Znajdź zawartość

Kobiety po mastektomii inaczej poruszają ramieniem niż panie, które nie przeszły takiej operacji. Niewykluczone, że właśnie w ten sposób można wyjaśnić dolegliwości dotyczące tej okolicy, pojawiające się u pacjentek z amputowaną z powodu raka piersią (Physical Therapy). Zespół doktora Jacka Crosbie'ego z Uniwersytetu w Sydney przestrzega jednak, że to dopiero wstępne wyniki, dlatego nie wiadomo, czy jedno z drugim należy w ogóle wiązać. Wiele kobiet po mastektomii ma problemy z ramieniem, ale odczuwają taką ulgę, że przeżyły, iż nie przywiązują do tego większej wagi. Dotąd naukowcy polegali na doniesieniach samych pacjentek, lecz australijscy fizjoterapeuci jako pierwsi posłużyli się modelem biomechanicznym. Porównali ruchy ręki i górnej części klatki piersiowej pań operowanych z ich rówieśnicami, które nie przeszły amputacji. Co ważne, żadna z ochotniczek nie wspominała o bólu ramienia ani o ograniczeniu ruchomości. Wiek badanych wynosił od 45 do 80 lat. Wykonywały one proste ruchy, np. unosiły ręce w górę. Dwudziestu dziewięciu kobietom wycięto pierś po stronie ręki dominującej, a 24 po stronie przeciwnej. Okazało się, że bez względu na stronę przeprowadzenia operacji, zmieniał się wzorzec koordynacji obręczy barkowej i stawu ramiennego. Sięgając na tę samą odległość co kobiety z grupy kontrolnej, amazonki silniej przesuwały obręcz kończyny górnej, a słabiej poruszały stawem. Był to rodzaj szarpnięcia ramieniem, zwłaszcza po stronie operowanej. Crosbie wyjaśnia, że podobne zjawisko można zaobserwować u chorych z tzw. barkiem zamrożonym (ang. frozen shoulder). Australijczycy zaznaczają, że nie wiadomo, co dokładnie wywołuje różnicę w ruchach. Być może winna jest asymetria, ponieważ przy braku piersi bądź jej części (kiedy przeprowadzono kwadrantektomię) jedna połowa ciała staje się lżejsza. Trzeba to jednak sprawdzić, ponieważ ekipa Crosbie'ego ustaliła, że jednakowe odchylenie pojawiało się zarówno u pacjentek z dużymi, jak i małymi piersiami. Nie da się też wykluczyć, że po operacji kobiety nauczyły się ograniczać swoje ruchy, aby niepotrzebnie nie naciągać rany. W przyszłości naukowcy z antypodów zamierzają przeprowadzić badanie podłużne, uwzględniając m.in. grupę pań zachęcanych do prawidłowego poruszania ramieniem.

Duże, ociężałe zwierzęta, takie jak słonie, poruszają się wydajniej niż małe i zwinne, np. myszy. Wszystko sprowadza się ponoć do bardziej wyprostowanej postawy tych pierwszych (PLoS ONE). Sądzimy, że ścięgna w nogach większych zwierząt mają lepszą pojemność sprężystą niż ich odpowiedniki u mniejszych gatunków. Ścięgna działają jak sprężyna. U większych, np. słoni, muszą być bardziej sprężyste, by dzięki odbiciu od podłoża odzyskać więcej energii do wykonania kolejnego kroku – tłumaczy dr Robert Nudds z Uniwersytetu w Manchesterze. Biolog, który współpracował z Jonathanem Coddem i Billem Sellersem z tej samej uczelni, podkreśla też, że wydajność nie rośnie w sposób ciągły wraz z powiększaniem się masy ciała. "Zwierzęta duże i małe dzieli zmiana skokowa. Sprowadza się to do postawy: u słoni wyprostowanej, u myszy przykucniętej". Akademicy z Manchesteru przejrzeli dostępne dane i porównali wydajność lokomocji, tj. stosunek zużytej energii metabolicznej do ilości ruchu, przy różnych wielkościach ciała. W miarę powiększania się gabarytów wzrost nie był stały, lecz skokowy, ponieważ u wszystkich małych zwierząt wydajność wynosiła 7%, a u wszystkich dużych 26%. Ludzie są gatunkiem dużym i poruszającym się w pozycji wyprostowanej, zatem nasza wydajność również wynosi 26%. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że duże zwierzęta poruszają się wydajniej od drobnych, ale dopiero teraz odkryto, że decydującym czynnikiem jest postawa.

