Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Ćma steruje samochodem

Recommended Posts

Japońscy naukowcy z Centrum Badawczego Zaawansowanej Nauki i Technologii Uniwersytetu Tokijskiego chcą poznać mózgi owadów, by skonstruować sztuczny mózg, który będzie można programować do specyficznych zadań. Jeśli to się uda na ulicach mogą znaleźć się np. sztuczne muchy szukające laboratoriów produkujących narkotyki czy pszczoły-roboty, które w gruzach będą poszukiwały ofiar katastrof.

Japoński zespół pracuje pod kierunkiem profesora Ryohei Kanzaki, który od 30 lat bada mózgi owadów i jest pionierem na polu badań hybryd owadów i robotów. Jego długoterminowym celem jest zrozumienie budowy mózgu człowieka, by można było odtwarzać uszkodzone neurony. Jednak, by to osiągnąć, musi najpierw poznać znacznie prostsze mózgi owadów. "Zakładając, że mózg to puzzle, możemy go skonstruować pod warunkiem, iż będziemy wiedzieli jak każdy z klocków jest zbudowany i gdzie powinien się znaleźć. W przyszłości możliwe będzie odtworzenie mózgu owada za pomocą obwodów elektronicznych. To z kolei da nam możliwość kontrolowania prawdziwego mózgu dzięki modyfikacji jego obwodów" - mówi profesor.

Japończycy mają już na swoim koncie pierwsze poważne osiągnięcia. Prowadzili badania nad mózgami jedwabników. Samce tego gatunku z odległości ponad kilometra potrafią wyczuć feromony wydzielane przez samice. Zespół Kanzakiego tak zmienił połączenia pomiędzy neuronami, że mózgi reagowały na światło, a nie na feromony. Przeprowadzono też takie zmiany, wskutek których pojawiła się reakcja na feromony innych gatunków.

Podczas jednego z eksperymentów jedwabnik... kierował samochodem. Owad został przymocowany do niewielkiego zdalnie sterowanego samochodu, a jego odnóża do swobodnie obracającej się kulki. Za pomocą feromonów skłaniano zwierzę, by skręcało w prawo lub w lewo. Naukowcy zauważyli, że owad błyskawicznie przystosowuje się do nowych warunków. Gdy kulkę skonfigurowano tak, by sterowanie nią dawało podobne uczucie, jak jazda samochodem z przedziurawioną oponą, owad szybko sobie poradził z nowymi warunkami i nauczył się prawidłowo skręcać.

W bardziej zaawansowanym eksperymencie uczeni odcięli jedwabnikowi głowę i umieścili ją z przodu pojazdu. Połączyli mózg owada z układem sterującym pojazdem i stymulowali go feromonami. Mózg potrafił zakręcać w lewo i w prawo w czasie rzeczywistym. Dalsze badania wykazały, że naukowcom udało się jednocześnie uzyskiwać dane z 1200 neuronów. To jeden z najlepszych osiągniętych kiedykolwiek wyników.

Profesor Kanzaki zauważa, że ludzie i owady wykazują duże zdolności adaptacyjne. Potrafimy maszerować z prędkością kilku kilometrów na godzinę, ale radzimy sobie też ze sterowaniem samochodem jadącym ponad 100 km/h. Dzieje się tak, gdyż mózg traktuje maszynę jak przedłużenie naszego ciała. Zdaniem Kanzakiego, owady również są zdolne do tego typu adaptacji. Stworzenie robaka-robota, który poruszałby się z prędkością prawdziwego robaka nie jest interesujące. Chcemy stworzyć maszynę, która będzie znacznie potężniejsza niż prawdziwy organizm - mówi profesor.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Francuscy lekarze ze zdumieniem dowiedzieli się, że 44-letni normalnie funkcjonujący mężczyzna niemal nie ma... mózgu. Obrazowanie medyczne wykazało, że czaszkę prawie całkowicie wypełniał płyn mózgowo-rdzeniowy.
      W czaszce zdrowego człowieka znajdują się cztery niewielkie komory, wypełnione płynem. U Francuza były one tak powiększone, że prawie nie było miejsca na mózg. Została mu tylko cienka warstwa komórek mózgowych.
      Ma żonę, czworo dzieci i pracuje jako urzędnik państwowy – napisali lekarze w piśmie do specjalistycznego pisma medycznego „Lancet”.
