Znajdź zawartość

Tomograf komputerowy z AGH został wykorzystany do zbadania przedmiotu z poroża jelenia, odkrytego w jaskini Biśnik (województwo śląskie). Artefakt pochodzi z okresu górnego paleolitu - wykonano go ok. 27 tys. lat temu. Badania tego znaleziska prowadzi zespół dr Justyny Orłowskiej z Katedry Prahistorii Instytutu Archeologii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Na powierzchni przedmiotu zachowały się ślady związane zarówno z jego kształtowaniem, jak i użytkowaniem. Najprawdopodobniej narzędzie było tłuczkiem do obróbki kamienia (surowca krzemiennego). Jak podkreślają naukowcy, to jeden z najstarszych tego typu przedmiotów odkrytych na ziemiach polskich. Badania tomografem rentgenowskim z Wydziału Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami miały pomóc w zidentyfikowaniu potencjalnych zniszczeń wewnątrzstrukturalnych przedmiotu (wynikających z jego użytkowania). Skaning laserowy pozwolił częściowo odtworzyć geometrię kawałka poroża przed działalnością człowieka. Przeprowadzono analizę porównawczą - zestawiono geometrię pierwotną z obecną - a także ocenę wizualną. Analiza ujawniła stopień erozji zarówno powierzchni zewnętrznej wytworu, jak i jego wnętrza. Przeprowadzone badania były bardzo użyteczne i niezbędne ze względu na pokrycie zabytku dosyć grubą warstwą substancji konserwującej, która uniemożliwiała dokładną analizę wszystkich zniszczeń użytkowych widocznych na części pracującej narzędzia. Zastosowanie mikrotomografii umożliwiło nam zobrazowanie przekrojów poszczególnych śladów pouderzeniowych. Dzięki temu było możliwe uzyskanie pełnej ich charakterystyki, a także poznanie głębokości oraz kształtu. Jest to niezwykle istotne z punktu widzenia badań traseologicznych. Kolejnym krokiem w naszej współpracy z AGH będzie porównanie zniszczeń zaobserwowanych na artefakcie z jaskini Biśnik ze zniszczeniami na tłuczkach wykorzystywanych podczas eksperymentalnej obróbki surowca krzemiennego - wyjaśniła dr Orłowska. Pracownia tomograficzna na naszym wydziale daje [...] możliwości rozwiązywania problemów interdyscyplinarnych. [...] Dzięki nowoczesnej technologii i zaawansowanemu oprogramowaniu możemy dotrzeć do tego, czego nie widać na pierwszy rzut oka. Jako nieliczni możemy badać elementy o długości jednego metra, a jako jedyni w Polsce mamy wyposażenie do prowadzenia badania tomograficznego pod obciążeniem nawet 500 kg i przy ekstremalnych temperaturach - dodał mgr inż. Grzegorz Kaczmarczyk z AGH. Badania tomograficzne przeprowadzone przez dr. inż. Daniela Wałacha i mgr. inż. Kaczmarczyka dowiodły, że poroże z jaskini Biśnik było wykorzystywane przez człowieka i pełniło rolę narzędzia. « powrót do artykułu

