Dzień dobry! Witam Was serdecznie, dziś opowiem o kolejnym niestandardowym zastosowaniu miodu, czy dotyk pomoże nam usłyszeć więcej oraz co wywnioskować można z badań krwi. Spróbujemy też się trochę odmłodzić i zmierzymy się z konsekwencjami burzowej pogody na Słońcu. Wszystkie źródła użyte w tym odcinku znajdziecie w opisie, zajrzyjcie tam po więcej informacji. Ja nazywam się Arkadiusz Polak...

I zaczynamy od pysznej słodkości, którą szczególnie lubi pewien głupiutki miś. Miód jest oczywiście pożywieniem dla pszczół, ze względu na dużą zawartość węglowodanów. Ale zastosowań miodu jest dużo więcej, wspomnieć należy choćby o właściwościach bakteriostatycznych niektórych typów miodu - mogą one mieć zastosowanie we wspomaganiu gojenia ran. Metaanaliza 14 badań wykazała też, że użycie miodu w terapii zakażeń górnych dróg oddechowych zmniejszało częstotliwość kaszlu o 36% i zmniejszało jego intensywność o 44% w porównaniu do standardowej opieki. W nowym badaniu inżynierowie z Washington State University wykazali, że miód może być dobrym rozwiązaniem przy opracowywaniu przyjaznych dla środowiska komponentów do komputerów neuromorficznych - systemów zaprojektowanych tak, aby naśladowały neurony i synapsy znajdujące się w ludzkim mózgu. Ludzki mózg ma ponad 100 miliardów neuronów i ponad 1 000 bilionów synaps, czyli połączeń między neuronami. Każdy neuron może zarówno przetwarzać, jak i przechowywać dane, co sprawia, że mózg jest znacznie bardziej wydajny niż tradycyjny komputer, a twórcy neuromorficznych systemów obliczeniowych starają się naśladować tę strukturę. Systemy neuromorficzne są wciąż w fazie badań i stanowią dla naukowców narzędzie do opracowania i wypróbowania nowych algorytmów inspirowanych budową i działaniem układu nerwowego, zdolnych do przetwarzania w czasie rzeczywistym, rozwiązywania problemów, adaptacji i uczenia się. Okrzyknięte przez niektórych przyszłością informatyki, systemy neuromorficzne są znacznie szybsze i zużywają znacznie mniej energii niż tradycyjne komputery. I gdzie w tym wszystkim miód? Można go wykorzystać do stworzenia memrystora, elementu podobnego do tranzystora, który może nie tylko przetwarzać, ale także przechowywać dane w pamięci. Jest to bardzo małe urządzenie o prostej strukturze, ale jego funkcje są bardzo podobne do funkcji ludzkiego neuronu co oznacza, że jeśli uda się zintegrować miliony lub miliardy takich miodowych memrystorów, będzie można stworzyć z nich system, który będzie funkcjonował podobnie jak ludzki mózg. Inżynierowie stworzyli miodowe memrystory w skali mikro, są one wielkości ludzkiego włosa. Zespół badawczy planuje opracować je w przyszłości w nanoskali, czyli wielkości około 1/1000 ludzkiego włosa. Do tego stosowanie miodu to rozwiązanie biodegradowalne i odnawialne, które mogłoby zostać wykorzystane w tym obiecującym nowym rodzaju komputerów. Naukowcy prowadzą również badania nad wykorzystaniem w tym celu białek i innych cukrów, takich jak te występujące w liściach aloesu, ale duży potencjał widzą w miodzie, ponieważ ten się nie psuje i ma bardzo niskie stężenie wilgoci, więc bakterie nie są w stanie w nim przetrwać. Oznacza to, że miodowe chipy komputerowe będą bardzo stabilne i niezawodne przez bardzo długi czas. A kiedy będziemy chcieli pozbyć się urządzeń wykorzystujących chipy komputerowe wykonane z miodu, będziemy mogli łatwo rozpuścić je w wodzie. Niestety trzeba będzie jeszcze bardziej uważać, żeby nie zalać takich urządzeń kawą, rozpuszczenia miodu raczej gwarancja nie obejmie :)

