Dzieńdoberek, przy mikrofonie Arkadiusz Polak, przed Wami kolejny odcinek podkastu Naukowo, a wcześniej tradycyjnie zachęcam do polubienia, komentowania i udostępnienia tego odcinka oraz zapraszam na nasz nowy, naukowy serwer Discord, do którego link znajdziecie w opisie. A w dzisiejszej audycji opowiem o tym jak miejsce, w którym się wychowaliśmy wpływa na umiejętności nawigacji, czy medytacja zmienia budowę mózgu i o nadchodzącym sezonie huraganów w Stanach Zjednoczonych. Sprawdzimy też czy pszczoły rozróżniają parzystość liczb, zagłębimy się w statystyki wypadków drogowych i pogadamy o ludzkiej kupie. Zapraszam!

To w jakich okolicznościach wychowywaliśmy się za młodu ma potężne konsekwencje w całym naszym życiu. Ważne jest tu nie tylko to w jakiej kulturze dorastaliśmy, ale także co to było za miejsce. Zarówno geograficzne jak i kulturowe właściwości środowiska mają głęboki wpływ na poznanie i nasze zdrowie psychiczne. We wcześniejszych badaniach wykazano, że dorastanie w miastach wiąże się z wyższym ryzykiem niektórych zaburzeń psychicznych, ale równocześnie inne badania sugerują, że w większych miastach łatwiej nawiązać kontakty społeczne czy zabezpieczyć się finansowo, a to stanowi bufor chroniący przed depresją. Nowe badanie zwraca uwagę na to, jak środowisko, w którym dorastaliśmy, wpływa na późniejsze zdolności poznawcze. Naukowcy z Francji, Niemiec, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii ocenili umiejętności nawigacyjne ludzi, wykorzystując bazę danych gry mobilnej "Sea Hero Quest", która zawiera dane dotyczące zachowań związanych z nawigacją przestrzenną prawie 4 milionów graczy. Gra polega na prowadzeniu wirtualnej łodzi przez różne punkty kontrolne na mapie, w jak najkrótszym czasie, po wcześniejszym jej zapamiętaniu. W badaniu uwzględniono graczy, którzy osiągnęli 11 poziom i podali dane demograficzne co zawęziło liczbę badanych do prawie 400 000 graczy z 38 krajów, zarówno kobiet jak i mężczyzn w różnym wieku. Naukowcy potwierdzili wcześniejsze wyniki, które wykazały, że ogólna sprawność orientowania się w terenie spada wraz z wiekiem, mężczyźni radzą sobie lepiej niż kobiety, a sprawność wzrasta wraz z poziomem wykształcenia. Nowe wnioski pokazują, że wychowanie w środowiskach wiejskich powoduje, że w późniejszych latach umiejętności nawigacyjne są na wyższym poziomie. Uczestnicy wychowujący się w miastach nie radzili sobie tak dobrze z nawigacją, a osoby z przedmieść osiągały wyniki gdzieś pomiędzy tymi dwiema grupami. Ten nowo odkryty związek jest już niezależny od wieku, płci, umiejętności w zakresie gier wideo czy wykształcenia. Równocześnie osoby, które spędziły dzieciństwo w bardziej skomplikowanych miastach z trudniejszym do przewidzenia układem dróg, takich jak europejskie, miały lepsze wyczucie kierunku. Może to wynikać z większej potrzeby śledzenia kierunku celu, ze względu na większe zróżnicowanie krzyżowania się ulic. Częściej trzeba też w takim środowisku używać pamięci przestrzennej lub prospektywnej dla nazw ulic i nadchodzących zakrętów. Takie wymagania stawiane nam w okresie dorastania prawdopodobnie zwiększają możliwości systemów neuronalnych, które leżą u podstaw orientacji, pamięci prospektywnej i zdolności planowania. Uczestnicy dorastający w małych miastach o prostej siatce ulic mieli większe problemy z nawigacją, a zatem wyniki wskazują, że środowisko, w którym dorastaliśmy, jest związane ze zdolnościami poznawczymi i że związek ten jest stabilny w ciągu całego życia. Jednak siła tych wniosków była różna w różnych krajach. Korelacja była silna w takich krajach jak Argentyna, Wielka Brytania i Stany Zjednoczone, ale na przykład uczestnicy badania z Węgier prawie nie wykazywali takich powiązań. W przyszłych badaniach naukowcy chcą rozważyć, w jaki sposób różnice te ujawniają się w dzieciństwie i w okresie dojrzewania, kiedy to może dojść do gwałtownych zmian w zdolnościach. A w dłuższej perspektywie mają nadzieję wykorzystać takie badania do pomocy w diagnozowaniu demencji, ponieważ badania wykazały, że obniżony zmysł orientacji jest charakterystyczny dla schorzeń takich jak choroba Alzheimera.

