Connect with us

Биоинженер

Компьютеры предсказывают вкусы людей в искусстве

Новое исследование предлагает понимание того, как люди делают эстетические суждения Фото: Смитсоновский музей американского искусства, Дар миссис Джозеф Шиллингер До…

Published

on

Предоставлено: Смитсоновский музей американского искусства, подарок миссис Джозеф Шиллингер.

Вам нравятся толстые мазки и мягкие цветовые палитры импрессионистских картин, таких как картины Клода Моне? Или вы предпочитаете смелые цвета и абстрактные формы Ротко? Отдельные художественные вкусы имеют определенную загадочность, но теперь новое исследование Калифорнийского технологического института показывает, что простая компьютерная программа может точно предсказать, какие картины понравятся человеку.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Human Behavior, использовалась краудсорсинговая платформа Amazon Mechanical Turk, чтобы привлечь более 1500 добровольцев для оценки картин в жанрах импрессионизма, кубизма, абстрактного и цветового поля. Ответы добровольцев вводились в компьютерную программу, и затем, после периода обучения, компьютер мог предсказывать художественные предпочтения добровольцев гораздо лучше, чем это могло случиться случайно.

«Раньше я думал, что оценка искусства была личной и субъективной, поэтому я был удивлен этим результатом», – говорит ведущий автор Киёхито Иигая, научный сотрудник, работающий в лаборатории профессора психологии Калифорнийского технологического института Джона О’Догерти.

Полученные данные не только продемонстрировали, что компьютеры могут делать такие прогнозы, но и привели к новому пониманию того, как люди судят об искусстве.

«Главное, что мы получаем представление о механизме, который люди используют для вынесения эстетических суждений», – говорит О’Догерти. «То есть люди, кажется, используют элементарные особенности изображения и комбинируют их. Это первый шаг к пониманию того, как работает этот процесс ».

В ходе исследования команда запрограммировала компьютер так, чтобы визуальные атрибуты картины разбивались на то, что они называли низкоуровневыми функциями – такими чертами, как контраст, насыщенность и оттенок, – а также на высокоуровневые функции, которые требуют человеческого суждения и включают такие черты, как как динамична картина или неподвижна.

«Затем компьютерная программа оценивает, насколько конкретная особенность принимается во внимание при принятии решения о том, насколько нравится конкретное произведение искусства», – объясняет Иигая. «При принятии этих решений функции как низкого, так и высокого уровня объединяются. Как только компьютер вычислит это, он сможет успешно предсказать, нравится ли человеку другое ранее невидимое произведение искусства ».

Исследователи также обнаружили, что добровольцы, как правило, делятся на три основные категории: те, кто любит картины с реальными объектами, например картины импрессионистов; тем, кто любит красочные абстрактные картины, например, Ротко; и тем, кто любит сложные картины, такие как кубистические портреты Пикассо. Большинство людей попали в первую категорию «реально существующие объекты». «Многим понравились картины импрессионизма», – говорит Иигая.

Более того, исследователи обнаружили, что они также могут обучить глубокую сверточную нейронную сеть (DCNN), чтобы научиться предсказывать художественные предпочтения добровольцев с аналогичным уровнем точности. DCNN – это тип программы машинного обучения, в которой компьютеру загружается серия обучающих изображений, чтобы он мог научиться классифицировать объекты, такие как кошки и собаки. В этих нейронных сетях есть блоки, которые связаны друг с другом, как нейроны в головном мозге. Изменяя силу соединения одного устройства с другим, сеть может «учиться».

В этом случае подход глубокого обучения не включал ни одну из выбранных визуальных функций низкого или высокого уровня, использованных в первой части исследования, поэтому компьютер должен был «решить», какие функции анализировать самостоятельно.

