O dotykaniu, gadającym delfinie, dźwiękach w wodzie i cyfrowych narkotykach – #006

Arkadiusz 00:03

Dzień dobry, kłaniam się w szóstym odcinku przeglądu prasy, badań i nowości w świecie nauki. Pamiętajcie, że wszystkie źródła użyte przy tworzeniu odcinka umieszczam w jego opisie - możecie tam zajrzeć po więcej fascynujących informacji, jeśli tematy Was zainteresują! Startujemy!

Arkadiusz 00:20

Dotyk. Zmysł, którym posługujemy się niemal bez przerwy, a który znalazł zastosowanie nawet w technologii. Odblokowanie ekranu w telefonie, identyfikacja za pomocą specjalnych czytników, czy też dane biometryczne zakodowane w paszporcie to tylko niektóre zastosowania dotyku. Badacze zajmujący się haptyką, czyli oddziaływaniem za pomocą dotyku, skupiają się przede wszystkim na fizycznych właściwościach, takich jak odkształcenia mechaniczne. Większość urządzeń wykorzystuje fizyczne wypustki lub bodźce elektryczne, które wywołują u użytkownika sygnał. Kiedy dotykasz przedmiotu, czujesz jego powierzchnię, a to, jak ją czujesz, możesz zmienić, zmieniając tarcie między tą powierzchnią a palcem. I to właśnie tarcie wytwarzane pomiędzy palcem, a przedmiotem wywołuje różne rodzaje drgań mechanicznych, które razem tworzą wrażenie dotykowe. Okazuje się jednak, że zmysł dotyku jest dużo bardziej czuły. Zespół z Uniwersytetu w Delaware wysnuł tezę, że zmieniając tylko cechy związane z chemią, powierzchnia przedmiotu będzie generowała inne odczucia. W poprzedniej pracy naukowców uczestnicy badania dotykali warstw silanów, czyli związków zawierających tylko krzem i wodór - okazało się, że mogli je rozróżnić na podstawie niewielkich zmian w tarciu spowodowanych różnicami chemicznymi, w tym zastąpieniem tylko jednego atomu w każdej cząsteczce silanu. W nowym doświadczeniu, osoby badane potrafiły odróżnić powierzchnię pokrytą łańcuchami węglowymi o długości pięciu atomów węgla od tych o długości ośmiu atomów węgla, ponieważ dłuższe łańcuchy były bardziej uporządkowane. Co ciekawe próbki różniące się podstawieniem pojedynczego atomu węgla nie zawsze były identyfikowane, taka modyfikacja nie spowodowała zmiany uporządkowania, a zatem nie zmieniła tarcia na tyle, by było to wykrywalne. To zaskakujące, jak niewiele trzeba zmienić na powierzchni, aby uzyskać namacalne efekty. Badani nie wyczuwają bezpośrednio różnic chemicznych, ponieważ receptory w palcach nie są wrażliwe na substancje chemiczne, tak jak receptory używane w zmysłach węchu i smaku. Ale ludzie mogą wychwycić skład chemiczny dzięki zmianom spowodowanym tarciem, wykorzystując jedynie zmysł dotyku. Zespół twierdzi, że ich praca może pomóc naukowcom w odkryciu nowych materiałów do badań nad haptyką i zaowocować stworzeniem lepszych narzędzi. Dostosowanie składu chemicznego powierzchni może być prostym sposobem na uzyskanie nowych doznań dotykowych dla użytkowników wirtualnej rzeczywistości Badacze zauważyli, że technologie dostępne obecnie dla osób słabowidzących i niewidomych nie przenoszą takiej samej informacji, jak na przykład grafika wizualna. Dlatego takie badania mogą w przyszłości pomóc w opracowaniu nowych technologii dla osób niewidzących i słabo widzących tak, aby za pomocą dotyku uczynić im abstrakcyjne dla nich pojęcia nieco bardziej przystępnymi.

