Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Autor: Kamila

Dlaczego jedzenie lodów powoduje ból zębów?

Nadwrażliwość zęba spowodowana zimnem to bardzo przykry problem, który dotyczy nawet co trzeciego z nas. Dlatego naukowcy starają się znaleźć środek zaradczy badając funkcjonowanie naszych zębów. Jak donoszą w Science…

Nadwrażliwość zęba spowodowana zimnem to bardzo przykry problem, który dotyczy nawet co trzeciego z nas. Dlatego naukowcy starają się znaleźć środek zaradczy badając funkcjonowanie naszych zębów. Jak donoszą w Science Advances, odkryli oni nową funkcję odontoblastów.

Odontoblasty to komórki wytwarzające zębinę, która jest bardzo ważną tkanką dla naszych zębów. Znajduje się ona pod szkliwem i tworzy powłokę, która otacza miazgę zębową zawierającą nerwy i naczynia krwionośne. Ochrania wrażliwą część zęba przed czynnikami zewnętrznymi. Badania sfinansowane głównie przez German Research Foundation i Howard Hughes Medical Institute doprowadziły do odkrycia, w jaki sposób odontoblasty odpowiadają za odczuwanie zimna. Badania pokazały ich nową, fascynującą funkcję i pozwalają lepiej zrozumieć jak ząb reaguje na zimno. Dzięki nim, być może możliwe będzie powstrzymanie bólu zęba poprzez bezpośrednie oddziaływanie na sensor bólu w naszych zębach.

Wesprzyj zrzutkę Nauka. To Lubię

Dlaczego ząb reaguje na zimno?

Wiele osób odczuwa silny ból zębów, kiedy są one narażone na zimno. Zdarza się to na przykład gdy jemy zimne lody. Powodów tego bólu może być kilka. Najprostszy z nich to dziura w zębie i niewyleczona próchnica. Inny powód to recesja dziąseł i odsłanianie szyjek zębowych, co częściej zdarza się osobom w podeszłym wieku. Niektórzy pacjenci chorzy na raka poddani chemioterapii z użyciem związków na bazie platyny doznają nadwrażliwości na zimno w całym organizmie. Nawet delikatny wietrzyk na twarzy powoduje u nich ekstremalny ból zębów, który może nawet zmuszać pacjentów do zaprzestania terapii.

Nadwrażliwość na zimno i badania na myszach

Ból zęba bardzo trudno jest zbadać. Szkliwo jest najtwardszą tkanką ludzkiego organizmu, poza tym próba badania na człowieku musiałaby się wiązać z otworzeniem zęba. Dlatego zespół naukowców przeprowadził eksperyment na myszach, których zęby trzonowe były borowane pod znieczuleniem. Myszy z uszkodzonymi zębami manifestowały ból swoim zachowaniem, na przykład piły trzy razy więcej słodzonej wody niż pozostałe. W poprzednich badaniach odkryte zostało białko TRPC5 kodowane przez gen TRPC5, występujący w wielu częściach ciała. Wiadomo o nim, że pośredniczy w przenoszeniu bólu powodowanego zimnem, dlatego badania skupiły się na tej proteinie.

Badaniu poddano genetycznie zmodyfikowane myszy, które nie miały genu TRPC5. Okazało się wtedy, że myszy z uszkodzonym zębem nie wykazywały zmienionego zachowania związanego z piciem wody i zachowywały się jak myszy bez uszkodzenia. To wystarczyło jako dowód, że czujnik temperatury TRPC5 przekazuje sygnał przez odontoblasty i wyzwala w nerwach odczuwanie bólu i nadwrażliwość na zimno. Efekt ten być może służy organizmowi do ochrony zęba przed dalszymi uszkodzeniami.

Ząb wrażliwy na zimno? Byś może jest na to recepta!

Białko TRPC5 należy do grupy białek tworzących kanały w błonie biologicznej, przez które jony mogą być przepuszczane. Szczególnie w odpowiedzi na zimno białko TRPC5 otwiera kanały w błonie odontoblastów, umożliwiając innym molekułom, takim jak wapń, wejście i interakcję z komórką. Jeśli miazga jest zaogniona z powodu na przykład ubytku, TRPC5 jest w nadmiarze i powoduje zwiększony przepływ sygnału elektrycznego przez nerwy. Włókna nerwowe wychodzące z korzenia zęba biegną do mózgu, w którym ból jest odczuwany. Również kiedy dziąsła cofają się ze starości, zęby mogą stać się nadwrażliwe, ponieważ odontoblasty wyczuwają zimno w nowo odsłoniętych obszarach zęba. TRPC5 sprawia również, że komórki są aktywniejsze w zimnie.

Odkrycie zostało potwierdzone przez badanie na usuniętym ludzkim zębie, co było bardzo wymagające technicznie. Grupie badawczej udało się zidentyfikować też farmaceutyczny środek minimalizujący wrażliwość zębów na zimno. Do tej pory od wieków używano na ból zęba oleju goździkowego. Aktywny składnik tego oleju to eugenol, który blokuje działanie TRPC5. Pasty do zębów z zawartością eugenolu są już dostępne na rynku, jednak odkrycie pozwoli na rozwinięcie innych potencjalnych sposobów na leczenie nadwrażliwych zębów. Takim zastosowaniem mogłoby być na przykład systematyczne leczenie chorych poddawanych chemioterapii powodującej ekstremalną nadwrażliwość na zimno.

Źródło: https://news.harvard.edu/

Możliwość komentowania Dlaczego jedzenie lodów powoduje ból zębów? została wyłączona

Czy błyskawice oczyszczają atmosferę?

Pioruny wzbudzają różne skojarzenia i choć dla wielu są bardzo pięknym zjawiskiem, to jednocześnie są bardzo niebezpieczne. Badania opublikowane w czasopiśmie Science udowadniają, że błyskawice mogą odgrywać ważną rolę w…

Pioruny wzbudzają różne skojarzenia i choć dla wielu są bardzo pięknym zjawiskiem, to jednocześnie są bardzo niebezpieczne. Badania opublikowane w czasopiśmie Science udowadniają, że błyskawice mogą odgrywać ważną rolę w wypłukiwaniu zanieczyszczeń z atmosfery.