«В моделях глубокой нейронной сети мы на самом деле не знаем точно, как сеть решает конкретную задачу, потому что модели обучаются сами по себе, как и настоящий мозг», – объясняет Иигая. «Это может быть очень загадочно, но когда мы заглянули внутрь нейронной сети, мы смогли сказать, что она конструирует те же категории функций, которые мы выбрали сами». Эти результаты намекают на возможность того, что функции, используемые для определения эстетических предпочтений, могут естественным образом появиться в мозгоподобной архитектуре.

«Сейчас мы активно изучаем, так ли это на самом деле, глядя на мозг людей, когда они принимают такие же решения», – говорит О’Догерти.

В другой части исследования исследователи также продемонстрировали, что их простая компьютерная программа, которая уже была обучена художественным предпочтениям, может точно предсказать, какие фотографии понравятся добровольцам. Они показали добровольцам фотографии бассейнов, еды и других сцен и увидели результаты, аналогичные тем, которые были связаны с картинами. Кроме того, исследователи показали, что изменение порядка также работает: после первого обучения добровольцев фотографиям, они могут использовать программу для точного прогнозирования художественных предпочтений испытуемых.

Хотя компьютерная программа успешно предсказывала художественные предпочтения добровольцев, исследователи говорят, что еще многое предстоит узнать о нюансах, которые придутся по вкусу любому человеку.

«Есть аспекты предпочтений, уникальные для данного человека, которые нам не удалось объяснить с помощью этого метода», – говорит О’Догерти. «Этот более своеобразный компонент может относиться к семантическим характеристикам или значению картины, прошлому опыту и другим личным чертам личности, которые могут повлиять на оценку. По-прежнему возможно идентифицировать и узнать об этих функциях в компьютерной модели, но это потребует более подробного изучения предпочтений каждого человека таким образом, чтобы не распространяться на отдельных людей, как мы обнаружили здесь ».

###

Исследование под названием «Эстетическое предпочтение искусства можно предсказать на основе сочетания визуальных характеристик низкого и высокого уровня» финансировалось Национальным институтом психического здоровья (через Центр нейробиологии принятия социальных решений Калифорнийского технологического института). Национальный институт злоупотребления наркотиками, Японское общество содействия науке, Фонд Шварца, Фонд Сантори и Летняя исследовательская стипендия Уильяма Х. и Хелен Лэнг. Среди других авторов из Калифорнийского технологического института – Санхьюн Йи, Иман А. Вале (степень бакалавра 20-го года) и Коранис Танвисут, который сейчас учится в аспирантуре Калифорнийского университета в Беркли.

«Раньше я думал, что оценка искусства носит личный и субъективный характер, поэтому я был удивлен этим результатом», – говорит ведущий автор Киёхито Иигая, научный сотрудник, работающий в лаборатории профессора психологии Калифорнийского технологического института Джона О’Догерти.

Source: https://bioengineer.org/computers-predict-peoples-tastes-in-art/

Биоинженер

Социальное неравенство увековечивает неравенство в грудном вскармливании для чернокожих женщин

Филадельфия, 8 ноября 2021 г. – Поскольку у чернокожих женщин по-прежнему самые низкие показатели начала и продолжительности грудного вскармливания в…

Published

on

Филадельфия, 8 ноября 2021 г. – Поскольку у чернокожих женщин по-прежнему самые низкие показатели начала и продолжительности грудного вскармливания в Соединенных Штатах, исследователи изучили факторы, связанные с неравенством и неравенством грудного вскармливания, через призму критической теории рас и социально-экологической модели в новом Перспектива в журнале «Образование и поведение в области питания», опубликованном издательством Elsevier.

Филадельфия, 8 ноября 2021 г. – Поскольку у чернокожих женщин по-прежнему самые низкие показатели начала и продолжительности грудного вскармливания в Соединенных Штатах, исследователи изучили факторы, связанные с неравенством и неравенством грудного вскармливания, через призму критической теории рас и социально-экологической модели в новом Перспектива в журнале «Образование и поведение в области питания», опубликованном издательством Elsevier.

