Znajdź zawartość

Przez lata naukowcy i amatorzy zastanawiali się, czemu u niektórych gatunków świetlików występuje synchroniczne świecenie. Czasem taki pokaz świateł, którego nie powstydziłby się sam Jean-Michel Jarre, obejmuje nawet cały las. Okazuje się, że pozwala on samicom rozpoznać samce swojego gatunku, które poszukując partnerek, ciągle się przemieszczają. Prof. Andrew Moiseff z University of Connecticut przyznaje, że choć stworzono wiele hipotez na temat synchronii świetlików, dotąd nikt nie sprawdzał eksperymentalnie, czy ma ona jakąś funkcję. Początki jego zainteresowania świetlikami datują się jeszcze na studia. Tam też spotkał swojego bliskiego współpracownika – Jonathana Copelanda z Uniwersytetu Południowej Georgii. Na jakiś czas ich drogi zawodowe się rozeszły, ale wszystko miało się zmienić w 1992 r. Wtedy Copeland odebrał ważny telefon. W komentarzu prasowym napisał on, że synchronia wśród świetlików jest rzadka i występuje głównie w południowo-wschodniej Azji. Zadzwoniła do niego jednak biolog z Tennessee, żeby powiedzieć, że każdego lata robaczki świętojańskie w jej domku letnim wszystkie rozbłyskują jednocześnie. Copeland i Moiseff polecieli zatem do Parku Narodowego Great Smoky Mountains, by to sprawdzić, a potem wracali tam co roku. Robaczki świętojańskie (Lampyridae) to rodzina z rzędu chrząszczy. Wabią one partnera błyskami światła, wytwarzanymi przez specjalny narząd w odwłoku. Bioluminescencja zachodzi dzięki związkowi chemicznemu o nazwie lucferaza. Moiseff tłumaczy, że latając w poszukiwaniu partnerki, samce stosują charakterystyczne wzorce zapalania i gaszenia: po jednym lub dwóch rozbłyskach następuje pauza, w czasie której siedząca na gałęzi lub liściu samica może odpowiedzieć jednym zapaleniem, jeśli napotka odpowiedniego kandydata na ojca swoich dzieci. Na świecie istnieje ok. 2000 gatunków świetlików i tylko mniej więcej jeden procent ucieka się do synchronicznego świecenia na dużych obszarach. W ramach najnowszego studium para amerykańskich entomologów zastanawiała się, jaką korzyść ewolucyjną zapewnia im uzgodnienie świecenia. Panowie dywagowali, że synchronizacja może ułatwiać samicom rozpoznawanie specyficznych wzorców rozbłysków własnego gatunku. Swoją hipotezę przetestowali na Photinus carolinus. Zebrali w Parku Narodowego Great Smoky Mountains samice tego gatunku. Później w laboratorium urządzali im pokazy grupy małych świateł. Każde z nich naśladowało wzorzec migania P. carolinus, ale naukowcy manipulowali stopniem ich zsynchronizowania. Okazało się, że samice odpowiadały w ponad 80% przypadków, kiedy rozbłyski były idealnie lub prawie idealnie sprzęgnięte w czasie. Kiedy synchronia zanikała, wskaźnik reakcji wynosił 10% albo mniej. Ponieważ synchroniczne gatunki świetlików występują często w dużym zagęszczeniu, Amerykanie stwierdzili, że u samic musi występować fizjologiczny problem z przetwarzaniem informacji. Samce przeważnie błyskają w locie, dlatego ich sygnały pojawiają się w różnych miejscach. Moiseff tłumaczy, że panie muszą jakoś rozpoznawać sygnały wzrokowe na dużych powierzchniach. Przy dużym zatłoczeniu pojawia się jednak problem. Zamiast rozpoznawalnego świecenia pojedynczego samca samice widzą chaos błysków. Kiedy samce świecą w sporym zagęszczeniu, samice nie są w stanie skupić się na jednym wybranku, przez co trudno im wykryć typowy dla swojego gatunku wzorzec. Gdy jednak samce się zsynchronizują, podtrzymuje to czytelność sygnału [...]. Czy samice nie mogą rozróżnić informacji przestrzennych nadawanych na małą skalę (ograniczenia fizjologiczne), czy też zwyczajnie nie chcą (decyzja behawioralna), tego na razie nie wiadomo.

