Znajdź zawartość

Orki współpracują ze sobą, by wytworzyć fale, za pomocą których zmyją ofiarę do wody. W ten sposób walenie polują na foki Weddella (Leptonychotes weddellii). Po raz pierwszy naukowcy zetknęli się z takim zachowaniem na początku lat 70., na drugi raz trzeba było czekać jednak aż 30 lat. Najnowsze ujęcia z atakiem powstały podczas prac nad współprodukowaną przez BBC i Discovery serią Frozen Planet. Na prośbę BBC w 2009 r. na Wyspie Adelajdy do ekipy filmowej dołączył dr Robert Pitman z National Marine Fisheries Service, który pełnił funkcję doradcy naukowego i prowadził badania na własne potrzeby. Amerykanin wyjaśnił, że po tym, jak początku lat 70. przyłapano orki na gorącym uczynku, trzeba było czekać ok. 3 dekad, by zobaczyć je w takiej akcji po raz drugi. Turyści uwiecznili wtedy zwierzęta na pamiątkowym nagraniu z podróży. Mimo że naukowcy mają doświadczenie w zakresie znakowania zwierząt i śledzenia ich ruchów dzięki GPS-owi, okazało się, że orki przysporzyły im dużo trudności. Szukając ofiar, potrafią bowiem przepłynąć dziennie nawet do 320 km. Mimo to zespół Pitmana widział aż 22 ataki falami na różne foki. Wskazuje to, że wspólne wytwarzanie fal jest często wybieraną taktyką, tylko ludzie nie mieli zbyt wielu okazji, by ją podziwiać... Zszokowało nas, że choć jest tam tyle innych gatunków fok, orki były zainteresowane wyłącznie fokami Weddella. Między innymi na tej podstawie Pitman zakłada, że w okolicach Antarktydy żyje ok. 4 podgatunków orek, które różnią się zwyczajami żywieniowymi. Jedne jedzą wyłącznie ssaki, inne tylko ryby.

Rytm gamma, który powstaje m.in. w krytycznym dla uczenia się i zapamiętywania hipokampie, staje się silniejszy, gdy ciało szybciej się porusza, czyli np. podczas biegu. Prof. Mayank Mehta z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles zastosował specjalne mikroelektrody, które pozwalały na monitorowanie fal gamma. Okazało się, że rytm gamma stawał się silniejszy, gdy wzrastała prędkość biegu. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki temu odkryciu uda się przybliżyć do zrozumienia funkcji mózgu niezbędnych do uczenia i nawigowania. Wyniki eksperymentu opisano w artykule, który ukazał się w piśmie PLoS ONE. Hipokamp szybko utrwala fakty związane z doświadczeniami. Podczas snu te czasowe wspomnienia ulegają konsolidacji i są przenoszone do innych części mózgu, gdzie będą przechowywane. Neurony w hipokampie utrwalają też dane związane z położeniem w przestrzeni. Amerykanie porównują mózg do orkiestry. Rytm gamma to grające stale skrzypce, naznaczone neuronalnymi impulsami podobnymi do uderzeń perkusji - opowiada Zhiping Chen. Sygnały mózgowe to połączenie wielu rytmów i impulsów neuronów z różnych rejonów. Wyzwaniem jest odniesienie języka mózgu do zachowania. Prawa biofizyczne rządzące pojedynczym neuronem są dość dobrze znane. Nie wiemy natomiast, jak miliardy neuronów ze sobą oddziałują i tworzą umysł - dodaje Mehta. Chen podkreśla, że hipokamp jest niezbędny dla nawigowania w przestrzeni. Komórki hipokampa kodują informacje o pozycji, jednak nie wystarczy wiedzieć, gdzie jesteśmy, trzeba jeszcze mieć świadomość, jak szybko idziemy. Doszliśmy więc do wniosku, że dane nt. prędkości koduje odrębny sygnał mózgowy - wyjaśnia Chen. Podczas eksperymentu mierzono sygnały setek mysich neuronów. Do mikroelektrod podłączono przewody 20-krotnie cieńsze od ludzkiego włosa. W ciągu dnia zespół zdobywał w ten sposób prawie 100 gigabajtów danych. Analiza doprowadziła do nieoczekiwanych wniosków. Okazało się bowiem, że występujący podczas uczenia rytm gamma nasilał się, gdy gryzonie zaczynały się szybciej poruszać. Co prawda rzadko natrafia się na tak klarowny związek, jednak Mehta zaznacza, że jest za wcześnie, by twierdzić, że aktywność fizyczna może wpłynąć na proces uczenia. Badania Kalifornijczyków potwierdziły za to ostatnie przypuszczenia naukowców, że fale gamma (skądinąd najszybsze z fal mózgowych) dzielą się na szybkie i wolniejsze sygnały powstające w oddzielnych częściach mózgu. Ku naszemu zaskoczeniu w miarę wzrostu prędkości sygnały stawały się coraz bardziej różne [wyodrębnione] - wyjawia Mehta. W ramach studium Mehta i Chen współpracowali ze specjalistami z Florydzkiego Instytutu Maxa Plancka oraz Instytutu Badań Medycznych Maxa Plancka w Heidelbergu.

