Rytm życia na planecie ważny jest nie tylko dla człowieka, zmiany, do których dochodzi na Ziemi wpływają też na białe misie. Arkadiusz Polak, witam Was w 28. odcinku podkastu Naukowo, w którym opowiem też o sztucznej inteligencji, która nie musi zmagać się z problemem samotności za to powinna obliczać ruch podczas jazdy samochodem. Tradycyjnie proszę Was o udostępnianie tego odcinka i lajkowanie go, subskrybujcie też podkast, aby nie przegapić kolejnych odcinków. Zapraszam również na stronę Naukowo.net po więcej ciekawych artykułów i na nasz naukowy serwer Discord - wszystkie linki znajdziecie w opisie odcinka wraz ze źródłami informacji. Zaczynamy!

Każdego dnia z naszymi ciałami dzieje się wiele rzeczy, z których nie do końca zdajemy sobie sprawę, nie jesteśmy ich świadomi i często nie wiemy, dlaczego nasz organizm reaguje w taki, a nie inny sposób. Poczucie rytmu jest jedną z takich funkcji, łącząc się nierozerwalnie z muzyką, ale także z ruchem i mową. Nasza skłonność do postrzegania, tworzenia i doceniania rytmów jest kluczową cechą ludzkiego doświadczenia przez całe nasze życie od pierwszych jego chwil. Nawet małe dzieci są wrażliwe na społeczne i językowe sygnały płynące z rytmu, a rodzice używają kołysanek i kołysania w interakcji z niemowlętami. Rytmiczna muzyka opiera się na percepcji stabilnego, okresowego pulsu określanego w języku angielskim jako "beat" czyli takt lub rytm. I pomimo, że mamy różne rodzaje muzyki wywodzące się z wielu kultur to takt stanowi niejako fundament utworów muzycznych. Dostrzeganie, przewidywanie i analizowanie rytmu jest nie tylko widoczne w muzyce czy śpiewaniu także wspólnym, ale stanowi podstawę tańca. A sama muzykalność obejmująca zarówno słuchanie muzyki jak i jej tworzenie ma wpływ na społeczeństwo, wspierając zachowania prospołeczne i powodując dobre samopoczucie. U współczesnych ludzi percepcja i synchronizacja rytmu jest czynnikiem wpływającym na mowę i umiejętności czytania i pisania oraz jest związana z poznaniem, funkcjami motorycznymi i współdziałaniem w społeczeństwie, możliwe jest także, że postrzeganie rytmu pojawiło się u ludzi w celu wspierania komunikacji i spójności grupy. A same badania nad rytmem mają znaczenie dla zrozumienia ludzkiej zdolności do postrzegania i przewidywania naturalnych rytmów i mogą mieć znaczenie dla lepszego poznania rozwojowych zaburzeń mowy i języka, które wykazują związek z nietypowym rytmem oraz wyjaśniać mechanizmy rehabilitacji opartej na rytmie na przykład w przypadku udaru mózgu i choroby Parkinsona. Gdzie zatem tworzy się poczucie rytmu? Wyniki badań neuroobrazowych ukazują w naszych mózgach słuchowo-ruchowe sieci leżące u podstaw postrzegania i wytwarzania przez nas rytmu. Szczególnie móżdżek odgrywa ważną rolę w kontroli skoordynowanych ruchów, równowagi, oddychania, tańca, a nawet percepcji rytmu podczas biernego słuchania muzyki. Mechanizmy dopasowania, przewidywania i nagradzania współpracują ze sobą, powodując odpowiednie poczucie rytmu w odniesieniu do sygnałów pochodzących z muzyki podczas słuchania, grania, śpiewania lub tańca. Poczucie rytmu jest także sprawą bardzo indywidualną, niektórzy mają ponadprzeciętne umiejętności wyczuwania rytmu, inni mogą mieć z nim problemy. W nowym badaniu sprawdzono czy metody genetyczne mogą być wykorzystane do poznania biologicznych podstaw muzykalności i cech rytmu człowieka. Wcześniejsze badania bliźniąt i te przeprowadzone wśród osób spokrewnionych ze sobą wskazują na umiarkowaną dziedziczność cech związanych z rytmem. A teraz przeprowadzono zakrojone na szeroką skalę badania genomu synchronizacji rytmu w grupie ponad 600 000 osób. W badaniach zidentyfikowano 69 wariantów genetycznych związanych ze zdolnością do postrzegania rytmu, które różniły osoby potrafiące utrzymać rytm od tych, które tego nie potrafiły. Wiele z tych wariantów znajduje się w obrębie lub w pobliżu genów zaangażowanych w funkcje neuronalne i wczesny rozwój mózgu. Badanie pokazuje, że na rytm wpływa nie tylko jeden gen, ale wiele setek genów. Badanie wykazało też, że synchronizacja rytmu ma tę samą architekturę genetyczną, co inne rytmy biologiczne, takie jak chód, oddychanie i rytm okołodobowy. Badacze zauważyli też, że genetyka wyjaśnia tylko część umiejętności rytmicznych i że środowisko danego człowieka z pewnością również odgrywa dużą rolę. Zauważono także genetyczny związek między rytmem, tempem chodu i siłą mięśniowo-szkieletową. Badania te stanowią solidną podstawę dla przyszłych poszukiwań odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób nasze geny przyczyniają się do działania w naszych mózgach mechanizmów wykorzystywanych podczas słuchania i tworzenia muzyki czy tańca.