A co zrobić, aby lepiej słyszeć głos nauki? Można ją dotknąć! Pandemia COVID19 nałożyła na nas obowiązek zachowania dystansu społecznego i noszenia masek zakrywających usta. Oba te obostrzenia ograniczają emisję dźwięków i uniemożliwiają czytanie z ruchu warg, niezbędne dla lepszego rozumienia mowy przez osoby z ubytkiem słuchu, które odbierają z otoczenia dźwięk o obniżonej jakości. Osoby zdrowe również używają czytania z ruchu warg w codziennej komunikacji twarzą w twarz i korzystają z niego szczególnie wtedy, gdy kontekst jest niejednoznaczny, np. gdy mają do czynienia z szybką mową, mową w języku innym niż ojczysty, hałasem w tle lub gdy wielu mówców mówi jednocześnie. Stwierdzono, że rozumienie mowy w hałasie, gdy obecne są wskazówki wizualne, w tym czytanie z ruchu warg i gesty obserwacyjne, poprawia się zarówno u osób zdrowych, jak i u pacjentów z ubytkiem słuchu. Co więcej, wielu użytkowników nowoczesnych aparatów słuchowych i implantów ślimakowych skarży się, że ich urządzenia nie są w stanie skutecznie kompensować ubytku słuchu, gdy są narażeni na niejednoznaczne sytuacje akustyczne. Wszystko to pokazuje, jak ważne jest opracowanie nowych urządzeń i metod szkoleniowych, które można wykorzystać do poprawy komunikacji. Zdrowi ludzie mają pięć zmysłów: słuch, mowę, wzrok, węch i dotyk. Wszystko, czego doświadczamy w życiu, jest wielozmysłowe, dlatego informacje przekazywane do mózgu są odbierane z kilku różnych źródeł. Jeśli jeden zmysł nie działa prawidłowo, można wyćwiczyć inny, aby go zastąpił. Wiadomo na przykład, że osoby niewidome zazwyczaj rozwijają ulepszony zmysł dotyku i słuchu, aby zrekompensować sobie brak wzroku. Ale czy osoby, które mają problemy z rozumieniem mowy i dźwięku, mogą zrekompensować swoją niepełnosprawność za pomocą dotyku? Psychologowie z Izraela opracowali specjalną technologię, która pomaga ludziom rozumieć mowę i dźwięk - a w przyszłości pozwoli im również wykrywać położenie - właśnie za pomocą dotyku. Słuch i dotyk mają pewne wspólne cechy, takie jak to, że oba wykorzystują mechanoreceptory do kodowania wibracji we wspólnym zakresie niskich częstotliwości od 50 Hz do 700 Hz. Sygnały dźwiękowe i wibracje są często odbierane łącznie, np. podczas dzwonienia i wibrowania telefonu komórkowego lub podczas jazdy samochodem. Naukowcy opracowali sensoryczne urządzenie zastępcze, nazwane SSD, które może przekazywać mowę jednocześnie za pomocą słuchu i wibracji na opuszkach palców. Wibracje odpowiadają niskim częstotliwościom wyodrębnionym z mowy. W eksperymencie 40 osób, które nie posługiwały się językiem angielskim i miały prawidłowy słuch, poproszono o powtórzenie zdań, które zostały zniekształcone, co symulowało słyszenie za pomocą implantu ślimakowego w hałaśliwym otoczeniu. W niektórych przypadkach do zdań dodawano wibracje na opuszkach palców odpowiadające niższym częstotliwościom mowy. Aby symulować te częstotliwości, badacze opracowali system, który przekształca dźwięk w wibracje. Urządzenia te umożliwiają zmianę danych otrzymywanych z jednego zmysłu na drugi, na przykład słuchu na dotyk lub wzroku na słuch. Naukowcy uważają, że mózg dorosłego człowieka może w stosunkowo prosty sposób nauczyć się wykorzystywać taką czy inną kombinację zmysłów, aby lepiej rozumieć sytuacje. Wskazują też, że nawet w wieku dorosłym, a więc długo po upływie etapu rozwoju, można wytrenować nowe połączenie między przetwarzaniem mowy a dotykiem, oraz że proces ten może być szybki i intuicyjny. Obecnie kolejna faza badań jest prowadzona z udziałem osób niedosłyszących i całkowicie głuchych. Na tym etapie urządzenie będzie indywidualnie dostosowana do każdego z uczestników jako połączenie dźwięku i wibracji lub samych wibracji przed wszczepieniem implantu ślimakowego w przypadku osób niesłyszących. Ma to na celu ustalenie czy uczestnicy rozumieją mowę za pomocą zmieniających się wibracji. Inżynierowie chcą też zminiaturyzować urządzenie tak, aby można było je nosić przy sobie i korzystać z niego na co dzień.