Wesprzyj Zrzutkę Nauka. To Lubię

Jak powstaje piorun?

Zacznijmy od tego, jak powstają pioruny? To wynik różnicy potencjałów dwóch naładowanych obszarów. We wnętrzu chmur burzowych wiatr porusza krople wody i kryształki lodu, które trąc o siebie wymieniają między sobą ładunki. Prąd powietrza rozdziela cząsteczki i te dodatnio naładowane przemieszczają się ku górze, natomiast te naładowane ujemnie wędrują w dół. Kiedy różnica ładunków staje się zbyt duża, w powietrzu tworzy się kanał, przez który gwałtownie przepływają ładunki.

Jak powstaje piorun?

Ładunek może także przeskoczyć na Ziemię. Kiedy spód chmury elektryzuje się ujemnie, to gromadzony ładunek odpycha elektrony na powierzchni Ziemi. Powierzchnia ma wtedy ładunek dodatni. Różnica potencjałów powoduje, że ładunki zaczynają szukać najprostszej drogi do wyładowania. Najpierw wysyłane jest wyładowanie pilotujące, trwające ułamek sekundy, które jonizuje powietrze i zmniejsza opór elektryczny. Powstały kanał wykorzystują wyładowania główne. Rozgrzewają one powietrze do olbrzymiej temperatury 30 000 °C, co widzimy jako błysk. Wysoka temperatura rozpręża powietrze powodując falę dźwiękową, czyli grzmot.

Oczyszczające działanie błyskawic

Duże wyładowania elektryczne nie pozostają obojętne dla cząsteczek powietrza i mogą sporo namieszać w chemii atmosfery. Obserwacje z samolotu ścigającego burze pokazały, że pioruny mogą tworzyć duże ilości oczyszczających powietrze związków zwanych oksydantami (utleniaczami), które pomagają oczyszczać powietrze poprzez reakcję z zanieczyszczeniami, takimi jak metan i formować molekuły bardziej rozpuszczalne w wodzie lub bardziej lepkie. To pozwala na ich łatwiejsze wypłukanie z deszczem z ziemskiej atmosfery.

Badacze zdawali sobie sprawę z tego, że błyskawice produkują tlenek azotu, co może prowadzić do powstawania takich utleniaczy jak rodniki hydroksylowe, ale nie wiedzieli, że pioruny bezpośrednio produkują także duże ilości samych utleniaczy. Rodniki to atomy lub cząsteczki, które zawierają niesparowane elektrony, a więc zazwyczaj bardzo reaktywne chemicznie. W maju i czerwcu 2012 roku odrzutowiec NASA zmierzył zawartość dwóch oksydantów w chmurach burzowych nad stanami Kolorado, Oklahomą i Teksasem. Pierwszym z nich był rodnik hydroksylowy, OH. Drugim był podobny utleniacz nazywany rodnikiem wodoronadtlenkowym, HO2. Łączna koncentracja cząsteczek OH i HO2 wygenerowana przez pioruny i pozostałe naelektryzowane obszary powietrza osiągnęły tysiące cząsteczek na bilion w niektórych częściach tych chmur. Najwyższa koncentracja OH, poprzednio zaobserwowana w atmosferze, wynosiła kilka cząsteczek na bilion. W przypadku HO2 obserwowano do 150 cząsteczek na bilion. Naukowcy nie spodziewali się tak dużego wyniku. Nawet przez pewien czas odłożyli je na półkę, bo wydały im się zbyt nieprawdopodobne. Eksperymenty laboratoryjne potwierdziły jednak, że elektryczność naprawdę potrafi wygenerować tak duże ilości OH i HO2, co pomogło potwierdzić poprawność pomiarów.

Jak powstaje błyskawica

Mogłoby się wydawać, że to i tak nie jest dużo, jednak jeśli weźmiemy pod uwagę, że w każdej chwili przez Ziemię przetacza się około 2000 burz z piorunami, to może się okazać, że efekt ten jest bardzo znaczący. Naukowcy orientacyjnie oszacowali, że wyładowania mogą odpowiadać za 2-16% atmosferycznego OH. Bardziej dokładne oszacowanie będzie wymagać obserwacji większej ilości chmur burzowych.

Źródło: https://www.sciencenews.org/

 

Możliwość komentowania Czy błyskawice oczyszczają atmosferę? została wyłączona

Dokąd wędrują bieguny?

Każdy z nas ze szkoły podstawowej wie, gdzie znajduje się biegun geograficzny północny i południowy Ziemi. Uczyliśmy się też, że bieguny magnetyczne leżą gdzieś niedaleko. Okazuje się jednak, że nasza…

Każdy z nas ze szkoły podstawowej wie, gdzie znajduje się biegun geograficzny północny i południowy Ziemi. Uczyliśmy się też, że bieguny magnetyczne leżą gdzieś niedaleko. Okazuje się jednak, że nasza wiedza dezaktualizuje się bardzo szybko, tak szybko jak uciekają bieguny magnetyczne. W takim razie gdzie znajduje się biegun magnetyczny Ziemi?

Pole magnetyczne w sposób naturalny tworzy się we wnętrzu i dookoła Ziemi. Nasza planeta nie jest statycznym naładowanym magnesem, a pole magnetyczne powstaje w wyniku ciągle zachodzącego procesu nazwanego dynamo. Badania sejsmiczne na początku XX wieku udowodniły, że Ziemia składa się z kilku warstw, ze stałego jądra wewnętrznego z prawie czystego żelaza, z płynnego jądra zewnętrznego również złożonego głownie z żelaza, skalnego płaszcza i skorupy ziemskiej.  Zewnętrzne jądro zawiera przewodzące masy z dużą zawartością żelaza, które podlegają ciągłemu ruchowi, głównie dzięki prądom konwekcyjnym. Siła Coriolisa pochodząca od obrotu Ziemi wokół własnej osi również wprawia je w ruch, co powoduje powstawanie pola magnetycznego. Chociaż sam mechanizm generowania pola elektromagnetycznego przez poruszające się ładunki jest stosunkowo prosty, to poziom skomplikowania ruchów zachodzących tysiące kilometrów pod naszymi stopami utrudnia całkowite zrozumienie zjawiska. Dopiero powstanie komputerów zdolnych tworzyć skomplikowane symulacje pozwoliło na opracowanie jego przybliżonych modeli.  Przemieszczanie się przewodzącego płynu generuje pole, które wpływa też na jego ruch, dlatego kluczowe okazało się zaproponowanie takiego ruchu prądów, żeby mechanizm nie wygaszał sam siebie.

