V laboratóriu sa zvuky stanú tajomnými a krásnymi. To, čo sa vo vonkajšom svete často považuje za samozrejmé, premieňajúce sa na zvukové vlny a frekvencie, mení vedecké myšlienky.
Zvuky tu menia svoju štruktúru, odhaľujú neuveriteľné vlastnosti a nachádzajú sa na neočakávaných miestach. Zvuk môže mať tiež úžasné účinky na ľudský mozog. Dnes vám povieme asi desať zaujímavých vedeckých objavov týkajúcich sa zvuku.
10. Zvuky môžu vysvetliť proces anestézie
Tradične v medicíne sa predpokladá, že nervové bunky „spolu hovoria“pomocou elektrických impulzov. Sú to signálne kanály, cez ktoré sa vysiela príkaz z mozgu do ruky, aby zamával štetcom alebo mačkám. Fyzikom to neznie presvedčivo. Zákony termodynamiky hovoria, že elektrické impulzy musia vytvárať teplo, ale to sa v ľudskom tele nedodržiava. Fyzici navrhli ďalšiu hypotézu: nervy neprenášajú elektrinu, ale zvukové vlny. Nie všetci vedci súhlasia, ale mohlo by to vysvetliť dlhodobé lekárske tajomstvo.
Anestetické lieky sa vyskytujú už dlhú dobu, stále však neexistuje pevné presvedčenie o tom, ako sa im podarí znížiť citlivosť tela. Nervové bunky majú membrány. Na prenos zvukových správ musia mať teplotu zodpovedajúcu normálnej teplote ľudského tela. Je možné, že anestetické lieky menia intracelulárnu teplotu, takže membrány nemôžu prenášať zvukové vlny obsahujúce signály bolesti.
Propagačné video:
9. Vizuálny systém môže byť spojený so zvukovým signálom
Ďalší experiment s opicami prinútil každého otvoriť ústa. Opice boli trénované tak, aby sa dotýkali bodu svetla zakaždým, keď sa objavili na paneli. Keď bolo miesto jasné, opice to urobili ľahko, keď bolo miesto nudné, opice začali mať ťažkosti. Keď však bol vzhľad slabého miesta sprevádzaný ostrým zvukom, opice sa ho dotkli tak rýchlo, že existovalo iba jedno vysvetlenie - mozog mohol zvuk použiť, aby lepšie videl.
To je v rozpore s tradičnými predstavami o nervovom systéme. Kedysi sa predpokladalo, že sluchové a vizuálne časti mozgu nie sú navzájom prepojené. Cielené pozorovanie 49 vizuálnych neurónov v mozgu opíc sa však ukázalo inak. V prítomnosti zvukového signálu na nejasnom mieste sa neuróny správali, akoby oči videli jasnejšie svetlo, ako v skutočnosti boli. Reakčný čas bol taký rýchly, že to mohla vysvetliť iba prítomnosť priameho spojenia medzi sluchovou a vizuálnou časťou mozgu.
Toto prepojenie senzorických systémov môže vysvetliť zlepšenie videnia u hluchých a častú prítomnosť akútneho sluchu u slepých. Oblasť mozgu, ktorá bola predtým zodpovedná za stratenú nehnuteľnosť, je presmerovaná do inej oblasti.
8. Nová metóda analýzy krvi
Krvné testy sú základným kameňom správnej diagnózy, sú však ťažké. Bežné techniky testovania krvi môžu trvať dlho, vzorky môžu byť poškodené a existuje riziko infekcie. Laboratóriá sa ťažko prepravujú.
Nedávno sa objavila nová metóda, ktorá toto všetko zvráti. Krv sa teraz dá testovať zvukovými vlnami a získa sa rýchly a presný výsledok. Keď vedci požadujú informácie o stave pacienta, lovia exozómy. Títo malí poslovia vylučovaní bunkami môžu veľa povedať o zdraví tela a jeho poruchách.
Nová technika je založená na separácii buniek, doštičiek a exozómov pomocou zvukových vibrácií pri rôznych frekvenciách. Krv je vystavená krátkodobým akustickým vibráciám, čo bráni poškodeniu vzorky.
Použitie zvuku na analýzu krvi ponúka veľké možnosti. Rýchla diagnostika, testy predtým ťažko prístupných orgánov, odmietnutie v mnohých prípadoch z predtým vyžadovanej biopsie, sú len niektoré z výhod. Jednou z najcennejších funkcií je, že analýzy sa môžu vykonávať pomocou prenosnej súpravy, ktorá sa dá použiť v akomkoľvek prostredí, od sanitiek po izolované dediny.
7. Reakcia na levitáciu
Nadšenci letectva sa snažili prekonať gravitáciu všetkými možnými spôsobmi, od magnetov po lasery. Ukázalo sa, že odpoveďou sú zvukové vlny. V roku 2014 škótska univerzita zistila, že by sa pravdepodobne mohli použiť na zdvíhanie predmetov.
