Vir: kvarkadabra.net
ponedeljek, 5. marec 2012
Ko gre za preživetje, je treba vso energijo in pozornost usmeriti le v nekaj ključnih trenutkov, ki so pomembni, da se izognemo nevarnosti. Z izrazom stres označujemo biološki mehanizem, ki sproži hiter odziv telesa na prežečo nevarnost in ga pripravi na beg ali boj. Ne glede na konkretni vzrok, ki sproži alarm, se telo zmeraj odzove na enak način. Da bi bili v ključnih trenutkih karseda učinkoviti, se nam začasno izklopijo vse energetsko potratne telesne funkcije, in vse se osredotoči le na čim hitrejši pobeg ali otrplo čakanje, da nevarnost mine.
V knjigi Nagonska moč volje (The Willpower Instinct: How Self-Control Works, Why It Matters, and What You Can Do to Get More of It, Avery 2011) Kelly McGonigal poroča, da so znanstveniki nedavno poleg stresnega opisali tudi nasproten telesni mehanizem, ki bi ga lahko za razliko od reakcije beg-ali-boj poimenovali kar odziv počakaj-in-premisli. Reakcija beg-ali-boj nas pripravi, da se čim hitreje instinktivno odzovemo na nevarnost in ne zapravljamo dragocenega časa z razmišljanjem, medtem ko nam odziv počakaj-in-pomisli omogoči, da, nasprotno, prevzamemo samokontrolo in dobro premislimo, kaj bomo storili. Stresni odziv nam poviša srčni utrip, da smo takoj pripravljeni na akcijo, medtem ko nas mehanizem počakaj-in-pomisli pomiri, namesto mišic pa aktivira dele možganov, ki skrbijo za samokontrolo.
Če stres sproži zunanja nevarnost, pa se odziv počakaj-in-pomisli praviloma pojavi kot posledica notranjega konflikta med početjem, ki nam nudi takojšnje ugodje, in strategijo, ki je za nas sicer boljša, a šele na dolgi rok. Lep primer je recimo situacija, ko si zaželimo, da bi prižgali cigareto, a hkrati vemo, da to za naše zdravje ni dobro, ali ko bi morali delati, pa raje sedimo pred televizijo. Zaznava notranjega konflikta sproži fiziološki mehanizem, ki nas začasno pomiri in nam pomaga, da se "pravilno" odločimo in izvedemo tisto, kar je za nas dolgoročno najbolje. Mehanizem počakaj-in-pomisli nas na neki način ščiti pred nami samimi.
Dihalna sinusna aritmija
Kot najbolj zanesljiva metoda za spremljanje odziva počakaj-in-pomisli se je izkazala metoda merjenja dihalne sinusne aritmije (respiratory sinus arrhythmia) oziroma preprosteje rečeno variabilnosti hitrosti bitja srca v odvisnosti od dihanja. Gre za malo znano, a hkrati zelo preprosto meritev, ki jo danes najlažje opravimo s telefonom, ki ima vgrajeno kamero in lahko spremlja pretok krvi v prstu ter meri naš srčni utrip. (Tovrstne aplikacije za pametne mobilne telefone je razvilo slovensko podjetje Azumio.)
Morda se sliši nenavadno, a povsem enakomerno bitje srca je običajno znak, da smo pod stresom. Pri odzivu beg-ali-boj se nam pulz sicer poveča, a se hkrati zmanjša njegova variabilnost. Zmerna variabilnost v hitrosti pulza je tako znak, da srce ni povsem pod vplivom simpatičnega živčevja, ki telo pripravlja na akcijo, ampak je tudi pod okriljem parasimpatičnega živčevja, ki telo pomirja. Ko vdihnemo, se nam tlak v prsnem košu zmanjša, kar povzroči, da se zmanjša tudi krvni tlak. Živčni sistem zato avtomatično poveča hitrost bitja srca, da bi tako nadomestil zaznan padec krvnega tlaka. Po nekaj sekundah se sproži drug kontrolni mehanizem za regulacijo, ki hitrost bitja srca zmanjša.
Variabilnost srčnega ritma v odvisnosti od dihanja je tako dober posredni pokazatelj delovanja mehanizma samokontrole. Če si izmerite visoko variabilnost srčnega ritma, niste pod stresom in imate še dovolj zalog moči za učinkovito samokontrolo. S poskusi so pokazali, da lahko s pomočjo tovrstne meritve napovemo, katera od testnih oseb se bo znala upreti skušnjavi. Alkoholiki, pri katerih opazijo povečano variabilnost pulza, ko zagledajo steklenico vina, imajo večjo verjetnost, da se bodo skušnjavi lahko uprli, kot tisti, ki jim variabilnost srčnega ritma ob izpostavljenosti skušnjavi pade.
Po terorističnih napadih 11. septembra 2001 so v ZDA izmerili, da se je ljudem v povprečju variabilnost srčnega ritma občutno znižala. Podoben pojav so zaznali tudi ob izbruhu finančne krize leta 2008. Na dolgi rok nič ne izničuje zalog zmožnosti samokontrole hitreje kot stres, saj sta fiziološka odziva stresa in samokontrole preprosto nezdružljiva. Stresni odziv pripravi telo na takojšno akcijo, pri čemer energijo preusmeri iz središč za dolgoročno planiranje v mehanizme za hiter odziv.
"Mišica" za samokontrolo se hitro utrudi
Večino evolucijske zgodovine je možganska predčelna skorja (prefrontalni korteks) skrbela za nadzor fizičnega gibanja, pri ljudeh pa se je ta del možganov bistveno povečal in prevzel še druge funkcije. Ne nadzoruje le gibanja, ampak tudi kaj mislimo, kako čustvujemo in na kaj smo pozorni. Predčelna skorja je tudi predel možganov, ki poskrbi, da naredimo tisto, kar je morda ta trenutek težje, a se nam bo na dolgi rok obrestovalo. Čeprav si morda, ko gremo mimo pekarne in zadiši po svežih sladicah, zaželimo, da bi kako pojedli, nam predčelna skorja sporoči, da to morda dolgoročno za nas ni najbolje, saj smo se zavezali, da bomo jedli bolj zdravo.
Opozoriti pa velja, da so naše sposobnosti samokontrole omejene, saj jih lahko hitro izrabimo. Možgansko sposobnost samokontrole si lahko predstavljamo kot mišico, ki nam lahko dobro služi, če zanjo skrbimo, lahko pa postane tudi povsem neuporabna, če jo pretirano obremenimo, saj se izčrpa, podobno kot denimo nožne mišice po dolgem teku.
Ker je mehanizem za samokontrolo energetsko zelo potraten, hitro porabi razpoložljive zaloge energije. Raziskovalci so s poskusi na prostovoljcih pokazali, da je naša sposobnost samokontrole pogojena tudi s stopnjo sladkorja v krvi. Če pade, možgani to zaznajo in izklopijo potratne dele ter tako varčujejo. Tako ni presenetljivo, da smo bolj muhasti, ko smo lačni, kar je posledica tega, da zaradi pomanjkanja energije izgubljamo sposobnost samokontrole. Zato je dobro, da jemo hrano, ki se počasi prebavlja in postopoma sproža hranila v kri, da imajo možgani trajen pritok energije.
V knjigi Nagonska moč volje avtorica predstavi tudi učinkovit način, kako uriti predčelni del možganov. Če se vsak dan le za nekaj minut osredotočimo samo na dihanje, se nam poveča pretok krvi v predčelnem predelu možganov, s čimer krepimo možgansko "mišico" za samokontrolo in se hkrati branimo pred škodljivimi posledicami kroničnega stresa.
Sposobnost samokontrole krepijo tudi redne zadolžitve. Raziskovalci so s poskusi pokazali, da je kontrolna skupina prostovoljcev, ki je morala nekaj časa skrbeti za dodatno opravilo (nekaterim so denimo naročili, da morajo jesti z levo roko, če so bili desničarji), manj posegala po kratkoročnih zadovoljitvah oziroma skušnjavah in se je bila zmožna bolje kontrolirati in slediti dolgoročnim ciljem.
Morda je prav posredna krepitev možganske "mišice" za samokontrolo razlog, zakaj je velik uspeh doživel mehanizem socialne pomoči, ki so ga razvili v Latinski Ameriki. V Braziliji se ta izjemno uspešna strategija pomoči revnim imenuje Bolsa Familia, v Mehiki Oportunidades, opisno pa bi jo lahko poimenovali pogojna socialna pomoč. Ideja je preprosta: revne družine, ki jih praviloma predstavlja mati, prejemajo socialno pomoč v gotovini ali z nakazili na bančni račun, če redno izpolnjujejo določene preproste pogoje. V Braziliji morajo otroci obiskovati šolo in hoditi na zdravniške preglede, matere pa na gospodinjske tečaje, kjer jih seznanjajo z zdravo prehrano in vzdrževanjem higiene.
Zadnja leta se pri nas veliko govori o ideji vpeljave univerzalnega temeljnega dohodka, po kateri bi vsak državljan mesečno brezpogojno prejel recimo 300 evrov. Čeprav bi se s tovrstno redno državno pomočjo gotovo izognili grobemu izkoriščanju socialno najšibkejših, v luči omenjenih raziskav delovanja možganov to vseeno ni najboljša strategija za sistematično izboljšanje stanja v družbi, saj ne upošteva dejstva, da je za zdrav razvoj družbe zelo pomembno, da čim več ljudi skrbi za dobro kondicijo svoje možganske "mišice" za samokontrolo.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 20. februar 2012
Leta 1998 sta ameriška znanstvenika Matthew Botvinick in Jonathan Cohen v reviji Nature objavila poročilo o nenavadni iluziji gumijaste roke. Odkrila sta, da lahko prostovoljce z zelo preprosto metodo za kratek čas preslepita, da bodo umetno roko dojemali kot svojo lastno. Eksperiment je toliko bolj zanimiv, ker je dovolj enostaven, da ga lahko izvedemo tudi doma in tako preizkusimo, ali so tudi naši možgani dovzetni za tovrstno prevaro.