Arkadiusz 03:14

A teraz dotkniemy nieco innego problemu, pomoże nam w tym sympatyczna Kylie (Kali). Jest ona samotnym delfinem zwyczajnym, który zamieszkuje ograniczony obszar u zachodnich wybrzeży Szkocji, a większość czasu spędza wokół boi nawigacyjnych. Uważa się ją za nieco samotne stworzenie - od 14 lat nie obserwowano jej interakcji z innymi osobnikami. Nikt jednak nie wie, skąd się wzięła i dlaczego mogła znaleźć się poza towarzystwem innych delfinów. Delfiny to inteligentne stworzenia, potrafią rozwiązywać złożone problemy, lubią interakcje społeczne, no i bawią się dla samej przyjemności z zabawy. W przeszłości udokumentowano, że delfiny mogą być oddzielane od swoich stad przez sztormy, działalność człowieka lub osierocone, ale naukowcy uważają również, że niektóre samotne delfiny po prostu wolą być pozostawione same sobie. Badania nad dzikimi waleniami to niełatwe zadanie. Przeprowadzanie eksperymentów jest trudne, ponieważ badacze nie są w stanie przewidzieć, kiedy i gdzie zobaczą zwierzęta, a tym bardziej, jakie zachowania będą one podejmować. Dotyczy to zwłaszcza zachowań rzadkich, dlatego nasza wiedza i zrozumienie tych zwierząt zależy od tego, czy znajdziemy się we właściwym miejscu i czasie. Istnieje wiele dowodów na to, że delfiny mają swój własny język, i chociaż to ostatnie nie jest pewne, jest całkowicie jasne, że delfiny nie są głupie. Korzystając z okazji zaobserwowano, jak Kylie robi coś, co wygląda jak "rozmowa", ale nie z innymi delfinami, lecz z morświnami. Kylie nie wydaje normalnych dźwięków, które często kojarzymy z odgłosami delfinów - gwizdów i odgłosów klikania. Zamiast tego brzmi o wiele bardziej jak morświn, wykorzystując do komunikacji wysokie dźwięki. Badanie sugeruje, że może ona komunikować się z morświnami, a przynajmniej próbować. Większość morświnów, w przeciwieństwie do delfinów, nie gwiżdże zbyt często, częściej używają różnych dźwięków klikania, prawie wyłącznie wąskopasmowych, o wysokiej częstotliwości, które można łatwo rozróżnić. Po wysłuchaniu nagrań z odgłosami Kylie, stwierdzono, że używała ona więcej kliknięć na częstotliwości morświna niż normalny delfin. Co ciekawe, robiła to nawet wtedy, gdy w okolicy nie było innych delfinów ani morświnów. Kylie, według badaczy, nigdy nie gwizdała, co jest prawie niespotykane w populacjach delfinów. Gdy przebywała w pobliżu morświnów, wymiana kliknięć przypominała rozmowę. Kylie klikała, po czym robiła pauzę i pozwalała morświnom na ich kliknięcie. Następnie robiła coś, co można było zinterpretować jako odpowiedź. Badacze podkreślają, że nie mają pewności, czy to, co słyszą, stanowi rzeczywistą wymianę myśli. W końcu szczekając do swojego psa też możemy w odpowiedzi usłyszeć szczekanie, choć niekoniecznie będzie to rozmową. Ale już sam fakt, że Kylie wydaje dźwięki morświna, jest zdumiewającą informacją ze świata przyrody, która może oznaczać, że delfiny są w stanie nauczyć się innego języka. Mało tego, także wodny świat ryb wydaje się być hałaśliwy i przepełniony dźwiękami. Ale jak to - zapytacie - przecież ryby i dzieci głosu nie mają? Takie powiedzenie może wynikać ze sposobu w jaki patrzymy na świat. Gdy nurkujemy i przebywamy pod wodą nie czujemy zapachów, stąd możemy wysnuć wniosek, że ryby też nie, że zapach jako taki pod wodą nie istnieje lub jest zbędny. W rzeczywistości wiele ryb ma bardzo dobrze rozwinięty zmysł węchu. I podobnie jest z słuchem i dźwiękiem: są one dla ryb o wiele ważniejsze, niż może się nam wydawać. Podczas gdy niektóre ryby żyjące na dnie morza całkowicie utraciły zdolność widzenia, nie są znane przypadki "ryb głuchych" - wydaje się, że większość, jeśli nie wszystkie ryby słyszą. Naukowcy przypuszczają, że wytwarzanie dźwięku u ryb sięga co najmniej 155 milionów lat wstecz, ponieważ właśnie wtedy pojawiła się jedna z najstarszych rodzin ryb - jesiotry, które używają swoich pęcherzy pławnych do wydawania dźwięków. Badania wykazały, że 60 gatunków ryb do wydawania dźwięków wykorzystuje wibracje właśnie pęcherza pławnego, podczas gdy inne trzaskają ścięgnami lub zgrzytają zębami. Innymi słowy, stworzenia te wykorzystują wszystkie części ciała do wydawania dźwięków. I po co te ryby tak hałasują? Podobnie jak zwierzęta lądowe, ryby wykorzystują dźwięki do poszukiwania partnera, obrony zasobów lub terytorium albo sygnalizowania swojej obecności. Sumy znane są z wydawania dźwięków agresywnych, które mają odstraszać drapieżniki, a ryby bębnowe wydają dźwięki głośniejsze niż młot pneumatyczny! Korzystają z tego ludzie - niektóre społeczności rybackie w Azji Południowo-Wschodniej i na Alasce nasłuchują ławic ryb na podstawie dźwięków dochodzących z kadłuba ich łodzi. W niektórych przypadkach wkładają wiosło do wody i słuchają wibracji wioseł. Niestety jakby mało było zmian klimatycznych, zakwaszenia oceanów, wybielania koralowców, zanieczyszczenia plastikiem czy wycieków ropy to także zanieczyszczenie hałasem jest coraz częściej uznawane za jeden z czynników powodowanych przez człowieka, wpływających na ekosystemy morskie i słodkowodne.

