V laboratoriju zvoki postanejo skrivnostni in lepi. Kar se v zunanjem svetu pogosto jemlje kot samoumevno, se spreminja v zvočne valove in frekvence, spreminja znanstvene ideje.
Tu zvoki spreminjajo svojo strukturo, razkrivajo neverjetne lastnosti in jih najdemo na nepričakovanih mestih. Zvok ima lahko tudi neverjetne učinke na človeške možgane. Danes vam bomo povedali o desetih zanimivih znanstvenih odkritjih, povezanih z zvokom.
10. Zvoki lahko razložijo postopek anestezije
Tradicionalno v medicini velja, da se živčne celice med seboj "pogovarjajo" s pomočjo električnih impulzov. So signalizacijski kanali, po katerih se iz možganov v roko prenaša ukaz za mahanje krtače ali hišnega ljubljenčka mački. To fizikom ne zveni prepričljivo. Zakoni termodinamike navajajo, da morajo električni impulzi proizvajati toploto, vendar tega v človeškem telesu ne opazimo. Fiziki so predlagali še eno hipotezo: živci ne oddajajo električne energije, temveč zvočne valove. Ne strinjajo se vsi znanstveniki, vendar bi to lahko razložilo dolgoletno medicinsko skrivnost.
Anestetična zdravila že dolgo obstajajo, vendar še vedno ni trdno prepričanje, kako jim uspe zmanjšati občutljivost telesa. Živčne celice imajo membrane. Za prenos zvočnih sporočil morajo biti pri temperaturi, ki ustreza normalni temperaturi človeškega telesa. Možno je, da anestetična zdravila spremenijo medcelično temperaturo, zaradi česar membrane ne morejo prenašati zvočnih valov, ki vsebujejo signale bolečine.
Promocijski video:
9. Vidni sistem je lahko povezan z slušnim
Še en poskus z opicami je vsem omogočil, da odprejo usta. Opice so bile usposobljene, da se dotikajo točke svetlobe vsakič, ko se je pojavila na plošči. Ko je bila pega svetla, so opice to storile z lahkoto, ko pa je bila tačka dolgočasna, so opice začele težave. Ko pa je pojav osenčene točke spremljal oster zvok, so se ga opice dotaknile tako hitro, da je obstajala le ena razlaga - možgani so lahko zvok uporabili, da bi bolje videli.
To je v nasprotju s tradicionalnimi predstavami o živčnem sistemu. Včasih je veljalo, da slušni in vidni deli možganov niso povezani med seboj. Vendar se je ciljno opazovanje 49 vidnih nevronov v opičjih možganih izkazalo drugače. V prisotnosti zvočnega signala na zatemnjenem mestu so se nevroni obnašali, kot da oči vidijo svetlejšo svetlobo, kot v resnici so. Reakcijski čas je bil tako hiter, da je to lahko razložila le prisotnost neposredne povezave med slušnim in vidnim delom možganov.
Ta medsebojna povezanost čutnih sistemov lahko pojasni izboljšanje vida pri gluhih in pogosto prisotnost akutnega sluha pri slepih. Območje možganov, ki je bilo prej odgovorno za izgubljeno lastnino, je ponovno usmerjeno na drugo območje.
8. Nova metoda analize krvi
Krvni testi so temelj postavitve pravilne diagnoze, vendar so težki. Običajne tehnike testiranja krvi lahko trajajo dolgo, vzorci se lahko poškodujejo in obstaja nevarnost okužbe. Laboratorije je težko prevoziti.
Pred kratkim se je pojavila nova metoda, ki vse to obrne. Zdaj lahko kri testiramo z zvočnimi valovi in dobimo hiter in natančen rezultat. Ko znanstveniki želijo informacije o bolnikovem stanju, lovijo na eksosome. Ti drobni glasniki, ki jih izločajo celice, lahko veliko povedo o zdravju telesa in njegovih motnjah.
Nova tehnika temelji na ločevanju celic, trombocitov in eksozomov z uporabo zvočnih vibracij na različnih frekvencah. Kri je kratek čas izpostavljena zvočnim vibracijam, kar prepreči poškodbo vzorca.
Uporaba zvoka za analizo krvi ponuja velike možnosti. Hitra diagnoza, testi predhodno težko dostopnih organov, zavrnitev v mnogih primerih predhodno zahtevane biopsije so le nekatere od prednosti. Ena najdragocenejših lastnosti je, da je mogoče analize opraviti s prenosnim kompletom, ki ga je mogoče uporabiti v katerem koli okolju, od reševalnih vozil do osamljenih vasi.
7. Odziv na levitacijo
Ljubitelji aeronavtike so poskušali premagati gravitacijo na vse možne načine, od magnetov do laserjev. Izkazalo se je, da so odgovor zvočni valovi. Leta 2014 je univerza na Škotskem odkrila, da bi jih verjetno lahko uporabili za dvigovanje predmetov.