Postopek je preprost. Če nimamo umetnega modela roke, lahko vzamemo kar rokavico za pomivanje posode, ki naj bo čim bolj podobna barvi kože, jo napolnimo z vato in položimo na mizo. Pred seboj imamo tako hkrati ob svoji roki še model roke, ki naj bo videti čim bolj realističen. Med roko in model roke položimo pregrado, tako da lahko vidimo le model, ne pa tudi svoje roke. Nato prosimo pomočnika, ki sedi nasproti, da vzame dva enaka čopiča in nam začne z njima hkrati simetrično božati obe roki. Biti mora pazljiv, da čopiča premika usklajeno oziroma da se hkrati dotika istih točk na obeh rokah.
Po dobri minuti takšnega božanja prstov, pri katerem je bistveno, da lahko z očmi spremljamo le gumijasto roko, ki je postavljena tako, da bi bila lahko tudi del našega telesa, naenkrat začutimo iluzijo in umetno roko začnemo dojemati kot svojo lastno. Naši možgani začenjajo občutke o dotiku, ki prihajajo iz prave roke, spontano povezovati s čutnimi vtisi, ki jih zaznavajo oči. Ko zaznajo sinhronost vizualnih in taktilnih zaznav, jih povežejo skupaj v celoto. Ker vidimo le gumijasto roko, možgani zmotno mislijo, da tudi božanje s čopičem izvira iz te roke. Čeprav kožni občutki prihajajo iz skrite prave roke, se zdi možganom vseeno "bolj logično", da izvirajo iz roke, ki jo lahko vidijo, zato v celostno podobo telesa vključijo umetno in ne prave roke.
Ko se vzpostavi povezava z gumijasto roko, je zanimivo vprašanje, kaj testna oseba občuti, če po umetni roki, ki jo začasno dojema kot svojo, naenkrat močno udarimo, recimo s kladivom. Jo bo zabolelo? Kako se bo odzvala? Najbolje, da sami poskusite.
Raziskovalci so se seveda vprašali tudi, ali bi se dalo iluzijo razširiti na celo telo. Bi lahko možgane kako prelisičili, da bi tuje telo vsaj začasno dojemali kot svoje? S pomočjo pripomočkov za ustvarjanje virtualne realnosti jim je taka iluzija že uspela. V enem od primerov so poskusni osebi nadeli očala, na katera se je projicirala slika kamere, ki je bila nameščena na glavo človeške lutke, podobne tistim, ki jih lahko vidimo v vitrinah trgovin z oblačili. Nato so z enakim postopkom kot pri gumijasti roki vzpostavili iluzijo. S čopičem so božali trebuh plastičnega manekena in prostovoljca, ki je skozi očala videl trebuh, kot ga je posnela kamera na glavi plastičnega manekena.
V različnih laboratorijih po svetu so zadnja leta izvedli že veliko podobnih eksperimentov, pri katerih so s pomočjo usklajenih informacij več čutov vzpostavili iluzijo zamenjanega telesa. Prostovoljec se je tako začasno preselil v telo virtualne računalniško ustvarjene osebe ali celo v telo nasprotnega spola. V vseh primerih je prišlo do dejanske iluzije oziroma začasne identifikacije s tujim telesom, kar se lepo vidi v trenutku nevarnosti, ki preti virtualni osebi. Takrat se namreč refleksno takoj poveča pulz tudi dejanskemu udeležencu eksperimenta.
Kaj pomeni biti nekdo?
Pri zanimivih poskusih seveda hitro pristavijo svoj lonček tudi filozofi. Thomas Metzinger je prav na osnovi tovrstnih eksperimentalnih spoznanj v knjigi Biti nihče (Being No One: The Self-Model Theory of Subjectivity, MIT 2003) razvil teorijo, po kateri je jaz oziroma samopodoba posameznika posledica nekakšne dvojne iluzije, v katero smo ves čas vpeti.
Danes že zelo dobro poznamo mehanizme, s katerimi možgani neprestano tvorijo občutek enotnosti čutnih vtisov, ki smo jim priča. Vtisi se neprestano sestavljajo v koherentno celoto, ki jo možgani hkrati vstavljajo tudi v podobo sveta, ki jo imamo izdelano na osnovi spominov. Metzinger pravi, da so ti mehanizmi za nas transparentni, kar pomeni, da se jih sploh ne zavedamo, ko ves čas spremljajo senzorje v obliki čutil in na podlagi njihovih informacij prilagajajo podobo zunanjega sveta. Te možganske mehanizme razume kot del našega operacijskega sistema. Pravi jim virtualni organi, saj so nujni za nemoteno delovanje.
Tovrstne možganske mehanizme lahko primerjamo z letalom, ki leti skozi meglo, na okna pa se mu projicira navidezni model okolice, ki ga generira računalnik, podobno kot v simulatorju letenja. Realnost, ki jo dojemamo kot dejanski resnični svet, je v resnici simulacija. A ne fiktivna simulacija, ampak resnična simulacija. Kaj to pomeni? Simulacija, ki jo spontano dojemamo kot realnost, je najboljši približek za zunanji svet, ki ga lahko imamo. Primerjamo jo lahko s pogledom preko ekrana kamere, pri čemer nikoli ne moremo sveta videti neposredno. Metzinger temu pravi tunelski pogled, ker je zmeraj že nekako prirejen. V tej simulirani realnosti nastopamo tudi mi sami, saj smo eden izmed objektov simulacije.
Dobra metafora za "tunelski pogled" je lahko kar avtomobilska navigacija, ki ima celotno mrežo vseh cest in naslovov. Ko želimo priti na določen kraj, nam sproti kaže pot. Če slučajno zaidemo s predvidene poti, navigacija reče "Preračunavam!" in priredi pot novim razmeram, nakar nas spet usmerja do cilja. Enako velja tudi za našo "navigacijo" v svetu. Tudi tu smo večino časa na avtopilotu, ki nas spretno usmerja in preko čutov preverja, ali se dejansko stanje ujema z modelom, ki ga imamo.
Možgani tvorijo simulacijo sveta preprosto zato, ker v svetu ni mogoče dovolj dobro delovati, če nimaš zelo natančnega zemljevida, ki ga dojemamo kot dejanski zunanji svet. Po nekaterih hipotezah naj bi bila ta naša virtualna realnost celo za delček sekunde naprej v času glede na dejanski zunanji svet, saj se tako lažje odzovemo na morebitne trenutke, ko je treba na hitro odreagirati.
Model samega sebe, s katerim se poistovetimo, je pri ljudeh zelo kompleksen, a to ne pomeni, da bolj preprostih oblik ne najdemo tudi pri živalih. Model lastnega telesa je za živa bitja zelo pomemben, saj z njim lažje usklajujejo gibanje. Metzinger pravi, da prav transparentnost mehanizma za tvorjenje modela samega sebe ustvari vtis jaza kot dejanske entitete. Prav to, da se mehanizma, ki ustvarja samopodobo in podobo sveta, ne zavedamo, nam ustvari vtis obstoja jaza. Jaz ni zanj tako nič drugega kot del simulirane realnosti, ki ima enak pomen kot rdeča pika na zemljevidu mesta, ki kaže, kje trenutno smo, oziroma slika avtomobila v napravi za cestno navigacijo.
Sanje, v katerih smo budni
Prav tako zanimiv pojav, ki ga je Metzinger tudi podrobno preučeval, so lucidne sanje. Včasih se lahko tudi v samih sanjah zavemo, da sanjamo, ne da bi se pri tem zbudili. Pri nekaterih se to zgodi pogosteje, pri večini pa nikoli oziroma se tega vsaj ne spominjajo. Značilnost lucidnih sanj je, da lahko prav zato, ker se zavedamo, da gre le za sanje, dogajanje kontroliramo in počnemo stvari, ki jih v resničnem svetu ne moremo. Lahko letimo, skačemo z nebotičnikov in izvajamo podobna nemogoča opravila, ki bi jih sicer lahko počeli le v kaki računalniški igrici.
V lucidne sanje vstopimo, ko se nekako zavemo, da le sanjamo. Ena izmed metod, kako povečamo možnost za lucidno stanje med spanjem, je, da večkrat na dan zavestno preverjamo stopnjo realnosti svoje okolice. Pogledamo okoli sebe in preverimo, ali je vse tako, kot bi moralo biti, ali pa morda vidimo kaj nenavadnega, iz česar bi lahko sklepali, da sanjamo. Če ta postopek dlje časa ponavljamo, se nanj navadimo in večja verjetnost je, da ga bomo kdaj izvedli tudi v sanjah in tako na osnovi analize okolice spoznali, da sanjamo. Metzinger pojav lucidnih sanj interpretira kot stanje, ko naš možganski mehanizem za tvorjenje samopodobe in realnosti začasno ni več transparenten, ampak se ga zavedamo.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 6. februar 2012
Petindvajsetletni Charles Whitman se je 1. avgusta 1966 z dvigalom povzpel na vrh nebotičnika, ki je del kompleksa Univerze v Teksasu v mestu Austin. Oborožen z več kosi orožja in obilo streliva je odšel na razgledno ploščad ter začel streljati. Preden so ga policisti ustrelili, je ubil ali ranil veliko naključnih mimoidočih, med njimi tudi nosečo žensko in pogumne posameznike, ki so ji poskušali pomagati.
Takoj po pokolu pred univerzitetnim nebotičnikom, ki je šokiral Američane, so pri sicer prijaznem mladeniču doma našli še dve trupli. Preden se je odpravil na morilski pohod, je Whitman umoril še svojo ženo in mater, našel pa je tudi čas, da je sedel za tipkalni stroj in napisal poslovilno pismo. V njem med drugim pravi: "Ne razumem svojega početja zadnje dni. Bil naj bi povprečen razumen mladenič, a zadnje čase (ne vem točno, kdaj se je začelo) sem postal žrtev mnogih nenavadnih in nerazumljivih misli. (…) Po dolgem premisleku sem se odločil, da bom danes ubil svojo ženo Kathy. (…) Močno jo ljubim in bila je dobra žena, ki si jo mož, kot sem jaz, lahko le želi. Razumsko ne znam navesti nobenega posebnega razloga, zakaj to počnem…"
Javnost se je po morilskem pohodu na prvi pogled povsem običajnega družinskega človeka seveda spraševala, kako se lahko nekomu, ki ima inteligenčni kvocient 138, naenkrat tako zmeša. Ko so kmalu zatem naredili avtopsijo Whitmanovega trupla, je postalo marsikaj bolj jasno. V možganih so mu odkrili tumor, ki je pritiskal na amigdalo, kjer je središče za upravljanje čustev, še posebej strahu in agresivnosti.