Arkadiusz 08:28

Ok, pogadaliśmy sobie posługując się językiem i dźwiękiem, ale czy można przekazywać myśli nie używając narządów mowy i słuchu? Na przykład bezpośrednio z mózgu? Oczywiście, że tak, służą do tego interfejsy mózg-komputer. Mogą one przywrócić komunikację osobom, które utraciły zdolność poruszania się lub mówienia. Jest to technologia wspomagająca, która umożliwia osobom sparaliżowanym pisanie na ekranie komputera lub manipulowanie robotycznymi protezami tylko poprzez myślenie o poruszaniu własnym ciałem. Udało się to umieszczając niewielkie urządzenie na głowie pacjenta i wykorzystuje sztuczną inteligencję do interpretacji sygnałów aktywności mózgu generowanych podczas pisania ręcznego. Podczas eksperymentu jeden z badanych koncentrował się tak, jakby pisał - myślał o tworzeniu liter za pomocą wymyślonego pióra i na wymyślonym papierze. Podczas wykonywania tych czynności elektrody wszczepione w jego korę ruchową rejestrowały sygnały aktywności mózgu, które następnie były interpretowane przez algorytmy działające na zewnętrznym komputerze, zamieniając wyimaginowane ruchy pióra na 26 liter alfabetu i kilka podstawowych znaków interpunkcyjnych. Wyniki są bardzo obiecujące: w testach mężczyzna był w stanie osiągnąć prędkość pisania około 18 słów na minutę, z dokładnością około 94 procent, a nawet 99 procent przy włączonej funkcji autokorekty. Tempo takiego pisania niemal dorównuje szybkości pisania użytkowników smartfonów w grupie wiekowej tego mężczyzny, która wynosi około 23 słowa na minutę. Z badania tego dowiedziano się także, że mózg zachowuje zdolność do wykonywania precyzyjnych ruchów na lata po utracie przez ciało zdolności do wykonywania tych ruchów. Ponadto, skomplikowane zamierzone ruchy, wymagające zmiennych prędkości i zakrzywionych trajektorii, takie jak pisanie ręczne, mogą być łatwiej i szybciej interpretowane przez algorytmy sztucznej inteligencji niż proste ruchy z punktu A do punktu B. Obecny system jest na razie tylko dowodem słuszności koncepcji, ponieważ wykazano jego działanie tylko z jednym uczestnikiem, więc zdecydowanie nie jest to jeszcze kompletny produkt nadający się do masowego zastosowania. Mogą się stać za to bodźcem do dalszych postępów, z których skorzystają miliony ludzi na całym świecie, bez władzy w kończynach górnych lub zdolność mówienia w wyniku urazów rdzenia kręgowego czy udaru.