Muzyka na pewno nie ma nic wspólnego ze zmianami klimatu, które nie budzą już żadnych naukowych wątpliwości podobnie jak wpływ jaki ma człowiek na ten proces. Konsekwencje dotykają ludzi, rośliny i zwierzęta, a niedźwiedzie polarne są jedną z najczęściej wymienianych i najbardziej charakterystycznych potencjalnych ofiar zmian klimatu. Są one największym lądowym drapieżnikiem na świecie, a ich dieta składa się głównie z fok. Polowanie większości niedźwiedzi polarnych odbywa się na lodzie morskim, więc przewidywane zmniejszanie występowania i trwałości lodu morskiego może mieć poważny wpływ na ich przetrwanie. Między innymi z tego powodu niedźwiedzie polarne są zagrożone wyginięciem, a na wolności pozostało około 36 000 osobników. Te zwierzęta potrafią przeżyć od 100 do 180 dni bez pożywienia, ponieważ lód morski znika latem. Jednak podniesienie się temperatur w Arktyce oznacza, że lód morski topi się szybciej i zamarza później, doprowadzając niedźwiedzie polarne na skraj śmierci głodowej. Do tej pory naukowcy zidentyfikowali 19 znanych subpopulacji niedźwiedzi polarnych, które żyją w kole podbiegunowym. Jedna z tych populacji obejmuje odcinek wschodniego wybrzeża Grenlandii o długości aż 3 200 km. Kiedy jednak badacze przyjrzeli się szczegółowo tej grupie, aby monitorować jej liczebność, zdali sobie sprawę, że niedźwiedzie te w rzeczywistości tworzą dwie zupełnie odrębne populacje. Stało się to możliwe dzięki 36-letnim danym z obserwacji niedźwiedzi wyposażonych w obroże GPS. Dzięki temu oraz dzięki pobraniu próbek genetycznych od poszczególnych niedźwiedzi odkryto, że niedźwiedzie z południowego wschodu Grenlandii różnią się od swoich północno-wschodnich sąsiadów. W nowym badaniu przedstawiono pierwsze dowody na istnienie genetycznie odrębnej i odizolowanej grupy tych zwierząt, która może zostać uznana za 20. subpopulację niedźwiedzi polarnych na świecie. Szacuje się, że populacja ta liczy 300 osobników, a porównania genetyczne sugerują, że była ona odizolowana od populacji północno-wschodniej przez około 200 lat. Kolejnym odkryciem jest miejsce, w którym ta populacja żyje. Naukowcy uważają, że niedźwiedzie korzystają z melanżu lodowcowego, czyli kawałków lodu, które odrywają się od lodowców fiordów i wpadają do morza. Niedźwiedzie prawdopodobnie wykorzystują te płaty słodkowodnego lodu w taki sam sposób, w jaki wykorzystują lód morski do polowania, co pozwala im się wyżywić podczas długich okresów, kiedy w regionie nie ma lodu morskiego. Teren ten jest też niedostępny dla ludzi więc brak myśliwych to dodatkowe bezpieczeństwo dla tej grupy niedźwiedzi, ale równocześnie potencjalni partnerzy mają trudności z dotarciem do siebie nawzajem co, jak sądzą naukowcy, jest przyczyną niższego wskaźniku urodzeń w tej populacji. Badanie to pokazuje, że niedźwiedzie mogą przystosować się do polowania w innych warunkach co daje nieco nadziei, że inne populacje będą mogły pójść w ich ślady w miarę pogarszania się stanu lodu morskiego na obszarach polarnych. Niestety badanie utwierdza też przekonanie, że w miarę jak lód morski będzie się nadal zmniejszać w całej Arktyce będą się też zmniejszać szanse przeżycia dla większości niedźwiedzi polarnych.