Północ czy południe

Biegun magnetyczny ziemi to miejsce, w którym linie pola magnetycznego są prostopadłe do powierzchni Ziemi, a igła kompasu próbuje ustawić się pionowo i wskazywać obszar pod naszymi stopami. Bieguny magnetyczne nie pokrywają się z biegunami geograficznymi. Okazuje się, że pole magnetyczne nie jest symetryczne względem osi obrotu Ziemi, dlatego bieguny północny i południowy nie leżą też dokładnie po przeciwnych stronach planety. Chociaż w uproszczeniu przedstawia się pole magnetyczne Ziemi w takim kształcie, jakby pochodziło od wielkiego dipola znajdującego się w środku planety, to w rzeczywistości tak nie jest.  Co więcej, biegun magnetyczny znajdujący się na półkuli północnej nazywamy biegunem magnetycznym północnym, chociaż z punktu fizyki jest to biegun… południowy, ponieważ przyciąga biegun północny magnesu. Prawdziwy galimatias!

Zjawisko występowania pola magnetycznego zostało wykorzystane w konstrukcji kompasu, który pomagał odnajdywać się w terenie. Już w starożytnych Chinach zauważono, że igła wykonana z tlenku żelaza- magnetytu zawsze ustawia się w kierunku wskazującym północ-południe. Urządzenie takie zaczęto wykorzystywać do nawigacji morskiej. Dopiero kilkaset lat później zauważono, że wskazania kompasu nie zgadzają się dokładnie z geograficznym kierunkiem, ponieważ bieguny magnetyczny i geograficzny znajdują się w tym samym miejscu. Co prawda na większości powierzchni naszej planety z daleka od biegunów można założyć, że kierunek do bieguna geograficznego nie różni się praktycznie wcale, ale odkąd nawigacja stała się bardziej dokładna, różnica ta nabrała dużego znaczenia. Różnica kierunków magnetycznego i geograficznego nazywa się deklinacją.

Wędrówki bieguna

Jeszcze, jakby tego było mało, bieguny magnetyczne zmieniają swoje położenie w czasie. Po raz pierwszy położenie północnego bieguna magnetycznego odkrył w 1831 roku brytyjski oficer i badacz Arktyki i Antarktydy James Clark Ross. Od tamtego momentu biegun przewędrował 2250 km. Jego odpowiednik na drugiej półkuli na zdobycie czekał do 1909 roku, kiedy dotarła do niego ekspedycja geologa Edgewortha Davida.

Jak wiadomo, pole magnetyczne Ziemi podlega ciągłym zmianom na skutek ruchów prądów żelaza w płynnym jądrze Ziemi. Ruchy te są niejednorodne i trudno jest z dużą dokładnością przewidzieć położenia biegunów magnetycznych Ziemi w przyszłości. Światowy model magnetyczny (WMM) został stworzony, aby pokazywać, jak wygląda pole magnetyczne, a w szczególności w którym miejscu znajdują się bieguny magnetyczne. Dane do modelu zbierane są z satelitów i obserwatoriów na Ziemi.  Jest on uaktualniany przez Amerykańską Narodową Służbę Oceaniczną i Meteorologiczną oraz Brytyjski Instytut Geologiczny co pięć lat. Obserwacja zmian położenia biegunów magnetycznych pokazała, że od lat 90. ich ruch znacząco przyspieszył. Zmiana nastąpiła w 2018 roku, kiedy biegun magnetyczny przemieścił się tak szybko, że wymusił wcześniejszą zmianę modelu. Przesunął się wtedy o ok. 55 km.

Szybka zmiana

Interesującym zjawiskiem zachodzącym w nieregularnych odstępach czasowych jest przebiegunowanie, czyli zamiana biegunów północnego z południowym. Wiemy, że takie zjawisko miało już wielokrotnie miejsce, ponieważ pole magnetyczne może być zapisane w skałach. W przeszłości, kiedy spod powierzchni Ziemi wydobywała się magma, zawarte w niej minerały ferromagnetyczne układały się zgodnie z polem magnetycznym Ziemi. Po zastygnięciu namagnesowanie pozostało, stąd dzisiaj możemy odczytać, że bieguny wielokrotnie zamieniały się miejscami. W czasie zamiany pole magnetyczne często słabnie i zmienia się w chaotyczny sposób. Zazwyczaj niezauważalne anomalie powodowane przez prądy konwekcyjne we wnętrzu Ziemi mogą sprawić, że w jednym momencie na Ziemi znajdzie się kilka biegunów. Taki chaos w czasie zamiany biegunów może trwać nawet kilka tysięcy lat. Ostatnio zdarzyło się to 780 tys. lat temu.

Zdjęcie: National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA, maps.ngdc.noaa.gov

Możliwość komentowania Dokąd wędrują bieguny? została wyłączona

„Prześpij się z tym”. Czyli po co nam sen?

Sen zajmuje nam nawet jedną trzecią życia. Czasami wydaje się, że to marnotrawienie czasu, którego wciąż nam brakuje. Ile ciekawych rzeczy można by zrobić, odejmując sobie dwie lub trzy godziny…

Sen zajmuje nam nawet jedną trzecią życia. Czasami wydaje się, że to marnotrawienie czasu, którego wciąż nam brakuje. Ile ciekawych rzeczy można by zrobić, odejmując sobie dwie lub trzy godziny snu? Okazuje się jednak, że sen jest rewelacyjną inwestycją w efektywniejsze wykorzystanie czasu w ciągu dnia. Jest nam niezbędny nie tylko po to, żebyśmy mogli odpocząć, ale też ma zbawienny wpływ na naszą psychikę.