В Соединенных Штатах все более широко признается неравенство в отношении здоровья и социальной сферы, которое постоянно влияет на общины чернокожих, коренных народов и цветных людей (BIPOC). Среди этих различий в состоянии здоровья – низкий уровень грудного вскармливания среди чернокожих матерей, несмотря на связь между положительными результатами для здоровья и грудным вскармливанием. Общее неприятие грудного вскармливания в культуре чернокожих американцев и в американской культуре; недостаток ресурсов района, таких как первичная помощь, социальная сплоченность и безопасность; и опыт расизма и скрытых предубеждений со стороны медицинских работников был определен как факторы, способствующие низким показателям грудного вскармливания среди чернокожих женщин.

«Реальность такова, что в настоящее время показатели грудного вскармливания в Соединенных Штатах не улучшаются, и [темнокожие женщины] имеют самые низкие показатели грудного вскармливания для любой расы или этнической принадлежности в США. К сожалению, частота грудного вскармливания между чернокожими и белыми младенцами увеличивается, поэтому то, что мы делаем сейчас, не работает », – сказала Мелисса Пети, доктор медицинских наук, бакалавр медицины, медсестер, IBCLC, Колледж медсестер Университета штата Вашингтон, Спокан, Вашингтон, США.

Эта перспектива побуждает медицинских работников и медсестер решать проблему неравенства в грудном вскармливании среди чернокожих женщин в США – от индивидуального до общественного.

«В клинической практике нам необходимо изучить препятствия или препятствия на пути содействия интеграции и справедливости в области здравоохранения для всех женщин. Нам необходимо определить наши собственные предположения о расе, понять и признать наши собственные предубеждения и представления, а также бросить вызов нашим собственным мыслям, чтобы выявить наши собственные микроагрессии, читая о микронравствах и микроагрессиях. Мы должны быть активными практикующими специалистами по оказанию помощи при травмах. Мы должны понимать, что травма влияет на пациентов и распознавать признаки и симптомы травмы, будь то историческая, структурная или личная, и мы должны реагировать, внедряя структуры ухода для всех женщин, признавая нашу общую человечность и проблемы в этой общей человечности », – прокомментировал соавтор Дениз Смарт, DrPH, MPH, BSN, RN, Колледж медсестер, Университет штата Вашингтон, Спокан, Вашингтон, США.

Журнал

Журнал по вопросам питания и поведения

DOI

10.1016 / j.jneb.2021.08.013

Предмет исследования

Люди

Название статьи

Изучение факторов, способствующих неравенству и неравенству в грудном вскармливании для чернокожих женщин в США

Дата публикации статьи

8 ноября 2021 г.

Source: https://bioengineer.org/social-inequities-perpetuate-breastfeeding-disparities-for-black-women/

Continue Reading

Биоинженер

Головастики ядовитой лягушки могут выжить (почти) где угодно

От апельсинового сока до морской воды и между землей и 4-этажным зданием Фото: Андрюс Пашуконис / Стэнфордский университет Группа исследователей…

Published

on

Группа исследователей из Университета Ювяскюля и Стэнфордского университета была частью экспедиции во Французскую Гвиану по изучению тропических лягушек в Амазонке. Различные виды земноводных в этом регионе используют эфемерные водоемы в качестве своих питомников и демонстрируют уникальные предпочтения по определенным физическим и химическим характеристикам. Несмотря на видоспецифические предпочтения, исследователи были удивлены, обнаружив, что головастики красящей ядовитой лягушки выживают в невероятном диапазоне как химических (pH 3-8), так и вертикальных (0-20 м в высоту) мест осаждения. Это исследование было опубликовано в журнале Ecology and Evolution в июне 2021 года.

