений речь идёт только о наркозе как таковом, то и в тексте мы будет рассматривать только его влияние на продолжительность жизни. Для начала обратимся к обычной логике. Идея о том, что наркоз отнимает у человека пять лет жизни, подразумевает, что заранее известно, сколько проживёт человек. Однако такую цифру, даже проведя все самые новейшие диагностические процедуры, вывести нельзя. Различные скрининги могут помочь диагностировать заболевания в ранней стадии или определить те, к которым человек более склонен в силу семейного анамнеза или образа жизни. Например, в ситуации, когда старшие родственники женщины умерли от рака молочной железы, врач может заподозрить мутацию в генах BRCA1 и BRCA2 и предложить соответствующее наблюдение или даже превентивное оперативное вмешательство, однако высчитать возраст смерти этой женщины он никак не сможет.
Второй довод против такого убеждения тоже построен на логике. Некоторые люди добровольно переносят огромное количество пластических операций (допустим, что часть из них была не под наркозом, а под местной анестезией). Например, американка Синди Джексон, внесённая в Книгу Гиннесса, перенесла 47 косметических процедур, 14 из которых были пластическими операциями, а значит, требовали наркоза. Посчитаем: если бы каждый наркоз забирал у неё пять лет жизни, суммарно она должна была «лишиться» 70 лет. В 2022 году ей исполнилось 66 лет. То есть суммарно без операций она должна была бы прожить 136 лет и повторно войти в Книгу Гиннеса, побив предыдущий рекорд долгожительства (122 года).
Также долгожителями-рекордсменами должны были оказаться и звёзды. Например, певица Шер, по подсчётам зарубежных журналистов, перенесла не менее 60 операций (сама она отрицает это количество). То есть наркозы забрали бы у неё целых 300 лет, что с её нынешним возрастом в 76 лет бьёт все мыслимые и немыслимые рекорды!
Интересно в контексте такого убеждения о наркозе рассмотреть перспективы оперативного вмешательства у пожилых людей. По логике утверждения об отнимающем годы жизни наркозе, те из них, кому было отведено прожить после операции менее пяти лет, должны поголовно умирать на операционном столе и не выходить из наркоза. Даже, видимо, в том случае, если причиной их смерти должна была стать, например, автомобильная авария, «запланированная» через год после операции под наркозом.
Научные данные также опровергают взаимосвязь наркоза с сокращением жизни. На людях сравнительных исследований не проводили в силу их неэтичности, однако есть эксперименты на животных. Исследователи из Медицинской школы Гарварда разделили 16 крыс в возрасте 22 месяца (средний возраст жизни животных два, два с половиной года) на две группы: одним дали наркоз продолжительностью два часа, другие наркоза не получили. Крысы из контрольной группы прожили в среднем ещё 140 дней (около четырёх с половиной месяцев), а крысы, перенёсшие анестезию, — 158 дней (чуть больше пяти месяцев).
График продолжительности жизни крыс после вмешательства. Источник
Учёные даже отметили «тенденцию к увеличению продолжительности жизни крыс, которая ранее была анестезирована». Исследователи также отметили: отдельные наблюдения демонстрируют, что люди, перенёсшие операцию под наркозом в пожилом возрасте, действительно зачастую умирают раньше своих сверстников. Однако выводы на основании них о вреде анестезии делать нельзя. Ведь эти люди оказались под наркозом не ради исследования его эффектов, а из-за соответствующих патологий здоровья, которые, по всей видимости, и стали причиной того, что они умирали раньше своих сверстников.
Более того, в большинстве случаев, за исключением, пожалуй, только пластических операций, наркоз пациенту дают, чтобы провести необходимое оперативное вмешательство и спасти жизнь. Например, если не прооперировать человека, попавшего в серьёзное ДТП, то во многих случаях он просто не выживет. Также операция под наркозом для онкобольных может существенно продлить жизнь или улучшить её качество.