Z zimnej Arktyki przenosimy się do ciepłych serwerowni, gdzie żyje sztuczna inteligencja, a raczej te programy i algorytmy, które są tak nazywane. Sztuczna inteligencja zmieniła sposób uprawiania nauki, korzystając z podanych jej zbiorów danych może się sama uczyć przyspieszając postępy w dziedzinie poszukiwania genów, medycyny, projektowania leków czy tworzenia związków organicznych. Jednym z takich projektów pomagającym w dziedzinie chemii jest sztuczna inteligencja AlphaFold, która rozwiązała problem składania białek. Białka są powszechnie obecne w żywych organizmach, także ludzkich. Pełnią masę różnych funkcji, dzięki którym życie istnieje, nadają komórkom strukturę, wyzwalają różne reakcje organizmów, transportują małe cząsteczki i trawią pokarm. Zbudowane są z aminokwasów, czyli połączonych cząsteczek węgla, azotu, wodoru, tlenu, które w białkach tworzą długie łańcuchy jak koraliki na sznurku. Aby białko mogło spełnić swoje zadanie w komórce, musi się skręcić i wygiąć w skomplikowaną trójwymiarową strukturę i proces ten nazywamy składaniem białka, a nieprawidłowo złożone białka mogą prowadzić do poważnych chorób. Każde białko w organizmie przybiera swój własny, specyficzny kształt, a liczba kombinacji jest imponująca, szacuje się ją na 10 do potęgi 300 różnych form, czyli więcej niż jest atomów we Wszechświecie. Jeśli w tej białkowej układance zmienimy tylko jeden aminokwas może się ono źle złożyć i przestać działać. W 2016 roku wystartował projekt sztucznej inteligencji AlphaFold i w ciągu pięciu lat pokonała ona problem składania białek, a przynajmniej jego najbardziej użyteczną część, czyli określanie struktury białka na podstawie sekwencji aminokwasów. Bardzo uprościło to badania i ograniczyło ich koszty, bo naukowcy mogą teraz w ciągu godziny lub dwóch określić trójwymiarową budowę białek na podstawie aminokwasów wchodzących w ich skład. W ogromnej bazie danych znajduje się trójwymiarowa budowa niemal wszystkich białek występujących u ludzi, myszy i ponad 20 innych gatunków, czyli niemal milion struktur. Do końca 2022 roku planowane jest dodanie kolejnych 100 milionów struktur białek, co będzie stanowić niemal połowę wszystkich znanych białek, a wśród nich wiele nowych, nieznanych z budowy czy funkcji. Jest jeszcze jeden fascynujący efekt działania AlphaFold, wygląda bowiem na to, że program ten nauczył się chemii. Pomimo, że nie został zaprojektowany do przewidywania wzajemnych oddziaływań białek, zbudował modele pokazujące, jak poszczególne białka łączą się ze sobą. Udało mu się na przykład zorientować, które aminokwasy w białkach fluorescencyjnych odpowiadają za chemię, która sprawia, że białka te świecą. Naukowcy uważają, że dzięki dostarczeniu zestawów treningowych z banku danych białek i wielokrotnym dopasowywaniu sekwencji AlphaFold "myślał" jak chemicy i zaczął szukać aminokwasów, które muszą reagować ze sobą, aby białko świeciło. Projekt ten pokazuje szerokie możliwości zastosowania SI i jej potencjału w rozwoju nauki. Ale pojawia się też pytanie, czy takie zachowanie sztucznych inteligencji, która zaczyna robić coś do czego nie została początkowo zaprojektowana jest pożądane przez człowieka i będzie zawsze dla niego korzystne.

