U laboratoriju zvukovi postaju tajanstveni i lijepi. Ono što se u vanjskom svijetu često uzima zdravo za gotovo, pretvarajući se u zvučne valove i frekvencije, mijenja znanstvene ideje.
Ovdje zvukovi mijenjaju njihovu strukturu, otkrivaju nevjerojatna svojstva i nalaze se na neočekivanim mjestima. Zvuk može imati i nevjerojatne učinke na ljudski mozak. Danas ćemo vam reći o deset zanimljivih znanstvenih otkrića povezanih sa zvukom.
10. Zvuci mogu objasniti postupak anestezije
Tradicionalno se u medicini vjeruje da živčane stanice "razgovaraju" jedna s drugom pomoću električnih impulsa. Oni su signalni kanali preko kojih se naredba prenosi iz mozga u ruku kako bi mahao četkom ili ljubimcem mačku. To fizičarima ne zvuči uvjerljivo. Zakoni termodinamike govore da električni impulsi moraju stvarati toplinu, ali to se ne primjećuje u ljudskom tijelu. Fizičari su predložili još jednu hipotezu: živci ne prenose struju, već zvučne valove. Nisu se svi znanstvenici složili, ali to bi moglo objasniti dugogodišnju medicinsku misteriju.
Lijekovi za anesteziju postoje već duže vrijeme, ali još uvijek nema čvrsto uvjerenje o tome kako uspijevaju smanjiti osjetljivost tijela. Živčane stanice imaju membrane. Za prijenos audio poruka moraju biti na temperaturi koja odgovara normalnoj temperaturi ljudskog tijela. Moguće je da anestetički lijekovi mijenjaju unutarćelijsku temperaturu, čineći membrane ne mogu prenijeti zvučne valove koji sadrže signale boli.
Promotivni video:
9. Vizualni sustav može se povezati s slušnim
Još jedan eksperiment s majmunima natjerao je sve da otvore usta. Majmuni su obučeni da dodiruju mjesto svjetlosti svaki put kada se pojavi na ploči. Kad je mjesto bilo svijetlo, majmuni su to radili s lakoćom, a kada je mrlja zamrla, majmuni su počeli imati poteškoće. Međutim, kada je pojavu slabašne mrlje pratio oštar zvuk, majmuni su je dotakli tako brzo da je postojalo samo jedno objašnjenje - mozak je mogao upotrijebiti zvuk da bolje vidi.
To je suprotno tradicionalnim idejama o živčanom sustavu. Nekada se mislilo da slušni i vizualni dijelovi mozga nisu međusobno povezani. Međutim, ciljano promatranje 49 vidnih neurona u mozgu majmuna pokazalo se suprotno. U prisutnosti zvučnog signala na zatamnjenom mjestu, neuroni su se ponašali kao da oči vide svjetliju svjetlost nego što zapravo jesu. Vrijeme reakcije bilo je tako brzo da je to moglo objasniti samo prisustvo izravne veze između slušnog i vizualnog dijela mozga.
Ovakva povezanost osjetilnih sustava može objasniti poboljšanje vida kod gluhih i učestalo prisustvo akutnog sluha u slijepih. Područje mozga koje je prethodno bilo odgovorno za izgubljenu imovinu preusmjereno je na drugo područje.
8. Nova metoda analize krvi
Krvni testovi su kamen temeljac za postavljanje ispravne dijagnoze, ali oni su teški. Uobičajene tehnike ispitivanja krvi mogu dugo trajati, uzorci se mogu oštetiti i postoji rizik od infekcije. Laboratorije je teško transportirati.
Nedavno se pojavila nova metoda koja sve ovo preokreće. Krv se sada može testirati zvučnim valovima i dobiva se brz i točan rezultat. Kad znanstvenici žele informacije o bolesnikovom stanju, oni love na egzosome. Ti sitni glasnici koje izlučuju stanice mogu puno reći o zdravlju tijela i njegovim poremećajima.
Nova tehnika temelji se na odvajanju stanica, trombocita i egzozoma koristeći zvučne vibracije na različitim frekvencijama. Krv je vrlo kratko vremena izložena zvučnim vibracijama što sprečava oštećenje uzorka.
Korištenje zvuka za analizu krvi nudi velike mogućnosti. Brza dijagnoza, ispitivanja ranije teško dostupnih organa, odbijanje u mnogim slučajevima prethodno tražene biopsije samo su neke od prednosti. Jedna od najvrjednijih karakteristika je da se testiranje može provesti pomoću prijenosnog kompleta koji se može koristiti u svemu, od kola hitne pomoći do izoliranih sela.
7. Odgovor na levitaciju
Ljubitelji zrakoplova pokušali su svladati gravitaciju na sve moguće načine, od magneta do lasera. Ispada da su odgovor zvučni valovi. Sveučilište u Škotskoj je 2014. otkrilo da se oni vjerojatno mogu koristiti za podizanje predmeta.