Неотропические лягушки особенные, потому что, в отличие от видов в регионах с умеренным климатом, многие тропические лягушки откладывают яйца на землю. Это становится проблемой, когда головастики (которые дышат жабрами, как рыба) вылупляются на лесную подстилку, но ядовитые лягушки разработали новаторские решения, позволяющие перебрать своих головастиков в подходящие водные места обитания: кататься на спине. У многих из этих видов, размножающихся на суше, отцы переносят недавно вылупившихся головастиков с земли в водоемы, образованные растительностью (например, упавшие деревья или бромелии).

Доктор философии Хлоя Фуйю и руководители групп д-р Бибиана Рохас из Университета Ювяскюля, Финляндия, и д-р Андриус ​​Пасуконис из Стэнфордского университета хотели узнать, рассматривают ли различные виды (Dendrobates tinctorius, Allobates femoralis и Osteocephalus oophagus) сочетание биологических, физических и физических факторов. или химические характеристики бассейнов при выборе детских садов.

Чтобы выяснить это, эта группа из восьми исследователей за два года взяла пробы из более чем 100 бассейнов, что включало поиск подходящих участков отложения, которые варьировались от земли до более 20 метров в вертикальной высоте (достигаемые лазанием по деревьям).

Из трех видов диапазон и устойчивость головастиков D. tinctorius (красящая ядовитая лягушка) были за пределами того, что любой из исследователей представлял себе с физиологической точки зрения: здоровые головастики были обнаружены в различных бассейнах с pH от 3 до 8, что представляет собой изменение концентрации ионов водорода в 100000 раз; Другими словами, эти головастики успешно развивались в бассейнах, которые химически более кислые, чем апельсиновый сок, и превращались в бассейны с ионной концентрацией, схожей с морской водой!

Выбор окраски ядовитых лягушек смущал исследователей и по другим причинам: головастики этого вида – агрессивные каннибалы, поэтому обычно обнаруживается, что они встречаются в небольших количествах (1-2 головастика) на лужу.

«Однако в этом исследовании мы обнаружили несколько случаев, когда более 10 головастиков этого вида сосуществовали в одном питомнике. Причина, по которой отцы помещают так много каннибалов в один и тот же пул, или если каннибализм происходит в этих специальных бассейнах, еще предстоит проверить », – говорит доктор философии Хлоя Фуйю из Университета Ювяскюля.

Более здоровые самцы переносят своих головастиков в более подходящие условия?

С точки зрения родителей, отцы-красящие ядовитые лягушки носили своих головастиков более чем на 20 метров над лесной подстилкой: для лягушки длиной около 4 сантиметров 20 метров в 500 раз превышают длину их тела. С человеческой точки зрения, этот физический подвиг был бы эквивалентен тому, что человек высотой 1,65 метра взбирается на гигантское (несуществующее, очевидно) дерево высотой около 825 метров!

Но почему отцы иногда переносят головастиков на один метр от того места, где они вылупились, а иногда переносят их на вершины деревьев?

Если посмотреть на химические и биологические тенденции, оказывается, что более «комфортные» с биологической точки зрения питомники находятся выше на деревьях. Одним из возможных объяснений этого открытия является то, что более здоровые самцы могут вкладывать больше энергии в транспортировку своих головастиков в более подходящие условия, но это то, что необходимо будет изучить в будущем. В конечном счете, еще многое предстоит узнать о физиологии и родительской заботе об этих животных; степень химической гибкости этих головастиков чрезвычайно необычна, и секрет, лежащий в основе их устойчивости, остается неизвестным.

«Эта работа помогает подчеркнуть удивительное разнообразие, наблюдаемое между видами в дикой природе: родители разных видов отдают приоритет уникальным характеристикам при выборе бассейнов для выращивания своего потомства, что влияет как на то, как виды взаимодействуют друг с другом, так и на то, как они специализируются на заселении разных частей окружающая среда », – говорит доктор Бибиана Рохас из Университета Ювяскюля.