Zostaniemy na chwilę w rejonach naszego mózgu, narządu bardzo plastycznego, który możemy doskonalić ucząc się na przykład nawigacji przestrzennej, ćwiczeń aerobowych czy trenując równowagę. W tym kontekście często używa się słowa, mindfulness, czyli świadomego skierowania swojej uwagi na to, czego doznaje się w danej chwili - tu i teraz. Mindfulness wywodzi się z elementów tradycji buddyjskich i opiera na technikach medytacji. W świecie zachodnim definicje i techniki mindfulness są bardzo zróżnicowane i wykorzystywane często w szkołach, więzieniach, ośrodkach medytacji, doradztwa lub rozwoju osobistego. Praktyka mindfulness jest stosowana w celu zmniejszenia stresu, w leczeniu uzależnienia od narkotyków, ale także wśród sportowców czy w celach kontroli wagi ciała. Niemniej mindfulness często wykorzystywany jest jako hasło do celów marketingowych stąd potrzeba naukowej analizy tego zagadnienia. Niektóre badania z wykorzystaniem znanego ośmiotygodniowego kursu redukcji stresu opartego na uważności (MBSR) sugerowały, że interwencje mindfulness, takie jak medytacja, mogą fizycznie zmieniać strukturę mózgu. Wcześniejsze badania wykazały, że uczestnicy, którzy ukończyli MBSR, mieli zwiększoną gęstość istoty szarej w hipokampie, tylnej korze zakrętu obręczy, połączeniu skroniowo-ciemieniowym, móżdżku i pniu mózgu oraz zwiększoną objętość istoty szarej. Jednak te badania miały bardzo poważne ograniczenia, więc postanowiono to sprawdzić na większej grupie badanych w bardziej rygorystycznych warunkach. W dwóch nowatorskich próbach ponad 200 zdrowych uczestników bez doświadczenia w medytacji lub problemów ze zdrowiem psychicznym poddano badaniom rezonansu magnetycznego, aby zmierzyć stan ich mózgów - oceniano zmiany w objętości istoty szarej, gęstości istoty szarej i grubości kory mózgowej. Badania zostały przeprowadzone przed i po przydzieleniu uczestników do jednej z trzech grup badawczych. Pierwsza z nich przeszła ośmiotygodniowy kursu MBSR, kolejna grupa poddana była kursowi nie opartemu na mindfulness, a ostatnia była grupą kontrolną, która nie otrzymała żadnego rodzaju treningu. I wszystkie wyniki są spójne niezależnie od włączenia lub wyłączenia uczestników, którzy uczestniczyli w mniej niż sześciu zajęciach MBSR lub uczestników, którzy ćwiczyli mniej niż 2 godziny poza zajęciami. Wyniki obecnego badania nie potwierdziły hipotezy, że krótkotrwały trening medytacji mindfulness wiąże się z istotnymi różnicami w zmianie struktury mózgu. Te wyniki mocno podkreślają znaczenie kontroli pozytywnych wyników i potrzebę ich weryfikacji poprzez powtarzanie. Ponadto badania nad treningami długoterminowymi, jak również te, które koncentrują się wyłącznie na praktykach medytacyjnych, mogą przynieść inne wyniki, a zatem wiele jeszcze pozostaje do odkrycia w temacie wpływu medytacji na mózg.