Zvučni valovi stvaraju pritisak na okoliš, u našem slučaju na zrak. Taj se pritisak može upotrijebiti za stvaranje levitacije. Međutim, znanstvenici nisu uspjeli stvoriti radni uređaj.
Pokazalo se da je problem bio tradicionalan. Da bi se nadvladala gravitacija, valovi se moraju emitirati određenim redoslijedom. Da bi se predmet zadržao u vodoravnom stacionarnom položaju ili se natjerao da se kreće u željenom smjeru, potrebno je da je pritisak na svim točkama isti. To zahtijeva izuzetno složene matematičke proračune.
Nedavno je druga skupina znanstvenika koristila poseban softver i podatke škotskih istraživača kako bi stvorili čarobni uzorak. Pronašli su tri kombinacije i čak uspješno stvorili trodimenzionalno zvučno polje koristeći 64 sićušna zvučnika.
Polje, nazvano "akustični hologram", uspješno drži kuglice od stiropora u zraku. Koristeći tri različite kombinacije zvuka, istraživači su uspjeli učiniti da se kuglice lijepe, stoje mirno ili ostanu u kavezu zvučnih vibracija.
6. Zvuk može ugasiti vatru
Isprva su nastavnici sa Sveučilišta George Mason u Virginiji odbili vjerovati u uspjeh njihova dva studenta. Dva buduća inženjera odlučila su ugasiti plamen zvučnim valovima. Dosadašnja istraživanja o ovom pitanju pobudila su njihov interes i želju da se osnuje prvi aparat za gašenje zvuka.
Budući da su inženjeri elektronike i programeri, a ne kemičari, u početku su dobili uglavnom podsmijeh umjesto podrške. No 23-godišnja Seth Robertson i 28-godišnji Viet Tran ipak su nastavili s testiranjima, pod vodstvom jednog profesora, a ponekad i vlastitim novcem.
Brzo su napustili glazbu, jer su valovi bili previše kaotični da bi ugasili vatru. Glavna ideja ove metode je blokirati pristup vatri kako bi je nahranio kisikom. To je učinjeno kada su na požar primijenjene niskofrekventne vibracije u rasponu od 30 do 60 herca.
Zvučne vibracije stvaraju razrijeđeno područje s malo kisika. Manjak kisika tjera plamen da se ugasi. Da biste stvorili prijenosni aparat za gašenje požara, potrebno je puno posla, morate testirati aparat za gašenje požara na različitim vrstama goriva i oblicima paljenja. Ali otvaranje otvara vrata boljim sredstvima za gašenje koja ne ostavljaju iza sebe toksine poput klasičnih aparata za gašenje požara.
5. Zvuk mijenja okus
Zvukovi niske frekvencije ne samo da gase vatru. Oni također daju hrani gorak okus. Na drugom kraju ljestvice, njihovi visokofrekventni kolege dodaju malo slatkoće.
Razlog tome nije potpuno jasan, no brojni pokusi u laboratorijima i restoranima potvrdili su da zvukovi utječu na okus. Istraživači su to nazvali "modulacijom ukusa". Čini se da zvukovi dodaju gorčinu ili slatkoću gotovo svemu, od kolača do kave.
Ovaj neobični učinak ne utječe na okusne pupoljke kao takve. Čini se da zvukovi utječu na to kako mozak doživljava informacije o ukusu. Visoke ili niske note učestalosti natjeraju ga da više pazi na slatki ili gorki okus hrane.
Buka također može negativno utjecati na apetit. Studija iz 2011. pokazala je da pozadinska buka može igrati veliku ulogu. Ako je preglasno, ljudi osjećaju manje soli i slatkoće i ne uživaju u njihovoj hrani. To objašnjava zašto bučni restorani mogu imati lošu hranu i zašto aviokompanije imaju lošu reputaciju u ovom području.
4. Simfonije podataka
Mark Ballora odrastao je u glazbenoj obitelji. Kasnije, tijekom doktorskog studija, počeo se zanimati za pretvaranje informacija u glazbu. Zauzeo se za sonifikaciju - prijevod suhih podataka u zvučne valove.
Tijekom sljedeća dva desetljeća Ballora je stvorio pjesme koje su sadržavale podatke iz nekoliko studija, uključujući energiju neutronske zvijezde, cikluse tjelesne temperature arktičkih vjeverica, sunčevo zračenje i tropske oluje.
Prilikom stvaranja sljedeće simfonije, Ballora se najprije upoznaje s informacijama i predmetom istraživanja. Zatim odabire zvukove koji odgovaraju brojevima i prirodi studije.
Zvukovi vrtloga odgovaraju tropskoj oluji. Sunčev vjetar, postavljen u glazbu, stvorio je melodiju "promjena i treperenja". Iako ovo nije postalo rašireno u znanstvenom svijetu, sonifikacija je dobila neko priznanje u astronomiji.
