Zdarza się, że tupiemy nóżką w rytm muzyki czy szczury też mają takie odruchy? Czy poziom Twojego szczęścia wyraźnie by wzrósł po otrzymaniu 10 000 dolarów? Arkadiusz Polak, witajcie, zapraszam Was dziś także na opowieść o tym, gdzie patrzą ryby, gdy pływają do przodu oraz jak nowa terapia przywraca możliwość chodzenia osobom sparaliżowanym. Jeśli odcinek Wam się spodoba, udostępnijcie go proszę dalej, a jeśli zechcecie wesprzeć moją twórczość to najprościej można to zrobić w serwisie patronite.pl/naukowo lub stawiając mi kawę - linki znajdziecie w opisie odcinka. Podkast Naukowo po raz 68 - zaczynamy!

Kiedy w zasięgu naszych uszu pojawia się lubiana melodia, wielu z nas odruchowo tupie nogą albo porusza głową w rytm muzyki. Postrzeganie muzycznego rytmu oraz synchronizacja z nim są powszechne u ludzi, zwykle dostrzega się to w tempie między 120, a 140 uderzeń na minutę, współczesna muzyka popularna często wykorzystuje tempa z tego zakresu.

Taka zdolność do synchronizacji ruchów ciała ze słyszaną melodią występuje tylko u ludzi i wąskiej grupy zwierząt, które potrafią zmieniać wydawane dźwięki w reakcji na życiowe doświadczenia, są to niektóre ptaki, słonie i nietoperze oraz foki, delfiny czy wieloryby. Nowa praca badaczy z Japonii sugeruje, że także szczury potrafią postrzegać melodie i tańczą w ich rytm co skłania autorów badania do wniosku, że "synchronizacja rytmu może być bardziej rozpowszechniona w całym królestwie zwierząt niż wcześniej sądzono".

Aby to sprawdzić zmierzono ruchy głowy dziesięciu szczurów, poprzez przymocowanie do ich czaszek małych, bezprzewodowych czujników przyspieszenia. Co ważne szczury nie były w żaden sposób nagradzane, gdy wykonywały taneczne ruchy więc nie miały żadnej motywacji aby to robić. Przez trzy dni puszczano im 60 sekundowe fragmenty "Sonatę na dwa fortepiany" Mozarta, zmieniając w poszczególnych próbach tempo odtwarzania utworu czasem zwalniając go do 75% oryginalnej wartości, a czasem przyspieszając nawet czterokrotnie.

Zauważono, że w niektórych próbach szczury subtelnie kiwały głowami zgodnie z rytmem odtwarzanej muzyki. Przy czym takie ruchy najczęściej można było zauważyć, gdy szczury stawały na dwóch nogach. Te mikro ruchy głowy były zbyt małe, aby zaobserwować je bezpośrednio, ale czujniki dobrze je wykrywały choć tylko w niektórych przypadkach.

Dane z akcelerometrów pokazały, że pięć z 10 szczurów poruszało głową w rytm sonaty, gdy była ona odtwarzana w oryginalnym tempie 132 uderzeń na minutę oraz gdy tempo zmniejszono do 75% jej oryginalnej prędkości. Początkowo szczury nasłuchują muzyki i dopiero po chwili reagują na nią, później ruchy głowy są częstsze i mocniejsze.

Nie wszystkie zwierzaki reagowały z taką samą intensywnością, podobnie jak u ludzi reakcje na muzykę wydają się bardzo indywidualne. Za to wszystkie szczury przestały reagować na utwór, gdy zostało on znacznie przyspieszony, dwu lub czterokrotnie.

Co ciekawe to rytmiczne zachowanie szczurów znikało po kilku próbach. Badacze wnioskują, że to efekt nowości powodował, że szczury słysząc nową muzykę poruszały głowami w jej rytm. Ale gdy już przyzwyczaiły się do muzyki, traciły zainteresowanie i stopniowo przestawały na nią reagować.

Jeśli chcemy ustalić dlaczego szczury reagują na muzyczny rytm i co dzieje się w ich mózgach potrzebne są dalsze badania, gdyż nie jest wcale wykluczone, że podczas eksperymentu szczury ruszały się, bo były po prostu przestraszone, a same ruchy głowy to jedynie reakcja na głośniejsze fragmenty utworu.

Jak wskazuje jeden z krytyków tej pracy, aby udowodnić, że szczury faktycznie postrzegają i synchronizują się z rytmem trzeba by wykazać, że taneczne ruchy zwierząt pojawiają się na moment przed pojawieniem się samego rytmu. Tak jak reakcje u ludzi, które są nieco przedwczesne i przewidujące, aby potwierdzić je u szczurów dobrze byłoby, gdyby badacze stopniowo przyspieszali lub zwalniali muzykę podczas eksperymentu i sprawdzali, czy reakcje szczurów zmieniły się w czasie a one same dostosowały do nowego rytmu.