Podobnym narzędziem, z którego korzystamy na co dzień i które jest z nami stale jest krew. Człowiek o przeciętnej masie ciała ma w sobie 5–6 litrów krwi, z racji różnicy w rozmiarach i masie ciała, mężczyźni mają przeciętnie około litra więcej krwi od kobiet, a u dzieci krew to około 1/10–1/9 wagi ciała. Czerwona zawiesina wewnątrz nas jest nieoceniona także w medycynie, pozwala na diagnozę wielu różnych schorzeń i niebezpiecznych dla nas stanów. Na podstawie charakterystycznych zmian w obrazie krwi można rozpoznać wiele chorób, a także określić ich zaawansowanie. Dlatego też krew jest najczęściej badanym laboratoryjnie płynem ustrojowym. Międzynarodowa grupa naukowców opracowała test krwi, który pozwala przewidzieć, czy dana osoba jest w grupie wysokiego ryzyka wystąpienia zawału serca, udaru mózgu, niewydolności serca lub śmierci z powodu jednego z tych schorzeń w ciągu najbliższych czterech lat. Wykorzystali uczenie maszynowe do przeanalizowania 5 000 białek w próbkach osocza krwi pobranych od 22 849 osób i zidentyfikowali sygnatury 27 białek. Po zweryfikowaniu wyników u ponad 11 000 osób okazało się, że ich model był mniej więcej dwukrotnie lepszy od istniejących wskaźników ryzyka, które wykorzystują wiek, płeć, rasę, historię choroby, poziom cholesterolu i ciśnienie krwi do oceny prawdopodobieństwa wystąpienia schorzeń sercowo-naczyniowych. Podczas gdy testy genetyczne mogą dać wyobrażenie o ryzyku wystąpienia pewnych chorób, analiza białek może dać dokładniejszy obraz tego, co w danym momencie robią narządy, tkanki i komórki danej osoby. Co ważne, nowy test może również dokładnie ocenić ryzyko u osób, które w przeszłości przeszły zawał serca lub udar mózgu, lub cierpią na dodatkowe choroby i przyjmują leki zmniejszające ryzyko. Dzięki niemu lekarze będą mogli określić, czy stosowane przez pacjentów leki działają, czy też potrzebują oni dodatkowych leków, aby zmniejszyć indywidualne ryzyko. Test może być również wykorzystany do przyspieszenia opracowywania nowych leków na choroby układu krążenia, ponieważ umożliwia szybszą ocenę skuteczności podczas badań klinicznych, zamiast czekać miesiące lub lata na poprawę lub pogorszenie stanu zdrowia pacjentów. Od dawna istnieje też zainteresowanie badaniem związku między biomarkerami krwi a zaburzeniami psychicznymi, mimo że taki związek jest trudny do ustalenia. Ludzie często uważają, że zdrowie psychiczne jest oddzielone od zdrowia reszty ciała. Jest to dalekie od prawdy: istnieją wyraźne dowody na to, że wiele substancji biochemicznych związanych z takimi chorobami, jak cukrzyca i choroby autoimmunologiczne, ma bezpośredni wpływ na funkcjonowanie naszego mózgu. W wielu badaniach starano się poznać tę kwestię, skupiając się na substancjach zwanych biomarkerami, które można łatwo zmierzyć we krwi. Biomarker to po prostu coś w organizmie, co jest oznaką określonej choroby lub procesu. Biomarkery są często związane z badaniami krwi zlecanymi przez lekarza, takimi jak stężenie cholesterolu, cukru we krwi lub enzymów wątrobowych. Zaburzenia zdrowia psychicznego, w tym depresja, schizofrenia i anoreksja, wykazują związek z markerami biologicznymi wykrywanymi w rutynowych badaniach krwi – wynika to z nowego badania genetycznych, biochemicznych i psychiatrycznych danych pochodzących od prawie miliona osób. Zarówno choroby psychiczne, jak i biomarkery krwi są tym, co genetycy nazywają "cechami złożonymi". W przypadku cech złożonych zaangażowanych jest wiele genów, a swój udział ma także środowisko w jakim żyjemy. Powszechna dostępność danych genetycznych pozwoliła na zbadanie, w jaki sposób ogromna liczba drobnych zmian w sekwencji DNA wiąże się z ryzykiem wystąpienia chorób psychicznych. Te same warianty można następnie powiązać z mierzonym poziomem biomarkera we krwi. Na przykład, w badaniu stwierdzono związek genetyczny między liczbą białych krwinek a depresją. Może to oznaczać, że jakiś proces w naszym organizmie wpływa zarówno na depresję, jak i na liczbę białych krwinek. Jeśli udałoby się ustalić, na czym polega ten wspólny proces, można by lepiej zrozumieć przyczyny depresji i podjąć odpowiednie leczenie. Trzeba jednak zastrzec, że badanie nie mówi, czy biomarkery krwi są zaangażowane w to, co powoduje choroby psychiczne. Aby odróżnić korelację od związku przyczynowego w medycynie należy przeprowadzić badania kliniczne, w których pacjenci losowo otrzymują leczenie lub placebo.