Kiedy śpimy, wydawać by się mogło, że nic się z nami nie dzieje. Błąd! Chociaż nasza aktywność ruchowa jest zniesiona i nie mamy wtedy świadomości, nasz mózg wciąż pracuje. Jak to w ogóle możliwe, że przestajemy odbierać sygnały z zewnątrz? Na szczycie pnia mózgu znajduje się wzgórze, przez które przechodzą wszystkie sygnały pochodzące od naszych zmysłów (oprócz węchu), zanim dotrą do kory mózgowej. W dzień ta „brama” pozostaje otwarta, natomiast w nocy pień mózgu hamuje uwalnianie substancji chemicznych, przez co wzgórze wyłącza się. Czasami, kiedy śnimy, wzgórze i kora zaczynają pracować, jednak nie przetwarzają sygnałów zewnętrznych tylko to, co już mamy w pamięci.

Nasz sen składa się z wielu etapów. Naprzemiennie występują: cztery fazy coraz głębszego snu, po których następuje faza REM, czyli faza szybkich ruchów gałek ocznych, podczas której pojawiają się u nas sny. Mózg jest wtedy bardzo aktywny, natomiast ciało znajduje się w totalnym bezruchu, wszystkie duże mięśnie całkowicie się odprężają. Na podstawie badań nad kotami domowymi okazało się, że odpowiada za to most, część pnia mózgu. Kiedy była ona uszkodzona, koty wstawały i na przykład atakowały wrogów, którzy im się przyśnili. Dlatego też mózg wyłącza nasze mięśnie, żebyśmy nie zrobili sobie krzywdy wykonując czynności, o których śnimy. Jeden cykl trzech faz snu trwa około 90-100 min i powtarza się kilka razy w nocy. Czujemy się wyspani wtedy, kiedy łącznie fazy snu głębokiego wyniosą około dwóch godzin.

Wesprzyj Zrzutkę Nauka. To Lubię

Terapia snem

Sen cudownie regeneruje nasze siły. Jednak jego wpływ na nasze zdrowie nie ogranicza się tylko do odpoczynku po ciężkim dniu. Nasz mózg potrzebuje snu, aby zwiększyć kreatywność. Szczególnie w fazie REM mózg przetwarza nasze wspomnienia, pracuje nad ich powiązaniami i porządkuje je w logiczny ciąg. Dzięki temu łatwiej nam jest wpaść na ciekawy pomysł. Nie bez powodu mówimy komuś, kto ma do rozwiązania jakiś problem: „prześpij się z tym”. Po wyspanej nocy łatwiej nam rozwikłać życiowe trudności. Poza tym sen sprawia, że mózg oddziela emocje od wspomnień, co pozwala nam nabrać dystansu do naszych przeżyć, a w efekcie czujemy się o wiele lepiej.

Ciekawym zagadnieniem jest wpływ snu na proces pamięci. Okazuje się, że kiedy próbujemy nauczyć się czegoś nowego, wyzwalamy w mózgu aktywność, która trwa długo po zakończeniu świadomej nauki. Zaś szczególnego znaczenia nabiera gdy śpimy. Nasz mózg porządkuje wtedy wiedzę, wzmacnia ważne połączenia między neuronami i stabilizuje pamięć. Ten proces nazywa się konsolidacją. Mózg decyduje również, które wspomnienia są warte zapamiętania, a które ma wyrzucić do kosza. Poza tym dobry sen pozwala na lepszą koncentrację w ciągu dnia.

To tłumaczy, dlaczego sen jest ważny dla dzieci. W czasie najbardziej intensywnego rozwoju organizmu potrzebujemy dużo więcej snu. Niemowlęta śpią po kilkanaście godzin dziennie, nastolatkowie powinni przesypiać około 9 godzin, a dorosłym zazwyczaj wystarcza 7-8. Niestety duża część ludzi z różnych powodów nie dosypia. Prowadzi to do poważnych zaburzeń. Deprywacja snu u ludzi powoduje duże ryzyko otyłości, chorób serca, zawałów, cukrzycy, raka, a nawet demencji. Organizmy, którym brakuje snu, wytwarzają nadmiarowy hormon pobudzający apetyt, przez co jedzą więcej, niż to potrzebne. Zwiększa się też ryzyko nadciśnienia i osłabia układ odpornościowy. Efekty te kumulują się na przestrzeni lat, dlatego nie warto bagatelizować ciągłego niewyspania.

Sowa czy skowronek – chronotypy snu

Znaczenie dla naszego samopoczucia ma nie tylko ilość snu, ale też jego pora. Chronotypy określają nasz rytm dobowy, czyli skłonność do aktywności lub do spania w konkretnych porach dnia i nocy. Najpopularniejsze dwa chronotypy to ranny ptaszek i sowa. Ranny ptaszek, czy skowronek to osoba, która kładzie się spać i wstaje stosukowo wcześnie, oraz szybko osiąga optymalny poziom pobudzenia i dobrze znosi wysiłek fizyczny i umysłowy w porannych godzinach. Sowa czy inaczej nocny marek zasypia i wstaje późno, a największą aktywność przejawia późnym wieczorem lub nawet w nocy. Oczywiście praktyka pokazuje, że nie każdy odnajdzie się w tych dwóch opisach. Każdy z nas funkcjonuje trochę inaczej, dlatego naukowcy zajmujący się badaniem snu zaproponowali cztery chronotypy, żeby móc opisywać więcej przypadków. Wyróżnia się delfiny, czyli osoby śpiące mało i nieregularnie; lwy czyli osoby, które wstają wcześnie, ale też szybko są zmęczone; wilki, które preferują wieczorne godziny i wolą wstawać później oraz senne niedźwiedzie funkcjonujące w dużej zależności od światła słonecznego, które potrzebują dużo snu.