Kot vse kaže, se je Whitman vseskozi zavedal, kaj počne, a vseeno ni znal oziroma zmogel preprečiti svojih grozljivih dejanj. V poslovilnem pismu je zapisal tudi, naj, "če je njegovo življenjsko zavarovanje kaj vredno, (…) ostanek anonimno darujejo fundaciji za mentalno zdravje. Morda lahko raziskave preprečijo nadaljnje tragedije te vrste."
Pravo in možgani
Z zgodbo o običajnem mladeniču, ki ga je v množičnega morilca, kot vse kaže, spremenil možganski tumor, nevroznanstvenik David Eagleman v knjigi Incognito: The Secret Lives of the Brain (Pantheon, 2011) začenja razpravo o odnosu med pravom in napredkom raziskav možganov. Poleg Whitmanovega razvpitega primera iz šestdesetih let opiše še nekaj podobnih dogodkov iz medicinskih arhivov.
V zgodnjih jutranjih urah 23. maja 1987 je triindvajsetletni Kenneth Parks iz Toronta vstal in se, ne da bi se zbudil, usedel v avto ter odpeljal dvajset kilometrov stran do doma ženinih staršev. Tam je vlomil v hišo in do smrti zabodel taščo, medtem ko je tastu ranjenemu uspelo pobegniti. Takoj zatem se je "speči morilec" odpeljal na policijo in zmeden povedal: "Mislim, da sem nekoga ubil." Svoje trditve je podkrepil s krvavimi in porezanimi rokami.
Kasneje se je v sodnem postopku izkazalo, da Kenneth ni imel motiva za umor, prav tako pa se ni zavedal, kaj počne, saj naj med dejanjem sploh ne bi bil buden. S pomočjo pričanja strokovnjakov za spanje in z meritvami nenavadnih vzorcev delovanja njegovih možganov med spanjem mu je uspelo sodišče prepričati, da za svoja dejanja ni mogel biti odgovoren, saj se jih ni zavedal in jih ni načrtoval. Porotniki so tako 25. maja 1988 razglasili, da ni kriv umora svoje tašče in poskusa umora tasta.
Eagleman v knjigi omeni tudi štiridesetletnika, pri katerem je žena nenadoma opazila pedofilska nagnjenja. Peljala ga je k zdravniku, kjer so mu odkrili večji možganski tumor. Po prestani operaciji so se njegove spolne preference spet normalizirale, a le za slabega pol leta. Žena ga je takrat ponovno peljala na pregled, kjer so ugotovili, da so del tumorja očitno spregledali, saj je spet začel rasti. V drugo so bili pri operaciji bolj natančni, tako da se mu kasneje simptomi niso več ponovili.
Kdo je sploh svoboden?
Več ko vemo o delovanju možganov in boljše naprave ko imamo za gledanje v možgane, več prej nerazumljivih obnašanj posameznikov znamo pojasniti. A meja med domnevno svobodnimi odločitvami in patološkimi spremembami, zaradi katerih posameznik pri svojem delovanju ni več svoboden, se z napredkom znanosti neprestano spreminja. Stanje spremljanja aktivnosti možganov danes Eagleman primerja z zmožnostmi astronavta, da s svoje vesoljske ladje ali satelita, ki kroži nad Zemljo, ugotavlja stanje v posameznih državah pod njim. Iz svojih posnetkov lahko ugotovi marsikaj o dogajanju v posamezni državi, a še vedno veliko manj, kot vedo o svoji okolici prebivalci posamezne države.
Z navajanjem najrazličnejših primerov iz medicinske prakse avtor pokaže, da je meja med domnevno svobodnim dejanjem in "biološko" razlago, zakaj je nekdo storil neko dejanje, močno odvisna od razvoja znanosti. Ker nevroznanost hitro napreduje in ker vedno bolje poznamo mehanizme delovanja možganov, kakor tudi motnje v njihovem delovanju, do katerih lahko pride zaradi dednih bolezni, vplivov okolja, travm v otroštvu, kemičnih vplivov ali poškodb, se nujno zastavi vprašanje, kaj to pomeni za domnevo svobodne odločitve, ki je v samem temelju kaznovalne politike. Je domena svobode pogojena z nepoznavanjem mehanizmov, ki privedejo do storitve določenega dejanja?
Eagleman se provokativno vpraša, ali se je danes sploh še smiselno spraševati, kje je meja med biološkimi vzroki in svobodno voljo. Tudi v primeru, ko pri kriminalcu ne vemo, kaj natanko je narobe z njim, lahko z dokajšnjo verjetnostjo zaključimo, da nekaj mora biti narobe, saj so že njegova dejanja simptom tega, da vse ne deluje, kot bi moralo. Pričanja strokovnjakov na sodišču lahko tako povedo le, ali današnje znanje in tehnologija omogočata, da neko dejanje pojasnimo z motnjami v možganih, ne pa, ali takšne motnje obstajajo ali ne. Zato predlaga, da se od vprašanja ugotavljanja krivde storilca preusmerimo na vprašanje posledic, ki jih ima njegovo dejanje za družbo. Določanje kazni naj bo tako prvenstveno usmerjeno v prihodnost in naj po njegovem upošteva predvsem stopnjo potencialne nevarnosti posameznika za družbo in zmožnost njegove rehabilitacije.
Vendar so tudi z ugotavljanjem ponovitvene nevarnosti velike težave. Ko so v ZDA pred časom preverjali ocene komisij za pogojne izpuste pri spolnih prestopnikih, se je izkazalo, da strokovnjaki, ki sedijo v teh komisijah, ne znajo napovedati, pri katerem prestopniku je večja verjetnost, da bo ponovil svoja dejanja. Njihova napoved ni bila nič boljša, kot če bi namesto ekspertne analize preprosto metali kovanec.
Zato so izvedli raziskavo na vzorcu več kot dvajset tisoč seksualnih prestopnikov, v kateri so upoštevali veliko različnih parametrov, med drugim podatke o tem, ali je bil posameznik zlorabljen kot otrok, je bil kdaj poročen oziroma v resni zvezi, kako dolgo je bil v taki zvezi, ali je odvisnik od drog in podobno. Udeležence raziskave so nato pet let spremljali in ugotavljali, katere značilnosti najbolje opredelijo povratnike. Na tej osnovi so pripravili bolj zanesljive smernice oziroma tabele za odločanje glede izpustov na prostost.
Težave so tudi z metodami rehabilitacije prestopnikov. Danes se malokdo spominja epidemije lobotomij, ki jo je pred drugo svetovno vojno sprožil portugalski nevrolog António Egas Moniz, za kar je dobil celo Nobelovo nagrado. Iznašel je način, ki ga je kasneje v ZDA promoviral in množično izvajal Walter J. Freeman, pri katerem je sprva psihotičnim pacientom prerezal povezavo s predčelno skorjo (prefrontalni korteks), kar jim je spremenilo osebnost, hkrati pa tudi zmanjšalo mentalne sposobnosti. Do leta 1951 naj bi samo v ZDA izvedli skoraj dvajset tisoč tovrstnih posegov.
Lobotomije so bile nekaj časa velik uspeh predvsem zato, ker so povratne informacije o uspešnosti metode posredovali predvsem svojci prizadetih. Ti so bili praviloma pred posegom soočeni z nasilno in nepredvidljivo osebo, ki se je po operaciji spremenila v pohlevnega in mirnega člana družine, s katerim se je bilo bistveno lažje ukvarjati. Za konec epidemije fizičnih posegov v možgane ima največjo zaslugo iznajdba tablet, ki so po kemični poti dosegle podobne učinke.
Prefrontalna telovadba
Za reintegracijo prestopnika v družbo je treba predvsem poskrbeti, da svojih zločinov ne bo ponavljal. Največji problem pri večini prestopnikov je nazor nad impulzivnostjo. Večina kriminalcev zelo dobro ve, kaj je prav in kaj ne, a se vseeno v določenih situacijah ne morejo brzdati oziroma se toliko kontrolirati, da ne bi naredili tega, kar jim sugerirajo možgani. Prav ustrezna kontrola nad tem, da ne storimo prav vsake neumnosti, ki nam pride na misel, je pomemben element, ki omogoča uspešno življenje v družbi. To je hkrati tudi glavni znak odraslosti. Za mladostnike je namreč značilno, da so bolj impulzivni, ker se predčelna skorja povsem razvije šele v zgodnjih dvajsetih.
Da ne bi ponovili velike napake z lobotomijami, Eagleman kot enega izmed možnih načinov rehabilitacije predlaga vpeljavo prefrontalnih vaj. Uspešno treniranje predčelne skorje je kot nekakšno uvajanje dodatnih zavor v možgane, saj mehanizmi, ki so vezani na ta specifično človeški del možganov, predvsem zadržujejo izvedbo dejanj, ki so za posameznika morda kratkoročno koristna, dolgoročno pa ne. S tovrstnimi vajami ne bi posegali v možgane ne kemično s tabletami ne fizično z operacijami, a bi jih vseeno lahko spreminjali tako, da bi bili bolje opremljeni za varno življenje v družbi.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 23. januar 2012
Gian Francesco Poggio Bracciolini ni bil le običajen pisar oziroma tajnik papežev, kardinalov in posvetnih vladarjev Italije v začetku petnajstega stoletja, ampak je imel še eno zelo zanimivo strast. Po samostanskih knjižnicah takratne Evrope je iskal stare rokopise v upanju, da bo morda našel kako stoletja založeno pomembno knjigo. Leta 1417 se mu je v nekem nemškem samostanu končno nasmehnila sreča. Povsem slučajno je prišel na sled 7400 verzov dolgi filozofski pesnitvi, ki jo je nekaj desetletij pred Kristusom napisal Rimljan Titus Lucretius Carus.