Jest rzeczą oczywistą, że osoby korzystające z protez z biegiem czasu radzą sobie z ich obsługą coraz lepiej. Dopiero teraz udało się jednak wyjaśnić, jak do tego dochodzi. Jak wykazali w eksperymencie na małpach badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego, długotrwałe sterowanie obiektem nienależącym do ciała wywołuje powstanie trwałej pamięci ruchowej wynikającej z utworzenia nowych połączeń pomiędzy neuronami. Autorzy studium stworzyli specjalne urządzenie, nazwane dekoderem, a następnie podłączyli je do mózgu makaka. Zadaniem tak skonstruowanego układu było "tłumaczenie" sygnałów wysyłanych przez neurony na ruchy kursora na ekranie komputera. Zwierzęta były trenowane tak, by wywoływały określone ruchy kursora zarówno za pomocą ruchów kończyny górnej (zwierzęta były wówczas podłączane do kontrolera działającego podobnie do dżojstika), jak i dzięki aktywności neuronów podłączonych do dekodera. Jak wykazali badacze, małpy potrzebowały zaledwie pięciu dni, by nauczyć się obsługi kursora wyłącznie za pomocą myśli. Zdolność do utrzymania wysokiej precyzji sygnałów wywoływanych przez ich komórki nerwowe utrzymywała się aż do końca eksperymentu, tzn. przez dwa tygodnie od momentu wyuczenia nowej umiejętności. Co więcej, analiza funkcji elektrycznej mózgu potwierdziła powstanie trwałego połączenia odpowiedzialnego za tę czynność. Badacze z Kalifornii twierdzą, że jako pierwsi na świecie wykazali, iż mózg jest w stanie wytworzyć trwałą pamięć motoryczną pozwalającą na kontrolowanie elementów nienależących do ciała danego osobnika. Dokładne zrozumienie mechanizmów rządzących tym zjawiskiem pozwoli na udoskonalenie zarówno konstrukcji samych protez, jak i metod treningu pozwalającego na opanowanie coraz bardziej skomplikowanych sztucznych organów.

Czy czynność tak prosta, jak wodzenie palcem po płaskiej powierzchni, może stać się obiektem poważnych badań? Jak najbardziej! Mało tego - studiowanie tak banalnego ruchu może dostarczyć zaskakujących informacji na temat funkcjonowania naszych mózgów. Autorami interesującego eksperymentu są naukowcy z zespołu kierowanego przez Francisco Valero-Cuevasa z University of Southern California. Ośmioro uczestników studium poproszono o to, by oparli podstawę dłoni na twardej powierzchni, a następnie palcem wskazującym nacisnęli z całej siły na płytkę podłączoną do miernika nacisku. Chwilę później pomiary wykonano ponownie, lecz tym razem ochotnicy mieli za zadanie naciskać na płytkę i jednocześnie przesuwać palec po jej powierzchni. Aby im to ułatwić, uczestników wyposażono w specjalne "naparstki", pokryte, podobnie jak płytka, warstwą teflonu. W swoim raporcie badacze przyznają, że spodziewali się, iż zwiększanie szybkości, z jaką palec przesuwa się po powierzchni płytki, będzie wymuszało proporcjonalne zmniejszanie wywieranego na nią nacisku. Miałoby to wynikać z budowy mięśni, które, jak się zdawało, nie są w stanie utrzymać pełnego skurczu przy jednoczesnym poruszaniu się innych muskułów. Ku zaskoczeniu autorów studium okazało się jednak, że palec "zajmujący się" wyłącznie naciskaniem