Wewnętrzny zegar

Jeśli nie jesteśmy zadowoleni ze swojego funkcjonowania, powinniśmy obwiniać to, co nazywamy zegarem biologicznym. Neuronalne struktury w naszym organizmie odmierzają czas i dostosowują nasze funkcje życiowe do otoczenia. Cyklicznej zmianie ulega np. temperatura naszego ciała, sprawność umysłowa, nastroje lub ilość melatoniny. Sposób funkcjonowania naszych zegarów biologicznych jest zapisany w naszych genach i o niewiele da się go zmodyfikować. Duże znaczenie dla regulowania rytmu okołodobowego ma gen PERIOD3, który też pomaga nam przystosowywać się do sezonowych zmian w przyrodzie. Okazuje się, że w dużej mierze chronotyp można po prostu odziedziczyć po rodzicach. Oprócz genów na chronotyp wpływa na przykład strefa klimatyczna, w której żyjemy, w szczególności pora i długość oddziaływania światła słonecznego, ale także wiek. Małe dzieci mają zdecydowaną tendencję do wczesnego wstawania, czego raczej nie można powiedzieć o nastolatkach, które preferują wieczorne pory.

Coraz więcej wiemy o tym, czym jest i jak działa sen, chociaż niektóre zagadnienia wciąż są dla nas tajemnicą. Im więcej badań prowadzi się nad snem, tym bardziej przekonujemy się, że o dobry sen warto dbać. Dla zdrowia szczególne znaczenie ma nie tylko ilość snu, ale też regularność trybu życia, unikanie przed spaniem stymulowania się kofeiną, światłem ekranów czy aktywnością fizyczną. Nasz organizm z chęcią wynagrodzi nam, dłużej pozostając w świetnej kondycji.

Wesprzyj Zrzutkę Nauka. To Lubię

Możliwość komentowania „Prześpij się z tym”. Czyli po co nam sen? została wyłączona

Jak zmierzyć grawitację ziarna sezamu

O grawitacji zazwyczaj mówimy w kontekście gwiazd, planet i czarnych dziur. Zastanawiamy się, gdzie jest ona największa. Równie ciekawe, ale i niebanalne okazuje się badanie minimalnej grawitacji. Przetestowano ją na……

O grawitacji zazwyczaj mówimy w kontekście gwiazd, planet i czarnych dziur. Zastanawiamy się, gdzie jest ona największa. Równie ciekawe, ale i niebanalne okazuje się badanie minimalnej grawitacji. Przetestowano ją na… ziarnach sezamu!

Grawitacja to powszechna siła pochodząca od wszystkich obiektów posiadających masę, której doświadczamy na co dzień. Każdy upuszczony przez nas przedmiot upada na ziemię. Żeby go podnieść, potrzebujemy włożyć w to dużo pracy. Mimo to, grawitacja jest uważana w fizyce za siłę słabą. Jej potęga bierze się z ogromnej masy Ziemi, która powoduje tak silne przyciąganie. Obiekty o mniejszej skali, jak książka, krzesło czy nawet samochód, przyciągają bardzo słabo, dla nas niezauważalnie. 

Tak samo, tylko dokładniej

Zespół fizyków pod kierunkiem Markusa Aspelmeyera i Tobiasa Westphala z Uniwersytetu Wiedeńskiego i Austriackiej Akademii Nauk postanowił zmierzyć siłę oddziaływania najmniejszej jak do tej pory masy. Eksperyment ten bazował na słynnym pomiarze Henry Cavendisha pod koniec XVIII wieku, w którym zmierzył on oddziaływanie pochodzące od 150 kg ołowianych kul. Był to bardzo dokładny pomiar jak na owe czasy. Współcześnie naukowcom udało się zmierzyć siłę grawitacyjną pomiędzy dwiema kulkami wielkości ziarenka sezamu. Złote kulki o średnicy 2 mm ważą 90 mg i są to najlżejsze obiekty, których grawitacja została zmierzona jak do tej pory. Wyniki opublikowane w Nature to coś więcej niż tylko wyścig po coraz lepszą aparaturę pomiarową. W odległej perspektywie naukowcy dążą do pogodzenia grawitacji z mechaniką kwantową. 

Zmierzyć niemierzalne

Trudno pojąć, jak bardzo słaba jest grawitacja tak małych mas. Trudności w czułym pomiarze powodują, że stała grawitacji to najsłabiej zmierzona z fundamentalnych stałych przyrody. Głównym wyzwaniem zespołu Aspelmeyera było zaprojektowanie detektora na tyle czułego, aby zmierzyć oddziaływanie grawitacyjne, ale nieczułego na wszelkie inne większe siły działające ze wszystkich stron. Z tego też powodu , aby wyeliminować oddziaływanie elektrostatyczne, cały układ znajdował się w próżni i był otoczony klatką Faradaya. Naukowcy oszacowali, że wszystkie inne oddziaływania będą w tym przypadku dziesięć razy słabsze od oddziaływania grawitacyjnego.

Aby uzyskać taką dokładność użyto wagi skręceń. W tym eksperymencie jedna kulka jest zawieszona na końcu cienkiego pręta podwieszonego w środku przez cienkie kwarcowe włókno. Takie włókno jest bardzo podatne, dlatego nawet mała siła powoduje względnie duże skręcenie i obrót. Druga kulka na końcu pręta jest przeciwwagą. Zbliżanie masy powoduje obracanie się wahadła, aż do momentu zrównoważenia przez siłę skręcania włókna. Wahadło skrętne ma taką zaletę, że jest niewrażliwe na siły pochodzące od odległych obiektów, które działają jednocześnie na masę testową i przeciwwagę, nie powodując obrotu. 

Pomiary tylko od święta

Mimo sprytnego rozwiązania nie udało się całkowicie wyeliminować zakłóceń powodowanych miejskim otoczeniem w zatłoczonym Wiedniu. Piesi oraz ruch samochodowy tworzą drgania sejsmiczne, które zakłócają dokładność pomiaru. Dlatego naukowcy pracowali w nocy oraz podczas przerwy świątecznej w grudniu, kiedy ruch na ulicach był najmniejszy.