Zvukové vlny vytvárajú tlak na životné prostredie, v našom prípade na vzduch. Tento tlak sa môže použiť na vytvorenie levitácie. Vedcom sa však nepodarilo vytvoriť funkčné zariadenie.
Ukázalo sa, že problém je tradičný. Na prekonanie gravitácie musia byť vlny emitované v špecifickom poradí. Na udržanie objektu vo vodorovnej nehybnej polohe alebo na to, aby sa pohyboval v požadovanom smere, je potrebné, aby bol tlak vo všetkých bodoch rovnaký. Vyžaduje si to mimoriadne zložité matematické výpočty.
Ďalšia skupina vedcov nedávno použila špeciálny softvér a údaje od škótskych vedcov na vytvorenie magickej vzorky. Našli tri kombinácie a dokonca úspešne vytvorili trojrozmerné zvukové pole pomocou 64 malých reproduktorov.
Toto pole s názvom „akustický hologram“úspešne udržuje polystyrénové gule vo vzduchu. Použitím troch rôznych kombinácií zvuku vedci dokázali prinútiť gule, aby držali pohromade, stojace alebo zostali v klietke zvukových vibrácií.
6. Zvuk môže uhasiť požiar
Najprv učitelia na univerzite Georgea Masona vo Virgínii odmietli veriť v úspech svojich dvoch študentov. Dvaja budúci inžinieri sa rozhodli uhasiť plameň zvukovými vlnami. Predchádzajúci výskum v tejto oblasti vzbudil ich záujem a túžbu prísť s prvým hasiacim prístrojom.
Pretože to boli elektronickí inžinieri a programátori a nie chemici, spočiatku namiesto podpory dostávali väčšinou výsmech. 23-ročný Seth Robertson a 28-ročný Viet Tran však stále pokračovali vo svojich testoch pod vedením jedného profesora a niekedy aj s vlastnými peniazmi.
Rýchlo opustili hudbu, pretože vlny boli príliš chaotické na to, aby uhasili oheň. Hlavnou myšlienkou tejto metódy je zablokovať prístup k ohňu, aby sa naplnil kyslíkom. Toto sa uskutočnilo, keď na oheň pôsobili nízkofrekvenčné vibrácie v rozsahu od 30 do 60 Hz.
Vibrácie zvuku vytvárajú vzácne miesto s malým množstvom kyslíka. Nedostatok kyslíka spôsobuje, že plameň zhasne. Na vytvorenie prenosného hasiaceho prístroja je potrebné veľa práce, musíte vyskúšať hasiaci prístroj na rôznych druhoch paliva a formách zapálenia. Týmto otvorením sa však otvoria dvere pre lepšie hasiace prostriedky, ktoré nezanechávajú toxíny ako konvenčné hasiace prístroje.
5. Chuť zvukových zmien
Nízkofrekvenčné zvuky nielen hasia požiare. Dávajú potravinám aj horkú chuť. Na druhej strane stupnice ich vysokofrekvenčné náprotivky dodávajú trochu sladkosti.
Dôvod nie je celkom jasný, ale početné experimenty v laboratóriách a reštauráciách potvrdili, že zvuky ovplyvňujú chuť. Vedci to nazvali „moduláciou chuti“. Zdá sa, že zvuky dodávajú horkosť alebo sladkosť takmer všetkému, od koláča po kávu.
Tento neobvyklý účinok neovplyvňuje chuťové poháriky ako také. Zdá sa, že zvuky ovplyvňujú to, ako mozog vníma chutnú informáciu. Vysoká alebo nízka frekvencia núti venovať viac pozornosti sladkej alebo horkej chuti jedla.
Hluk môže tiež negatívne ovplyvniť chuť do jedla. Štúdia z roku 2011 ukázala, že hluk v pozadí môže hrať veľkú úlohu. Ak je príliš hlasný, ľudia cítia menej soli a sladkosti a nemajú radi jedlo. Toto vysvetľuje, prečo hlučné reštaurácie môžu mať zlé jedlo a prečo majú letecké spoločnosti v tejto oblasti zlú povesť.
4. Symfónie údajov
Mark Ballora vyrástol v hudobnej rodine. Neskôr, počas doktorandského štúdia, sa začal zaujímať o premenu informácií na hudbu. Začal sonifikáciu - preklad suchých údajov do zvukových vĺn.
V nasledujúcich dvoch desaťročiach Ballora vytvoril piesne, ktoré obsahovali údaje z niekoľkých štúdií, vrátane energie neutrónovej hviezdy, cyklov telesnej teploty arktických veveričiek, slnečného žiarenia a tropických búrok.
Pri tvorbe ďalšej symfónie sa Ballora najskôr oboznámi s informáciami a predmetom výskumu. Potom vyberie zvuky, ktoré zodpovedajú číslam a povahe štúdie.
Krútiace zvuky zodpovedajú tropickej búrke. Slnečný vietor nastavený na hudbu vytvoril melódiu „zmien a blikania“. Aj keď sa to vo vedeckom svete nerozšírilo, sonifikácia získala v astronómii určité uznanie.