Nauka przypatruje się także z uwagą gwałtownym zjawiskom pogodowym, które powiązane są z działalnością człowieka i jego wpływem na klimat. W poprzedni weekend w Stanach Zjednoczonych wiele miast na zachód od Denver spotkało się z dużymi opadami śniegu sięgającymi nawet 28 centymetrów, co spowodowało, że ponad 93 000 mieszkańców nie miało prądu. Obfite opady są wynikiem działania wiatrów, które wypychają zimne, wilgotne powietrze w górę i nad wyższe partie terenu. Na południe od burzy śnieżnej suche i wietrzne warunki pogodowe przynoszą kolejne dni zwiększonego zagrożenia pożarowego w części Utah, Nowym Meksyku i zachodnim Teksasie. Kopuła ciepła, która znajdowała się nad Teksasem, przesuwa się na wschód, powodując pożary i wysokie temperatury, ponad 100 milionów ludzi doświadczy temperatur wyższych o około 15 stopni od średniej dla tej pory roku. Zmiany klimatyczne spowodowane działalnością człowieka sprawiają, że fale upałów na całym świecie są coraz bardziej intensywne i prawdopodobne, a także mogą wydłużać ich sezonowy czas występowania - wcześniej na wiosnę i później na jesieni. A to nie koniec gwałtownych zjawisk mogących poważnie zagrażać ludziom. Sezon huraganów na Atlantyku rozpoczyna się 1 czerwca, a Zatoka Meksykańska już teraz jest cieplejsza niż przeciętnie. Jeszcze bardziej niepokojący jest prąd ciepłej wody tropikalnej, który zapętla się wyjątkowo daleko w głąb zatoki i może przekształcić burze tropikalne w potężne huragany, które czerpią większość swojej siły z górnych warstw oceanu. Zazwyczaj wody na tych poziomach mieszają się, pozwalając ciepłym rejonom na szybkie ochłodzenie. Jednak subtropikalna woda nanoszona przez prąd oceaniczny jest głębsza i cieplejsza, a także bardziej słona niż woda w Zatoce Meksykańskiej. Efekty te hamują mieszanie się wód oceanicznych i ochładzanie powierzchni morza, co pozwala ciepłemu prądowi i jego wirom zatrzymywać ciepło na dużych głębokościach. Gdy burza tropikalna przechodzi nad takim prądem lub jednym z wirujących basenów z ciepłą wodą, które odrywają się od głównego prądu, może eksplodować z ogromną siłą, ponieważ czerpie energię z ciepłej wody. Patrząc wstecz podobne zjawisko miało miejsce w 2005 roku, gdy spośród 27 burz tropikalnych, aż 7 przerodziło się w potężne huragany. Dwa z nich to najpotężniejsze huragany atlantyckie w historii, a jeden z nich - Katrina, zdewastował Nowy Orlean. Naukowcy monitorujący poziom ciepła w oceanie od 30 lat, ostrzegają, że w tym roku liczba i siła huraganów może być większa niż kiedykolwiek wcześniej. Uważnie obserwowana jest Afryka Zachodnia, gdyż warunki tam panujące mają kluczowe znaczenie dla tego, czy burze tropikalne w ogóle powstaną na Atlantyku. Pył znad Sahary, jak i niska wilgotność powietrza mogą zmniejszyć prawdopodobieństwo powstania burz. Duża część ciepła zatrzymywanego przez gazy cieplarniane uwalniane w wyniku działalności człowieka jest magazynowana w oceanach, gdzie może stanowić dodatkowe paliwo dla huraganów. Inną zauważalną prawidłowością jest zwiększanie się temperatury wody w prądach oceanicznych i choć nie wiadomo jeszcze, czy ma to związek z globalnym ociepleniem, to skutki mogą być katastrofalne.