A teraz wyobraź sobie, że siedzisz w pociągu. Wyglądasz przez okno i widzisz inny pociąg na sąsiednim torze, który wydaje się być w ruchu. Ale czy to Twój pociąg się zatrzymał, podczas gdy inny pociąg się porusza, czy też Ty się poruszasz, podczas gdy inny pociąg się zatrzymał? Nasze mózgi musza zmagać się z takimi niejednoznacznymi danymi niemal cały czas i wykorzystują mechanizm wnioskowania przyczynowego, aby w sposób poprawny analizować rzeczywistość. I choć wnioskowanie przyczynowe jest kluczem do uczenia się, rozumowania i podejmowania decyzji to nie było zbyt dobrze poznane przez naukę. W nowym badaniu naukowcy opisują mechanizm zachodzący w mózgu zaangażowany we wnioskowanie przyczynowe, który pomaga mózgowi wykrywać ruch innych obiektów podczas gdy my także się poruszamy. Gdy stoisz w samochodzie na skrzyżowaniu łatwo Ci dostrzec inne samochody, ponieważ ruch w świecie bezpośrednio odwzorowuje się na Twojej siatkówce oka. Ale gdy tylko ruszysz Twoje oczy zaczną odbierać zarówno ruch świata zewnętrznego jak i Twój własny. Aby poprawnie funkcjonować Twój mózg musi odróżnić ruch, który jest wynikiem Twojego własnego przemieszczania się, od ruchu obrazu innych obiektów wokół Ciebie. Na co dzień jest to dla nas proces niezauważalny i oczywisty, ale w rzeczywistości jest niezwykle skomplikowanym problemem obliczeniowym. Mózg prawdopodobnie wykorzystuje wiele sztuczek, aby rozwiązać ten problem, ale badacze odkryli w mózgu pewien typ neuronu, który reaguje silniej na obiekty poruszające się w świecie niż na obiekty nieruchome. Dzięki temu może wykonywać pewne obliczenia lokalnie, bez potrzeby angażowania innych obszarów mózgu, przyspieszając cały proces i oszczędzając moc obliczeniową mózgu. Badacze wykazali też, że proces ten łączy działanie wielu regionów mózgu, najpierw generując odpowiedni obraz rzeczywistości, następnie przetwarzając go, aby w efekcie podjąć odpowiednią decyzję i zaplanować poprawne działanie. Badania te oferują nowy wgląd w to, jak mózg interpretuje informacje sensoryczne i mogą mieć zastosowanie w projektowaniu urządzeń sztucznej inteligencji oraz opracowywaniu metod leczenia i terapii zaburzeń mózgu. Ale także mogą być bardzo ważnym elementem przy projektowaniu systemów dla pojazdach autonomicznych, które również muszą szybko wykrywać poruszające się obiekty i uwzględniać własny ruch w taki sposób, aby unikać innych pojazdów pojawiających się w pobliżu.

Za to człowiek nie powinien unikać innych ludzi, jesteśmy zwierzętami stadnymi, a ludzki mózg ewoluował w taki sposób, by wspierać interakcje społeczne, przynależność do grupy może poprawić nasze zdrowie psychiczne. W jednym z badań mózgu przeprowadzonym u około 7 000 osób wykazano, że regiony mózgu zaangażowane w interakcje społeczne są silnie powiązane z sieciami wspierającymi procesy poznawcze, pomagającymi nam wybrać to, na co zwracamy uwagę. Ma to także wpływ na części mózgu zaangażowane w pamięć, emocje i motywację oraz te umożliwiające nam regulację emocji. Ilu znajomych potrzebujemy? Naukowcy często odwołują się do "liczby Dunbara", która stwierdza, że nie jesteśmy w stanie utrzymać więcej niż 150 relacji i zazwyczaj udaje nam się nawiązać tylko pięć bliskich związków. Istnieją jednak pewne doniesienia, które sugerują, że brakuje dowodów prawdziwość tej liczby i konieczne są dalsze badania nad optymalną wielkością grup społecznych. Jak zatem samotność wpływa na nasz mózg i nasze zycie? Naukowcy postarali się odpowiedzieć na to pytanie badając związek między izolacją społeczną, a ryzykiem demencji u osób starszych. Przeanalizowali dane prawie 500 000 osób z bazy brytyjskiego Biobanku, których średnia wieku wynosiła 57 lat szukając wpływu samotności na istotę szarą mózgu, czyli zewnętrzną