Plane elastic wave interaction. Considering of quadratically and cubically nonlinearity

The interaction of elastic plane harmonic waves in the material, the nonlinear properties of which are described by the elastic potential of Murnaghan, is investigated theoretically. The displacement vector is depended of only one spatial variable and time, a record of the complete system of equations for plane waves moves along the abscissa axis is recorded and used. The interaction of longitudinal waves with a separate considering cubic nonlinearity is investigated. On the basis of the cubic equation of motion, the interaction of four harmonic waves is studied. The method of slowly variable amplitudes is used. Firstly the two-wave interaction is investigated, then the interaction of four waves is described. Shorten and evolutionary equations are obtained, the first integrals of these equations and the record of the law of conservation for a set of four interacting waves are obtained. An analogy is made between the triplets studied when taking into account the interaction of three waves and the triplets investigated in the case under consideration, taking into account the four-wave interaction, quadruplets. Pages of the article in the issue: 50 - 53 Language of the article: Ukrainia

The effect of anthracene derivatives on the state of the extracellular matrix of the periodontal connective tissue and the oral mucosa of old rats

In the experiments on 27 old female rats, the effect of the anthracene derivative preparation on the state of the intercellular matrix of the connective tissue of the periodontal and oral mucosa in intact animals, as well as on the periodontitis model, was studied

Классификация внутричерепных опухолей на основе оптико-спектрального анализа

The motivation for the present study was the need to develop methods of urgent intraoperative biopsy during surgery for removal of intracranial tumors. Based on the experience of previous joint work of GPI RAS and N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery to introduce fluorescence spectroscopy methods into clinical practice, an approach combining  various optical-spectral techniques, such as autofluorescence spectroscopy, fluorescence of 5-ALA induced protoporphyrin IX, diffuse reflection of broadband light, which can be used to determine hemoglobin concentration in tissues and their optical density, Raman spectroscopy, which is a spectroscopic method that allows detection of various molecules in tissues by vibrations of individual characteristic molecular bonds. Such a variety of optical and spectral characteristics makes it difficult for the surgeon to analyze them directly during surgery, as it is usually realized in the case of fluorescence methods – tumor tissue can be distinguished from normal with a certain degree of certainty by fluorescence intensity exceeding  a threshold value. In case the number of parameters exceeds a couple of dozens, it is necessary to use machine learning algorithms  to build a intraoperative decision support system for the surgeon. This paper presents research in this direction. Our earlier statistical analysis of the optical-spectral features allowed identifying  statistically significant spectral ranges for analysis of diagnostically  important tissue components. Studies of dimensionality reduction techniques of the optical-spectral feature vector and methods of clustering of the studied samples also allowed us to approach the implementation  of the automatic classification method. Importantly, the classification task can be used in two applications  – to differentiate between different tumors and to differentiate between different parts of the same (center, perifocal zone, normal) tumor. This paper presents the results of our research in the first direction. We investigated the combination of several methods and showed the possibility of differentiating glial and meningeal tumors based on the proposed optical-spectral analysis method.Мотивацией проведения настоящего исследования послужила необходимость развития методов срочной интраоперационной биопсии при проведении операций по поводу удаления внутричерепных опухолей. На основании опыта предыдущей совместной работы ИОФ РАН и НМИЦ нейрохирургии  им. Н.Н. Бурденко по внедрению в клиническую практику методов флуоресцентной спектроскопии был разработан подход, комбинирующий различные оптико-спектральные  методики, такие как спектроскопия  аутофлуоресценции, флуоресценции  5-АЛК индуцированного  протопорфирина  IX, диффузного  отражения  широкополосного излучения,  по которому можно определять концентрацию гемоглобина в тканях и их оптическую  плотность,  спектроскопия  комбинационного  рассеяния, являющаяся методом молекулярной спектроскопии, позволяющим детектировать различные молекулы в тканях за счета колебаний отдельных характерных связей в молекулах. Такое разнообразие оптико-спектральных характеристик  затрудняет их непосредственный анализ хирургом во время операции, как это обычно реализуется в случае флуоресцентных методов – по превышению некоторого порога интенсивности флуоресценции с определенной степенью достоверности можно судить о том, находится ли в зоне исследования нормальная или опухолевая ткань. В случае, если число параметров превышает пару десятков, необходимо использование алгоритмов машинного обучения для построения  системы поддержки принятия  решений хирурга  во время операции. Настоящая работа представляет исследования в этом направлении. Проведенный нами ранее статистический  анализ данных оптико-спектральных характеристик  позволил выделить статистически  значимые спектральные диапазоны для анализа, репрезентирующие  диагностически  важные компоненты тканей. Исследования методов понижения размерности вектора оптико-спектральных признаков  и методов кластеризации исследуемых образцов также позволили приблизиться к реализации метода автоматической классификации. Важно отметить, что задача классификации может быть использована в двух приложениях – для дифференциации различных опухолей и для дифференциации различных частей одной (центр, перифокальная зона, норма) опухоли. В настоящей работе представлены результаты наших исследований в первом направлении. Мы исследовали сочетание нескольких методов и показали возможность дифференциации глиальных и менингеальных опухолей на основании предложенного метода оптико-спектрального анализа