Таким образом, наркоз сам по себе, судя по экспериментам на животных, не отнимает годы жизни. Более того, убеждение об отнятых годах противоречит и обычной логике. Однако те, кто подвергся оперативному вмешательству, действительно могут умереть раньше своих сверстников, но не из-за наркоза, а из-за той болезни, которая и потребовала операции.
Изображение на обложке: Pixabay
Наш вердикт: неправда
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла).
Поделиться чеканной монетой с проектом с самым большим количеством пруфов на абзац можно внизу поста 🙂
Многомерные арбузы – пустая трата денег
Жарким летним вечером вы идёте домой, мечтая украсить ужин чем-нибудь освежающим. Вдруг словно со всех сторон разносится завлекающий голос со среднеазиатским акцентом – «Бери девятимерные арбузы, сладкие, как первая любовь!». Что ещё за девятимерные арбузы, задумываетесь вы на секунду. Но в такой жаркий день думать не хочется. Трёхмерные фильмы позволяют испытать больше ощущений, чем двумерные может и с арбузами также?
Вы небрежно протягиваете деньги в сторону непонятной формы ларька с фруктами. Они словно растворяются в пространстве, а взамен из ниоткуда появляется нечто, похожее на арбуз, хотя его размеры постоянно изменяются
Четырёхмерные шары ведут себя странно
На удивление, девятимерный арбуз даже немного легче, чем привычный трёхмерный. В предвкушении необычного ужина, вы спешите домой. К сожалению, там вас ждёт разочарование: почти 77% арбуза составляет корка!
И это ещё хорошо, что арбуз был не 15-мерным. В таком мякоти меньше 9%. А в 30-мерном – меньше одного процента. Любопытное свойство многомерных шаров – их объём концентрируется у границы. В случае арбуза – у корки
Это кажется удивительным, но после несложных размышлений становится очевидным. Прежде чем их проделать, давайте вспомним, что такое шар. Возьмём какую-нибудь точку в пространстве – центр и число – радиус. Шар – это множество точек, лежащих на расстоянии не большем радиуса от центра. Теперь давайте представим, что арбуз – это идеальный шар. Как выглядит одномерный арбуз?
Если ходить разрешено только в одном измерении, то шар – это просто бесконечно тонкая линия длиной в 2 радиуса! Предположим, что корка занимает 15% её длины. Тогда арбуз будет выглядеть так:
Для наглядности я нарисовал линию пожирнее, но помните – одномерный арбуз не имеет толщины, только длину. Таким не наешься, но зато корка занимает всего 15%!
Как же будет выглядеть двумерный арбуз? Здесь тоже всё просто: шар с двумя измерениями – это знакомый всем круг
Из двумерных арбузов очень просто убирать косточки!
Вглядитесь в картинку: вместо двух небольших отрезков корка теперь выглядит как толстая окружность. Из-за размазанности по краям фигуры можно и не заметить, что она занимает почти 28% арбуза!
Трёхмерный арбуз, думаю, видели все. Корка огибает его со всех сторон, забирая ещё большую долю объёма. Если верно предположение, что она занимает 15% толщины, то почти 39% объёма уйдёт на корку. Больше трети стоимости арбуза составляет его несъедобная часть
Дальше иллюстрации становятся сложнее, зато логика продолжает работать. Чем больше размерность арбуза, тем большая доля его объёма концентрируется у корки. При помощи математических формул, мы можем точно рассчитать процент:
В 30-мерном арбузе мякоти почти не остаётся: её там всего 0.76%. Девятимерный кажется уже не таким плохим, не так ли? Также любопытно, что, начиная с шестого измерения, объём арбуза уменьшается при фиксированном радиусе
Теперь когда вам в следующий раз будут предлагать купить многомерный арбуз, знайте – это невыгодно! Кушайте еду подходящей размерности
Сон в высокогорных условиях | Сомнология и медицина сна – сомнолог Евгений Вербицкий | Научпоп
Каков сон в высокогорных условиях? Какие общие проблемы со сном испытывают альпинисты и полные люди? Почему сон в горах отличается от сна на уровне моря? Чем может грозить для здоровья длительное кислородное голодание? Как учёными исследовался сон альпинистов?