      Mężczyzna trafił do szpitala, gdyż skarżył się na bóle nogi. Lekarze, którzy czytali jego kartę choroby, dowiedzieli się, że jako dziecko miał on założony dren, który odprowadzał z czaszki nadmiar płynu i dren ten został usunięty gdy mężczyzna miał 14 lat.
      Lekarze najpierw przeprowadzili tomografię komputerową, a następnie rezonans magnetyczny. Byli zdumieni tym, co zobaczyli. Najbardziej zdumiewa mnie to, jak tak niewielki mózg poradził sobie z czynnościami życiowymi. On nie powinien żyć – mówi doktor Max Muenke, specjalista ds. uszkodzeń mózgu w Narodowym Instytucie Badań Ludzkiego Genomu.
      U mężczyzny przeprowadzono testy na inteligencję, które wykazały IQ na poziomie 75 punktów. To mniej niż średnie 100 punktów, jednak nie można mężczyzny uznać za upośledzonego.
      Jeśli jakiś proces zachodzi bardzo powoli, prawdopodobnie przez dziesięciolecia, różne części mózgu moją przejąć rolę tych obszarów, które zostały zredukowane – mowi Muenke.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naturalne jaskinie to ważne cele przyszłych misji NASA. Będą one miejscem poszukiwań dawnego oraz obecnego życia w kosmosie, a także staną się schronieniem dla ludzi, mówi Ali Agha z Team CoSTAR, który rozwija roboty wyspecjalizowane w eksploracji jaskiń. Jak wcześniej informowaliśmy, na Księżycu istnieją gigantyczne jaskinie, w których mogą powstać bazy.
      Team CoSTAR, w skład którego wchodzą specjaliści z Jet Propulsion Laboratory i California Instute of Technology to jednym z zespołów, który przygotowuje się do wzięcia udziału w tegorocznych zawodach SubT Challenge organizowanych przez DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych).
      CoSTAR wygrał ubiegłoroczną edycję SubT Urban Circuit, w ramach której roboty eksplorowały tunele stworzone przez człowieka. Teraz coś na coś trudniejszego i mniej przewidywalnego. Czas na naturalne jaskinie i tunele.
      Specjaliści z CoSTAR i ich roboty pracują w jaskiniach w Lava Beds National Monument w północnej Kalifornii. Jaskiniowa edycja Subterranean Challenge jest dla nas szczególnie interesująca, gdyż lokalizacja taka bardzo dobrze pasuje do długoterminowych planów NASA. Chce ona eksplorować jaskinie na Księżycu i Marsie, w szczególności jaskinie lawowe, które powstały w wyniku przepływu lawy. Wiemy, że takie jaskinie istnieją na innych ciałach niebieskich. Kierowany przez Jen Blank zespół z NASA prowadził już testy w jaskiniach lawowych i wybrał Lava Beds National Monument jako świetny przykład jaskiń podobnych do tych z Marsa. Miejsce to stawia przed nami bardzo zróżnicowane wyzwania. Jest tam ponad 800 jaskiń, mówi Ben Morrell z CoSTAR.
      Eksperci zwracają uwagę, że istnieje bardzo duża różnica w dostępności pomiędzy tunelami stworzonymi przez człowieka, a naturalnymi jaskiniami. Z jednej strony struktury zbudowane ludzką ręką są bardziej rozwinięte w linii pionowej, są wielopiętrowe, z wieloma poziomami, schodami, przypominają labirynt. Jaskinie natomiast charakteryzuje bardzo trudny teren, który stanowi poważne wyzwanie nawet dla ludzi. Są one trudniej dostępne, z ich eksploracją wiąże się większe ryzyko, są znacznie bardziej wymagające dla systemów unikania kolizji stosowanych w robotach.
      Agha i Morrell mówią, że jaskinie lawowe ich zaskoczyły. Okazały się znacznie trudniejsze niż sądzili. Stromizny stanowią duże wyzwanie dla robotów. Powierzchnie tych jaskiń są niezwykle przyczepne. To akurat korzystne dla robotów wyposażonych w nogi, jednak roboty na kołach miały tam poważne problemy. Przed urządzeniami stoją tam zupełnie inne wyzwania. Zamiast rozpoznawania schodów i urządzeń, co było im potrzebne w tunelach budowanych przez człowieka, muszą radzić sobie np. z nagłymi spadkami czy obniżającym się terenem.
      Miejskie tunele są dobrze rozplanowane, nachylone pod wygodnymi kątami, z odpowiednimi zakrętami, prostymi korytarzami i przejściami. Można się tam spodziewać równego podłoża, wiele rzeczy można z góry zaplanować. W przypadku jaskiń wielu rzeczy nie można przewidzieć.