Rokopis z naslovom O naravi sveta (De Rerum Natura), ki ga je našel, je po oznakah izviral iz devetega stoletja, kar je pomenilo, da je bila knjiga takrat stara že pol tisočletja, in zelo verjetno je več stoletij založena ležala na odmaknjeni polici v samostanski knjižnici. Če jo je občasno kak menih opazil in vzel v roke, se gotovo ni zavedal, da ima pred seboj enega redkih pričevanj o takrat malo znani, a zelo pomembni antični filozofski šoli epikurejcev oziroma antičnih atomistov. Poggio se ob svoji najdbi prav tako ni zavedal, da bo Lukrecijev rokopis, ki ga je s svojim odkritjem rešil pred pozabo, v naslednjih stoletjih pomembno vplival na modernizacijo Evrope in posredno vsega sveta.
V času, ko je Poggio po evropskih samostanih iskal izgubljene rokopise, tiskanih knjig še ni bilo, zato je moral vsako knjigo, ki ga je zanimala, na roke prepisati, če jo je želel odnesti s sabo. Pri tem so mu seveda pomagali asistenti, a vseeno je bil to čas, ko je dogajanje v svetu potekalo bistveno počasneje kot danes. Evropa si je takrat ravno opomogla od velike srednjeveške epidemije kuge, ki je pomorila kar tretjino prebivalstva, kar je pomenilo, da je bilo treba marsikatero obrt povsem na novo organizirati. Prav tako je bil to čas, ko so učenjaki začeli na novo odkrivati blišč nekdanje antične kulture in se zgledovati po njenih velikih dosežkih.
Obstajajo samo atomi in praznina
Lukrecij je v svoji dolgi pesnitvi natančno predstavil grško filozofsko šolo, katere začetnik je bil Epikur, zametke pa sta ji že prej postavila Levkip in Demokrit. Osnovna ideja epikurejcev je zelo preprosta, a prav zato tudi dokaj radikalna, o čemer priča podatek, da lahko še danes najdemo mnoge goreče nasprotnike idej, ki izvirajo iz temeljev, ki so jih osnovali stari grški atomisti.
Temeljna trditev epikurejcev je, da obstajajo le atomi in praznina. V svetu ni nič drugega kot zgolj nedeljivi atomi najrazličnejših oblik, med katerimi je prazen prostor. Vse je zgrajeno iz atomov oziroma osnovnih delcev, ki so tako majhni, da jih ne moremo neposredno videti, lahko pa njihovo delovanje tako ali drugače občutimo.
Ko dobimo na jezik denimo nazobčane atome, to občutimo kot kislo, nasprotno pa imajo bolj zaobljeni atomi sladkoben okus. Seveda so vsi ti okusi in druga občutja le posledica mešanja atomov iz okolice z atomi, ki sestavljajo naše telo in niso nič drugega kot imena, ki jih pripišemo posameznim zmesem atomov.
Prav tako predmeti za atomiste niso nič drugega kot začasni skupki atomov, ki niso nič bolj trdni ali stalni, kot so denimo prašni vrtinci, ki jih ustvarja veter nad tlemi. Ti imajo sicer obliko, a je ta le začasna in se poleg tega še neprestano spreminja. Tudi ljudje nismo nič drugega kot skupki atomov, ki nekaj časa delujejo kot celota, nato pa se spet razblinijo.
Radikalnost antične atomistične teorije ni zgolj v njeni preprosti ideji o naravi in zgradbi sveta, ampak v posledicah, ki jih ima takšna podoba sveta na dojemanje smisla življenja vsakega posameznika. Prav zato, ker naj bi po mnenju nekaterih takšna skrajno materialistična predstava sveta implicirala nihilizem oziroma popolno odsotnost kakršnihkoli vrednot, so še danes mnogi zelo negativno nastrojeni do takšnih idej. Tarča sodobnih bojevnikov za "ohranitev vrednot" je predvsem darvinizem, ki v njihovem horizontu dojemanja sveta predstavlja nekakšno sodobno različico prevratniških antičnih materialističnih teorij.
Skrivnostni odkloni atomov
V resnici je epikurejska vizija zgradbe in delovanja sveta še bolj nenavadna, kot si predstavlja večina ljudi, ki jo poznajo samo površno. Ne gre zgolj za to, da obstajajo le atomi, ki begajo sem ter tja ter medsebojno trkajo in se sprijemajo v začasne skupke. Že prvi antični atomisti so se zavedali, da tako ne bi nikoli dobili dovolj pestrega in raznolikega sveta, kot ga poznamo. Atomi zato niso le delci, ki se prosto gibljejo in medsebojno trkajo, ampak so hkrati tudi povsem nepredvidljivi. Vsak atom je svoboden, kar pomeni, da lahko kadarkoli brez razloga spremeni smer gibanja. Antični atomi niso del velikega urejenega mehanizma, ki ga enkrat poženemo v gibanje, nato pa teče kot velika kozmična ura, ampak so vsaj glede svojega gibanja povsem nepredvidljivi drobci, za katere ne velja noben vrhovni zakon.
Na to radikalno svobodo in nepredvidljivost atomov antičnega atomizma v poenostavljenih predstavitvah v učbenikih in zgodovinskih pregledih filozofskih šol marsikdaj pozabljajo, a prav to je tisto bistvo, ki dela atomizem tako zanimiv in hkrati za mnoge tudi družbeno subverziven in nevaren. Lukrecij notranjo svobodo atomov imenuje klinamen ali odklon in prav ta pojem je bil in je še predmet mnogih interpretacij. Med drugimi je o tej temi napisal svoj doktorat tudi Karl Marx.
Zato bi bilo zelo narobe, če bi odklone atomov razumeli kot posledico neke skrivne sile ali vzroka, ki občasno posreduje in jih izmakne iz njihove smeri. Bistveno bolj pravilno je, če dogajanje razumemo kot odsotnost kakršnegakoli pravila, ki bi uravnaval gibanje atomov. Atomi se izmikajo in odklanjajo, ker v njihovi naravi ni pravila, da se morajo gibati naravnost. Če bi zanje veljalo takšno splošno določilo, bi to pomenilo, da so podvrženi zunanji prisili, ki velja univerzalno za vse. Ker pa v svetu ne obstaja nič drugega kot zgolj atomi in praznina, tudi ni nobenega pravila, kako naj se gibljejo. Odkloni so zgolj posledica tega, da atomov nič ne zavezuje k temu, da se gibljejo urejeno.
Vplivna knjiga, ki so jo brali na skrivaj
Stephen Greenblatt je v knjigi The Swerve: How the World Became Modern (W. W. Norton & Company, 2011) zapisal, da je Poggio Lukrecijev rokopis zelo verjetno odkril v benediktinski opatiji Fulda nekje sredi današnje Nemčije. Seveda si knjige ni mogel kar sposoditi, ampak je moral naročiti izdelavo kopije, kar je seveda trajalo. Kot kaže, pa je bil prepis, ki ga je izdelal nemški samostanski pisar, slab, zato ga je poslal prijatelju v Firence, ki je vse skupaj na novo prepisal z veliko lepšo in lažje berljivo pisavo. Prav ta rokopis, ki so ga kasneje pogosto kopirali, je postal osnova tudi za kasnejše tiskane izdaje.
Lukrecijeva knjiga je pomembno vplivala na mnoge renesančne in novoveške mislece. Leta 1961 so z analizo pisave pokazali, da je enega od ohranjenih izvodov starega rokopisa, ki ga hranijo v vatikanski knjižnici, s svojo roko prepisal nihče drug kot Niccolo Machiavelli. Ker se je zelo dobro zavedal, da se vsebina Lukrecijeve knjige skoraj natanko pokriva s prepovedanimi vsebinami, ki so jih imeli v svojih priročnikih inkvizitorji, ni Lukrecija v svojih delih nikoli omenjal. A vseeno ga je zelo podrobno študiral, kar pomeni, da je vsaj posredno pomembno vplival na njegova dela.
Leta 1989 so na dražbi prodali bogato komentiran, tokrat že tiskan izvod Lukrecija, za katerega so kasneje pokazali, da ga je imel v lasti Michel de Montaigne, ki je opombe ob robu zapisoval v latinščini in francoščini. Antični atomizem je pomembno vplival tudi na Galileja. Po mnenju nekaterih zgodovinarjev naj bi bile prav ideje, ki so izvirale iz antičnega atomizma, v Galilejevih knjigah tiste, ki so najbolj razburile takratno inkvizicijo in sprožile proces proti začetniku moderne fizike.
Pri nas je pesnitev O naravi sveta izšla šele leta 1959 pri Slovenski matici v prevodu Antona Sovreta. V predgovoru je med drugim zapisal, da ga je prevajanje "Lukrecovega poema stalo znatno več truda in časa kakor oba Homerjeva epa skupaj, pa četudi ga je po številu verzov štirikrat manj. Reči moram odkrito, da mi je slovenski heksameter ob Lukrecu prvikrat delal resne preglavice in da sem marsikrat vzdihnil nad šibkostjo svojega jezikovnega inštrumenta podobno, kakor zdihuje Lukrecij sam nad pomanjkljivostjo svoje materinščine, ko presaja vanjo 'Grkov izsledke temne'. Vzlic temu se nadejam, da se bralec ob mojih verzih ne bo potil tako, kakor sem se jaz, ko sem jih delal."
Sašo Dolenc
ponedeljek, 12. december 2011
Predavanje bo v četrtek 22. 12. 2011 ob 20:30 v Hiši eksperimentov.