Podczas rozwiązywania problemów południowoamerykańskie płaszczki słodkowodne Potamotrygon castexi potrafią posłużyć się strumieniem wody jak narzędziem. Naukowcy zaobserwowali, że wyuczą się takiego zachowania, by wydobyć pożywienie ukryte wewnątrz plastikowej rurki (Animal Cognition). Przedstawiciele izraelsko-austriacko-amerykańskiego zespołu uważają, że odkrycie to zadaje kłam przekonaniu, że ryby działają wyłącznie na zasadzie prostego odruchu. W rzeczywistości nie ustępują pod względem zdolności poznawczych ptakom, gadom, a nawet ssakom. Płaszczki słodkowodne/rzeczne (Potamotrygonidae) są rybami chrzęstnoszkieletowymi. Występują wyłącznie w tropikalnych strefach Ameryki Południowej. Dr Michael Kuba z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie przypuszcza, że w przeszłości nie doceniano inteligencji płaszczek głównie ze względu na trudności związane z ich badaniem. Są one większe od innych zwierząt modelowych, np. gupików, myszy czy danio pręgowanych, poza tym, tak jak rekiny, uznawano je za maszyny czystego odruchu o bardzo czułych zmysłach i równie ograniczonym umyśle. Ekipa Izraelczyka prowadziła eksperymenty z akwariowymi P. castexi. Wykorzystując zapieczętowaną z jednej strony rurkę z jedzeniem, biolodzy sprawdzali, jak ryba poradzi sobie z wyzwaniem. Patrzyli też, czy zwierzę będzie w stanie odróżnić czarny koniec tuby od białego. Płaszczki nie tylko doskonale radziły sobie z zadaniami, lecz również stosowały szereg strategii pozwalających rozwiązać problem, np. posługiwały się strumieniem wody jak narzędziem. Płaszczki lokowały się nad białym końcem rurki i zaczynały tak falować swoim ciałem, by przepływ wody ściągnął smakołyk wprost do nich. Podobny zabieg jest wykorzystywany przez inne ryby – strzelczykowate. Te małe okoniokształtne "plują" wodą w kierunku siedzących na liściach owadów. Płaszczki manipulują strumieniem wody, by wydobyć pokarm, który utknął między roślinami na powierzchni akwarium. Zachowanie to zostało utrwalone na filmie. Historia zaczęła się we wrześniu 2003 roku, gdy do wiedeńskiego zoo przybyły dorosłe płaszczki z ogrodu Parc Merveilleux w Luksemburgu. Jedna z samic była ciężarna i 16 października urodziło się jeszcze 6 młodych. Zostały one przetransportowane do własnego 850-litrowego akwarium. By zmniejszyć naświetlenie i zawartość składników odżywczych, wprowadzono tam rośliny wodne (rzęsowate). Z czasem utworzyły tak gęstą warstwę, że płaszczki zaczęły podpływać pod powierzchnię, ustawiały się do góry brzuchem, a następnie przepompowywały wodę przemieszaną z rzęsą do niższych partii zbiornika. Pewnego dnia po raz pierwszy wypluły strumień daleko poza brzeg akwarium. Dzięki rurce biolodzy stwierdzili, że płaszczki zawsze wysysają pokarm, nigdy nie "wydmuchują". Kiedy naukowcy zamontowali wewnątrz tuby siatkę, przez co do jedzenia można się było dobrać tylko z jednej (białej) strony, ryby szybko opanowały tę sztuczkę. [Płaszczki] są przedstawicielami jednej z najstarszych linii kręgowców, więc zgromadzenie wiedzy o ich zdolnościach pomoże nam lepiej zrozumieć ewolucję inteligencji kręgowców – podsumowuje Kuba.

Choć o inteligencji ptaków z rodziny krukowatych napisano już setki prac, zwierzęta te nie przestają zadziwiać. Świadczą o tym choćby wyniki najnowszych badań, przeprowadzonych przez brytyjskich naukowców. Wynika z nich, że gawrony, pospolici przedstawiciele krukowatych, potrafią bez jakiegokolwiek przygotowania wykorzystać dostępne w ich otoczeniu narzędzia do upolowania zdobyczy. Autorzy studium, Christopher Bird z University of Cambridge oraz Nathan Emery z Queen Mary University of London, postanowili sprawdzić inteligencję gawronów podczas zdobywania pożywienia. Przygotowali w tym celu słój wypełniony wodą w taki sposób, by lustro cieczy było poza zasięgiem dzioba ptaka, a następnie umieścili w nim robaka - jeden z podstawowych składników diety krukowatych. Jedyną pomocą, jaką gawrony uzyskały od badaczy, było przygotowanie stosu kamieni. To niewiele, lecz ptaki bardzo szybko i bez wcześniejszego treningu zaczęły wrzucać je do słoja tak, by podnieść lustro wody i podsunąć robaka pod sam dziób. Jakby tego było, po kilku próbach ptaki zaobserwowały, że poziom cieczy podnosi się najszybciej po wrzuceniu największego kamienia, i zaczęły regularnie stosować taką właśnie metodę polowania. W kolejnym eksperymencie wykorzystano podobny słój, lecz wypełniono go trocinami. Tym razem ptaki szybko dostrzegły, że używanie kamieni nie ma sensu, ponieważ miękkie podłoże zapada się pod ich ciężarem i utrudnia wydobycie pokarmu. Efektem była szybka rezygnacja z bezcelowego wysiłku. Co ciekawe, w naturze krukowate nie zachowują się równie sprytnie (a przynajmniej nikt tego nie zaobserwował). Bird i Emery tłumaczą jednak, że nie wynika to z braku zdolności, lecz z faktu, iż jest to zwyczajnie niepotrzebne. W swoim naturalnym otoczeniu ptaki te... nie mają bowiem większych problemów ze znalezieniem dostatecznej ilości pożywienia.