jego warstwę wypełnioną neuronami. Dodatkowo posłużono się danymi z rezonansu magnetycznego ponad 32 000 osób. Badanie wykazało, że osoby samotne miały gorsze zdolności poznawcze, pamięć i czas reakcji oraz mniejszą objętość istoty szarej w wielu częściach mózgu takich jak okolice skroniowe, przetwarzające dźwięki i pomagające w kodowaniu pamięci. Wykazano także zmiany w płatach czołowych, które są zaangażowane w uwagę, planowanie i złożone zadania poznawcze oraz hipokampie, czyli kluczowym obszarze zaangażowanym w uczenie się i pamięć i który jest zazwyczaj zaburzony na wczesnym etapie choroby Alzheimera. Po 12 latach przeprowadzono badania kontrolne z udziałem uczestników, które wykazały, że u osób izolowanych społecznie, ryzyko wystąpienia demencji było o 26% wyższe. Dlaczego tak się dzieje? Czynników może być wiele jednym z nich może być przewlekły stres, na który mogą cierpieć osoby społecznie wykluczone. Innym czynnikiem może być to, że funkcje mózgu, których nie używamy z czasem zanikają. Wykazano na przykład, że u taksówkarzy zwiększała się objętość hipokampa, ponieważ zapamiętywali oni wiele adresów i tras podróży. Możliwe, że jeśli nie będziemy regularnie brać udziału na przykład w dyskusjach towarzyskich, nasze użycie języka i inne procesy poznawcze, takie jak uwaga i pamięć, ulegną osłabieniu. A to z kolei może zakłócić nasze zdolności do wykonywania bardziej skomplikowanych czynności, bo pamięć i uwaga są kluczowe dla złożonego myślenia poznawczego w ogóle. Czy można jakoś przeciwdziałać tym procesom? Okazuje się, że metod jest wiele, jedną z nich jest uczenie się nowych rzeczy na przykład języka obcego lub gry na instrumencie muzycznym. Technologia także może tu bardzo pomóc ułatwiając kontakt ze znajomymi, dieta i ćwiczenia fizyczne mają wpływ na poprawę zdolności poznawczych, a dla ludzi starszych warto organizować zajęcia w grupach, aby zapobiegać izolacji społecznej.

A na koniec tego odcinka szybka porada zakupowa, ale nie o tym co warto kupić, ale jak kupować mniej i rozsądniej. Nowe badanie sprawdziło, jak spożycie kofeiny przed zakupami wpływa na zachowania klientów. Wyniki serii eksperymentów przeprowadzonych w wielu sklepach detalicznych w różnych krajach oraz w laboratorium pokazują, że spożycie napoju zawierającego kofeinę przed zakupami zwiększa impulsywność w postaci większej liczby zakupionych produktów i wyższych wydatków. Stwierdzono, że kupujący, którzy przed wejściem do sklepu wypili filiżankę bezpłatnej kawy z kofeiną, wydali o około 50 procent więcej pieniędzy i kupili o prawie 30 procent więcej produktów niż kupujący, którzy wypili kawę bezkofeinową lub wodę. Co więcej kofeina miała również wpływ na rodzaj kupowanych produktów. Osoby, które piły kawę z kofeiną, kupowały więcej przedmiotów niebędących niezbędnymi, takich jak świece zapachowe i perfumy, niż pozostali kupujący. I uwaga - ten sam mechanizm działa, gdy siedzisz w domu przed komputerem korzystając ze sklepów internetowych. Dlaczego tak się dzieje? Kofeina, jako silny środek pobudzający, uwalnia dopaminę w mózgu, a to zwiększa impulsywność i zmniejsza samokontrolę. Z naszej perspektywy klienta, choć umiarkowane spożycie kofeiny przynosi pozytywne korzyści zdrowotne, może to mieć niezamierzone negatywne konsekwencje finansowe. Dlatego jeśli chcesz kontrolować nieprzewidziane wydatki i ograniczyć kupowanie produktów pod wpływem impulsu, unikaj spożywania napojów zawierających kofeinę przed zakupami także internetowymi.

Tą kofeinową poradą kończymy sobotni odcinek, jeśli Wam się spodobał, możecie wesprzeć mnie w serwisie Patronite, abym mógł kontynuować produkcję podkastu. Zapraszam Was na kolejną audycję w środę, dziękując Wam za uwagę życzę przemiłego weekendu, do usłyszenia!