Aby zmierzyć siłę pochodzącą od masy źródłowej nie wystarczyło umieścić jej w pobliżu masy umieszczonej w wahadle. Trzeba było poruszać ją tam i z powrotem, aby upewnić się czy wahadło będzie się wychylało dokładnie w momencie zbliżania masy. Rzeczywiście, naukowcy zaobserwowali siłę oscylującą z dokładnie taką samą częstością. Proces został powtórzony wielokrotnie, a zmierzone siły były rzędu 10 femtonewtonów przy odległości między 2,5 a 5,5 mm. Pomiary zgadzały się ze słynnym newtonowskim prawem grawitacji. 

Jeszcze mniej

Badacze uważają, że ulepszone wahadło skrętne może zmierzyć oddziaływanie pochodzące od mas dużo mniejszych. Ich celem jest eksperymentalne sprawdzanie kwantowej natury grawitacji. Mimo, że mechanika kwantowa jest jedną z najlepszych i najlepiej przetestowanych teorii w nauce i opisuje wszystko od zachowania cząstek subatomowych aż do fizyki półprzewodników umożliwiającej działanie komputerów, to wciąż próby połączenia mechaniki kwantowej i teorii grawitacji spaliły na panewce z powodu różnych sprzeczności i nonsensownych przewidywań. 

Cząstki opisywane mechaniką kwantową zachowują się w sposób wyjątkowo sprzeczny z intuicją. Efekty kwantowe objawiają się w małych i dobrze izolowanych systemach, jak na przykład atomy i cząsteczki i stają się słabsze w większej skali, w której istotna jest grawitacja. Do tej pory testowanie kwantowej natury grawitacji wydawało się być daleko poza zasięgiem możliwości pomiarowych. 

 

Na zdjęciu: Wahadło skrętne użyte do pomiaru grawitacji złotej kulki. Nature 591, 225–228 (2021).

Źródło:

1.  https://www.scientificamerican.com/ 

2. Nature 591, 225–228 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03250-7

Możliwość komentowania Jak zmierzyć grawitację ziarna sezamu została wyłączona

Gdzie zamieszkamy na Marsie?

Badania Marsa nabierają ostatnio dużego rozpędu. Niedawno do planety dotarły dwie nowe sondy. Misja arabska ma na celu zbadanie atmosfery i klimatu, chińska geologii i morfologii, a także poszukiwanie lodu…

Badania Marsa nabierają ostatnio dużego rozpędu. Niedawno do planety dotarły dwie nowe sondy. Misja arabska ma na celu zbadanie atmosfery i klimatu, chińska geologii i morfologii, a także poszukiwanie lodu pod powierzchnią Marsa. Dzisiaj na planecie wylądował amerykański łazik, który za jakiś czas pobierze próbki gruntu do badań, sprawdzi możliwość pozyskania tlenu z atmosfery planety, ale także zbada, czy na planecie występowało życie. Wszystkie te działania mają na celu zebrać jak najwięcej informacji o Czerwonej Planecie i przybliżyć nas do załogowej misji.

Jednym z najważniejszych wyzwań stojących przed przyszłymi mieszkańcami Marsa będzie zaopatrzenie się w wodę. Dane zbierane przez kolejne orbitery i łaziki pozwalają nam coraz lepiej poznać tę planetę i warunki panujące na powierzchni. Jednym z ważnych aspektów do rozważenia pod kątem przyszłej misji jest obecność wody. Występuje ona w dużej ilości na Marsie w postaci lodu. Wyzwaniem jest natomiast wybranie takiej lokalizacji, w której dostępność wody łączy się z innymi optymalnymi warunkami do lądowania.  Bardzo duża ilość lodu leży się na biegunach tej planety, znajduje się jednak na zbyt dużej wysokości, żeby można było go wykorzystać. Poza tym w tym rejonie światło słoneczne jest zbyt słabe, żeby posłużyć jako źródło zasilania potrzebnych ludziom urządzeń. Dlatego wymyślono inne podejście. Lód może również znajdować się pod powierzchnią ziemi. Badania opublikowane w Nature Astronomy proponują kilka miejsc, w których prawdopodobne wydaje się znalezienie zamarzniętej wody na głębokości do kilku metrów.

Projekt Mars Subsurface Water Ice Mapping (SWIM) bazuje na danych zebranych przez poprzednie misje wysyłane na Marsa przez 20 lat. Przeanalizowano dostępne zestawy danych z pomiarów zebranych przez orbiter Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter, oraz Mars Global Surveyor. Połączenie danych zebranych w czasie misji z nowoczesną techniką przetwarzania danych pozwoliło na oszacowanie prawdopodobieństwa wystąpienia lodu pod powierzchnią Marsa.

„Każda z naszych pięciu technik skupia się na innej metodzie szukania oznak występowania lodu- mówi Gareth Morgan, badacz z Planetary Science Institute in Tucson, Arizona i główny autor publikacji.- Do technik tych zaliczamy termalne i geomorfologiczne mapowanie, które jest poszukiwaniem zmian w strukturze geologicznej powierzchni, spowodowanych przez lód położony na głębokości 5 metrów pod powierzchnią i płycej.”

Geomorfologiczne mapowanie to w tym przypadku badanie morfologii planety i dystrybucji form glacjalnych i peryglacjalnych w celu oszacowania, czy lód istniał lub czy wciąż istnieje pod powierzchnią. Analiza termalna opiera się na badaniu, w jaki sposób marsjańska gleba reaguje na chłodzenie i grzanie. Porowaty lód da się poznać po tym, że wolno się nagrzewa i chłodzi, a wbrew pozorom przewodzi ciepło lepiej niż gleba.

Morgan wraz z zespołem wyszukali kilka lokalizacji na półkuli północnej Marsa na średnich szerokościach geograficznych, które są najbardziej obiecujące. Wybrane przez nich obszary to niziny Arcadia Planiti oraz Deuteronilus Mensae. Pierwszy z nich to region z pozostałościami po wyciekach lawy, podejrzewa się, że dziesiątki milionów lat temu występowały w jego obszarze masywne opady śniegu. Nowe wyniki mogłyby sugerować, że złoża za pomocą powolnych ruchów przesunęły się płytko pod powierzchnię i dokopane się do nich mogłoby być stosunkowo łatwe.