Евгений Васильевич Вербицкий, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией ЮНЦ РАН, руководитель Ростовского областного отделения Российского общества сомнологов рассказывает, как взаимосвязаны сон и лишний вес, почему альпинисты не высыпаются на большой высоте и чем чревато длительное нахождение в высокогорье.
Как умирают клетки (часть 2)
На рисунке – два основных типа гибели клеток нашего организма (отчитываюсь для ЛЛ). Про некроз на примере лопнувшей инфузории было тут: Как умирают клетки — рекомендую ознакомиться для полноты картины. А в этом посте будет рассказ про клеточный «суицид» — апоптоз.
Если вы заболели, и в организме массово начинают гибнуть клетки, вы это почувствуете. Об этом скажут признаки воспаления: температура, боль, отёки, недомогание и т.д. А ведь клетки не только больного, но и здорового организма ежедневно мрут в немыслимых количествах — а мы при этом и ухом не ведём. Только за эти сутки уйдут из жизни 50 000 000 000 (50 миллиардов, если лень считать нули) ваших клеток — в 7 раз больше, чем население Земли. Моргнули – минус 60 000 «граждан». И так каждую секунду. А за год количество погибших будет эквивалентно массе вашего тела.
Миллиарды в голову плохо укладываются, давайте в граммах: получается, примерно 150-170 грамм человека погибает каждые сутки. Так почему эти смерти, в отличие от тех, которые случаются при болезни, мы не замечаем?
Во-первых потому, что на место погибших сразу приходят новые сотрудники, либо соседние клетки той же специализации берут на себя функции ушедшего собрата. В здоровом организме, в отличие от больного, этот процесс уравновешен (клеточный гомеостаз). А во-вторых — при болезни клетки чаще всего гибнут путём некроза, выпуская из себя кучу активных и опасных веществ в межклеточную жидкость — от этого и развивается (или из-за этого усугубляется) воспалительный процесс. В спокойное же время старая, ненужная или испорченная клетка не дожидается, когда окочурится и лопнет, а уходит из жизни сама. Добровольно, через программируемый суицид. При этом клетка не просто приставляет к виску пистолет и разбрызгивает свою цитоплазму куда попало. Она, как порядочная, сообщает об уходе иммунным защитникам, улаживает все свои дела, пишет завещание и делает всё, чтобы своей гибелью не нанести урон остальным. Этот сложный и энергозатратный процесс называется апоптоз.
Общее благо – над личным
Каждая клетка многоклеточного существа – «альтруист», готовый погибнуть в любой момент ради интересов организма. Это закон, без которого ни постройка, ни функционирование организма в принципе невозможны. Посмотрите хотя-бы на свою кожу: эта штука состоит из эшелонов гибнущих друг за другом клеток, буквально грудью встающих на защиту вас от опасного мира. Чтобы превратиться в кератиновую чешуйку, защищающую организм от высыхания и проникновений всяких тварей извне, клетки кожи послушно гибнут путём корнификации (одного из вариантов апоптоза). Благодаря апоптозу организм растёт, обновляется, приспосабливается к изменяющимся условиям. Старые и немощные сменяются молодыми; «поломанные» и неспособные себя «починить» предусмотрительно отправляются в утиль; даже клетки, в которых просто отпала нужда — самоудаляются, так как в организме никто не кормит дармоедов. Жестоко — но справедливо. В последнем случае клетки недополучают гормоны или факторы роста, которые сигнализируют самой клетке, что в ней есть необходимость. А если организм клеткам не даёт понять, что они нужны — те вздыхают, собирают вещички и уходят в мир иной. Например, нейронов в головном мозге плода образуется с огромным избытком. После рождения они начинают конкурировать за ограниченное количество факторов роста нервов. Те нейроны, которые получили достаточно факторов роста, образуют синаптические связи с другими и выживут, остальные «почувствуют себя ненужными» и погибнут путём апоптоза.