V jamah skrite pred dnevno svetlobo in sezonskimi spremembami živijo številne živali, ki jih v površinskih okoljih ne najdemo več. Speleobiologija, kot se imenuje področje, ki se ukvarja z biologijo podzemeljskega živalstva, se je s prvimi odkritji jamskih živali pričela prav v Sloveniji. Razporeditev podzemeljskih živali v svetu je neenakomerna – prav v Dinaridih, katerih severni del leži v Sloveniji, najdemo edine podzemeljske predstavnike nekaterih živalskih skupin na svetu. In ne le to, po številu izključno podzemeljskih vrst je to tudi najbogatejše območje na svetu. Pri nas imamo dolgo tradicijo raziskovanja tega edinstvenega sveta, pa vendar še ogromno reči ne razumemo in so predmet tekočih raziskav. Predstavila bom moje raziskovalno delo, s katerim želim prispevati tudi k varovanju tega posebnega živalstva.
ponedeljek, 5. december 2011
Genialni italijanski fizik Ettore Majorana se je 26. marca 1938 v Palermu vkrcal na ladjo proti Neaplju in od tu naprej se je za njim izgubila vsaka sled. Star je bil le enaintrideset let, a je že veljal za velikana teoretične fizike tistega časa. Njegov mentor Enrico Fermi ga je primerjal celo s samim Newtonom. Trupla mladega fizika niso nikoli našli. Čeprav so sumili, da gre za samomor, je bilo vseeno nenavadno, da je potencialni samomorilec s seboj vzel več deset tisoč evrov, preračunano v današnji denar, in potni list.
Skrivnostnost okoli Majoranove smrti so podžigale tudi informacije najrazličnejših znancev, da so ga po domnevni smrti občasno od daleč še videvali na ulici. Širile so se celo domneve, da je vstopil v samostan, zato so sorodniki z njegovo sliko v roki obiskali mnogo cerkvenih zavetišč po Italiji, a ga niso nikjer zasledili. Spet po drugi domnevi naj bi odpotoval v Argentino, kjer so ga prav tako večkrat opazili in menda tudi fotografirali. Kot je v navadi za čudaške znanstvenike, so začele krožiti tudi teorije, po kateri naj bi ga ugrabili Rusi, da jim izdela atomsko bombo, ali pa celo marsovci. Še najbolj zabavna je znanstvenofantastična hipoteza, da je iznašel način, kako vstopiti v eno od paralelnih vesolj.
Čudežni dečki iz ulice Panisperna
Prvo srečanje med Majorano in Fermijem, ko je mladi Ettore prišel na sloviti inštitut na Via Panisperna v Rimu, je še danes vir navdiha mnogim mladim znanstvenikom. Na svojem rimskem inštitutu je Fermi, podobno kot Niels Bohr v Koebenhavnu, sistematično zbiral mlade genialne matematike in fizike in jim nudil okolje, v katerem so se lahko mirno in poglobljeno ukvarjali z vprašanji, ki so se jim zdela ključnega pomena. Ob tem so se seveda zabavali na način, ki je morda za nekoga, ki ni vajen dneva za dnem prebiti med enačbami, čudaški. Tako so denimo tekmovali, kdo bo prvi rešil zapleteno diferencialno enačbo ali razrešil kak problem iz atomske fizike. V tistem času je bila Italija s Fermijevo skupino v samem vrhu svetovne znanosti.
Ko je prišel Ettore prvič na obisk na inštitut k Fermiju, je ta ravno zaključeval več mesecev dolgo računanje pomembnega problema iz atomske fizike, kar je predstavil tudi mlademu kolegu. To so bili časi, ko še ni bilo računalnikov, zato so vsa daljša izračunavanja vzela veliko časa in energije. Fermi je Majorani pojasnil, zakaj mu je zaenkrat uspelo razrešiti le manjši del problema, kar je Ettore pazljivo poslušal in le tu pa tam zastavil kako vprašanje. Nakar je izginil. Naslednji dan se je vrnil na inštitut in Fermija prosil, če mu lahko ponovno pokaže svoje rezultate, s katerimi se je trudil več mesecev. Nato je iz žepa potegnil popisan papir, nekaj še preračunal in Fermija pohvalil, da so njegovi izračuni pravilni. Odšel je do table in pred presenečenimi fiziki zapisal matematično transformacijo, ki je zapleten Fermijev problem spremenila v vsem dobro znano enačbo iz šolskih učbenikov.
Prvi pri mnogih prelomnih idejah, a jih žal ni objavil
Majorana se je rodil avgusta 1906 v Catanii na Siciliji in že kot otrok veljal za posebnega. Na pamet je znal izračunavati zapletene enačbe in bil sploh zelo bister, a hkrati tudi zelo plašen. Mati je bila iz premožne družine, oče pa je ustanovil prvo podjetje, ki je v mestu gradilo telefonske priključke, vendar so ga, kot mnoge druge, fašisti po prihodu na oblast nacionalizirali. Kmalu zatem se je družina iz Catanie preselila v Rim, kjer je oče dobil službo inšpektorja za telekomunikacije.
Ettore je že pri sedemnajstih začel študirati za inženirja, po diplomi pa se je preusmeril v fiziko, iz katere je tudi doktoriral. Prvi znanstveni članek je objavil leta 1928, kasneje pa zgolj še peščico in še to v italijanščini. Prav izrazita plašnost, ki je zelo verjetno vplivala tudi na njegov odnos do sporočanja novih pomembnih odkritij širši znanstveni javnosti, je bila njegova velika hiba. Kot prvi naj bi tako postavil hipotezo o obstoju nevtrona, a tega kljub nagovarjanju Fermija ni objavil. Leta 1935 je tako Nobelovo nagrado za odkritje nevtrona dobil Anglež James Chadwick. Majorani se je vse skupaj menda zdelo preveč preprosto in očitno, da bi o tem poročal drugim znanstvenikom.
Leta 1933 je dobil štipendijo, s katero je odpotoval k Heisenbergu v Leipzig, kjer je sodeloval s ključnimi fiziki tistega časa. Obiskal je tudi Bohra v Koebenhavnu in objavil nekaj člankov s področja atomske fizike. Z današnjega vidika je zelo pomembno njegovo teoretično delo na področju mase nevtrinov, kar so eksperimentalno potrdili šele nedavno.
Fermi je nekoč zapisal, da obstajajo trije tipi znanstvenikov. Največ se jih trudi po svojih najboljših močeh, a ne pridejo daleč. Malo jih je takih, ki botrujejo zares velikim odkritjem, ki so temelj napredka znanosti. V to skupino je uvrstil denimo Heisenberga. Nato so še geniji, kakršna sta bila Galileo in Newton. Po mnenju Fermija je bil Ettore Marojana eden izmed redkih genijev, ki pa na žalost ni imel dovolj zdravega razuma, da bi svoje genialne prebliske tudi javno objavil.
Usodna pot v Palermo
V petek, 25. marca 1938, je Majorana v svoji neapeljski sobi napisal dve pismi. Prvo je naslovil na svojega nadrejenega v službi, drugo pa je bilo namenjeno družini. Nedavno je sprejel profesorsko mesto na Univerzi v Neaplju, kjer naj bi študentom naslednje jutro predaval o kvantni mehaniki, vendar ni predavanja nikoli izvedel. Ob pol enajstih zvečer se je vkrcal na ladjo in odplul proti Palermu, kamor naj bi prispel naslednje jutro.
V soboto je njegov šef, profesor Antonio Carrelli, prejel najprej telegram, v katerem sta bila zgolj dva stavka: "Naj te ne skrbi. Pismo sledi. Majorana." Kmalu zatem je poštar prinesel še nenavadno pismo, v katerem se mu Ettore opravičuje za nenadno izginotje in ga prosi, naj ga ohrani v lepem spominu. Drugo pismo je Majorana pustil kar na mizi v svoji sobi. V njem družino prosi, naj za njim ne žalujejo več kot tri dni, mu oprostijo in ohranijo spomin nanj. Čeprav bi obe pismi lahko razumeli kot poslovilni pismi pred samomorom, tisti, ki so ju videli, pravijo, da sta napisani zelo samozavestno in nikakor ne tako kot večina poslovilnih pisem. Ettore prav tako nikjer ne omenja svoje smrti, ampak le izginotje.
Glede na zapisano v obeh pismih je presenetljiv podatek, da se je Ettore naslednje jutro izkrcal v Palermu in se nastanil v enem od tamkajšnjih hotelov. Tam je na papir z glavo hotela Correlliju napisal novo pismo, v katerem pravi, da upa, da je dobil prejšnje pismo in telegram. Zapisal je tudi, da ga je morje zavrnilo in da se naslednji dan vrača. Odločil naj bi se, da bo opustil poučevanje. Pismo konča s stavkom, naj ga nima za kakega heroja iz Ibsenovih dram, saj je njegov primer drugačen, kar mu lahko, če bo želel, pojasni. V soboto zvečer se je ladja vračala iz Palerma v Neapelj. Ettore je zanjo kupil vozovnico, vendar v Neapelj ni prispel. Od takrat naprej velja za pogrešanega.
V sredo, 30. marca, je Carrelli o zapletu napisal pismo rektorju Univerze v Neaplju. Opisal je nenavadna pisma in telegram, ki ga je prejel, ter vse dogajanje, kar ga je lahko rekonstruiral do sobote zvečer, ko se je za Majorano izgubila vsaka sled. Omenja tudi, da je takoj obvestil sorodnike v Rimu in da je v torek prispel njegov brat iz Rima in sprožil iskanje. Vendar tudi ob poizvedovanju policije niso našli nobenega dokaza, da bi bil Ettore še živ.
Kot vse kaže, pa je skrivnostni primer izginotja genialnega fizika še vedno aktualen. Marca 2011 so italijanski mediji poročali, da so tožilci v Rimu Majoranov primer ponovno odprli. Dobili naj bi verodostojne slike in izjavo priče, ki naj bi se z Majorano srečala v Buenos Airesu kmalu po drugi svetovni vojni. Sedmega junija 2011 je časopis Corriere della Sera poročal, da so karabinjerji preučili domnevno sliko Majorane iz leta 1955 in ugotovili veliko podobnost moža na fotografijami s potezami leta 1938 izginulega fizika. V Argentini naj bi domnevno živel pod imenom "gospod Bini".