Tymczasem Deuteronilus Mensae położony pomiędzy wyżyną pełną kraterów na południu i równinie na północy to miejsce występowania współczesnych lodowców. Lód występujący tutaj to pozostałość z prawdopodobnie o wiele bardziej rozległych struktur glacjalnych w przeszłości. Przypuszcza się, że jest on zlokalizowany pod dwumetrową warstwą marsjańskiej gleby oraz kilkumetrową warstwą skały lub innego porowatego materiału. W obu przypadkach dostęp do tych złóż powinien być w miarę łatwy dla przyszłych kolonistów.

Credit: U.S. Geological Survey

NASA sfinansowała analizę tylko półkuli północnej, ponieważ występują tam rozległe równiny, na których łatwiej jest wylądować statkiem kosmicznym. Są to więc bardziej strategiczne obszary pod kątem przyszłej kolonizacji Marsa i to na nich skupiają się poszukiwania. Naukowcy liczą jednak na to, że analiza półkuli południowej również dojdzie do skutku i tam też uda się znaleźć podpowierzchniowe złoża zamarzniętej wody. Celem badaczy jest teraz stworzenie lepszych map obecności lodu na głębokości od 0,5 do 12 metrów po powierzchnią, która to głębokość pozwoli na zdalne wydobycie lodu.

Źródło: https://www.technologyreview.com/

Możliwość komentowania Gdzie zamieszkamy na Marsie? została wyłączona

Gra w szachy ustrzeże Cię przed Alzheimerem

Tradycja mówi, że gra w szachy powstała w Indiach ok. VII wieku. Do Polski dotarła w XII wieku. Od tamtej pory upowszechniła się i stanowi doskonałą gimnastykę umysłu dla młodszych…

Tradycja mówi, że gra w szachy powstała w Indiach ok. VII wieku. Do Polski dotarła w XII wieku. Od tamtej pory upowszechniła się i stanowi doskonałą gimnastykę umysłu dla młodszych i starszych. Najnowsze badania pokazują, że może ona mieć dla nas jeszcze więcej korzyści, niż myśleliśmy.

Szachy to gra o bardzo rozbudowanej strategii, wymaga ona opracowywania skomplikowanych taktyk, myślenia przestrzennego i logicznego. Dlatego często określa się je mianem siłowni dla mózgu. Tak jak aktywność fizyczna pozytywnie wpływa na stan naszego ciała, tak gra w szachy przynosi wiele korzyści naszemu umysłowi. Powszechnie już wiadomo, że sport ten rozwija intelektualnie, emocjonalnie i społecznie.

Specjaliści wykazali jednak, że dodatkowo szachy mogą zapobiegać Alzheimerowi. Neurolodzy udowodnili, że istnieje zależność pomiędzy większym wysiłkiem i ćwiczeniami umysłowymi, a mniejszym ryzykiem zapadnięcia na demencję starczą oraz Alzheimera.

Obie półkule pracują

Szachy są doskonałe w roli umysłowych ćwiczeń. Zostało udowodnione, że obie półkule mózgu są zaktywizowane podczas gry. Lewa półkula odpowiada za identyfikację figur, a prawa za rozpoznawanie ruchów i schematów. Ćwiczymy pamięć dzięki zapamiętywaniu wcześniejszych rozgrywek oraz ich analizowaniu. Kolejna przydatna umiejętność rozwijana w grze to myślenie przestrzenne. Patrząc na planszę trzeba zrozumieć położenie wszystkich figur szachowych oraz możliwości ich ruchów. Potrzebne jest zapamiętywanie poprzedniego położenia i wizualizacja ich możliwych przyszłych pozycji.  Mózg w ten sposób świetnie przygotowuje się do analizy sytuacji, które spotykamy na co dzień i do podejmowania decyzji.

Szachy też dla młodych

Umysł szachowy pomaga nie tylko rozwijać racjonalne myślenie, ale też jego kreatywną część. Co więcej, poprawia też koncentrację. W tej grze każde posunięcie jest ważne i wymaga pełnej uwagi. Ciągłe skupienie na grze, obserwowanie wszystkich ruchów uczy cierpliwości, koncentracji i spokoju ducha. To szczególnie ważne dla młodych ludzi, którzy żyją w bardzo szybko zmieniającym się świecie i są otoczeni przez mnóstwo „rozpraszaczy uwagi”. Badania związane z szachami aktualnie skupiają się na korzyściach, jakie trening szachowy może przynieść dzieciom z ADHD. Ich celem jest stworzenie metody, w której szachy będą użyte jako narzędzie terapeutyczne do poznawczego i emocjonalnego treningu dzieci z ADHD. Metodologia zakłada spojrzenie na grę w szachy z dwóch perspektyw: tradycyjnej gry w szachy i użycia jej elementów – planszy, zegara oraz bierek do pracy terapeutycznej.

Istnieją badania pokazujące, że dzieci ćwiczące umysł graniem w szachy osiągają później lepsze wyniki w rozwiązywaniu problemów, czytaniu i matematyce. Gra w szachy zmusza do planowania ruchów i przewidywania ich konsekwencji. To pomaga w rozwijaniu kory przedczołowej, co z kolei umożliwia podejmowanie trafniejszych decyzji. Kora przedczołowa jest obszarem mózgu odpowiedzialnym za planowanie, rozstrzyganie i samokontrolę.

Prześledzić zmiany

Bardzo dużą zaletą szachów jest stymulacja dendrytów do wzrostu. Dendryty to rozgałęzione wypustki komórek nerwowych odpowiedzialnych za odbieranie bodźców i przekazywanie sygnałów między komórkami nerwowymi. Ich wzrost zwiększa prędkość i jakość komunikacji neuronalnej, co polepsza ogólnie procesy myślowe, a zatem zwiększa zdolności poznawcze.

Dzięki zaawansowanej nauce i technologii rozwijane są instrumenty pozwalające nam na poznawanie zarówno architektury mózgu, jak i jego funkcjonowania. Przez ostatnią dekadę naukowcy i psychologowie opublikowali wiele prac, które pokazują różnice w funkcjonowaniu mózgu graczy i osób niegrających. W umyśle gracza występuje większa aktywność w dolnej lewej części płata ciemieniowego, zakręcie hipokampa i zakręcie wrzecionowatym. Inni badacze zauważyli też większą dynamikę móżdżka i płata czołowego.