Na juhoafrickom astronomickom observatóriu v Kapskom Meste naslepo prijíma naslepo slepý astrofyzik Wanda Merced. Objavila, že hviezdne explózie produkujú elektromagnetické vlny, keď v dôsledku toho častice vymieňajú energiu. Jej zrakoví kolegovia to zmeškali, pretože sa len pozreli na grafy.
3. Koktejlový večierok
Keď sa vedci rozhodli študovať jav nazývaný „koktailový efekt“, obrátili sa na pacientov s epilepsiou, pretože už mali potrebné objekty na pozorovanie - elektródy okolo ich mozgu.
Elektródy boli navrhnuté tak, aby zaznamenávali mozgovú aktivitu počas záchvatov, ale sedem pacientov súhlasilo s účasťou na koktailovej štúdii. Spočíva v tom, že vo veľmi hlučnom prostredí je človek schopný sústrediť sa na presne vymedzenú konverzáciu. Vedci chceli pochopiť, ako mozog pracuje v podmienkach aktívneho rušenia hlukom.
Každý subjekt počúval tú istú nahrávku uprostred zvukov a nedokázal pochopiť reč rečníka. Potom počúvali jasnú verziu tej istej vety, po ktorej nasledovala ďalšia hlučná nahrávka. Je neuveriteľné, že tentoraz všetky subjekty porozumeli rečníkovi. Mozgová aktivita ukázala, že to predstierali.
Počas prvého testu (so skresleným záznamom) zostali oblasti mozgu zodpovedné za sluch a reč neaktívne. Ale počas ostatných konkurzov fungovali. Ako sa ukazuje, dôvod našej schopnosti sledovať konverzácie na hlučnej strane spočíva v neuveriteľnej a bleskovo rýchlej plasticite mozgu.
Hneď ako mozog tieto slová rozpoznal, začal reagovať na druhú skreslenú vetu odlišne. Doladil sluchové a rečové systémy, čo mu umožnilo určiť zdroj reči a odfiltrovať hluk.
2. „Ružový šum“
Medzi ľuďmi s nespavosťou je výraz „biely šum“niekedy synonymom pokojného nočného odpočinku. Schopnosť mozgu ignorovať menšie zvuky - napríklad hluk ventilátora - pomáha mnohým zaspať. Niekoľko nezávislých štúdií však ukázalo, že pre pokojný spánok je niečo lepšie - ružový šum. „Biely šum“je zvuk s rovnomerným výkonom na všetkých frekvenciách, zatiaľ čo „ružový“je zmes zvukov, v ktorých je sila signálu nepriamo úmerná jeho frekvencii. Svetlo, v ktorom sú splnené rovnaké podmienky, sa javí ružovo, čo dalo hluku podobný názov.
Príjemné zvuky vetra, šušťanie listov alebo zvuk búšenia dažďa na streche môžu znížiť mozgovú aktivitu. Výsledkom je, že spánok sa stáva hlbším a pokojnejším. Čínski vedci zistili, že „ružový šum“vylučuje 75% dobrovoľníkov. Keď testovali zdriemnutie, zistili, že tí, ktorí spali v ružovom hluku, získali o 45 percent lepšie výsledky ako ostatní.
Pre seniorov to môže byť dobrá správa. Starnutie vedie k fragmentárnemu spánku, ktorý je zodpovedný za stratu pamäti. Skupina z Americkej univerzity testovala ľudí starších ako 60 rokov, pričom niektoré z nich počas spánku vystavila „ružovému hluku“. Ráno sa uskutočnil test pamäti. Tí, ktorí nikdy neboli vystavení ružovému hluku, vystupovali trikrát horšie.
1. Existujú ľudia, ktorí nenávidia zvuk
Pre tých, ktorí milujú ružový hluk alebo rockové koncerty, sa môže zdať nereálne stretnúť sa s niekým, kto si sladké zvuky nemôže užiť. Tí, ktorí sa potia a trpia na búšenie srdca, keď začujú určité zvuky.
Zatiaľ čo si niektorí myslia, že títo ľudia predstierajú, vedci vo Veľkej Británii zistili, že neznášanlivosť zvuku je skutočná lekárska diagnóza. Toto ochorenie sa nazýva misofónia a je spojené s abnormalitou mozgu. Ľudia s touto chorobou majú menšie a slabšie predné laloky ako všetci ostatní.
Dve skupiny ľudí počúvali zvuky, zatiaľ čo vedci študovali ich mozgovú aktivitu. V prvej skupine trpeli misofóniou, v druhej - nie. Nepriaznivé zvuky stimulovali centrálny lalok mozgu u všetkých subjektov bez ohľadu na skupinu. Táto oblasť mozgu je okrem iného zodpovedná za emócie a reakcie na výzvu na boj.
Mozgy misofoniky však reagovali intenzívnejšie a vyvolali fyzické príznaky stresu, ako sú búšenie srdca a potenie. Zaujímavé je, že aktivita centrálneho laloku priamo závisí od prítomnosti anomálií vo frontálnom laloku.
Preložil Dmitrij Oskin