Оптический спектроанализатор с расширенным динамическим диапазоном для фармакокинетических исследований флуоресцирующих препаратов в биотканях

Currently, the most promising method for the study of pharmacokinetics of drugs with fluorescent properties is the spectral-fluorescent method. In this article, we propose an algorithm for expanding the dynamic range of the spectrum analyzer by automatically monitoring the maximum spectral density in the recorded fluorescence spectrum and automatically controlled changes in the accumulation time depending on this value, followed by compensation of the output signal with regard to this change, as well as hardware circuit solutions that allow this algorithm.Testing of LESA-01-"Biospeс" spectrum analyzer, upgraded using the proposed approach, was carried out on photosensitizer dispersions based on tetra-3-phenylthiophthalocyanine hydroxyaluminium of various concentrations (from 0.01 mg/l to 50 mg/l), approximately corresponding to the concentrations realized in the process of studying pharmacokinetics in calibration samples and tissues of experimental animals.The proposed solutions that implement the algorithm for recording fluorescence spectra with automatic change of accumulation time depending on the signal level, ensured a significant expansion of the dynamic range of the spectrum analyzer (up to 3.5 orders of magnitude) and improved accuracy in pharmacokinetic studies.В настоящее время наиболее перспективным методом для исследования фармакокинетики препаратов, обладающих выраженными флуоресцентными свойствами, является спектрально-флуоресцентный метод. В этой статье мы предлагаем алгоритм расширения динамического диапазона спектроанализатора путем автоматического мониторинга максимального значения спектральной плотности в регистрируемом спектре флуоресценции и автоматического контролируемого изменения времени накопления в зависимости от этого значения с последующей компенсацией выходного сигнала с учетом этого изменения, а также схемные решения, позволяющие реализовать этот алгоритм.Тестирование спектроанализатора ЛЭСА-01-«Биоспек», модернизированного с использованием предложенного подхода, проводилось на дисперсиях фотосенсибилизатора на основе тетра-3-фенилтиофталоцианина гидроксиалюминия различной концентрации (от 0,01 мг/л до 50 мг/л), примерно соответствующих концентрациям, реализующихся в процессе исследования фармакокинетики в калибровочных образцах и тканях экспериментальных животных. Предложенные решения, реализующие алгоритм регистрации спектров флуоресценции с автоматическим изменением времени накопления в зависимости от уровня сигнала, обеспечили существенное расширение динамического диапазона спектроанализатора (до 3.5 порядков) и повышение точности при фармакокинетических исследованиях

Аппаратурное и инструментальное обеспечение флюоресцентной диагностики и фотодинамической терапии

The results of hardware and tool development in photodynamic therapy and fluorescence diagnostics performed by the Natural Research Center, A.M. Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences in collaboration with several research and medical institutes are presented. Physical and technical aspects of the problem are mentioned. We describe schemes and the principle of operation of devices which we use with our medical colleagues in clinical and experimental studies. Some results of clinical use of the developed devices and methods are presented. Представлены результаты аппаратных и инструментальных разработок в области фотодинамической терапии и флюоресцентной диагностики, проведенных Центром естественно-научных исследований Института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук совместно с другими исследовательскими и медицинскими институтами. Приведены схемы и описаны принципы работы устройств, используемых в клинических и экспериментальных исследованиях. Представлены некоторые результаты использования разработанных устройств в клинической практике.

Increasing of motivational component of the educational process by using modern technologies of distance learning in teaching the cardiology

У статті проаналізовано ефективність нових методичних підходів викладання кардіології щодо підвищення якості навчання та успішності студентів.The article analyzes the effectiveness of new methodological approaches of teaching the Cardiology to improve the quality of education and students’ progress in studies