Badania przeprowadzone na Yeshiva University by The Albert Einstein School of Medicine  dowiodły, że umysł wyćwiczony grą w szachy jest mniej podatny na degenerację z powodu dużej ilości danych przetwarzanych w czasie ćwiczeń i znacząco zmniejsza ryzyko demencji.

Źródło: https://www.abcmoney.co.uk/

Możliwość komentowania Gra w szachy ustrzeże Cię przed Alzheimerem została wyłączona

Naukowcy obudzili mikroorganizmy śpiące od stu milionów lat

Badacze wydobyli z dna oceanu organizmy, które pamiętają jeszcze dinozaury. Poprzedzają one praktycznie wszystko, co żyje na naszej planecie. Jest to wyjątkowa okazja, aby dowiedzieć się więcej o życiu istniejącym…

Badacze wydobyli z dna oceanu organizmy, które pamiętają jeszcze dinozaury. Poprzedzają one praktycznie wszystko, co żyje na naszej planecie. Jest to wyjątkowa okazja, aby dowiedzieć się więcej o życiu istniejącym na ziemi.

Mikroorganizmy zostały zakopane w powoli akumulującym się osadzie na dnie Oceanu Spokojnego około 101,5 miliona lat temu, a więc na długo przed epoką tyranozaurów. Dokładnie w czasie, kiedy na ziemi panował mięsożerny dinozaur spinozaur. Nasza planeta od tego czasu przeżyła wymieranie dinozaurów, powstanie ssaków naczelnych i ewolucję człowieka. Naukowcy dokopali się na dnie oceanu do mikroorganizmów i wydobyli na jaw ich istnienie. Zostały one przywrócone do życia w japońskim laboratorium.

Nie miały prawa przeżyć, a jednak

Zespół badawczy zebrał próbki osadu z dna oceanu na pokładzie statku wiertniczego JOIDES Resolution. Próbki znajdowały się 100 metrów pod dnem głębokiego na 6 kilometrów Wiru Południowopacyficznego. Jest to jeden z pięciu głównych wirów oceanicznych (systemu prądów oceanicznych napędzanych przez wiatry oraz zmiany temperatury i zasolenia wody). Ten oligotroficzny obszar Oceanu Spokojnego zawiera bardzo mało tlenu i mało składników pokarmowych potrzebnych do przeżycia organizmów. Dlatego naukowcy są szczególnie zainteresowani tym, jak mikroorganizmy były w stanie przeżyć w tak nieprzystępnym środowisku. Komórka bowiem musi metabolizować pewną ilość węgla w stosunku do swojej wielkości, zanim podwoi swoją masę, podzieli się lub utrzyma się przy życiu w stanie aktywnym metabolicznie. Natomiast te spod dna morza miały bardzo ograniczony dostęp do zasobów.

– Naszym głównym pytaniem było, czy życie jest w stanie przetrwać w środowisku tak ubogim w składniki odżywcze, czy też jest to strefa pozbawiona życia – powiedział Yuki Morono z Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, pierwszy autor publikacji wieńczącej projekt. – Chcieliśmy dowiedzieć się jak długo mikroorganizmy są w stanie podtrzymywać życie przy niedoborze pożywienia – dodaje.

Wystarczyło je nakarmić

Wyniki badań naukowców ujawniają, że nawet te organizmy odnalezione w osadzie sprzed 101,5 miliona lat, mogą być obudzone, jeśli tylko tlen i składniki odżywcze staną się dostępne.

– Na początku byłem sceptyczny, ale odkryliśmy, że do 99,1% mikrobów w osadzie utworzonym 101,5 miliona lat temu ciągle żyło – powiedział Morono.

Mikroorganizmy wstrzymały poprzednio swoją aktywność, ale kiedy dostarczono im potrzebnych składników odżywczych, powróciły do życia, zaczęły odżywiać się i dzielić.

Aby zabezpieczyć próbki przed zanieczyszczeniem współczesnymi organizmami zespół badał je w ściśle sterylnych warunkach. Dlatego też dostarczanie składników odżywczych następowało wyłącznie przez niewielką rurkę zaprojektowaną tak, żeby uniknąć zanieczyszczenia. Kilka lat zajęło naukowcom opracowanie technologii i procedur wyodrębnienia mikroorganizmów z osadu oraz zbadania próbek. Cały projekt natomiast zajął im 10 lat.

Komórki zareagowały bardzo szybko na dostarczone składniki. Wchłonęły substraty znakowane izotopami azotu i węgla, co umożliwiło dokładne monitorowanie tempa, w jakim zaczęły się odżywiać i mnożyć. Po 68 dniach ilość komórek zwiększyła się o cztery rzędy wielkości. Okazało się również, że bakterie beztlenowe gorzej zniosły podróż w czasie i tylko minimalnie zwiększyły swoją aktywność życiową. Jednymi ze znalezionych organizmów były cyjanobakterie, czyli sinice, znane ze swojej wyjątkowej oporności na ekstremalne warunki i zdolne przetrwać prawie we wszystkich środowiskach na Ziemi.

Sekret długowieczności

Bakterie, które oddychają tlenowo, są najbardziej wytrzymałymi komórkami i ich obudzenie jest najbardziej prawdopodobne. Żyły one w malutkich pęcherzykach powietrza, które w jakiś sposób zawędrowały w dół osadu w ciągu wielu lat, dzięki czemu tlen był wciąż obecny w osadzie. Największy sekret ich niezwykłego przetrwania leży w tempie metabolizmu. Jest na tyle powolny, że pozwala na przeżycie nawet milionów lat.

Źródło: https://charliestephen6.medium.com/

Możliwość komentowania Naukowcy obudzili mikroorganizmy śpiące od stu milionów lat została wyłączona

Type on the field below and hit Enter/Return to search

WP2Social Auto Publish Powered By : XYZScripts.com
Skip to content