Этот вариант открывает двери для будущих исследований, в которых изучается, как виды влияют друг на друга и как выбор бассейна родителями влияет на развитие и выживание головастиков.

###

Исследование было опубликовано в журнале Ecology and Evolution 15 июня 2021 года: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.7741.

Для дополнительной информации:

Хлоя Фуйю, Университет Ювяскюля, [электронная почта защищена], тел. +358 41725 7825

Бибиана Рохас, Университет Ювяскюля, [электронная почта защищена], тел. +358 40 805 4622

Андрюс Пасуконис, Стэнфордский университет, [электронная почта защищена]

Специалист по коммуникациям Таня Хейккинен, Университет Ювяскюля, [электронная почта защищена], +358 50 472 1162

https://www.jyu.fi/en

https://www.jyu.fi/science/en

Twitter: @uniofjyvaskyla Facebook: @JyvaskylaUniversity

https://www.jyu.fi/en/current/archive/2021/06/from-orange-juice-to-sea-water-and-between-the-ground-and-4-story-building-poison- лягушки-головастики-могут-выжить-почти-где-нибудь

Source: https://bioengineer.org/poison-frog-tadpoles-can-survive-almost-anywhere/

Continue Reading

Биоинженер

Ученые продемонстрировали новый многообещающий подход к лечению муковисцидоза

Ученые под руководством исследователей из Медицинской школы UNC Сильвия Креда, доктор философии, и Рудольф Джулиано, доктор философии, создали улучшенную олигонуклеотидную терапию….

Published

on

Ученые под руководством исследователей Медицинской школы UNC Сильвия Креда, доктор философии, и Рудольф Джулиано, доктор философии, создали улучшенную стратегию олигонуклеотидной терапии с потенциалом лечения других заболеваний легких, таких как ХОБЛ и астма.

ЧАПЕЛ-ХИЛЛ, Северная Каролина – Ученые из Медицинской школы UNC объединили усилия исследователей, чтобы продемонстрировать потенциально эффективную новую стратегию лечения муковисцидоза (CF) и, возможно, широкого спектра других заболеваний. Он включает в себя небольшие молекулы нуклеиновой кислоты, называемые олигонуклеотидами, которые могут исправлять некоторые дефекты генов, лежащие в основе CF, но не устраняются существующими терапиями модуляторами. Исследователи использовали новый метод доставки, который преодолевает традиционные препятствия на пути попадания олигонуклеотидов в клетки легких.

Как сообщили ученые в журнале Nucleic Acids Research, они продемонстрировали поразительную эффективность своего подхода на клетках, полученных от пациента с МВ, и на мышах.

«С нашей платформой доставки олигонуклеотидов мы смогли восстановить активность белка, который обычно не работает при МВ, и мы увидели пролонгированный эффект всего с одной умеренной дозой, поэтому мы действительно взволнованы потенциалом этой стратегии, – сказала старший автор исследования Сильвия Креда, доктор философии, доцент кафедры медицины UNC и кафедры биохимии и биофизики UNC, а также член Института легких Марсико Медицинской школы UNC.

Креда и ее лаборатория сотрудничали в исследовании с командой, возглавляемой Рудольфом Джулиано, доктором философии, заслуженным профессором Бошамера кафедры фармакологии UNC, соучредителем и главным научным директором биотехнологического стартапа Initos Pharmaceuticals.

Около 30 000 человек в Соединенных Штатах имеют CF, наследственное заболевание, при котором мутации генов вызывают функциональное отсутствие важного белка, называемого CFTR. При отсутствии CFTR слизь, выстилающая легкие и верхние дыхательные пути, становится обезвоженной и становится очень восприимчивой к бактериальным инфекциям, которые возникают часто и приводят к прогрессирующему повреждению легких.

В настоящее время для лечения МВ используются препараты-модуляторы CFTR, которые во многих случаях эффективно восстанавливают частичную функцию CFTR. Однако модуляторы CFTR не могут помочь примерно десяти процентам пациентов с МВ, часто потому, что основной дефект гена относится к типу, известному как дефект сплайсинга.