Sašo Dolenc
Kratek dokumentarec o Majorani:
četrtek, 1. december 2011
Predavanje bo v četrtek 8. 12. 2011 ob 20:30 v Hiši eksperimentov.
Srčnožilne bolezni so najpogostejši vzrok smrti v razvitem svetu, vedno pogosteje pa tudi v nerazvitih deželah. Eden od najpomembnejšh razlogov za prezgodnjo srčnožilno umrljivost so povišane maščobe – zlasti holesterol – v krvi. Ta dejavnik tveganja izrazito pospešuje procese ateroskleroze. K zvišanim maščobam v krvi pomembno prispevajo nezdrave prehrambene navade ter telesna nedejavnost in posledična debelost, ki postaja vedno bolj pereč problem razvitega in nerazvitega sveta. Izkazalo se je, da lahko z enostavnimi preventivnimi ukrepi za 50% znižamo nevarnost, da bi prišlo do srčnožilega zapleta.
prim. Matija Cevc, dr. med. Klinični center Ljubljana. Klinični oddelek za žilne bolezni.
ponedeljek, 28. november 2011
Psiholog, Nobelov nagrajenec za ekonomijo in strokovnjak za odločanje Daniel Kahneman v pravkar izdani knjigi Misliti hitro in počasi (Thinking, Fast and Slow, Farrar, Straus and Giroux, 2011) poroča o zelo zanimivem poskusu, ki so ga nedavno izvedli v Izraelu. Raziskovalci so deset mesecev preučevali delo šestih sodnikov in dveh sodnic, ki so v tem obdobju odločali o 1112 prošnjah za pogojni izpust zapornikov. V povprečju so za obravnavo ene vloge porabili šest minut in ugodili 35 odstotkom vlog.
Odločanje sodnikov so spremljali tudi v odvisnosti od ure dneva in ravno pri tem so prišli do zelo zanimivih ugotovitev. Ko so izrisali graf stopnje odobrenih vlog v odvisnosti od časa, se je izkazalo, da pride pri sodnikih takoj po malici in kosilu do velikega porasta pozitivnih odločitev. Takoj zatem, ko so se sodniki najedli, so odobrili kar 65 odstotkov vlog, nato pa je njihova prizanesljivost do zapornikov padala, dokler ni tik pred naslednjim obrokom dosegla stopnje skoraj nič. (Graf si lahko ogledate tule: Justice is served, but more so after lunch.) Raziskovalci so preučili najrazličnejše možnosti, kako bi lahko te rezultate interpretirali, a je na koncu za najverjetnejšo obveljala hkrati tudi najbolj preprosta razlaga: lačni in utrujeni sodniki raje posegajo po zanje najbolj preprosti odločitvi - da vlogo za pogojni izpust zavrnejo.
Florida efekt ter medsebojni vpliv idej in prakse
Kahneman v svoji novi knjigi opiše tudi poskus, pri katerem so raziskovalci ameriškim študentom zadali nalogo, da morajo iz seznama petih besed sestaviti stavek z zgolj štirimi besedami. Študenti pri tem niso vedeli, da jih je polovica dobila besede, ki so bile tako ali drugače povezane s starostjo. Denimo: gube, plešavost, sivina, pozabljivost, Florida ipd. Potem ko so opravili prvi del naloge, so jih takoj poslali na nadaljevanje eksperimenta v pisarno na drugem koncu stavbe. In prav merjenje tega, kako hitro bodo prišli iz prve pisarne v drugo, je bil osrednji cilj raziskovalcev, česar študenti seveda niso vedeli. Izkazalo se je namreč, da so študenti, ki so stavke sestavljali iz besed, ki so asociirale na starost, hodili iz enega dela stavbe v drugega počasneje kot njihovi kolegi, ki so dobili "starostno nevtralne" besede. Raziskovalci so rezultat poimenovali "Florida efekt".
Pri tem velja opozoriti, da učinek deluje, čeprav preiskovanci ne vedo, da so podvrženi kakršnimkoli manipulativnim vplivom. Ko so kasneje študente spraševali, ali so med besedami opazili kakšno skupno tematiko, so vztrajali, da besede v prvem eksperimentu nikakor niso vplivale na njihovo obnašanje. Starost ni bila nekaj, česar bi se med poskusom zavedali, a je vseeno vplivala na njihovo obnašanje.
Kasneje so ugotovili tudi, da vpliv idej na prakso ne deluje le v eno smer, ampak ima tudi praktično delovanje učinek na izbor idej. V tem primeru so študenti testne skupine kontrolirano hodili pet minut s hitrostjo starčkov, nato pa so merili, kako hitro prepoznajo določene besede. Ugotovili so, da je skupina, ki je hodila počasi, hitreje prepoznavala besede, ki so asociirale na starost, kot tisti, ki so hodili normalno hitro. Povezava deluje tako v obe smeri: če zavestno ali nezavedno mislite o starosti, se boste tudi obnašali kot starčki, in nasprotno: obnašanje po starčevsko bo povzročilo, da boste nezavedno mislili na starost. Podobno parjenje idej in prakse so opazili tudi pri množici drugih pojmov, kar seveda z veseljem že dolgo časa izkoriščajo denimo v marketingu.
Omeniti velja tudi raziskave, pri katerih so ugotovili, da že samo prikaz slike denarja na steni povzroči, da so udeleženci eksperimenta vztrajnejši pri reševanju težkih nalog. Pri tem se je izkazalo, da že nezavedna navezava na idejo denarja povzroča povečan individualizem oziroma zmanjšuje prizadevanje za sodelovanje z drugimi.
Zanimiv je bil tudi eksperiment, ki so ga izvedli v čajni kuhinji ene izmed britanskih univerz. V njej so imeli hranilnik, v katerem so zbirali prostovoljne prispevke za nakup kave, čaja in drugih potrebščin, ki so bile nato na razpolago vsem uporabnikom kuhinje. Raziskovalci so nekaj tednov sistematično menjavali podobe, ki so bile na steni za hranilnikom. En teden je na steni visela slika cvetja, naslednji teden pa slika izreza obraza, na kateri so bile zgolj oči, ki so gledale naravnost v obiskovalca kuhinje. Seveda nas ne bo več presenetilo, da se je v tistem tednu, ko je na steni visela slika oči, konsistentno v hranilniku nabralo več denarja kot takrat, ko so steno krasile rože. Učinek pogleda, ko slika sporoča, da te nekdo gleda, spontano povzroči, da se "lepše" vedemo, kar še posebej dobro poznajo v totalitarnih državah, kjer portret vodje neprestano visi na steni prav v vsaki sobi.
Hiter in počasen sistem v možganih
Omenjeni eksperimenti predstavljajo le majhen del množice podobnih, ki so jih raziskovalci izvedli zadnja desetletja in iz katerih sledi, da moramo tudi v vsakdanjem življenju začeti uporabljati model delovanja človeških misli, ki bo skladen z zadnjimi znanstvenimi dognanji. V prvem približku lahko ta novi model opišemo z dvema ločenima mehanizmoma mišljenja, ki hkrati obstajata v naših glavah. Kahleman ju v svoji knjigi poimenuje sistem 1 in sistem 2, zelo poenostavljeno pa jima lahko rečemo tudi intuitivni in racionalni sistem.
Intuitivni sistem lahko opišemo kot nekakšen nezavedni avtopilot, ki večino časa vodi naše delovanje, pri čemer je bistveno bolj vpliven, kot se zavedamo in si priznavamo, saj je skrivni avtor večine naših odločitev. Intuitivni sistem deluje avtomatsko in hitro, brez napora in brez zavedanja, da se sploh kaj dogaja, medtem ko potrebuje racionalni sistem za svojo aktivacijo usmerjeno pozornost in zavestni napor. Oba sistema običajno delujeta ves čas, a je racionalni sistem večinoma v stopnji zgolj minimalne aktivacije, saj je energetsko zelo potraten. Prav zaradi varčevanja z energijo je racionalni sistem po svoji naravi len in se raje ne vmešava v odločitve avtopilota, če v to ni prisiljen.
Deljenje dela med obema sistemoma se je izkazalo za zelo učinkovito. Zavestni sistem večinoma brez premisleka privzame nasvete avtopilota, pri čemer sploh ne ve, da mu je odločitve nekdo sugeriral. Nezavedni intuitivni sistem zavestnemu racionalnemu sistemu neprestano pošilja sporočila preko signalov, ki jih občutimo kot čustva, ki se navezujejo na konkretno dogajanje. Ti intuitivni indici, ki se jih velikokrat ne zavedamo, so zelo pomembni za naše normalno delovanje. Ko pa intuitivni sistem denimo zaide v težave in ne ve, kako bi se odločil, se kot pomoč aktivira racionalni sistem. Običajno se to zgodi takrat, ko pride do dogodka, na katerega avtopilot ni pripravljen oziroma za kar ni bil vnaprej programiran. Zunanji znak, da je pri nekom močneje aktiviran zavestni racionalni sistem, so razširjene zenice.
Značilnost intuitivnega sistema oziroma avtopilota je tudi, da ga ni mogoče izklopiti. Zmeraj je na delu, če to želimo ali ne. To se zelo dobro vidi v prej omenjenih eksperimentih, kjer je prav nezavedno delovanje intuitivnega sistema povzročilo večino nenavadnih rezultatov. Preventivno se je tako dobro zavedati, kdaj nas avtopilot lahko zavede, in v takšnih situacijah zavestno pogosteje aktiviramo racionalni sistem oziroma nadzornika. Intenzivno fokusiranje pozornosti na konkretno nalogo, ki jo izvaja racionalni sistem, lahko zelo zoži našo sposobnost zaznave okolice. Ta učinek že tisočletja množično izkoriščajo razni rokohitrci, ki zavestno usmerijo našo pozornost na nepomembno dejavnost, da v ozadju nevidno izvedejo nekaj, česar ne želimo, da opazimo.
Kaj pa vi?