Podczas snu ptaki co pewien czas otwierają oczy. Robią to jednak rzadziej niż w czasie czuwania, nietrudno się więc domyślić, że łatwiej je wtedy upolować. Powstaje też pytanie, czy wzorce snu są podyktowane indywidualnymi doświadczeniami, czy też ptaki kierują się postępowaniem sąsiadów w kolonii. Dr Guy Beauchamp z Uniwersytetu w Montrealu zauważył, że mewy śledzą poczynania sąsiadów i w ten sposób stwierdzają, kiedy bezpiecznie jest zasnąć. Kanadyjczyk obserwował mewy odpoczywające w okolicach zatoki Fundy. Notował, jak często konkretne ptaki spały w obrębie kolonii. Łatwo to ustalić, ponieważ mewy zazwyczaj śpią z dziobem wciśniętym w pióra. Co 1-2 min wyliczałem proporcję śpiących ptaków w grupie. Okazało się, że mewy, których sąsiedzi byli bardziej czujni, częściej otwierały oczy podczas snu. Mewy zwracają zatem uwagę na to, co robią sąsiedzi i dostosowują do tego swoje wzorce snu. Beauchamp podkreśla, że przez kolonię przechodzą fale snu: odsetek śpiących ptaków raz rośnie, a raz opada. Nikt wcześniej tego nie udokumentował. Fale snu wystąpiłyby tylko wtedy, gdyby naśladownictwo odgrywało ważną rolę. Badania zespołu z Montrealu potwierdzają teorię, zgodnie z którą czuwanie u zwierząt jest zjawiskiem społecznym.

Komunikacja z łodziami podwodnymi to poważne wyzwanie technologiczne i wojskowe. Patrick Huber, fizyk z Virginia Tech uważa, że problem uda się rozwiązać, wykorzystując do przesyłania informacji... neutrino. Nowoczesne okręty podwodne mogą całymi tygodniami przebywać w ukryciu na głębokości poniżej 200 metrów. Mają jednak bardzo poważną wadę. Komunikacja z nimi możliwa jest tylko wówczas, gdy znajdują się blisko powierzchni. To naraża okręt na wykrycie i atak wroga. Problemem jest przesyłanie fal radiowych, które w wodzie rozchodzą się bardzo słabo. Tylko fale o ekstremalnie niskiej częstotliwości (ELF), wynoszącej poniżej 100 herców mogą przebyć większe odległości. Jednak przesyłanie danych z ich wykorzystaniem odbywa się niezwykle powoli, z prędkością zaledwie 1 bita na minutę. Okręty podwodne wykorzystują fale o bardzo niskiej częstotliwości (VLF), dochodzącej do kilku kilkoherców. Informacje można wówczas wysłać z prędkością nawet 50 bitów na sekundę, jednak odległość, jaką są w stanie przebyć fale jest mocno niezadowalająca. Bardzo interesującą propozycją jest wykorzystanie neutrino, problem jednak w tym, że przenikają one dosłownie przez wszystko, a więc ich wykrycie jest niemal niemożliwe. Jednak Peter Huber twierdzi, że gdyby udało się z nich skorzystać, prędkość przesyłania danych można by zwiększyć do 100 bitów na sekundę, informacje przebywałyby duże odległości i można by je wysyłać i odbierać nawet w maksymalnym zanurzeniu. Huber teoretyzuje, że do wysyłania neutrino można wykorzystać już istniejące techniki. W laboratoriach neutrino są tworzone poprzez przyspieszanie mionów do wysokich energii. Gdy miony ulegają rozpadowi, powstają neutrino. Wykrywa się je w procesie odwrotnym, czyli gdy neutrino reagują z materią, powstają miony, które można łatwo wykryć. Problem w tym, że tego typu eksperymenty można przeprowadzać w specjalnych laboratoriach. Na przykład w Fermi National Accelerator Laboratory przeprowadza się eksperymenty, podczas których wysyła się strumień neutrino do położonego 700 kilometrów dalej kolosalnego wykrywacza mionów nieczynnej kopalni w Minnesocie. Detektor waży 5000 ton i w ciągu dwóch lat pracy wykrył jedynie 730 mionów. Huber uważa, że przyszłe generacje akceleratorów będą wielokrotnie mniejsze i bardziej poręczne w użyciu. Da się je zatem zastosować np. w bazach wojskowych czy zwykłych budynkach. Uczony jest bardziej kreatywny, jeśli chodzi o same metody wykrywania mionów. Jego zdaniem można pokryć łódź podwodną rodzajem tapety, działającej jak wykrywacz mionów. W ten sposób uzyskamy duży, cylindryczny detektor mionów o średnicy około 10 i długości 100 metrów. Miony będą wpadały do łodzi z jednej strony i wychodziły z drugiej. Pomiary po obu stronach pozwolą na precyzyjne wykrywanie neutrino. Naukowiec uważa też, że można wykorzystać promieniowanie Czerenkowa, czyli zjawisko świecenia w materii szybko poruszających się naładowanych cząstek. Takimi cząstkami byłyby miony wędrujące przez wodę w kierunku łodzi podwodnej. Wystarczyłoby "tylko" odfiltrować zakłócenia wywoływane luminescencją organizmów żywych czy światłem słonecznym. Zdaniem Hubnera, w przyszłości nie będzie z tym więĸszych problemów. Warto tutaj zauważyć, że, o ile pomysły uczonego są warte rozważenia, to zapewniają one jedynie wysyłanie wiadomości do łodzi podwodnej. Komunikacja w drugą stronę wciąż stanowi poważny problem.