Ранний диагенез донных осадков пресноводных озер острова Вайгач

The paper presents results of studying the diagenetic transformation of bottom sediments from two freshwater lakes — Talatinskoe and Tundrovoe — in the Vaigach Island. The study of biogeochemical processes in the conditions of present-day climate instability is especially important for Arctic water ecosystems, since their environmental sustainability is extremely low, and the effects of global warming are most significant. According to available climate forecasts, the Vaigach Island is located in the zone of maximum changes in natural complexes. The lake-river systems of the island are unique island geosystems, but to date they are poorly understood.Our aim was to carry out comprehensive research on the biogeochemical processes of the sulfur cycle as the geochemical aspect of the bacterial sulfate reduction process, which involves the conjugation of the cycles of carbon, sulfur and iron, participating in redox processes that play an important role in sedimentation and early diagenesis. In order to achieve this goal, a multi-method (hydrochemical, geochemical, etc.) approach was developed using standard generally approved laboratory practices adapted to the study goals.Based on the pollen data, it was found that the formation of the bottom sediments of Lake Talatinskoe occurred in the current climatic conditions of the tundra. The data on the distribution of grain size fractions allow us to conclude that the sediment sequences of both lakes undergo regular destruction and mixing during seasonal freezing-thawing. This was reflected in the random distribution of all the parameters studied and in the impossibility of determining the sedimentation rate. The data obtained on the quantitative characteristics of sulfate reduction parameters (reduced compounds, forms of reactive iron, the amount of organic matter and its qualitative composition), their distribution and transformation indicate a low intensity of redox processes in precipitation. The most likely reason for this is the high degree of humification of the terrigenous organic matter and the low temperatures of the microorganisms’ habitat.Приведены результаты комплексных исследований процессов диагенетического преобразования донных осадков пресноводных озер о. Вайгач - Талатинское и Тундровое. Установлено (по данным спорово-пыльцевого анализа), что формирование донных отложений оз. Талатинское происходило в современных климатических условиях тундры. Показано, что отсутствие закономерностей в распределении всех изучаемых параметров и невозможность определения скорости осадконакопления, обусловлены перемешиванием отложений обоих озер в ходе сезонного замерзания-оттаивания. Данные о количественных характеристиках параметров сульфатредукции (соединений восстановленной серы, форм реакционноспособного железа, органического вещества), их распределении и трансформации свидетельствуют о низкой интенсивности редокс-процессов в осадках вследствие малой доступности органического вещества для микроорганизмов и суровости среды их обитания

Genetic Disruption of Both Tryptophan Hydroxylase Genes Dramatically Reduces Serotonin and Affects Behavior in Models Sensitive to Antidepressants

The neurotransmitter serotonin (5-HT) plays an important role in both the peripheral and central nervous systems. The biosynthesis of serotonin is regulated by two rate-limiting enzymes, tryptophan hydroxylase-1 and -2 (TPH1 and TPH2). We used a gene-targeting approach to generate mice with selective and complete elimination of the two known TPH isoforms. This resulted in dramatically reduced central 5-HT levels in Tph2 knockout (TPH2KO) and Tph1/Tph2 double knockout (DKO) mice; and substantially reduced peripheral 5-HT levels in DKO, but not TPH2KO mice. Therefore, differential expression of the two isoforms of TPH was reflected in corresponding depletion of 5-HT content in the brain and periphery. Surprisingly, despite the prominent and evolutionarily ancient role that 5-HT plays in both vertebrate and invertebrate physiology, none of these mutations resulted in an overt phenotype. TPH2KO and DKO mice were viable and normal in appearance. Behavioral alterations in assays with predictive validity for antidepressants were among the very few phenotypes uncovered. These behavioral changes were subtle in the TPH2KO mice; they were enhanced in the DKO mice. Herein, we confirm findings from prior descriptions of TPH1 knockout mice and present the first reported phenotypic evaluations of Tph2 and Tph1/Tph2 knockout mice. The behavioral effects observed in the TPH2 KO and DKO mice strongly confirm the role of 5-HT and its synthetic enzymes in the etiology and treatment of affective disorders

Loss of the Putative Catalytic Domain of HDAC4 Leads to Reduced Thermal Nociception and Seizures while Allowing Normal Bone Development

Histone deacetylase 4 (HDAC4) has been associated with muscle & bone development [1]–[6]. N-terminal MEF2 and RUNX2 binding domains of HDAC4 have been shown to mediate these effects in vitro. A complete gene knockout has been reported to result in premature ossification and associated defects resulting in postnatal lethality [6]. We report a viral insertion mutation that deletes the putative deacetylase domain, while preserving the N-terminal portion of the protein. Western blot and immuno-precipitation analysis confirm expression of truncated HDAC4 containing N-terminal amino acids 1-747. These mutant mice are viable, living to at least one year of age with no gross defects in muscle or bone. At 2–4 months of age no behavioral or physiological abnormalities were detected except for an increased latency to respond to a thermal nociceptive stimulus. As the mutant mice aged past 5 months, convulsions appeared, often elicited by handling. Our findings confirm the sufficiency of the N-terminal domain for muscle and bone development, while revealing other roles of HDAC4