Za konec lahko vsak zase izvedemo še preprost eksperiment, ki preveri, kako smo osebnostno nagnjeni k pogostosti aktivacije racionalnega sistema. Poskusite čim hitreje rešiti naslednjo nalogo:
Kij in žoga za bejzbol staneta skupaj 1 dolar in 10 centov.
Kij stane en dolar več kot žoga.
Koliko stane žoga?
Katera cena vam pride najprej na misel? Katero rešitev vam ponudi intuicija? 10 centov seveda. Žal pa rešitev, ki vam jo je ponudil avtopilot, ni pravilna. S to ceno se rezultat ne izide, a vseeno se nam intuitivno najprej zazdi, da je to prava rešitev. Če odgovorite, da je rešitev 10 centov, potem racionalnega sistema sploh niste zagnali, saj bi sicer preverili, ali se seštevek izide. Eksperiment so izvedli že na množici ameriških študentov in rezultati so bili kar šokantni. Več kot polovica študentov na Harvardu, MIT in Princetonu je podala napačen odgovor. Na slabših univerzah pa je bila pogostost napačnih odgovorov še večja in je presegla tudi 80 odstotkov.
Sašo Dolenc
petek, 25. november 2011
Predavanje bo v četrtek 1. 12. 2011 ob 20:30 v Hiši eksperimentov.
Alge, predvsem tiste mikroskopsko majhne – eno do nekajcelične, ki lebdijo in se razmnožujejo povsod, kjer je le kaj vode, so organizmi, ki med prvimi naselijo opustošena okolja po drugi strani pa podpirajo celotno prehransko piramido v oceanih. Planktonskim fotosinteznim mikroorganizmom se lahko zahvalimo, da imamo na planetu kisik, dovolj hrane in nenazadnje nafto, ki poganja naše ljubljene jeklene konjičke. Ali jih znamo ujeti v posodo – fotobioreaktor in to, kar počnejo v vodi, uporabiti za dobrobit človeštva?
četrtek, 27. oktober 2011
Predavanje bo v četrtek 10. 11. 2011 ob 20:30 v Hiši eksperimentov.
Rastline so v naravi izpostavljene številnim povzročiteljem bolezni. Krompirjev virus Y je ekonomsko izjemno pomemben povzročitelj bolezni krompirja po vsem svetu, vendar pa niso vse sorte krompirja enako občutljive na virus. Zakaj je temu tako? Kateri krompirjevi geni so odgovorni za odpornost? Kako se krompir dejansko ubrani pred napadom virusov? Na ta in še nekatera druga vprašanja poizkušamo odgovoriti z orodji sistemske biologije. Le z razumevanjem odnosa med krompirjem in virusom bomo lahko pripomogli k vzgoji novih odpornih sort krompirja..
Dr. Špela Baebler - NIB
Predavanje bo v četrtek 3. 11. 2011 ob 20:30 v Hiši eksperimentov.
The physics of elementary particles is governed by symmetries. A particular symmetry stands out: the one between left and right, called parity, the first symmetry a child sees. Its breaking in beta decay created a bombshell more than fifty years ago, and ultimately led to the creation of the Standard Model of particle interactions, whose final crowning confirmation is to be provided by the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. The Standard Model is based on the premise of parity being broken always, at all energies. I argue, on the contrary, that in nature left-right symmetry is fundamental, and that at high energies of the LHC one could actually see its restoration in full glory. I show how this is connected to the nature of the neutrino, a mysterious particle we are still probing, eighty years after its conception and more than half a century after its discovery.
Predavanje bo v angleškem jeziku.
Goran Senjanović: Moja opsjednutost fizikom traje 46 godina > Slobodna Dalmacija
ponedeljek, 10. oktober 2011
Pred dobrim desetletjem je Slavoj Žižek slikovito povzel duha takratnega časa, ko je dejal, da si bistveno lažje predstavljamo konec sveta kot konec politično-gospodarskega sistema, v katerem živimo. To so bila leta, ko smo vsi z navdušenjem prebirali Kratko zgodovino časa britanskega fizika Stephena Hawkinga in si pri tem razbijali glavo, kako je lahko vesolje brez roba in se hkrati še napihuje kot balon. Danes žal Žižkova ugotovitev ne drži več. Že nekaj let se zelo dobro zavedamo, da prevladujoči družbeno-ekonomski sistem ni tako robusten, kot se je morda zdelo takoj po koncu hladne vojne, hkrati pa spoznavamo, da naravno okolje na našem planetu ne bo v nedogled prenašalo vsega, kar z njim počnemo. In tudi predstave o koncu sveta danes niso več take, kot so bile nekoč. Pomembna zasluga za nedavni zasuk v dojemanju zgradbe in razvoja vesolja gre prav dobitnikom letošnje Nobelove nagrade za fiziko.
Pospešeno napihovanje vesolja
Kot vsa velika odkritja iz zgodovine znanosti je tudi spoznanje, da se vesolje širi oziroma pospešeno napihuje, znanstvenike presenetilo. Pričakovali so namreč, da se bo hitrost širjenja vesolja s časom zmanjševala, saj naj bi kot zavora delovala gravitacija oziroma medsebojna privlačnost vseh teles, ki imajo maso. Masa, zbrana v zvezdah in galaksijah, naj bi zelo počasi, a vztrajno zavirala napihovanje vesolja, ki se je začelo pred 13,7 milijarde let v eksploziji, ki ji pravimo veliki pok.
Dobitniki letošnje Nobelove nagrade za fiziko so leta 1998 objavili meritve svetlobe eksplozij zelo oddaljenih zvezd, ki jim pravimo supernove. Ugotovili so, da je svetloba, ki pride do Zemlje s teh umirajočih zvezd, šibkejša, kot so pričakovali. To je pomenilo, da se vesolje razteza vedno hitreje in ne počasneje, kot so napovedovali takratni najverjetnejši kozmološki modeli. Ker je šlo za nenavadne rezultate, so bili astronomi sprva prepričani, da so se pri meritvah nekje zmotili, a se je izkazalo, da so njihovi zaključki povsem pravilni. Dodaten argument za zanesljivost meritev je bilo tudi dejstvo, da sta do enakih zaključkov prišli dve povsem ločeni ekipi znanstvenikov. Predstavo o razvoju vesolja je bilo treba, kot že mnogokrat v zgodovini, ponovno spremeniti.
Kako meriti razdalje v vesolju
Merjenje razdalj v vesolju nikakor ni preprosto. Za merjenje največjih razdalj astronomi uporabljajo supernove, ki bi jih lahko opisali tudi kot nekakšne velikanske kozmične katastrofe. Razdaljo do oddaljenega vira svetlobe lahko določimo tako, da ga primerjamo s kakim drugim virom, ki sveti enako močno in katerega oddaljenost poznamo. Če vemo, da opazujemo več žarnic, ki vse svetijo z enako močjo, lahko iz tega, da ene vidimo svetleje kot druge, izračunamo njihove relativne oddaljenosti.
Eksplozije majhnih zvezd, ki niso dosti večje od Zemlje, hkrati pa imajo maso enako Sončevi, so priročno orodje za merjenje največjih razdalj v vesolju, saj veljajo za enega izmed najsvetlejših dogodkov v vesolju. Posamezna zvezdica te vrste, pravimo jim tudi bele pritlikavke, ob koncu svojega življenjskega cikla, preden se sesuje v nevtronsko zvezdo, nekaj tednov zasveti tako močno kot cela galaksija. Belim pritlikavkam takšna spektakularna predstava uspe, ker se vanje zgrne snov iz sosednje zvezde in pri tem močno zasveti.
Za merjenje razdalj je pomembno, da vse supernove te vrste svetijo enako močno. Iz izmerjene količine zbrane svetlobe ob opazovanju posamezne supernove tipa Ia lahko tako ocenijo njeno relativno oddaljenost. Ker lahko razdaljo do bližnjih galaksij, kjer opazimo takšne supernove, določimo tudi z drugimi metodami, supernove ponujajo učinkovit način, kako meriti največje razdalje v vesolju.
Ko eksplodira zvezda
Vendar iskanje oddaljenih supernov nikakor ni preprosto delo. Astronomi, ki so pravkar prejeli Nobelovo nagrado, so si pred približno dvema desetletjema zadali nalogo, da bodo poskušali najti kar največ oddaljenih supernov tipa Ia. Eksplozije te vrste se v posamezni galaksiji ne dogodijo ravno pogosto. V tipični galaksiji se vsakih tisoč let zgodita le ena ali dve takšni eksploziji, a ker je vesolje velikansko, je njihova pogostost na splošno kar velika. V delu vesolja, ki ga lahko opazujemo, naj bi se vsako minuto zgodilo kar deset eksplozij supernov tipa Ia.
Če so supernove dovolj blizu, jih je mogoče videti tudi s prostim očesom. Septembra 2011 ste lahko opazovali takšno eksplozijo supernove že z običajnim lovskim daljnogledom na nebu blizu ozvezdja Veliki voz. A večina supernov je zelo oddaljenih in jih zato tudi z najboljšimi teleskopi težko zaznajo. Astronomi so morali biti zato kar iznajdljivi. Sistematično so fotografirali nebo v razmiku treh tednov in natančno primerjali, ali so morda med prejšnjo in zadnjo sliko razlike, ki bi lahko ustrezale pojavu supernove.
Ko so potencialne supernove na fotografijah našli, so morali še zelo natančno izmeriti količino svetlobe, ki je prišla do Zemlje kot posledica eksplozije umirajoče zvezde. Skrbno je bilo treba odpraviti tudi vse motnje in odšteti svetlobo, ki je izvirala iz galaksije, v kateri so opazili eksplozijo zvezde.
Raziskava je bila velik zalogaj tudi zaradi logistike, saj se je bilo treba ob zaznavi potencialne supernove zelo hitro odzvati in v ta predel vesolja čim prej usmeriti katerega od velikih teleskopov, da so lahko zbrali ustrezne podatke, saj supernova sveti le kratek čas, nato pa ugasne. Skupaj so tako natančno analizirali približno petdeset oddaljenih supernov tipa Ia, ki so kazale na to, da se vesolje napihuje vedno hitreje, saj je bila njihova svetloba glede na oddaljenost šibkejša, kot so napovedovali prejšnji modeli širjenja vesolja.