U Južnoafričkoj astronomskoj opservatoriji u Cape Townu slijepa astrofizičarka Wanda Merced sluša primljene podatke. Otkrila je da zvjezdane eksplozije proizvode elektromagnetske valove kada čestice razmjenjuju energiju kao rezultat. Njezini su vidni kolege to propustili jer su samo gledali grafikone.
3. Efekat koktel zabave
Kada su istraživači odlučili proučiti fenomen nazvan "efekt koktel zabave", obratili su se pacijentima s epilepsijom, jer su već imali potrebne predmete za promatranje - elektrode oko svog mozga.
Elektrode su dizajnirane za snimanje moždanih aktivnosti tijekom napadaja, ali sedam pacijenata složilo se sudjelovati u studiji koktela. Leži u činjenici da se osoba u vrlo bučnom okruženju može usredotočiti na strogo definirani razgovor. Znanstvenici su htjeli razumjeti kako mozak djeluje u uvjetima aktivne smetnje buke.
Svaki je subjekt slušao isto snimanje usred zvukova, ne mogavši razumjeti govornikov govor. Zatim su slušali jasnu verziju iste rečenice, nakon čega je uslijedilo još jedno bučno snimanje. Nevjerovatno, ovaj put su svi ispitanici razumjeli govornika. Moćna aktivnost pokazala je da to nisu lažirali.
Tijekom prvog testa (s iskrivljenom snimkom), područja mozga odgovorna za sluh i govor ostala su neaktivna. Ali tijekom ostalih audicija radili su. Kao što se ispostavilo, razlog naše sposobnosti da pratimo razgovore na bučnoj zabavi leži u nevjerojatnoj i munjevitoj plastičnosti mozga.
Čim je mozak prepoznao riječi, počeo je drugačije reagirati na drugu iskrivljenu rečenicu. Fino je prilagodio slušni i govorni sustav, što mu je omogućilo da utvrdi izvor govora i filtrira buku.
2. "Pink pink"
Među ljudima koji imaju nesanicu, izraz "bijeli šum" ponekad je sinonim za nemirni počinak. Sposobnost mozga da ignorira manje zvukove - poput buke ventilatora - pomaže mnogima da zaspe. Ali nekoliko neovisnih studija pokazalo je da postoji nešto bolje za spokojno spavanje - ružičasti šum. "Bijeli šum" je zvuk jednolične snage na svim frekvencijama, dok je "ružičasti" mješavina zvukova u kojima je jačina signala obrnuto proporcionalna njegovoj frekvenciji. Svjetlo u kojem su ispunjeni isti uvjeti čini se ružičastim, što je zvuku dalo slično ime.
Ugodni zvukovi vjetra, šuštanje lišća ili zvuk kiše koja pada po krovu može smanjiti moždane aktivnosti. Kao rezultat toga, san postaje dublji i odmorniji. Kineski istraživači otkrili su da "ružičasti šum" buji 75% volontera. Kad su testirali dremke, otkrili su da su se oni koji su spavali do ružičaste buke oporavili 45 posto bolje od ostalih.
Za seniore ovo može biti dobra vijest. Starenje dovodi do fragmentarnog sna, što je odgovorno za gubitak pamćenja. Grupa s Američkog sveučilišta testirala je ljude starije od 60 godina, izlažući neke od njih tijekom spavanja "ružičastoj buci". Ujutro je obavljen test pamćenja. Oni koji nikada nisu bili izloženi ružičastoj buci, ponašali su se tri puta gore.
1. Postoje ljudi koji mrze zvuk
Za one koji vole ružičastu buku ili rock koncerte, može se činiti nerealno sresti nekoga tko ne može uživati u slatkim zvucima. Oni koji se znoje i pate od palpitacije srca kad čuju određene buke.
Iako neki mogu misliti da se ti ljudi pretvaraju, znanstvenici u Velikoj Britaniji otkrili su da je netolerancija na zvuk prava medicinska dijagnoza. Ova se bolest naziva misofonija i povezana je s abnormalnošću mozga. Osobe s ovim stanjem imaju manje i slabije prednje režnjeve nego svi ostali.
Dvije skupine ljudi slušale su zvukove dok su znanstvenici proučavali njihovu aktivnost mozga. U prvoj su grupi bili oboljeli od mizofonije, u drugoj - ne. Neugodni zvukovi stimulirali su središnji režanj mozga kod svih ispitanika, bez obzira na skupinu. Ovo je područje mozga, između ostalog, odgovorno za emocije i odgovore na izazov koji se treba boriti.
Međutim, mozgovi misofonije intenzivno su reagirali i proizveli fizičke simptome stresa kao što su palpitacija srca i znojenje. Zanimljivo je da aktivnost središnjeg režnja izravno ovisi o prisutnosti anomalija u prednjem režnja.
Preveo Dmitrij Oskin