Jak wiemy, zwierzęta potrafią posługiwać się narzędziami i uczą się jedne od drugich. Badania przeprowadzone na University of St. Andrews i Texas University dowodzą, że do nauczenia się nie jest konieczna bezpośrednia obserwacja. Szympansy potrafią uczyć się oglądając film wideo prezentujący sposób, w jaki przedstawiciel ich gatunku wykonał przydatne narzędzie. Badanym zwierzętom pokazano pożywienie, które znajdowało się poza ich zasięgiem. Jednej grupie wyświetlono film, na którym szympans wykonuje narzędzie podobne do grabi i używa go do zdobycia pożywienia, a drugiej wideo, na którym zwierzę posługiwało się już gotowym narzędziem. Okazało się, że w grupie, która oglądała pełną prezentację, zwierzęta potrafiły wykonać narzędzie i zdobyć pożywienie. W drugiej z grup tylko nieliczne małpy były w stanie samodzielnie opracować sposób wykonania przydatnego narzędzia. Co ciekawe, gdy pożywienie położono bliżej, tak, że można było je dosięgnąć mniej skomplikowanym narzędziem, zwierzęta z grupy oglądającej pełną prezentacją nadal konstruowały "grabie". Tymczasem te zwierzęta z drugiej grupy, które podczas pierwszego testu (z dalej położonym pożywieniem) były w stanie skonstruować "grabie", tym razem posługiwały się prostszym narzędziem. Prowadząca badania Elizabeth Price mówi: Uzyskane wyniki są ważne nie tylko dlatego, że dowodzą, iż szympansy wykazują zdolność do społecznego uczenia się, jak skonstruować narzędzie, ale również, że społeczne uczenie ma duży wpływ na to, w jaki sposób poszczególne zwierzęta później radzą sobie z problemem. Najbardziej zaskakującą obserwacją było stwierdzenie, że uczenie społeczne prowadzi do pewnej "sztywności" zachowań i szympansy wykazują mniejszą elastyczność w nowych sytuacjach. Naukowcy chcą teraz zbadać, do jakiego stopnia podobne zjawisko można obserwować u ludzi. Pani Price zauważa również, że skoro trzymane w niewoli szympansy są w stanie wykonywać skomplikowane narzędzia dzięki społecznemu uczeniu się, a jednocześnie takich zachowań nie zaobserwowano u zwierząt żyjących na wolności, to można stwierdzić, iż przyczyną ich braku nie są ograniczone możliwości poznawcze zwierząt, ale jakieś inne czynniki.

Po raz pierwszy udało się wykazać, że używanie narzędzi – nawet przez kilka minut - przekształca mózgową mapę ciała. Allesandro Farné z Université Lyon I wykazał, że w takiej sytuacji zmienia się postrzeganie długości ręki. Oznacza to, że podczas posługiwania się różnymi przyrządami mózg włącza je do reprezentacji ciała (Current Biology). By sprawdzić, czy tak się rzeczywiście dzieje, Francuzi zaplanowali serię eksperymentów z udziałem 14 ochotników. Do ręki przyczepiono im mechaniczny chwytak. Dzięki niemu mogli zdobyć obiekty znajdujące się poza ich zasięgiem. Wkrótce po zakończeniu ćwiczeń ruchowych wolontariuszy proszono o określenie odległości, w jakiej znajdują się ich łokcie bądź czubek środkowego palca (czyli o wyznaczenie długości ramienia lub całej ręki; odpowiedni punkt był stymulowany dotykowo przez naukowców). Okazało się, że do prawdziwej długości systematycznie doliczano długość chwytaka. Chwytanie czy wskazywanie obiektów zachodziły prawidłowo, lecz ręka poruszała się wolniej i wykonanie zadań zajmowało więcej czasu. Farné uważa, że mózg włączył do reprezentacji ręki obszary kontrolujące narzędzie i jeszcze nie powrócił do stanu pierwotnego. Wg niego, z podobną plastycznością funkcjonalną mamy do czynienia podczas nauki posługiwania się przeszczepioną ręką bądź protezą. [...] Zdolność do inkorporacji narzędzi jest kluczowa dla posługiwania się nimi. Nie musimy patrzeć na usta lub dłoń, gdy myjemy zęby, ponieważ nasz mózg "przemienia" szczoteczkę w część naszego ciała.