Или вот ещё интересный пример апоптоза — аноикис. Потеряв связь со своим привычным местом обитания (внеклеточным матриксом) и соседями, клетка тоже покончит с собой. Особенно этому подвержены неподвижные и малоподвижные клетки, которым положено «сидеть» в определённом месте и не шляться по всему организму, так что путешественники из клеток — так себе. Зачем нужна такая строгая мера в виде самоликвидации? А для того, чтобы специализированная клетка одного органа, случайно попав в другой орган, не решила там осесть и прижиться, да ещё и копий своих наклепать. Без аноикиса в организме были бы не чётко сформированные органы и такни, а сборная солянка из местных и случайно «приблудившихся» клеток. А кому нужен базар-вокзал вместо печени или поджелудочной?
Каспазы-экзекуторы
Есть два пути запуска апоптоза. Внешний путь — через рецепторы смерти на оболочках клеток, и внутренний путь — через митоходндрии (электрические станции клетки). Рецепторы смерти на оболочке — это «красная кнопка», которую обязаны иметь практически все клетки организма. А доступ к этой кнопке (ключ) имеется у иммунной полиции — макрофагов, эозинофилов и др. Через выведение из строя митохондрий клетка запускает аппотоз сама, обнаружив, например, опасные поломки или мутации у себя в генах. Подробно зависать на этом не буду, в двух словах: и в том и другом случае, просто из разных дверей, в клетке запускается сложный каскадный механизм, в котором рулят разнообразные каспазы – расщепляющие белки ферменты. Клетка преимущественно состоит из белков (только оболочка липидная, да и то в ней куча белковых насосов и рецепторов), и экзекуторные каспазы разрушают более 600 компонентов в клетке. Уничтожается белковый цитоскелет: микротрубочки из тубулина деполимеризуются и распадаются. Актиновые микрофиламенты, сплетённые в аккуратную трёхмерную сеть под оболочкой клетки, расходятся в пучки, образуя дыры. Клетка теряет связь с межклеточным матриксом и с остальными собратьями – структуры, «сшивающие» клетку с другими (белки клеточной адгезии) тоже разрушаются. Из-за потери цитоскелета и опор клетка теряет свою форму и становится круглой.
Пока внутри клетки работают экзекуторы-каспазы, давайте посмотрим, что происходит снаружи. Все здоровые клетки снаружи на оболочке имеют особые белковые маркеры. Для иммунной охраны эти маркеры всё равно что табличка «Не ешь меня!». Приползёт патрульный Макрофаг, «ощупает» клетку своими чувствительными рецепторами, и сразу поймёт по маркерам – он же не безграмотный, читать умеет — клетка здорова. И отстанет. Пока.
Но когда запускается апоптоз, количество таких маркеров на поверхности клетки резко уменьшается. Помимо этого, каспазы активируют выброс из клетки в межклеточную жидкость лизофосфатидилхолина, который является молекулярным посланием для иммунных клеток. Послание гласит: «Найди меня!» и является своеобразным «звонком в полицию». На эти сигнальные молекулы, как собаки на запах, сползаются местные Макрофаги и другие пожиратели (такое движение называется хемотаксис). А пока полицейские медленно тащатся к месту трагедии, с внутренней стороны оболочки клетки на внешнюю вывешивается фосфатидилсерин, который является для прибывающих стражей порядка табличкой «Съешь меня».
Уничтожение документации
Помимо разрушения белковых структур, клетка благоразумно уничтожает свои документы – геном. Каспазы активируют ферменты нуклеазы, и те, как самый настоящий шредер, разрезают нити ДНК, которых в ядре каждой клетки, между прочим, метра с два. Сначала ДНК разрезаются на куски по 30 000 -70 000 пар оснований, потом измельчают до огрызков в 200 пар. Затем происходит фрагментация ядра – оно распадается на несколько более мелких пузырьков.