Podobne skutki wiążą się z wypadkami drogowymi, które odpowiadają co roku za 1,35 mln zgonów i od 20 do 50 mln rocznie rożnych obrażeń. Wskutek niektórych wypadków, pasażerowie zostają uwięzieni w pojazdach i wymagają pomocy wyspecjalizowanych jednostek, aby w ogóle wydostać ich z miejsca wypadku i dopiero udzielić pomocy medycznej. Celem nowego badania, o którym tu opowiem było określenie prawdopodobieństwa uwięzienia, częstości występowania obrażeń i wyników w zależności od płci ofiary. W badaniu przeprowadzono przegląd brytyjskiej bazy danych TARN, obejmujący pacjentów, którzy odnieśli obrażenia w okresie od 2012 do 2019 roku. i którzy zostali przyjęci do szpitala na dłużej niż 72 godziny lub trafili na oddział intensywnej terapii, zmarli w szpitalu lub zostali przeniesieni do innego szpitala w celu objęcia ich opieką specjalistyczną. Mężczyźni częściej uczestniczyli w poważnych wypadkach i byli przyjmowani do szpitala, ale to kobiety były częściej uwięzione we wraku pojazdu, wśród mężczyzn odsetek ten wynosił 9%, a wśród kobiet 16%. Spośród pacjentów, którzy przeżyli transport do szpitala, 5,5% zmarło w ciągu 30 dni od pierwszego urazu. Pacjenci płci żeńskiej mieli statystycznie gorszą przeżywalność, chociaż tutaj różnica była niewielka. Kobiety częściej doznawały urazów bioder i kręgosłupa, podczas gdy mężczyźni urazów głowy, twarzy, klatki piersiowej i kończyn. Wyjaśnienia tych różnic mogą obejmować zarówno przyczyny związane z płcią biologiczną, na przykład masę mięśniową, różnice hormonalne, jak i przyczyny związane z płcią, takie jak zachowanie podczas prowadzenia pojazdu, zachowanie po kolizji i reakcje służb ratowniczych. Mężczyźni przejeżdżają też więcej kilometrów i robią to szybciej, w sposób bardziej ryzykowny, a przez to częściej ulegają wypadkom, co skutkuje większym obciążeniem urazami i śmiertelnością. Potwierdzają to inne brytyjskie statystyki według których mężczyźni częściej ulegają wypadkom podczas jazdy do przodu, natomiast kobiety podczas manewrowania lub skręcania, podobne wyniki uzyskano również w Stanach Zjednoczonych. Wcześniejsze badania pokazują też, że kobiety częściej niż mężczyźni stosują się do systemów bezpieczeństwa, takich jak pasy, i w rezultacie są mniej narażone na wielokrotne i poważne obrażenia oraz związaną z nimi śmiertelność. Ale funkcje bezpieczeństwa stosowane w nowoczesnych samochodach są mniej skuteczne w przypadku kobiet. Obecne obowiązkowe testy zderzeniowe wykorzystują manekina męskiego, a te nie są tworzone z uwzględnieniem różnic między kobietami i mężczyznami. Co więcej, kobiety częściej prowadzą i ulegają wypadkom w mniejszych samochodach, wyposażonych w mniej skuteczne systemy bezpieczeństwa. Mniejsze samochody wiążą się z większym obciążeniem urazami i mogą tłumaczyć niektóre różnice związane z płcią zaobserwowane w tym badaniu. Informacje takie są przydatne dla osób zajmujących się selekcją, ratowaniem i leczeniem pacjentów. Dane z podziałem na płeć mogą mieć dodatkową wartość dla interwencji w zakresie zdrowia publicznego i projektowania systemów bezpieczeństwa, takich jak pasy bezpieczeństwa i poduszki powietrzne. A przecież środki bezpieczeństwa w samochodach powinny działać niezależnie od płci ich użytkownika.

Wraz z rozwojem i wzrostem złożoności technologii często pojawia się pytanie, w jaki sposób stworzyć rozwiązania technologiczne inspirowane systemami biologicznymi. Tworzenie technologii opartej na ludziach jest trudne i kosztowne, ponieważ ludzkie mózgi i procesy poznawcze są złożone. Pszczoła miodna okazała się być cennym modelem porównawczym, który wykazuje pewne zachowania podobne do ludzkich zachowań poznawczych. Człowiek bez problemu rozpoznaje zbiory liczb parzystych i nieparzystych i potrafi je szybko rozróżniać, ale całkowicie brakuje badań nad przetwarzaniem parzystości u zwierząt innych niż człowiek. Zadanie polegające na sklasyfikowaniu liczby jako nieparzystej lub parzystej jest rozwiązywane przez ludzi najczęściej przez określenie czy liczba jest wielokrotnością dwójki czy nie, przy czym liczby parzyste są szybciej i dokładniej rozpoznawane niż nieparzyste. Innym