Eksperyment z tańczącymi szczurami nie przyniósł zatem jednoznacznych odpowiedzi, ale nie oznacza to, że takie rytmiczne reakcje u szczurów nie występują. Jak puentuje jeden z badaczy "być może po prostu nie byliśmy jeszcze na tyle sprytni, by wymyślić, jak to zmierzyć".

"Patrz pod nogi!" - ta powtarzana wielokrotnie porada kierowana do dzieci, które potykają się podczas chodzenia dużo mówi nie tylko o niezdarności dzieciaków, ale też o samym ludzkim ruchu, jego postrzeganiu i sposobach jego wykrywania. Czasem nasze zmysły płatają nam figle, gdy chodzi o postrzeganie ruchu, dobrym tego przykładem jest sytuacja, gdy siedzisz w pociągu, który stoi na dworcu. Jeśli patrząc za okno zobaczysz obok pociąg, który właśnie ze stacji odjeżdża możesz mieć poczucie, że ty też się ruszasz. Wprawdzie siedzisz nieruchomo, o czym informują Cię wszystkie Twoje zmysły, ale wzrokowa wskazówka jest tak silna, że unieważnia ten fakt.

Podobny problem, dużo istotniejszy dla ich funkcjonowania, mają ryby. Ponieważ woda się porusza, a jej strumień potrafi być naprawdę silny, to ryba musi się cały czas stabilizować, aby pozostać w miejscu. Potrzebuje dobrych i sprawdzonych informacji o swojej prędkości i kierunku w jakim się porusza. Z tego powodu, jak donoszą badacze w nowej pracy, ryby patrzą w dół podczas pływania - analogicznie jak ludzie pod nogi podczas chodzenia.

Zwierzęta powszechnie korzystają ze wzroku, aby poprawnie ocenić własny ruch, zwłaszcza gdy żyją w środowisku, w którym jest dużo zakłóceń. W takim otoczeniu pływają ryby - pozostałe zwierzęta, rośliny, śmieci i inne pływające w rzece cząstki mogą powodować u ryb dezorientację i dawać im fałszywe wrażenie, że się poruszają.

Aby sprawdzić, gdzie ryby kierują swój wzrok, ignorując chaos wokół badacze skupili się na bardzo lubianym przez naukę gatunku popularnych rybek akwariowych - danio pręgowanym. Tym razem nie sprawdzano tego w laboratorium, ale postanowiono sprawdzić ich naturalne środowisko w Indiach.

Zespół odwiedził siedem różnych miejscówek, były to płytkie rzeki w których naturalnie żyją te ryby. Przy użyciu zamkniętej w wodoodpornej obudowie kamery, kręcącej obraz w 360 oraz ramienia, którym mogli sterować, badacze byli w stanie zanurzyć kamerę w wodzie i poruszać nią w taki sposób aby umieścić obiektyw tam, gdzie byłyby oczy ryb. W ten sposób udało się zebrać dane i symulować ruch ryby w naturalnym otoczeniu.

Następnie już w laboratorium zespół śledził również ruchy rybek danio wewnątrz kuli z diodami LED. Ponieważ ryby mają duże pole widzenia, nie muszą poruszać oczami, aby rozejrzeć się dookoła, tak jak robią to ludzie. Badacze puszczali więc bodźce ruchowe w postaci pasków dających się zauważyć przez ryby i obserwowali ich reakcje. Kiedy wzory pojawiły się na dnie zbiornika, ryby pływały razem z ruchomymi wzorami.

Następnie, po raz pierwszy, połączono symulacje mózgu danio, rodzimego środowiska i przestrzennie zmiennego zachowania podczas pływania w jeden model obliczeniowy. Analizując ten model, naukowcy doszli do wniosku, że to dziwactwo - patrzenie w dół podczas pływania do przodu - jest adaptacyjnym zachowaniem, które wykształciło się, aby pomóc rybom w samo stabilizacji, na przykład podczas pływania pod prąd. Dzięki temu ryby skupiają się na informacjach, które znajdują się pod nimi, koryta rzek mają wiele kształtów, więc ryby widzą silne elementy na dnie, które mogą śledzić podczas ruchu ignorując przy tym chaos wokół nich i nad nimi.