Oglądając film, nieświadomie kontrolujemy mruganie, by nie stracić ważnego momentu. Co więcej, wszyscy ludzie reagują w podobny sposób, przez co całe kino mruga niemal jak jedna osoba (Proceedings of the Royal Society B). Tamani Nakano z Uniwersytetu Tokijskiego wyjaśnia, że przy każdym mrugnięciu przepływ informacji wzrokowej ustaje na mniej więcej 450 milisekund. W ten sposób tracimy do 6 s z każdej minuty, a w ciągu 150-minutowego filmu mamy zamknięte powieki aż przez 15 minut. Jak zatem nie stracić wątku, zwłaszcza podczas dynamicznych filmów akcji lub takich, których scenarzyści postarali się o skomplikowanie fabuły? Japończycy postanowili to sprawdzić, obserwując reakcje ochotników w 3 sytuacjach: 1) podczas oglądania komedii niemej z rozbudowaną narracją bądź 2) klipu przedstawiającego akwarium (bez narracji) oraz 3) słuchania audiobooka. Po pierwszym razie naukowcy zyskiwali punkt odniesienia. Odtwarzając później nagrania, patrzyli, czy ludzie mrugają w tych samych, czy w innych momentach. Okazało się, że we wszystkich 3 przypadkach istniała silna korelacja między mrugnięciami podczas pierwszego zetknięcia z filmem/ścieżką dźwiękową a "czasowaniem" w ramach następnych sesji. Nakano podkreśla, że mrugamy tak często, iż prawdopodobieństwo powtórzeń wzorca jest wysokie. Po statystycznym przefiltrowaniu surowych danych ustalono jednak, że podczas oglądania niemej komedii synchronizacja występowała w 23-31% mrugnięć. Nie stwierdzano jej zaś w ogóle ani w przypadku klipu z akwarium, ani audiobooka. Japończycy twierdzą, że zsynchronizowane mrugnięcia pojawiały się punktach nieuznawanych za krytyczne: podczas podsumowania sekwencji wydarzeń lub gdy główny bohater znikał z wizji.

Odtwarzanie uszkodzonych fragmentów mózgu z wykorzystaniem komórek macierzystych może być trudniejsze, niż sądzono - twierdzą badacze z MIT. Dowiedli oni, że rozwijające się wówczas neurony zaczynają otrzymywać sygnały znacznie wcześniej, niż są w stanie wysyłać własne. Regeneracja tkanek z wykorzystaniem własnych komórek macierzystych pacjenta od dłuższego czasu była postrzegana jako możliwa metoda leczenia wielu schorzeń. W przypadku układu nerwowego terapia taka może być jednak znacznie utrudniona. Okazuje się bowiem, że integracja nowych komórek z istniejącą tkanką może zaburzać przepływ informacji w obrębie odtwarzanych fragmentów mózgu. Carlos E. Lois, jeden z autorów odkrycia, porównuje rozbudowę uszkodzonego układu nerwowego do podłączania nowych komponentów do uruchomionego komputera: najprawdopodobniej oprogramowanie tego komputera zawiesi się z powodu nagłego dodania nowego sprzętu. Niestety, w przeciwieństwie do urządzeń elektronicznych całkowite wyłączenie mózgu nie jest możliwe, co znacznie utrudnia przeprowadzenie leczenia. Mózg dorosłego człowieka wytwarza nowe neurony najprawdopodobniej tylko w dwóch miejscach. Są to: opuszka węchowa, związana z przewodnictwem bodźców zapachowych, oraz hipokamp - element odpowiedzialny za pamięć. Bardzo prawdopodobne, że zrozumienie ich fizjologii pozwoli na skuteczne i bezpieczne dodawanie nowych komórek nerwowych do istniejących sieci. W swoich badaniach Lois był wspierany przez dr. Wolfganga Kelscha oraz magistrantkę Chia-Wei Lin. Naukowcy zaobserwowali, ze powstające z komórek macierzystych neurony rozwijają się w "niewygodny" z punktu widzenia terapii sposób: elementy odpowiedzialne za odbieranie informacji powstają w nich znacznie wcześniej, niż te umożliwiające wysyłanie własnych impulsów. Co więcej, gdy zdolność do nadawania sygnałów zostanie już wypracowana, rozsyłane porcje informacji początkowo nie są "dostrojone" do potrzeb otaczających neuronów. Powoduje to zakłócenie przepływu impulsów w obrębie danego fragmentu mózgu. Autorzy publikacji twierdzą, że dokonane odkrycie wskazuje kierunek badań koniecznych dla ulepszenia metod terapeutycznej regeneracji układu nerwowego. Zdaniem Loisa, badania sugerują, że jakiekolwiek próby zastępowania [brakujących] neuronów z wykorzystaniem komórek macierzystych będzie najprawdopodobniej wymagało rozwiązania problemu związanego z faktem, iż podczas "okresu dostosowania" połączenia tworzone przez nowe neurony zaburzają funkcjonowanie dotychczasowych neuronów. Wygląda więc na to, że naukowcy pracujący nad tą niezwykle obiecującą techniką napotkali kolejne ciężkie wyzwanie. Miejmy nadzieję, że uda im się rozwiązać ten problem w możliwie krótkim czasie.