Arkadiusz 10:59

Takie technologie odgrywają kluczowe znaczenie w medycynie, a jedną z nich jest na przykład USG. Ultradźwięki używane w takich urządzeniach są prawdopodobnie najlepiej znane jako metoda obserwacji wnętrza ciała, np. w celu sprawdzenia stanu rozwijającego się płodu lub wykrycia problemów z sercem. Wykorzystuje się je jednak także do walki z rakiem, wysyłając fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości, które dosłownie smażą nieprawidłowe komórki. Natomiast szybkie postępy w biologii przyczyniają się także do rozwoju genetycznie modyfikowanych bakterii i wirusów jako środków terapeutycznych w leczeniu wielu chorób, w tym także nowotworów. A jest ich całe mnóstwo, nasza mikroflora składa się z bilionów bakterii, które stanowią od jednego do dwóch kilogramów naszej masy ciała, znajdując się głównie w jelitach. Wykorzystanie bakterii do walki z rakiem może wydawać się nie na miejscu, ale naukowcy wiedzieli o dziwnym przyciąganiu bakterii do raka już od XIX wieku, kiedy zauważono, że obecność bakterii w guzie może mieć korzystne działanie przeciwnowotworowe. Wraz z postępem nauki, ludzie spostrzegli, że można wstrzyknąć pewne bakterie do krwiobiegu, a układ odpornościowy usunie je niemal wszędzie, z wyjątkiem miejsca, gdzie znajduje się guz, ponieważ rak usilnie stara się osłabić układ odpornościowy, aby uniknąć wykrycia. Zatem aby uniknąć uszkodzenia zdrowych narządów, ważne jest, aby aktywność terapeutyczna mikrobów była ukierunkowana na guzy. A gdyby tak połączyć bakterie z ultradźwiękami, znajdując sposób na zdalne sterowanie bakteriami, aby na rozkaz niszczyły komórki nowotworowe? Naukowcy z Caltech zmodyfikowali genetycznie bakterie E. coli tak, aby po aktywacji ciepłem wywołanym przez ultradźwięki zabijały raka, nie uszkadzając przy tym otaczających go zdrowych komórek. Okazało się, że gdy bakterie E. coli zostaną podgrzane do temperatury około 107 stopni Celsjusza, aktywowana zostaje para genów, które ułatwiają produkcję przeciwnowotworowych nanobiałek - cząsteczek podobnych do przeciwciał, które mogą unieszkodliwiać białka utrzymujące komórki nowotworowe przy życiu. Bakterie stymulowane ultradźwiękami nie tylko zapobiegły powiększaniu się guzów u myszy, ale także zdołały całkowicie zredukować ich rozmiar. Mimo że ten potencjalny sposób leczenia raka jest obiecujący w przypadku myszy, wymaga jeszcze dopracowania i przetestowania, zanim wejdzie w fazę badań klinicznych na ludziach. Naukowcy chcieliby być w stanie śledzić lokalizację bakterii w organizmie w czasie rzeczywistym i obserwować dokładny moment, w którym E. coli zaczyna zabijać komórki nowotworowe. Poza nowotworami, możliwe jest zastosowanie tej metody leczenia w przypadku chorób występujących w określonych miejscach w organizmie, takich jak mukowiscydoza, czyli choroba płuc. Ważne w tej metodzie jest również to, że urządzenia potrzebne do aktywacji bakterii, generujące ultradźwięki, są już na oddziałach onkologicznych i nie trzeba ich konstruować od zera.