Zvočni valovi ustvarjajo pritisk na okolje, v našem primeru na zrak. Ta pritisk lahko uporabimo za ustvarjanje levitacije. Vendar znanstvenikom ni uspelo ustvariti delujoče naprave.
Težava se je izkazala za tradicionalno. Za premagovanje gravitacije je treba valove oddajati v točno določenem vrstnem redu. Če želite predmet držati v vodoravnem mirujočem položaju ali ga premikati v želeni smeri, je potrebno, da je pritisk na vseh točkah enak. Za to so potrebni izjemno zapleteni matematični izračuni.
Pred kratkim je druga skupina znanstvenikov uporabila posebno programsko opremo in podatke škotskih raziskovalcev, da so ustvarili čarobni primerek. Našli so tri kombinacije in celo uspešno ustvarili tridimenzionalno zvočno polje z uporabo 64 drobnih zvočnikov.
Polje, imenovano "akustični hologram", uspešno zadržuje polistirenske kroglice v zraku. S pomočjo treh različnih kombinacij zvoka so raziskovalci lahko postavili kroglice, da stojijo, mirujejo ali ostanejo v kletki zvočnih vibracij.
6. Zvok lahko gasi ogenj
Sprva učitelji na univerzi George Mason v Virginiji niso hoteli verjeti v uspeh svojih dveh študentov. Dva bodoča inženirja sta se odločila, da plamen pogasita z zvočnimi valovi. Prejšnje raziskave tega vprašanja so vzbudile njihovo zanimanje in željo, da bi ustvarili prvi aparat za gašenje zvoka.
Ker so bili inženirji elektronike in programerji in ne kemiki, so bili sprva večinoma namesto podpore deležni nasmeha. Toda 23-letna Seth Robertson in 28-letni Viet Tran sta še vedno nadaljevala preizkuse, pod vodstvom enega samega profesorja in včasih z lastnim denarjem.
Glasbo so hitro opustili, saj so bili valovi preveč kaotični, da bi pogasili ogenj. Glavna ideja te metode je preprečiti dostop do ognja, da se nahrani s kisikom. To so storili, ko so na ogenj aplicirali nizkofrekvenčne vibracije v območju od 30 do 60 hercev.
Zvočne vibracije ustvarjajo redčeno območje z malo kisika. Zaradi pomanjkanja kisika plamen ugasne. Če želite ustvariti prenosni gasilni aparat, je potrebno veliko dela, morate gasilni aparat preizkusiti na različnih vrstah goriva in oblikah vžiga. Toda odprtje odpira vrata za boljše gasilne medije, ki za seboj ne puščajo strupov, kot so običajni gasilni aparati.
5. Zvok spremeni okus
Zvoki nizke frekvence ne gasijo samo požarov. Hrani dajejo tudi grenak okus. Na drugem koncu lestvice njihovi visokofrekvenčni kolegi dodajo kanček sladkosti.
Razlog za to ni povsem jasen, toda številni poskusi v laboratorijih in restavracijah so potrdili, da zvoki vplivajo na okus. Raziskovalci so to poimenovali "modulacija okusa." Zdi se, da skoraj vse, od torte do kave, doda grenkobo ali sladkost.
Ta nenavaden učinek ne vpliva na okusne brsti kot take. Zdi se, da zvoki vplivajo na to, kako možgani zaznavajo informacije o okusu. Zaradi visokih ali nizkih frekvenc je več pozornosti namenjen sladkemu ali grenkemu okusu hrane.
Hrup lahko negativno vpliva tudi na apetit. Študija iz leta 2011 je pokazala, da lahko hrup v ozadju igra veliko vlogo. Če je preglasno, ljudje čutijo manj soli in sladkosti in ne uživajo njihove hrane. To pojasnjuje, zakaj imajo lahko hrupne restavracije slabo hrano in zakaj imajo letalske družbe na tem področju slab ugled.
4. Simfonije podatkov
Mark Ballora je odraščal v glasbeni družini. Kasneje se je med doktorskim študijem začel zanimati za pretvorbo informacij v glasbo. Zavzel se je za sonifikacijo - prevod suhih podatkov v zvočne valove.
V naslednjih dveh desetletjih je Ballora ustvaril pesmi, ki so vsebovale podatke iz številnih raziskav, vključno z energijo nevtronske zvezde, cikli telesne temperature arktičnih veveric, sončnega sevanja in tropskih neviht.
Pri ustvarjanju naslednje simfonije se Ballora najprej seznani z informacijami in predmetom raziskovanja. Nato izbere zvoke, ki ustrezajo številkam in naravi študije.
Vrtljivi zvoki ustrezajo tropski nevihti. Sončni veter, nastavljen na glasbo, je ustvaril melodijo "sprememb in utripanja". Čeprav to v znanstvenem svetu še ni postalo razširjeno, je sonifikacija v astronomiji dobila nekaj priznanja.