Zarówno na zdrowie fizyczne jak i psychiczne ogromny wpływ ma czas - starzenie to stopniowe zmniejszanie się sprawności organizmu, które z czasem prowadzi do dysfunkcji tkanek i chorób. Na poziomie komórkowym starzenie się wiąże się z ograniczeniem funkcji i zmienioną ekspresją genów. Czy można zatrzymać starzenie, a nawet więcej czy można je cofnąć? Okazuje się, że znaleziono sposób, aby to zrobić. Historia odkrycia przez japońskich naukowców w 2006 roku indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych jest fascynująca i otworzyła przed badaczami medycznymi zupełnie nowe możliwości. Jak powstały takie komórki? Na początku były zwykłymi komórkami skóry pochodzącymi od dorosłych myszy. Pobierając je i infekując wirusem, który miał wprowadzić 24 starannie dobrane geny, zespół naukowy był w stanie skutecznie cofnąć czas, przywracając te komórki do ich wczesnej fazy rozwoju. Co więcej komórki odnowiły zdolność do dzielenia się w komórki skóry, komórki nerwowe i prawie każdy inny typ komórek w ludzkim ciele. Komórki macierzyste pobrane z komórek dorosłych, a nie z embrionów, nie tylko budzą mniej kontrowersji etycznych, ale także przynoszą pewne korzyści praktyczne, w tym mniejsze ryzyko odrzucenia przez układ odpornościowy, ponieważ można je wytworzyć z własnych komórek pacjenta. Do czego można używać takich komórek? Są one wszechstronnym narzędziem naukowym, które okazuje się przydatne w modelowaniu chorób i badaniach przesiewowych leków, ale także w dziedzinie medycyny regeneracyjnej. Naukowcy byli w stanie wykorzystać komórki macierzyste do wytworzenia wielu linii komórkowych elementów oka. W ten sposób powstały tkanki, które następnie wszczepiono do oczu królików ze ślepotą rogówkową, aby naprawić ten narząd i przywrócić im wzrok. Komórki te zostały też użyte do rozwiązania problemu niedoboru dopaminy w zwierzęcych modelach choroby Parkinsona i naprawiania uszkodzonych mięśni serca u świń. Nowa technika, poddaje komórki działaniu czynników tylko przez 13 dni w taki sposób, że komórki można odmłodzić bez utraty ich funkcji, a odmłodzenie polega na przywróceniu pewnych funkcji starym komórkom. Komórki te funkcjonowały jakby były o 30 lat młodsze, ale były też w stanie zachować niektóre ze swoich wyspecjalizowanych funkcji nabytych wraz z wiekiem. Jak widać, nowe techniki wykorzystujące komórki macierzyste już teraz otwierają niewiarygodnie szeroki wachlarz możliwości medycznych w tym odkrycie nowych terapii przeciwdziałających starzeniu.