Arkadiusz 14:09

Na koniec dla relaksu... hm... może wypijemy jakiś alkohol? Albo zapalimy jointa? Otóż nie, żyjemy w przyszłości, a ludzie szukają nowych źródeł przyjemności, które nie będzie wiązać się z połykaniem, wąchaniem, lizaniem, żuciem, a nawet wstrzykiwaniem różnych podejrzanych substancji. Czy nadchodzi era cyfrowych narkotyków? W tym przypadku zażywanie cyfrowych narkotyków polega na słuchaniu binauralnych bitów, czyli dźwięków, które - jak się twierdzi - mają wywoływać doświadczenia podobne jak w przypadku stosowania środków psychoaktywnych lub wywoływać określone stany poznawcze lub emocjonalne. Jest to zjawisko, o którym niewiele wiadomo, wykazano pozytywny wpływ takich dźwięków na łagodzenie bólu, redukcję lęku i pamięć, jednak istnieją sprzeczne wyniki dotyczące ich wpływu na koncentrację. Poza badaniami nad binauralnymi bitami jako terapiami lub środkami wspomagającymi funkcje poznawcze, niewiele jest literatury dotyczącej cyfrowych leków jako zamienników substancji psychoaktywnych. Ale świeże badanie rzuca na temat nieco więcej światła. Posłużyło temu globalne badanie ankietowe dotyczące narkotyków, które przeprowadzono w 2021 roku i zebrano w nim ponad 30 000 odpowiedzi z 22 krajów. Stosowanie binauralnych bitów, w celu doświadczania odmiennych stanów, w ciągu ostatnich 12 miesięcy zgłosiło 5,3% badanych. We wstępnej analizie osoby, które zgłosiły używanie takich dźwięków, były młodsze i częściej zgłaszały niedawne używanie innych zakazanych narkotyków (w tym marihuany) niż pozostali członkowie próby. Zaobserwowano duże zróżnicowanie w rozpowszechnieniu w poszczególnych krajach, przy czym najwyższe wskaźniki zgłaszały Stany Zjednoczone, Meksyk, Brazylia, Polska, Rumunia i Wielka Brytania. Niektórzy konsumenci dążą do połączenia się z wyższą świadomością, niektórzy zgłaszają, że słuchają takich dźwięków w celu uzyskania efektów podobnych do substancji psychoaktywnych, a jeszcze inni zgłaszają, że słuchają ich jednocześnie z zażywaniem substancji, zwłaszcza psychodelików. Skłoniło to badaczy do postawienia pytania, czy zapośredniczone doświadczenia cyfrowe również można uznać za "narkotyki", czy też lepiej traktować je jako praktyki uzupełniające, obok zażywania narkotyków? Przyszłe kierunki badań nad takimi doświadczeniami sensorycznymi obejmują kontekst kulturowy, technologie, które ją umożliwiają, oraz doświadczenia towarzyszące, w tym współużytkowanie z innymi narkotykami.

Arkadiusz 16:39

Pamiętajcie: nie bierzcie narkotyków, bo was zmiotą z planszy! Zamiast tego przyjmijcie kolejną dawkę podkastu Naukowo już w najbliższą środę, a zamiast tracić pieniądze na podejrzane substancje możecie wspierać działalność podkastu pod adresem patronite.pl/naukowo :) Dzięki za dziś i do usłyszenia!