Informacje te nie tylko dają pewien wgląd w zachowanie ryb, ale mogą również przydać się człowiekowi - na przykład podczas projektowania systemów sztucznego widzenia lub robotów inspirowanych naturalnymi zachowaniami zwierząt.

Pieniądze szczęścia nie dają. Nie kupisz szczęścia za pieniądze. Te i inne powiedzenia starają się przekazać, że są ważniejsze rzeczy kształtujące nasze poczucie szczęścia niż same pieniądze. Niestety wnioski z eksperymentu, w którym postanowiono sprawdzić czy zastrzyk gotówki może mieć znaczący i pozytywny wpływ na życie ludzi, zdają się przeczyć tym idealistycznym powiedzeniom. Trzeba również pamiętać o rzeczywistości, w której "najbogatsze 10% świata posiada trzy czwarte globalnego bogactwa, podczas gdy najbiedniejsza połowa posiada tylko 2%".

Różne badania prowadzono wcześniej, aby dowieść twierdzeniom, że ludzie o wyższych dochodach są zazwyczaj zdrowsi, lepiej wykształceni i czują się szczęśliwsi. Nie jest też zaskoczeniem, że udzielenie pomocy materialnej ludziom najbiedniejszym wyraźnie potwierdza tezę, że szczęście idzie wraz z pieniędzmi. Czy otrzymanie gotówki znacząco poprawiłoby szczęście ludzi w krajach o wyższych dochodach?

Dotychczas zakończyły się dwa badania mające na celu to sprawdzić. W Finlandii rząd zapewnił dwóm tysiącom bezrobotnych mieszkańców po 560 euro miesięcznie i poinformował, że program ten zwiększył ich szczęście. Za to, gdy w Kandzie 50 bezdomnych osób otrzymało jednorazową zapomogę w wysokości 7 500 dolarów to taka pomoc nie podwyższyła istotnie poziomów szczęścia. Trwa również inne badanie w USA, w którym przez 2 lata 125 gospodarstw domowych o niskich dochodach otrzymuje po 500 dolarów miesięcznie.

2 000 000 dolarów. Tyle kosztowało nowe badanie sfinansowane przez dwóch zamożnych, anonimowych darczyńców, a polegało ono na... rozdaniu pieniędzy. Uczestnicy, którzy je otrzymali pochodzili z różnych krajów, z Brazylii, Indonezji, Kenii, Australii, Kanady, Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Nie wiedzieli oni w jakim eksperymencie mieli brać udział, badanie zostało im przedstawione jako "tajemnicze", a to spowodowało, że kilku uczestników w ogóle nie uwierzyło, że badanie jest prawdziwe, dopóki faktycznie nie zobaczyli pieniędzy na swoim koncie.

Kwota była niebagatelna, bo każdy z uczestników otrzymał 10 000 dolarów amerykańskich pod jednym warunkiem - mieli je wydać w ciągu 3 miesięcy. Równocześnie do badania pozyskano 100 innych osób, które żadnych pieniędzy nie dostali - była to grupa kontrolna.

Obdarowani szczęśliwcy musieli wypełniać co miesiąc kwestionariusze, w których mierzono trzy czynniki określające ich subiektywny dobrobyt: zadowolenie z życia oraz pozytywny i negatywny nastrój. I ogólne wyniki nie będą dal nikogo zaskoczeniem - ci którzy gotówkę otrzymali ocenili swoje szczęście wyżej niż nie obdarowana grupa kontrolna, a poziom ich szczęścia utrzymał się nawet 6 miesięcy po badaniu.

Zauważono też, że im niższe dochody uczestników, tym większy wzrost postrzeganego szczęścia. Osoby zarabiające 10 tys. dolarów rocznie zyskały dwa razy więcej szczęścia niż osoby zarabiające 100 tys. dolarów. Ale powyżej pewnego progu zarobków, 123 tysięcy dolarów rocznie, te wzrosty były znacznie niższe lub nawet nie istniały.

Jak wiele szczęścia przyniosła rozdana gotówka? Chociaż jest to spekulacja, to autorzy pracy postanowili to oszacować. W ciągu 3-miesięcznego okresu badania, całkowita satysfakcja z życia odbiorców gotówki wzrosła o 72 punkty. Ale rozdanie 2 milionów dolarów mogło zmniejszyć szczęście dwóch darczyńców, badacze oszacowali taki spadek szczęścia tej pary ludzi na 0,32 punktu.

Sugeruje to, że redystrybucja bogactwa w tym konkretnym badaniu zapewniła około 225 razy więcej satysfakcji z życia niż pozostawienie go skoncentrowanego w rękach dwóch zamożnych osób. Są to jednak ciekawe domniemania, bo przecież może być tak, że otrzymanie 10 tysięcy dolarów może przynieść szczęście tylko przez jakiś czas, a podarowanie 2 milionów dolarów może być źródłem szczęścia dla bogatych darczyńców, wszak dobrowolne pomaganie innym też jest źródłem przyjemności.