      Celem SubT Challenge oraz zespołu CoSTAR jest stworzenie w pełni autonomicznych robotów do eksploracji jaskiń. I cel ten jest coraz bliżej.
      Byliśmy bardzo szczęśliwi, gdy podczas jednego z naszych testów robot Spot [Boston Dynamics – red.] w pełni autonomicznie przebył całą jaskinię. Pełna autonomia to cel, nad którym pracujemy zarówno na potrzeby NASA jak i zawodów, więc pokazanie, że to możliwe jest wielkim sukcesem, mówi Morrell. Innym wielkim sukcesem było bardzo łatwe przełożenie wirtualnego środowiska, takiego jak systemy planowania, systemy operacyjne i autonomiczne na rzeczywiste zachowanie się robota, dodaje. Jak jednak przyznaje, zanotowano również porażki. Roboty wyposażone w koła miały problemy w jaskiniach lawowych. Dochodziło do zużycia podzespołów oraz poważnych awarii sprzętu. Ze względu na epidemię trudno było sobie z nimi poradzić w miejscu testów, stwierdza ekspert.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ssaki o dużych mózgach zwykle występują z mniejszej liczbie w danej lokalizacji niż ssaki o mniejszych mózgach, wynika z najnowszych badań. Naukowcy z University of Reading stali na czele międzynarodowej grupy, której celem było zbadanie, dlaczego lokalne populacje takich ssaków jak myszy, małpy, kangury i lisy tak bardzo różnią się liczebnością na lokalny obszarach, nawet jeśli mamy do czynienia z podobnymi gatunkami.
      Uczeni wykorzystali metody statystyczne do przebadania różnych scenariuszy dla setek gatunków i stwierdzili, że ogólny trend dla ssaków jest taki, że im gatunek ma większy mózg, w tym mniejszym zagęszczeniu występuje. Gdy np. rozważamy dwa gatunku i podobnej diecie i masie ciała, okazuje się, że to wielkość mózgu jest wskazówką co do zagęszczenia zwierząt na danym obszarze.
      Większe mózgi kojarzą się z większą inteligencją. W tym przypadku to większe mózgi powstrzymują zwierzęta przed życiem w zbyt dużym zagęszczeniu. Może mieć to związek z faktem, że większy mózg wymaga więcej żywności i innych zasobów, a zatem potrzebuje więcej przestrzeni, by zaspokoić te potrzeby, mówi doktor Manuela Gonzalez-Suarez, która stała na czele grupy badawczej.
      Zrozumienie, dlaczego na różnych obszarach występuje różne zagęszczenie zwierząt jest istotne z punktu widzenia ich ochrony. Mniejsze zagęszczenie powoduje, że gatunek bardziej jest narażony na wymarcie, z drugiej strony większe lokalne zagęszczenie zwiększa ekspozycję gatunku na takie zagrożenia, jak istnienie dróg, dodaje.
      Bardzo interesująco wypada porównanie zagęszczenia, masy ciała i masy mózgu. Otóż przeciętna mysz waży 0,016 kilograma, jej mózg ma wagę 0,0045 kg, a gatunek żyje w niezwykle dużym zagęszczeniu wynoszącym 600 osobników na km2. W dużym zagęszczeniu 86 osobników na km2 żyją też wiewiórki. To zwierzęta warzące 0,325 kg, których masa mózgu wynosi 0,006 kg.
      Powszechnie występującym zwierzęciem jest też lis rudy (2,6 osobnika na km2), ssak ważący 4,3 kg o masie mózgu 0,047 kg. Z kolei makak berberyjski (11 kg masy ciała, 0,095 kg masy mózgu) występuje w liczbie 36 osobników na km2. Natomiast tygrys, który waży 185 kg i ma mózg o masie 0,276 kg występuje w liczbie 0,14 osobnika na km2. Podobnie zresztą 4-tonowy słoń z mózgiem o masie 4,5 kg, którego liczebność na obszarach występowania to 0,58 osobnika na km2.
      Ze schematu tego wyraźnie wyłamuje się człowiek. Lokalne zagęszczenie naszego gatunku bardzo się różni, dochodząc do 26 000 osobników na km2 w Monako.