na płytkę rzeczywiście wywiera na nią większy nacisk, lecz wprawiony w ruch naciskał na powierzchnię ze stałą siłą, niezależną od tego, jak szybko się poruszał. Skąd bierze się to niespodziewane zjawisko? Zdaniem autorów wynika ono z działania nie mięśni, lecz układu nerwowego. Gdy zostaje on zaangażowany w poruszanie palcem, nie jest w stanie zachować pełnej kontroli nad mięśniami odpowiedzialnymi za nacisk. "Zaoszczędzone" w ten sposób możliwości zostają wówczas wykorzystane do kontrolowania ruchu na boki. Z badań przeprowadzonych przez zespół Valero-Cuevasa można wysunąć przewrotny wniosek, że choć ludzkie mózgi pozwoliły nam na latanie w kosmos, nie są one w stanie poradzić sobie z... poruszaniem pojedynczym palcem! Na całe szczęście jesteśmy jednak na tyle bystrzy, by próbować wykorzystać zdobytą wiedzę. Jak oceniają autorzy, może się ona przydać m.in. producentom robotów oraz lekarzom zajmującym się badaniami z zakresu neurologii.

Dzięki zastosowaniu zestawu kamer oraz osiągnięć inżynierii genetycznej skonstruowano urządzenie umożliwiające jednoczesny pomiar aktywności genów oraz zachowań zwierzęcia. Stworzenie aparatu pozwoli na znaczną poprawę jakości badań nad wpływem wielu czynników na fizjologię zwierząt. Równoczesna obserwacja procesów w skali "mikro" (działania pojedynczych genów) oraz "makro" (zachowania zwierzęcia) otwiera zupełnie nowe możliwości wielu typów interakcji organizmów żywych z otoczeniem. Organizmem, który posłużył do wstępnych testów, była muszka owocowa , lecz autorzy metody - badacze z University of Southern California oraz Cambridge University - twierdzą, że do badań może posłużyć także wiele innych gatunków. Materiał genetyczny muszki zmodyfikowano w taki sposób, by równocześnie z badanymi genami aktywował się także inny, niewystępujący u tego owada naturalnie. Koduje on zielone białko fluorescencyjne (ang. Green Fluorescent Protein - GFP) - związek bardzo prosty do wykrycia dzięki intensywnie zielonemu świeceniu w reakcji na oświetlenie za światłem niebieskim. Otaczający zwierzę system kamer pozwala nie tylko na detekcję fluorescencji oraz pomiar jej intensywności, będący odzwierciedleniem aktywności genu, lecz także na śledzenie ruchów muszki w przestrzeni. Możemy korelować ze sobą zachowanie oraz niektóre geny, a także poszukiwać genów, które mogą być za te zachowania odpowiedzialne - tłumaczy korzyści płynące z opracowanej technologii jeden z jej autorów, magistrant Dhruv Grover. Dzięki wykorzystaniu zespołu "szybkich" kamer, wykonujących do 60 zdjęć na sekundę, obserwacji można dokonywać w czasie rzeczywistym. Dotychczas mierzenie aktywności genu z taką precyzją było poza zasięgiem. Zdaniem Grovera, opracowana technologia ma ogromny potencjał. Jej piękno polega na tym, że GFP możemy sprzęgać z dowolnym genem - możemy go śledzić w czasie, możemy też patrzeć na jego ekspresję. To znacznie prostsze od patrzenia przez mikroskop i korzystania z usług magistranta, który siedzi [w laboratorium], wykonuje zdjęcia raz na parę godzin i obserwuje ekspresję genu. To po prostu działa samo z siebie.