После того, как все дела улажены, звонок в местное полицейское отделение сделан, наступает завершающий этап апоптоза. Актиновые микрофиламенты (та сеть, которая стала дырявой), сокращаются, образуя на клетке вздутия. Поверхность клетки словно закипает пузырями. И… клетка акккуратно распадается на несколько пузырей, покрытых оболочкой. При этом одержимое не выливается наружу, не вредит соседям и не может спровоцировать аутоиммунную реакцию. Фрагменты, на которые распалась клетка, называются апоптотические тельца. Такие штуки очень удобно ликвидировать без последствий — их находит, опознаёт по маркерам и съедает иммунная полиция. Чистая работа. Никто, кроме самой клетки, не пострадал. То, что попало в «желудки» фагоцитов, будет расщеплено до составляющих и использовано заново — самими пожирателями или другими клетками. Ничего зря не пропадёт.
Ниже наглядное видео процесса апоптоза клеток (внутренний путь, через митохондрии).
Неспецифический контактный киллинг
Натуральные киллеры (врождённый иммунитет) и Т-киллеры (приобретённый иммунитет) имеют альтернативный путь запуска программы апоптоза в клетках. Обнаружив заражённую или подозрительную клетку, киллеры создают с ней герметичный контакт и при помощи белков перфоринов оформляют в оболочке клетки аккуратную дырочку (пору). Через эту пору киллеры вводят внутрь клеточные яды — гранзим и гранулизин. В ответ на это у офигевшей клетки запускается процесс самоуничтожения.
Кстати, помните, в серии моих постов про врождённый иммунитет, был рассказ о том, что клетки обязаны отчитываться перед иммунной полицией при помощи МНС-комплексов — выставлять на оболочку фрагменты строящихся внутри белков для обыска. А если туда попадают кусочки вирусных или собственных мутантных белков, Т-киллер уничтожает клетку. Но вот в чем штука — без МНС комплекса Т-киллер не в состоянии определить заражённую клетку. То есть можно перестать отчитываться (некоторые зомбированные патогенами или опухолевые клетки так и делают), и Т-киллер окажется бессилен — улик-то для него нет. Ему бы соображалку, конечно, включить и что-то заподозрить, но у него — лапки. Так и уходят некоторые преступники от закона. Но недалеко. Клетка, которая что-то мутит с МНС-отчётами попадает под полномочия натурального киллера из отдела врождённого иммунитета. Для него отсутствие МНС-отчётов (или даже просто подозрительное уменьшение их количества) — уже значительный повод просверлить в клетке дырку.
Для нас, человеков, такие жесткие законы и жертвенное поведение, как апоптоз, кажутся удивительными, если не сказать — дикими. А для клеток в этом ничего странного нет — ведь каждая клетка многоклеточного генетически идентична. Я — это ты, а ты — это я , так сказать. А без такой дружной кооперации, альтруизма и строгого порядка невозможно построить исправно функционирующую вселенную из триллионов живых существ, которая сейчас читает это пост.
Бывает, события складываются не лучшим образом и что-то идёт не так: одной клетке вдруг становится плевать на организм и на всех вокруг. Она «решает» жить вечно, путешествовать, куда захочет и производить свои собственное, генетически изменённое потомство. А кто-то из отдела иммунной полиции, заснув на посту, упускает эту преступницу. Но это — уже другая история. О раковых отступниках, «хранителе генома» и «падшем ангеле» — в следующий раз. Пишите вопросы на эту тему, которые вам интересны — постараюсь их учесть в будущем посте.
Рисунки мои. Пишу книгу про человеческий организм для детей. Подумываю написать весёлую цитологию для взрослых. Тренируюсь на вас:) Интересно — подписывайтесь.