      Wielkość mózgu nie jest jedynym czynnikiem decydującym o zagęszczeniu ssaków. Różne środowiska mają różne stabilność oraz różne gatunki konkurujące, więc to również ma wpływ. Konieczne są dalsze badania nad wpływem rozmiarów mózgów w różnych środowiskach, stwierdzają autorzy badań.
      Naukowcy zauważają też, że istnieją wyraźne wyjątki od reguły. Na przykład ludzie wykorzystali inteligencję do pokonania problemu ograniczonej ilości zasobów na danym terenie. Możemy importować żywność z całego świata co teoretycznie pozwala nam żyć w wielkiej liczbie w dowolnym miejscu na Ziemi. Niektóre inteligentne gatunki również mogły częściowo poradzić sobie z tymi ograniczeniami, stwierdzają badacze.
      Na potrzeby badań naukowcy wzięli pod lupę 656 nielatających ssaków lądowych. Związek wielkości mózgu z zagęszczeniem populacji jest szczególnie widoczny wśród ssaków mięsożernych oraz naczelnych, a mniej widoczny wśród gryzoni i torbaczy.
      Przykładem takich oczywistych zależności może być porównanie makaków berberyjskich z siamangiem wielkim. Oba gatunki małp mają podobną dietę i podobną masę ciała. Jednak mózg makaka waży 95 gramów, a zwierzę występuje w zagęszczeniu 36 osobników na km2. Z kolei mózg siamanga waży 123 gramy, a zagęszczenie populacji wynosi 14 osobników na km2.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas gdy dorośli przetwarzają różne zadania w wyspecjalizowanych obszarach mózgu w jednej z półkul, niemowlęta i dzieci używają do tego celu obu półkul. To może być przyczyną, dla której dzieci znacznie łatwiej regenerują się po urazach mózgu niż dorośli. Autorzy najnowszych badań skupili się na języku i odkryli, że dzieci podczas przetwarzania języka mówionego używają obu półkul mózgu.
      To bardzo dobra wiadomość dla dzieci, które odniosły urazy mózgu. Użycie obu półkul zapewnia mechanizm kompensujący po urazie. Na przykład, jeśli w wyniku udaru zaraz po urodzeniu dojdzie do uszkodzenia lewej półkuli mózgu, dziecko nauczy się języka korzystając z prawej półkuli. Dziecko z mózgowym porażeniem dziecięcym, które uszkodzi tylko jedną półkulę, może rozwinąć wszystkie potrzebne zdolności poznawcze w drugiej półkuli. Nasze badania pokazują, jak to jest możliwe, mówi profesor Elissa L. Newport, dyrektor Center for Brain Plasticity and Recovery, które jest wspólnym przedsięwzięciem Georgetown University i MedStar National Rehabilitation Network.
      Niemal wszyscy dorośli przetwarzają mowę tylko w lewej półkuli. Potwierdzają to zarówno badania obrazowe jak i fakt, że po udarze, który dotknął lewą półkulę, ludzie często tracą zdolność do przetwarzania mowy.
      Jednak u bardzo małych dzieci uraz jednej tylko półkuli rzadko prowadzi do utraty zdolności językowych. Nawet, jeśli dochodzi do poważnego zniszczenia lewej półkuli, dzieci nadal potrafią korzystać z języka. To zaś sugeruje – jak zauważa Newport – że dzieci przetwarzają język w obu półkulach. Jednak tradycyjne metody obrazowania nie pozwalały na obserwowanie tego zjawiska. Nie było jasne, czy dominacja lewej półkuli w zakresie zdolności językowych jest widoczna już od urodzenia, czy rozwija się z wiekiem, stwierdza uczona.
      Teraz, dzięki funkcjonalnemu rezonansowi magnetycznemu udało się wykazać, że u małych dzieci żadna z półkul nie ma w tym zakresie przewagi. Lateralizacja pojawia się z wiekiem. Ustala się ona w wieku 10-11 lat.
      W najnowszych badaniach udział wzięło 39 zdrowych dzieci w wieku 4–13 lat, których wyniki porównano z 14 dorosłymi w wieku 18–29 lat. Obie grupy zmierzyły się z zadaniem polegającym na rozumieniu zdań. W czasie rozwiązywania zadania każdy z uczestników poddany był skanowaniu za pomocą fMRI, a wyniki potraktowano indywidualnie. Później stworzono mapę aktywności mózgu dla grup wiekowych 4–6 lat, 7–9 lat, 10–13 lat i 18–29 lat.