Nie od dziś wiadomo, że szympansy radzą sobie doskonale z używaniem narzędzi. Naukowcy z Instytutu Maxa Plancka musieli jednak być mocno zaskoczeni, gdy zaobserwowali, że zwierzęta te potrafią korzystać kolejno z kilku przyrządów pełniących różne funkcje. Wszystko z uwielbienia do... miodu. Odkrycia dokonano podczas obserwacji małp zamieszkujących na terenie Parku Narodowego Loango w Gabonie. Podczas inspekcji terenów, na których szympansy zdobywały pożywienie, zaobserwowano całą kolekcję kawałków drewna, które musiały służyć jako zestaw do wyszukiwania podziemnych uli i wydobywania z nich słodkiego przysmaku. Różnorodność odnalezionych narzędzi jest prawdziwie imponująca. "Sondy", czyli cienkie, podłużne patyki, służyły do wykrywania podziemnych gniazd. Kolejny przyrząd, przypominający pałkę, służył do rozbijania uli. Zaraz później w ruch szły kawałki kory, wykorzystywane jako łyżki, dzięki którym wydobywanie miodu spod ziemi było znacznie prostsze i wygodniejsze. Kolejnym zaskakującym odkryciem było odnalezienie przyrządów wielofunkcyjnych. Najczęściej znajdowanym były narzędzia składające się z łyżkowatej końcówki na jednym końcu oraz urządzenia do rozszerzania otworu wybitego w gnieździe z drugiej. To pierwszy raz w historii biologii, gdy udało się zaobserwować pojedynczy przedmiot używany w więcej niż jednym celu. Obserwacja zachowań szympansów dostarcza wielu istotnych informacji. Nigdy dotąd nie udało się zaobserwować tak przekonującego dowodu na umiejętność zwierząt do planowania czynności składających się z wielu kroków. Co więcej, odnalezione w Gabonie narzędzia świadczą o zdolności szympansów do przewidywania zdarzeń i istnienia obiektów zakrywanych przez nieprzeźroczystą barierę. O odkryciu informuje czasopismo Journal of Human Evolution.

Na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa przetestowano niezwykłe narzędzia chirurgiczne. Mają one wielkość cząsteczki kurzu, operują wewnątrz ciała i, co niezwykle istotne, do pracy nie potrzebują żadnych baterii, kabli czy tub umożliwiających mechaniczne manipulowanie. Miniaturowe narzędzia są poruszane i aktywowane za pomocą sygnałów cieplnych lub biochemicznych. Podczas eksperymentu minichwytak o średnicy 1/10 milimetra pobrał próbkę z tkanki zwierzęcej umieszczonej wewnątrz wąskiej tuby. Innymi słowy, przeprowadzono próbę, która odpowiadała biopsji wewnątrz organizmu pacjenta. Narzędzie jest jeszcze zbyt niedoskonałe, by wykorzystać je u człowieka, jednak David H. Gracias, który nadzorował projekt, uważa, że urządzenia aktywowane sygnałami termobiochemicznymi zapowiadają przełom w inżynierii. Wykazaliśmy, że mogą powstać tanie, masowo produkowane mikronarzędzia uruchamiane za pomocą nietoksycznych sygnałów biochemicznych. To ważny krok w kierunku stworzenia całkiem nowej klasy reagujących na sygnały biochemiczne mikro- i nanonarzędzi chirurgicznych, które być może będą nawet działały autonomicznie, pozwalając lekarzom na diagnozowanie chorób i przeprowadzanie zabiegów w bardzie efektywny i mniej inwazyjny sposób - mówi Gracias. Obecnie wykorzystuje się mikronarzędzia, jednak są one połączone z kablami lub tubami, dzięki czemu możliwa jest manipulacja nimi. Jednak te połączenia znakomicie utrudniają nawigację i dotarcie do wielu miejsc. Zespół Graciasa stworzył narzędzia z niklu pokrytego złotem. Możliwe więc było przesuwanie ich za pomocą magnesów. każde narzędzie składa się z 6 "palców" i nieco przypomina kraba. "Palce" połączone są z "tułowiem" za pomocą "stawów" wykonanych z cienkich warstw chromu i miedzi. W normalnych warunkach taka konstrukcja doprowadziłaby do natychmiastowego zaciśnięcia się "palców". Dlatego też całość wzmocniono polimerem, który temu zapobiega. Po przybyciu chwytaka na miejsce pracy, naukowcy podgrzewali je do 40 stopni Celsjusza. To wystarczyło, by polimer uległ zmiękczeniu, a "palce" się zacisnęły. Polimer można zmiękczać też za pomocą różnych, nietoksycznych, środków chemicznych. W czasie eksperymentów naukowcy za pomocą mikrochwytaka wyodrębniali z tkanek żywe komórki i przenosili je. Komórki były żywe jeszcze 72 godziny później, co dowodzi, iż chwytak ich nie uszkodził. Udostępniono też film, prezentujący narzędzie w akcji.