Mutacja pewnego genu powoduje, że ludzie zaczynają się poruszać na czworakach. Do tej pory naukowcy nie doszli jednak do porozumienia, w jaki sposób zaburzenie jego działania nie dopuszcza do chodzenia w pozycji wyprostowanej. O tym, że istnieją ludzie posługujący się przy chodzeniu zarówno nogami, jak i rękoma, świat dowiedział się dzięki dokumentowi telewizji BBC2 z 2006 roku (The Family That Walks On All Fours). Przedstawiono w nim kilku członków tureckiej rodziny Ulas, u których stwierdzono tę dziwną przypadłość. Wszyscy oni byli upośledzeni umysłowo i mieli problemy z utrzymaniem równowagi. Po jego wyemitowaniu pojawiły się doniesienia o czworonożnych ludziach z innych części świata, w tym z Brazylii i Iraku. Opisywane osoby poruszają się w sposób określany mianem niedźwiedziego raczkowania (ang. bear crawl). Wygląda ono podobnie do zwykłego raczkowania, tylko nogi są ułożone inaczej. Delikwent nie przesuwa się na kolanach, lecz stawia stopy na ziemi (tak jak dłonie). Jego ciało wygina się w łuk. Co powoduje, że ludzie przestają się poruszać jak ludzie? Przed dwoma laty Uner Tan z Çukurova University w Adanie postulował, że osoby czworonożne cofają się do etapu ewolucyjnego poprzedzającego przyjęcie postawy wyprostowanej (International Journal of Neuriscience). Turek ukuł nawet termin "dewolucja". Jego biegający na czterech kończynach rodacy byliby więc ofiarami zmutowania genów (lub genu) umożliwiających spionizowanie ciała. Oprócz wymienionych wcześniej cech, zespół Unera Tana obejmował zbliżony do małp człekokształtnych stosunek długości rąk i nóg. Fenomen badał też psycholog Nicholas Humphrey z London School of Economics. W zupełności nie zgadzał się on jednak z Tanem. Stwierdził nawet, że tezy Turka nie mają sensu z genetycznego i ewolucyjnego punktu widzenia. Wg niego, osoby cierpiące na opisywane zaburzenie mają uogólnione problemy z utrzymaniem równowagi. Ponieważ nie leczono ich w odpowiedni sposób, muszą się poruszać na czworakach. Gdyby dać im chodzik, potrafiłyby stanąć, a nawet się przemieszczać. W Barcelonie odbyło się spotkanie Europejskiego Stowarzyszenia Genetyki Człowieka. Tayfun Özçelik i zespół z Bilkent University w Ankarze badali 4 tureckie rodziny z przypadkami czworonożności. U członków dwóch z nich odkryto mutację w genie VLDLR. Koduje on białko – receptor lipoprotein o bardzo małej gęstości - niezwykle istotne z punktu widzenia prawidłowego rozwoju układu nerwowego. W artykule, który ukazał się w marcu w Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Özçelik dywaguje, że białko VLDLR musi wpływać na zdolność do przyjęcia postawy wyprostowanej. Inni naukowcy, m.in. wspominany już wcześniej Humphrey, sądzą jednak, że mutacje w VLDLR oddziałują na ogólny rozwój mózgu, a zwłaszcza móżdżku. Humphrey podkreśla, że jego zespół także natrafił na mutacje genu VLDLR u części czworonożnych pacjentów. Brytyjczycy inaczej wyjaśniają jednak "przebieg wydarzeń". Sądzą np., że dochodzi do niedorozwoju móżdżku. Niekoniecznie musi to być część związana z nauką chodzenia, ale z równowagą i zdolnością wyprostowania się. Turek odparowuje, że do tej pory opisano wiele chorób zaburzających zmysł równowagi, żadna nie prowadziła jednak do czworonożności. Niektóre uwzględnione przez niego osoby miały częsty kontakt z wieloma lekarzami (część odwiedziła gabinety ponad 10 medyków). Chodzik czasem pomagał, ale chorzy przestawali z niego korzystać i ponownie zaczynali się przemieszczać na czworakach. Mutacje VLDLR to nie jedyna przyczyna zespołu. W różnych rodzinach zaburzenie jest powiązane z różnymi chromosomami. Poza tym opisano przypadki ludzi z mutacjami VLDLR, którzy chodzili na dwóch nogach, choć był to chód chwiejny.