      Badacze stwierdzili, że wyniki uśrednione dla każdej z grup pokazują, iż nawet u małych dzieci występuje preferencja (lateralizacja) lewej półkuli mózgu w czasie przetwarzania mowy. Jednak znaczny odsetek najmłodszych dzieci wykazuje silną aktywację prawej półkuli mózgu. U osób dorosłych prawa półkula aktywuje się podczas rozpoznawania ładunku emocjonalnego niesionego z głosem. Natomiast u dzieci bierze ona udział i w rozpoznawaniu mowy i w rozpoznawaniu ładunku emocjonalnego.
      Naukowcy sądzą, że jeśli udałoby im się przeprowadzić podobne badania u jeszcze młodszych dzieci, to obserwowaliby jeszcze większe zaangażowanie prawej półkuli mózgu w przetwarzanie języka.
      Obecnie Newport i jej grupa skupiają się na badaniach przetwarzania mowy w prawej półkuli mózgu u nastolatków i młodych dorosłych, u których lewa półkula mózgu została poważnie uszkodzona podczas udaru zaraz po urodzeniu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Okazuje się, że na utratę wagi w wyniku zmiany stylu życia na zdrowszy oraz na rozkład tłuszczu w organizmie wpływa wrażliwość mózgu na insulinę. Długoterminowe badania prowadzone  Niemieckie Centrum Badań nad Cukrzycą, Centrum Helmholza w Monachium oraz Szpital Uniwersytecki w Tybindze wykazały, że jeśli nasz mózg jest wrażliwy na obecność insuliny, możemy bardziej stracić na wadze, pozbyć się niezdrowego tłuszczu brzusznego i łatwiej utrzymać niską wagę przez lata. Jeśli jednak nasz mózg słabo reaguje na insulinę, to początkowo stracimy mniej kilogramów, z czasem ponownie przybierzemy na wadze, a na brzuchu zgromadzimy więcej tkanki tłuszczowej.
      Osoby o mózgach bardziej wrażliwych na insulinę zyskiwały na stosowaniu diety i ćwiczeń. Znacznie traciły na wadze i pozbywały się tkanki tłuszczowej z brzucha. Nawet gdy przestawały ćwiczyć i stosować dietę, to w czasie kolejnych dziewięciu lat gdy je obserwowaliśmy, przybierały niewiele tłuszczu, mówi doktor Martin Heni ze Szpitala Uniwersyteckiego w Tybindze, który stał na czele grupy badawczej.
      Z kolei u osób o mózgu mało wrażliwym lub niewrażliwym na insulinę zanotowano niewielką utratę wagi w ciągu 9 miesięcy od zmiany stylu życia na zdrowszy.
      Uczestnicy badań na 24 miesiące zmienili styl życia na taki, który sprzyjał zmniejszeniu wagi. Po 9 miesiącach przeciętna osoba, której mózg był wrażliwy na insulinę, straciła na wadze około 4,5 kilogramów, a osoba o niewrażliwym mózgu – około 0,5 kg. W kolejnych miesiącach osoby z mózgami wrażliwymi nadal traciły na wadze i po 24 miesiącach średnia utrata wagi wynosiła u nich niemal 6 kg. Przez kolejnych 76 miesięcy osoby te nie stosowały już nowego stylu życia, a mimo to przybrały na wadze jedynie około 0,5 kg.
      Zupełnie inaczej wyglądała sytuacja w przypadku osób o mózgach mało wrażliwych lub niewrażliwych na insulinę. Na wadze traciły jedynie przez 9 miesięcy. Następnie do 24. miesiąca stosowania zdrowszego trybu życia ich waga rosła i po 24 miesiącach była o około 1 kg wyższa niż przed rozpoczęciem badań. Utrzymywała się na wyższym poziomie przez kolejnych 76 miesięcy.
      Podobnie rzecz się miała z tłuszczem brzusznym. Osoby o bardziej wrażliwych mózgach traciły go więcej w wyniku ćwiczeń i diety bogatej w włókna roślinne, a po przerwaniu zdrowego trybu życia wolniej ponownie go zyskiwały. Tkanka tłuszczowa na brzuchu jest bardzo niekorzystna, gdyż jej obecność jest silnie powiązana z cukrzycą, ryzykiem chorób układu krążenia i nowotworów.
      Jak zauważyli autorzy w podsumowaniu swoich badań spostrzeżenia te wykraczają poza zakres chorób metabolicznych i wskazują na konieczność opracowania strategii radzenia sobie z opornością ludzkiego mózgu na insulinę.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...