sposobem może być sięgnięcie do pamięci, która definiuje liczby kończące się na 0, 2, 4, 6 lub 8 jako liczbę parzystą, a wszystkie inne jako nieparzystą, omijając w ten sposób sam proces liczenia. Zauważyć też można wpływ języka na kategoryzację parzystości: dzieci w wieku około 8-15 lat zazwyczaj kojarzą słowo "parzyste" z "prawym", a słowo "nieparzyste" z "lewym". Natomiast badania strategii lotu pszczoły miodnej, jej zdolności poznawczych i wzrokowych okazały się przydatne w rozwoju sztucznej inteligencji, kontroli lotu, nawigacji maszyn powietrznych, dokładnego szacowania odległości, skutecznych procedur lądowania oraz regulacji wysokości lotu. Przetwarzanie danych przez pszczoły zostało również wykorzystane do tworzenia modeli systemów biologicznych, znanych jako systemy neuromorficzne, które są wykorzystywane do przetwarzania problemów świata rzeczywistego, ponieważ są w stanie radzić sobie z niepewnością i wykorzystywać obliczenia podobne do tych wykonywanych przez mózg. Nowe badanie po raz kolejny sięgnęło do świata pszczół miodnych i dowodzi, że swobodnie latające pszczoły mogą nabyć zdolność do rozróżniania nieparzystych i parzystych ilości elementów od 1 do 10, a następnie rozszerzyć tę zdolność na kolejne, nowe liczby 11 i 12. Badanie to pokazuje, że zadanie, które wcześniej było wykonywane tylko u ludzi, jest dostępne dla zwierząt o stosunkowo małych mózgach. Naukowcy nie twierdzą, że pszczoły miodne były w stanie policzyć wszystkie elementy w bodźcach, by zaklasyfikować je jako parzyste lub nieparzyste, ani nie uważają, że pszczoły miodne stosują te same złożone mechanizmy, co ludzie. Badanie to nie było w stanie określić, czy pszczoły miodne wykorzystywały umiejętności liczenia, czy też wykorzystywały inny mechanizm taki jak zapamiętywanie, uczenie się wzorów lub łączenie elementów w pary, choć to te opcje naukowcy uważają za bardziej prawdopodobny scenariusz. Uzyskane wyniki powinny zachęcić do dalszych badań nad przetwarzaniem parzystości u szerszej gamy zwierząt w celu uzyskania informacji o jego mechanizmach, potencjalnych biologicznych korzeniach, czynnikach ewolucyjnych i możliwych innowacjach technologicznych w zakresie przetwarzania takich pojęć.

Mnóstwo rzeczy przetwarzają też nasze jelita, a ten temat na pewno będzie nieco śmierdzący, ostrzegam, jeśli słuchacie podkastu podczas posiłku. Jelito dorosłego człowieka zawiera około 10 do potęgi 14 komórek bakteryjnych, w których występuje ponad 1000 różnych gatunków bakterii. W normalnej mikroflorze jelitowej znajdują się zarówno bakterie pełniące funkcje ochronne, jak i takie, które mogą być potencjalnie szkodliwe dla gospodarza. W warunkach prawidłowych u osób zdrowych dochodzi do wzajemnego oddziaływania i wzajemnej regulacji pomiędzy gospodarzem, a mikrobiotą bytującą w jelitach, co tworzy równowagę bakteryjną, dzięki czemu przewód pokarmowy pozostaje zdrowy i wolny od przerostu bakterii potencjalnie patogennych. I tę delikatną równowagę może zaburzyć odkładanie wycieczki do ubikacji. Każdy kto ma dziecko wie, że niemowlęta wypróżniają się zazwyczaj wtedy, gdy zachodzi taka potrzeba. Mniej więcej od momentu, w którym dzieci uczą się chodzić, uczą się także tłumić to wezwanie do oddania stolca. Jedzenie powinno pokonać całą drogę od wejścia do wyjścia w ciągu od 8 do 24 godzin, a sprawdzić to można doświadczalnie połykając kilka ziaren kukurydzy i szukając ich później w kupie. Której wydalamy przez całe nasze życie średnio około sześciu ton, a która składa się z wody, bakterii, substancji azotowych, węglowodanów, niestrawionych substancji roślinnych i tłuszczów. Dłuższy czas tranzytu został powiązany z większym ryzykiem wystąpienia poważnych problemów na przykład raka jelita grubego, polipów czy hemoroidów. Więc na pytanie jak często trzeba robić kupę jest jedna odpowiedź: kiedy czujesz taką potrzebę i nie odkładając zbytnio tej czynności w czasie.

I to już wszystko na dziś, zapraszam na kolejny odcinek w sobotę, a jeśli chcecie poczytać o nauce zapraszam na stronę Naukowo.net gdzie znajdziecie przetłumaczone artykuły z zagranicznej prasy naukowej. Dziękuję za uwagę i do usłyszenia!