Mamy duże zaufanie do wskazań naszych zmysłów. O tym, że nie powinno być bezgraniczne, świadczy chociażby fakt, że zdarza nam się ulegać złudzeniom. Zespół Johahna Leunga zaprezentował ostatnio ciekawe zjawisko, a mianowicie ścieśnienie przestrzeni słuchowej w wyniku szybkiego poruszania głową na boki. Oznacza to, że dźwięk wyemitowany tuż przed wykonaniem skrętu zbliża się percepcyjnie do miejsca stanowiącego punkt zakończenia ruchu. Uczestnicy eksperymentu kiwali wyłącznie głową, pozycja reszty ciała się nie zmieniała. Ich zadanie polegało na jak najszybszym poruszaniu głową na boki, w ślad za zapalającym się 30 stopni na prawo lub na lewo światełkiem. Tuż przed rozpoczęciem ruchu głowy z ruchomego głośnika emitowano dźwięk. Głośnik mógł się znajdować w różnej odległości przed lub za źródłem światła. Położenie dźwięku eksperymentalnego porównywano do lokalizacji dźwięku kontrolnego. Okazało się, że ochotnicy konsekwentnie się mylili i stwierdzali, że pierwszy dźwięk znajdował się bliżej punktu zakończenia ruchu, niż był w rzeczywistości. Działo się tak dlatego, iż na chwilę przed obrotem przestrzeń słuchowa zawężała się w kierunku światła. Podobne zjawisko kompresji przestrzeni obserwuje się przed rozpoczęciem szybkich ruchów sakkadowych gałek ocznych (oko wykonuje szybkie ruchy powrotne, sakkady, przed zmianą punktu fiksacji). W tym przypadku naukowcy tłumaczą efekt ściśnięcia "zachowaniem" neuronów. Pole recepcyjne (ang. receptive field), czyli obszar siatkówki, z którego otrzymuje obraz pojedyncza komórka zwojowa, jest uzgadniane z miejscem, gdzie, zgodnie z przewidywaniami, powinien się zakończyć ruch oczu. Wg zespołu Leunga, analogiczne zjawisko zachodzi w obrębie słuchu. Do kompresji przestrzeni słuchowej nie dochodziło, gdy wolontariusze mogli wskazać położenie dźwięku, odwracając ku niemu twarz. Określanie lokalizacji dźwięku w ten sposób, a nie przez porównywanie z położeniem innego dźwięku angażuje prawdopodobnie strumień grzbietowy, czyli system mniej podatny na złudzenia.

Naukowcy posunęli się o krok bliżej w kierunku odczytywania myśli. Urządzenia skanujące mózg pozwalają ocenić zmiany w przepływie krwi, które sygnalizują intencje — donosi Daily Telegraph. Prace te stanowią kamień milowy, ponieważ nigdy przedtem nie udawało się wnioskować na podstawie aktywności mózgu o przyszłych zachowaniach konkretnej osoby (Current Biology). Profesor John-Dylan Haynes z Instytutu Maxa Plancka współpracował z kolegami z Oksfordu, Londynu oraz Tokio. Wolontariusze mogli w skrytości ducha wybierać między dwoma zadaniami: dodawaniem i odejmowaniem. Następnie proszono ich o "przechowanie" zamiaru przez kilka sekund w pamięci, do czasu gdy odpowiednie liczby wyświetlano na ekranie. Za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) akademicy potrafili z 70-proc. trafnością przewidzieć, co postanowili badani. A polegali przy tym wyłącznie na aktywności ich mózgu. Odkrycia te mają w przyszłości umożliwić tetraplegikom (osobom z porażeniem wszystkich kończyn spowodowanym uszkodzeniem rdzenia szyjnego) poruszanie protezami oraz posługiwanie się komputerem.