A jak mówi znakomita piosenka czas uczy nas także pogody. O ile prognozy pogody na Ziemi są dokładniejsze niż kiedykolwiek wcześniej to już próby przewidywania zachowania naszego Słońca są nieco bardziej skomplikowane. Co około jedenaście lat, w czasie minimum słonecznej aktywności, rozpoczyna się nowy cykl słoneczny, który osiąga maksimum od 3 do 5 lat później. Następnie aktywność maleje przez około 6–7 lat, aż do rozpoczęcia kolejnego cyklu słonecznego. Co 11 lat bieguny Słońca zamieniają się miejscami: południowy staje się północnym, a północny południowym. Nie jest jasne, co napędza te cykle, ale wiemy, że bieguny zmieniają się, gdy pole magnetyczne jest najsłabsze. Po zmianie biegunów pole magnetyczne wzmacnia się, a aktywność słoneczna wzrasta do maksimum słonecznego, po czym ustępuje przed kolejną zmianą biegunów. W celu śledzenia postępu takiego cyklu naukowcy monitorują plamy słoneczne - są to nieco ciemnieje i chłodniejsze miejsca obserwowane na tarczy Słońca, związane z jego aktywnością, która często manifestuje się też w postaci olbrzymich eksplozji - rozbłysków słonecznych lub koronalnych wyrzutów masy. Ostatnie minimum słoneczne, kiedy pole magnetyczne Słońca jest najsłabsze i charakteryzuje się minimalną aktywnością plam słonecznych, miało miejsce w grudniu, trzy lata temu. Obecnie znajdujemy się w 25. cyklu słonecznym, który zmierza do maksimum zaplanowanego na lipiec 2025 r., kiedy to aktywność plam powinna osiągnąć najwyższy poziom. Jednak liczba plam w ciągu ostatnich 18 miesięcy przewyższa prognozy. Aktualnie na Słońcu znajduje się około 78 plam, a według prognoz powinno ich być ok 34, ponieważ do maksimum słonecznego brakuje jeszcze ponad trzy lata. To z kolei oznacza, że może nas czekać kilka dość spektakularnych burz słonecznych, będących następstwem erupcji, rozbłysków i koronalnych wyrzutów masy na Słońcu. Kiedy cząstki wystrzelone w przestrzeń międzyplanetarną zderzają się z ziemskim polem magnetycznym i atmosferą, mogą powodować przerwy w łączności, wahania sieci energetycznej i spektakularne zorze polarne. W Polsce obserwacjami Słońca zajmuje się między innymi Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk. Badacze poinformowali, że 28 marca nastąpił duży rozbłysk słoneczny, połączony z koronalnym wyrzutem materii, która z prędkością 1 259 km/s leciała w stronę Ziemi. Obserwowalnym skutkiem były zorze polarne, ale konsekwencje mogą być znacznie poważniejsze. Burze geomagnetyczne mogą powodować skoki napięcia, a w przypadku długotrwałego zjawiska mogą uszkadzać transformatory. Jedna z najbardziej intensywnych burz magnetycznych na Ziemi w dotychczasowej historii rozpoczęła się 2 września 1859. Zorza polarna widoczna była wówczas na całym świecie, została zaobserwowana nawet na Karaibach. Zaburzenia ziemskiego magnetyzmu spowodowały awarie sieci telegraficznych w całej Europie i Ameryce Północnej, a nawet okazjonalne zapalanie się od iskier papieru w telegrafach. Mimo odłączenia baterii, indukowany prąd był na tyle silny, iż pozwalał na przesyłanie wiadomości telegraficznych. Wystąpienie takiego zjawiska dzisiaj mogłoby spowodować globalną katastrofę, niszcząc cały system energetyczny krajów uprzemysłowionych, zniknęłyby wszystkie dane z naszych komputerów czy smartfonów, wszystkie dane na nośnikach cyfrowych w tym dane bankowe czy archiwa zniknęłyby na zawsze. Całkowite zniszczenie nawigacji satelitarnej spowodowałoby liczne katastrofy lotnicze i paraliż komunikacji. Spalone transformatory trzeba by było wymienić na nowe, czas produkcji wynosi ok. 12 miesięcy, pod warunkiem, że fabryka ma zapewnione dostawy surowca i energii, na co w warunkach globalnej katastrofy trudno liczyć. Jak możemy zabezpieczyć się przed takimi zjawiskami. Cóż, w 100% nie możemy. Uważa się, że wykorzystywanie niemagnetycznej stali w transformatorach oraz instalowanie zabezpieczeń przeciwprzepięciowych w sieciach energetycznych może zwiększyć odporność, ważnym działaniem jest także produkcja i gromadzenie zapasowych transformatorów. Rozwój technologiczny pozwoli na projektowanie systemów komunikacji i nawigacji z uwzględnieniem pogody kosmicznej i bardziej odpornych na jej skutki. Jak zatem sprawdzą się nasze ludzkie prognozy słonecznej pogody? Cóż, jest tylko jeden sposób, aby się o tym przekonać - musimy poczekać i zobaczyć.

Mam nadzieję, że Słońce pozwoli mi nagrać dla Was kolejny odcinek, w najbliższą środę, na który już dziś zapraszam. Jeśli chcielibyście wspierać moją działalność to zapraszam do serwisu Patronite www.patronite.pl/naukowo, za wszystkie wpłaty ogromny ukłon, pozwolą one na działalność tego podkastu. Dziękuję Wam za uwagę i do usłyszenia!