Na južnoafriškem astronomskem observatoriju v Cape Townu slepa astrofizičarka Wanda Merced posluša prejete podatke. Odkrila je, da zvezdne eksplozije proizvajajo elektromagnetne valove, ko delci kot rezultat izmenjujejo energijo. Njeni vidni sodelavci so to pogrešali, ker so gledali le grafe.
3. Učinek koktajla
Ko so se raziskovalci odločili za študij pojava, imenovanega "učinek koktajla", so se obrnili na bolnike z epilepsijo, saj so že imeli potrebne predmete za opazovanje - elektrode okoli možganov.
Elektrode so bile zasnovane za beleženje možganske aktivnosti med napadi, vendar se je sedem pacientov strinjalo, da sodelujejo v študiji koktajla. Leži v tem, da se človek v zelo hrupnem okolju lahko osredotoči na strogo določen pogovor. Znanstveniki so želeli razumeti, kako možgani delujejo v pogojih aktivne motnje hrupa.
Vsak subjekt je poslušal enak posnetek, kadar ni mogel razumeti govora govorca. Nato so poslušali jasno različico istega stavka, čemur je sledil še en hrupni posnetek. Neverjetno, tokrat so govorniki razumeli vse predmete. Možganska aktivnost je pokazala, da tega niso ponarejali.
Med prvim testom (z izkrivljenim posnetkom) so področja možganov, odgovorna za sluh in govor, ostala neaktivna. Toda med ostalimi avdicijami so delali. Kot kaže, je razlog za našo sposobnost, da sledimo pogovorom na hrupni zabavi, v neverjetni in streloplastni plastičnosti možganov.
Takoj, ko so možgani prepoznali besede, so začeli drugače reagirati na drugi izkrivljeni stavek. Natančno je nastavil slušni in govorni sistem, kar mu je omogočilo določitev vira govora in filtriranje hrupa.
2. "Roza hrup"
Med ljudmi z nespečnostjo je izraz "beli hrup" včasih sinonim za počitek nočnega počitka. Sposobnost možganov, da ignorirajo manjše zvoke - kot zvok ventilatorjev - pomaga mnogim zaspati. Toda več neodvisnih raziskav je pokazalo, da obstaja nekaj boljšega za počitek spanja - roza hrup. "Beli hrup" je zvok z enakomerno močjo na vseh frekvencah, "roza" pa je mešanica zvokov, pri katerih je jakost signala obratno sorazmerna z njegovo frekvenco. Luč, v kateri so izpolnjeni enaki pogoji, se zdi roza, kar je hrupu dalo podobno ime.
Prijetni zvoki vetra, šušljanje listja ali zvok dežja, ki se vije po strehi, lahko zmanjšajo možganske aktivnosti. Kot rezultat, spanje postane globlje in bolj spočiti. Kitajski raziskovalci so ugotovili, da "roza hrup" uspava 75% prostovoljcev. Ko so preizkusili napake, so ugotovili, da si tisti, ki spijo do roza hrupa, opomorejo za 45 odstotkov bolje kot drugi.
Za starejše je to lahko dobra novica. Staranje vodi v razdrobljen spanec, ki je odgovoren za izgubo spomina. Skupina z ameriške univerze je testirala ljudi, starejše od 60 let, med katerimi so nekatere med spanjem izpostavili "roza hrupu". Zjutraj je bil opravljen test spomina. Tisti, ki še nikoli niso bili izpostavljeni roza hrupu, so delovali trikrat slabše.
1. Obstajajo ljudje, ki sovražijo zvok
Za tiste, ki imajo radi roza hrup ali rock koncerte, se zdi nerealno srečati nekoga, ki ne more uživati v sladkih zvokih. Tisti, ki se znojijo in trpijo zaradi srčnega utripa, ko slišijo določene hrupe.
Medtem ko nekateri morda mislijo, da se ti ljudje pretvarjajo, so znanstveniki v Veliki Britaniji ugotovili, da je nestrpnost do zvoka prava medicinska diagnoza. Ta bolezen se imenuje mizofonija in je povezana z možgansko motnjo. Ljudje s tem stanjem imajo manjše in šibkejše čelne režnje kot vsi ostali.
Dve skupini ljudi sta poslušali zvoke, medtem ko so znanstveniki preučevali njihovo možgansko aktivnost. V prvi skupini so bili oboleli za mizofonijo, v drugi - ne. Neprijetni zvoki so pri vseh preiskovancih spodbudili osrednji reženj možganov, ne glede na skupino. To področje možganov je med drugim odgovorno za čustva in odzive na izziv, s katerim se je treba boriti.
Vendar so možgani misofonije reagirali intenzivneje in povzročali fizične simptome stresa, kot sta palpitacija srca in potenje. Zanimivo je, da je aktivnost osrednjega režnja neposredno odvisna od prisotnosti nepravilnosti v čelnem reženju.
Prevedel Dmitrij Oskin