CF и дефекты стыковки

Сплайсинг – это процесс, который происходит, когда гены копируются или транскрибируются во временные цепи РНК. Затем комплекс ферментов и других молекул расщепляет цепь РНК и повторно собирает их, обычно после удаления определенных нежелательных сегментов. Сплайсинг происходит для большинства генов человека, и клетки могут повторно собирать сегменты РНК по-разному, поэтому разные версии белка могут быть созданы из одного гена. Однако дефекты сплайсинга могут привести ко многим заболеваниям, включая CF, когда транскрипт гена CFTR неправильно сплайсирован.

В принципе, правильно сконструированные олигонуклеотиды могут исправить некоторые виды дефектов сплайсинга. В последние годы Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило два метода лечения унаследованных мышечных заболеваний с использованием олигонуклеотидов с переключением сплайсинга.

Однако на практике получение олигонуклеотидов в клетках и в те места внутри клеток, где они могут исправить дефекты сплайсинга РНК, было для некоторых органов чрезвычайно сложной задачей.

«Было особенно трудно получить значительные концентрации олигонуклеотидов в легких для борьбы с легочными заболеваниями», – сказал Креда.

Терапевтические олигонуклеотиды при введении в кровь должны пройти долгий путь биологических систем, предназначенных для защиты организма от вирусов и других нежелательных молекул. Даже когда олигонуклеотиды попадают в клетки, большинство из них обычно захватываются везикулами, называемыми эндосомами, и отправляются обратно за пределы клетки или разлагаются ферментами, прежде чем они когда-либо смогут выполнять свою работу.

Новая стратегия доставки

Стратегия, разработанная Креда, Джулиано и их коллегами, преодолевает эти препятствия, добавляя две новые функции к олигонуклеотидам, переключающим сплайсинг: во-первых, олигонуклеотиды соединены с короткими белковоподобными молекулами, называемыми пептидами, которые предназначены для того, чтобы помогать им распределяться в организме. и попасть в клетки. Во-вторых, существует отдельное лечение небольшими молекулами, называемыми OEC, разработанное Джулиано и Initos, которое помогает терапевтическим олигонуклеотидам избежать захвата внутри эндосом.

Исследователи продемонстрировали этот комбинированный подход на культивированных клетках дыхательных путей пациента с муковисцидозом человека с распространенной мутацией дефекта сплайсинга.

«Добавление его только один раз к этим клеткам в относительно низкой концентрации, по существу, скорректировало CFTR до нормального уровня функционирования без каких-либо доказательств токсичности для клеток», – сказал Креда.

Результаты были намного лучше, чем без OEC, и улучшились с дозой OEC.

Не существует мышиной модели CF с дефектом сплайсинга, но исследователи успешно протестировали свой общий подход с использованием другого олигонуклеотида на мышиной модели дефекта сплайсинга, влияющего на репортерный ген. В этих экспериментах исследователи наблюдали, что исправление дефекта сплайсинга в легких мыши длилось не менее трех недель после однократного лечения, что указывает на то, что пациентам, принимающим такие методы лечения, может потребоваться только спорадическое дозирование.

В настоящее время исследователи планируют дальнейшие доклинические исследования своего потенциального лечения МВ в рамках подготовки к возможным клиническим испытаниям.

###

Ян Данг, Катарина ван Хейсден, Вероника Никерсон, Фелисити Чанг, Ян Ван, Нэнси Куинни, Мартина Генч и Скотт Рэнделл также внесли свой вклад в это исследование из Института легких Марсико; Рышард Коле, соавтор кафедры фармакологии UNC.

Эту работу поддержали Фонд муковисцидоза и Национальные институты здравоохранения.

https://news.unchealthcare.org/2021/06/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Source: https://bioengineer.org/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Continue Reading

Trending