Nikt nie lubi, gdy siedząca obok w kinie osoba hałasuje czy co chwilę rozmawia przez komórkę. Okazuje się jednak, że obecność innych na seansie wzmacnia wrażenia wypływające z kontaktu z X muzą. W czasie oglądania filmu widzowie oddziałują na siebie wzajemnie i stopniowo synchronizują swoje reakcje emocjonalne (Journal of Consumer Research). Takie naśladownictwo wpływa także na ocenę filmu. W im większym stopniu ludzie się ze sobą zsynchronizują, tym bardziej im się on podoba. Naśladując ekspresję, ludzie "podłapują" nastroje innych, co prowadzi do uwspólnionego doświadczenia emocjonalnego. Widzowie dobrze się z tym czują i przypisują wrażenie jakości filmu – wyjaśniają Suresh Ramanathan i Ann L. McGill z Uniwersytetu w Chicago. W całej serii eksperymentów wolontariusze oglądali wideoklipy. Niektórzy robili to samotnie, inni w towarzystwie osób, których reakcji nie mogli dostrzec, bo oddzielało ich przepierzenie, a jeszcze inni w grupie dobrze widocznych badanych. Wszystkim dano dżojstik, którego mieli używać, by zakomunikować przeżywane w danym momencie emocje. Mimo że wolontariusze mogli się różnić w ocenie poszczególnych scen, naukowcy odkryli, że osoby oglądające razem film (3. grupa) poruszają się w obrębie emocji z określonego zakresu. W ramach innego studium badacze nagrywali zachowanie ludzi oglądających nagrania. Okazuje się, że dostosowanie się do czyichś reakcji poprzedza ukradkowe zerkanie na boki. Gdy stwierdza się zgodność, aktualne odczucia utrwalają się, kiedy zostanie wykryta niezgodność, uruchamia się proces adaptacji. Oddziaływania mają charakter wzajemny, nie są skutkiem naśladowania jednego lidera.

Po raz pierwszy naukowcy zdobyli solidne dowody na to, że oddech i uderzenia serca mogą się synchronizować. Badacze przez wiele lat studiowali wzorce aktywności serca i innych narządów oraz zapisy fal mózgowych. Wytropienie jakichkolwiek zależności może pomóc w wyznaczeniu początków choroby. Normalnie oddychanie i tętno przebiegają w zupełnie innym rytmie. Serce uderza przeciętnie 60-70 razy na minutę, a w tym samym czasie bierzemy tylko ok. 12-14 oddechów. Wcześniejsze studia wykazały, że oddech i uderzenia serca mogą się do siebie dostosowywać, ale tylko w niewielkich grupach wolontariuszy, składających się z ok. 12 osób. Zespołowi Jana Kantelhardta, fizyka teoretycznego i obliczeniowego z Uniwersytetu Marcina Lutra w Hall, udało się zdobyć twardy dowód na istnienie opisanego zjawiska (Physical Review Letters). Akademicy obserwowali 112 zdrowych osób w różnym wieku (zarówno kobiet, jak i mężczyzn) na różnych stadiach snu. Istnieją dwa stany snu: faza REM (od ang. rapid eye movements) i NREM (non rapid eye movement sleep). Faza NREM składa się z 4 stadiów, które wyraźnie różnią się głębokością snu. Zdrowy sen to nic innego jak seria 1-2-godzinnych etapów. Z lekkiego uśpienia przechodzimy do snu głębokiego i fazy REM z marzeniami sennymi. Potem sen znowu ulega spłyceniu. Kantelhardt zauważył, że podczas lekkiego i głębokiego snu oddech oraz uderzenia serca synchronizowały się dwa razy częściej niż w stanie czuwania, natomiast podczas fazy REM trzy razy rzadziej. Można więc przypuszczać, że faza REM generuje szumy w układzie nerwowym, które zakłócają synchronizację sercowo-oddechową. Dalsze badania nad zależnościami między tętnem a oddechem czy ciśnieniem krwi mogą pomóc w opracowaniu lepszych narzędzi diagnostycznych dla pacjentów z chorobami serca.