Przy interpretacji tych wyników należy zachować ostrożność, badanie nie obejmowało reprezentatywnych prób krajowych i skupiało się na ograniczonym okresie czasu. Ale eksperyment ten dostarcza dowodów na to, że pomoc ludziom biedniejszym, naprawdę powoduje, że są oni szczęśliwsi. I wcale nie trzeba być milionerem, aby takiej pomocy komuś udzielić, nawet małe kwoty robią dużą różnicę.

Dotychczas paraliż spowodowany u ludzi uszkodzeniem rdzenia kręgowego był poważny i nieodwracalny. Jednak nowe badanie naukowców ze Szwajcarii daje nadzieję na możliwość leczenia takich urazów, a jeśli ich ustalenia się potwierdzą mogą prowadzić do przełomowych metod leczenia w przyszłości.

Neurony odpowiedzialne za chodzenie znajdują się w lędźwiowym odcinku rdzenia kręgowego. Aby chodzić, mózg nadaje polecenia poprzez ścieżki, które kaskadowo od pnia mózgu aktywują te neurony. Ciężki uraz rdzenia kręgowego narusza ten znakomicie zorganizowany system komunikacji. Nawet gdy neurony zlokalizowane w lędźwiowym odcinku rdzenia kręgowego nie są bezpośrednio uszkodzone przez uraz, to pozbawienie ich istotnych poleceń powoduje, że przestają one wykonywać swoje zadania, czego konsekwencją jest trwały paraliż.

Pierwsze na świecie badanie kliniczne przeprowadzono na 9 pacjentach, testując na nich zewnątrzoponową stymulację elektryczną, czyli w skrócie EES. Ta forma leczenia polega na stymulowaniu neuronów impulsami elektrycznymi poprzez implant umieszczony w kręgosłupie.

Uczestnicy przez pięć miesięcy brali udział w rehabilitacji z użyciem systemu EES, polegało to na staniu, chodzeniu i wykonywaniu różnych ćwiczeń z urządzeniem, cztery do pięciu razy w tygodniu. Z czasem wszyscy uczestnicy badania mogli znów chodzić, w przypadku czterech z nich nawet wówczas, gdy urządzenie było później wyłączane. Trwały powrót do chodzenia sugerował, że rehabilitacja z EES przebudowuje rdzeń kręgowy, problem w tym, że badacze nie wiedzieli, dlaczego.

Te podejrzenia co do mechanizmu działania sprawiły, że naukowcy postanowili szukać wskazówek w aktywności neuronów podczas chodzenia. Nieoczekiwanie odkryli, że rehabilitacja EES doprowadziła do zmniejszenia ogólnej aktywności w odcinku lędźwiowym kręgosłupa, co oznacza, że jakieś określone neurony musiały być odpowiedzialne za trwałe przywrócenie możliwości chodzenia po paraliżu.

Aby to sprawdzić skorzystano z myszy i stworzono "molekularny atlas" neuronów w rdzeniu kręgowym tych zwierzaków, wykorzystując technologie o wysokiej wydajności, które pozwoliły na badanie rdzenia kręgowego z rozdzielczością pojedynczych komórek.

Dzięki temu udało się odkryć dwa rodzaje neuronów, które same w sobie nie są potrzebne podczas prawidłowego chodzenia, ale stają się komórkami organizującymi powrót do zdrowia po urazie rdzenia kręgowego i mogą odgrywać kluczową rolę przy powrocie do zdrowia po paraliżu.

Zrozumienie roli neuronów w złożonych zachowaniach, takich jak chodzenie, jest podstawowym wyzwaniem w neuronauce. Dzięki nowej metodzie można będzie sprawdzać role komórek w dowolnej tkance, w odpowiedzi na dowolny bodziec biologiczny. A jeśli wiemy co, gdzie i jak działa to kolejnym krokiem mogą być konkretne terapie polegające na takim manipulowaniu neuronami, aby jak najszybciej zregenerować rdzeń kręgowy.

I to wszystko na dziś, kolejny odcinek usłyszycie już w najbliższą środę. Zapraszam także na stronę Naukowo.net gdzie znajdziecie transkrypcje wszystkich odcinków i świetne artykuły naukowe uznanych autorów, w sam raz na jesienne wieczory. Tymczasem dziękuję za uwagę, miłej niedzieli, do usłyszenia!