Žalostna usoda vesolja
A kaj je vzrok temu nenavadnemu pojavu vse hitrejšega napihovanja vesolja? Zadovoljivega odgovora na to vprašanje še nimamo, vemo pa, da takšne antigravitacijske učinke povzroča nekaj, kar so astronomi poimenovali temna energija. Temna energija deluje tako, da galaksije poriva narazen, kar se odraža s tem, da se galaksije vedno hitreje oddaljujejo druga od druge. Po zdaj znanih meritvah sestave vesolja je običajne snovi, iz katere so zgrajeni zvezde, planeti in navsezadnje tudi mi, le za bore 4 odstotke vsega, kar je v vesolju. Večino drugega predstavlja temna energija, ki je je 73 odstotkov, in pa temna snov, ki zapolnjuje preostalih 23 odstotkov vesolja. Če je hipoteza o obstoju temne energije pravilna, potem se bo vesolje vedno hitreje napihovalo in bo nekoč zelo daleč v prihodnosti zelo verjetno postalo precej puščobno in hladno.
Kako razumeti temno energijo, je danes eno od velikih odprtih vprašanj znanosti. Fiziki se močno trudijo pojasniti, kaj naj bi temna energija sploh bila. Sprašujejo se, ali ne bi za dosego enakih učinkov, kot jih prinese temna energija, raje nekoliko prilagodili Einsteinovih enačb splošne teorije relativnosti, ki sicer zelo dobro opisujejo dogajanje v vesolju ter med drugim pojasnijo tudi napihovanje vesolja.
Vsi trije dobitniki letošnje Nobelove nagrade za fiziko so še relativno mladi, saj ima najstarejši Saul Perlmutter dobrih petdeset, mlajša Brian Schmidt in Adam Riess pa šele dobrih štirideset let. Riess, najmlajši izmed trojice nagrajencev, ki je pri projektu iskanja oddaljenih supernov sodeloval v okviru svojega podoktorskega raziskovanja, je telefonski klic iz Stockholma prejel, kot je to za Američane običajno, zgodaj zjutraj, a kot pravi, žal ni spal, saj se je tisto noč njegov desetmesečni sin neprestano zbujal in jokal. Schmidtu so se zatresla kolena, ko je med kosilom v Avstraliji po telefonu zaslišal glas s švedskim naglasom, in je moral, da se je sprostil pred množico intervjujev, oditi na krajši sprehod. Med vsemi tremi pa je še posebej srečen Perlmutter, saj mu je poleg denarja in slave pripadlo tudi dosmrtno parkirno mesto v kampusu univerze Berkeley, kar je poseben privilegij, ki so ga deležni samo Nobelovi nagrajenci.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 3. oktober 2011
V univerzitetni menzi na japonski univerzi Tohoku so vsak dan približno ob osmih zvečer pozvonili in kdor je dovolj hitro pritekel, je lahko dobil nekaj hrane, ki jim je čez dan ni uspelo postreči. Marsikateremu revnemu študentu so bili prav ti brezplačni večerni obroki osrednji način prehranjevanja med študijem. Tudi bodoči biokemik Akira Endo je, ko je zvečer zaslišal zvonec iz menze, pogosto tekel po zastonj hrano in si tako vsaj malo potešil lakoto. Čeprav je kasneje kot raziskovalec v farmacevtskem podjetju Sankyo po dolgoletnem in napornem delu odkril zdravilo, ki je danes med najbolj dobičkonosnimi v vsej farmacevtski industriji, ni sam, poleg običajne plače in kasneje pokojnine, za to prejel nobene nagrade.
Endo je po končanem študiju v podjetju Sankyo sprva raziskoval kvasovke in poskušal izolirati katero od njihovih sestavin ali produktov, ki bi lahko bila komercialno zanimiva. V tistem času je moral na Japonskem vsakdo vsaj pet let delati kot raziskovalec v industriji, preden je lahko zagovarjal doktorat. Tako je imel tudi Endo, ko je doktoriral, že kar petnajst raziskovalnih člankov. Z uspešnim delom in odkritji, ki jih je podjetje uspešno tržilo, si je Endo leta 1966 prislužil podoktorsko izpopolnjevanje v ZDA. Med bivanjem v New Yorku je prišel tudi do sklepa, da bo spremenil področje raziskovanja in se začel ukvarjati predvsem z biokemijo lipidov, torej z maščobami in holesterolom.
Dobri in slabi holesterol
Holesterol je ena izmed ključnih sestavin celičnih membran, hkrati pa je pomemben tudi za prebavo maščob in nastanek številnih hormonov, med katerimi sta tudi estrogen in testosteron. Triindevetdeset odstotkov vsega holesterola v telesu je v celicah, le sedem odstotkov ga potuje po krvi, v telo pride s hrano ali pa ga ustvarijo naša jetra.
Holesterol potuje naokoli s pomočjo dveh vrst lipoproteinov. LDL (lipoproteini nizke gostote) prenaša holesterol iz jeter v druge dele telesa, HDL (lipoproteini visoke gostote) pa odnaša presežke holesterola iz arterij, kjer lahko povzroča težave, nazaj v jetra. Obe obliki prenosa holesterola sta seveda zelo pomembni za normalno delovanje telesa, a s perspektive današnjega časa, ko imamo hrane v izobilju, se je oblike HDL, ki čisti žile, prijelo ime "dobri holesterol", medtem ko LDL naslavljajo kot "slabi holesterol". Če imamo v krvi preveč delcev LDL, se ti začnejo lepiti na stene žil in povzročati težave, nastajajo tako imenovani plaki, ki v skrajnem primeru tudi zamašijo žile, kar lahko povzroči srčni infarkt ali možgansko kap.
Iskanje čudežne učinkovine med tisoči vzorcev
Akira Endo si je po vrnitvi na Japonsko zadal nalogo, da bo poskušal najti snov, ki bi zavirala nastajanje novega holesterola v telesu. Že konec šestdesetih let dvajsetega stoletja je bilo namreč znano, da sintezo holesterola v telesu uravnava encim HMGCR (HMG-CoA-reduktaza). Odkriti je moral učinkovino, ki bi zavirala delovanje encima HMGCR, ki je ključen za uravnavanje sinteze holesterola. A kje naj tako snov najde? Nekaj desetletij prej so med mikrobi odkrili veliko zelo koristnih antibiotikov. Endo je bil prepričan, da bo z vztrajnim iskanjem v svetu mikroorganizmov odkril tudi učinkovito zdravilo za uravnavanje holesterola v krvi.
Lotil se je megalomanskega projekta, saj je nameraval preučiti več tisoč vzorcev najrazličnejših prsti, gob in podobnih organizmov, za katere se je nadejal, da bi v njih lahko bilo zdravilo. Izdelal je postopek, v katerem je ekstrakt iz podganjih jeter združil z radioaktivnim označevalcem, tako da je lahko preko merjenja stopnje radioaktivnosti ugotavljal količino proizvedenega holesterola. Kmalu je ugotovil, da dejansko obstajajo snovi, ki zavirajo nastanek holesterola, a najtežje jih je bilo izolirati in kasneje še pokazati, da nimajo neželenih stranskih učinkov.
Na začetku sedemdesetih let je s sodelavci preučil več tisoč vzorcev in odkril štiri potencialne kandidate, ki so zniževali nastanek holesterola, med katerimi sta bila dva zelo obetavna. Prvega so izolirali iz parazita, ki so ga našli na rižu in kumaricah in se je imenoval citrinin, a je bil žal toksičen. Drugi vzorec je izviral iz mikroorganizmov na rižu, ki so ga kupili v petdesetih letih v Kjotu.
V dveh letih in pol dela so skupaj preizkusili kar 6392 vzorcev, med katerimi se je le vzorec, ki so ga poimenovali kompaktin, izkazal kot primernega za preizkušanje na živalih. Žal so poskusi na mladih podganah pokazali, da učinkovina dolgoročno ne zniža ravni holesterola, čeprav učinkovito zavira delovanje že imenovanega hormona, ki je pomemben za sintezo holesterola. Videti je bilo, da je mehanizem, ki uravnava količino holesterola v krvi podgan, tako učinkovit, da se ob zmanjšani aktivnosti hormona HMGCR pač močneje aktivirajo drugi mehanizmi, tako da se raven holesterola ponovno poveča.
Kazalo je že, da bo delo na kompaktinu povsem opuščeno, a januarja 1976 je Endo v menzi srečal starejšega kolega, ki je ravno končeval eksperimente na kokoših. Ker so bile kokoši namenjene za zakol, se je Endo ponudil, da jih prevzame in izvede še eno študijo delovanja svojega zdravila. Tokrat so bili rezultati zelo spodbudni. Raven holesterola je v testni skupini padla na polovico, hkrati pa niso pri kokoših zaznali nobenih neželenih stranskih pojavov.
Prva pacientka in odhod na univerzo
Leta 1977 se je na Enda obrnil zdravnik, ki je zdravil dekle s hudo obliko hiperholesterolemije; ta je imela zaradi nalaganja holesterola že zelo hude težave. Ker podjetje uradno ni dovolilo, da bi zdravilo poskusno izročili zdravniku, je po dolgotrajnih notranjih bojih z vednostjo neposredno nadrejenega Endo vseeno odnesel stekleničko s 50 grami kompaktina v Osako in ga izročil tamkajšnjim zdravnikom.
Osemnajstletno dekle je postala prva pacientka, ki je prejemala statine. Kmalu ji je raven holesterola padla za 20 odstotkov, a so se žal po treh tednih pojavile hude bolečine v mišicah. Količino zdravila so nato zmanjšali in ga v manjših količinah predpisali še osmim pacientom. V povprečju je raven holesterola v testni skupini padla za 30 odstotkov, kar je bil dovolj dober rezultat, da je lahko zdravilo prešlo v prvo fazo kliničnih študij.
Endo se je takrat odločil, da bo zapustil farmacevtsko podjetje Sankyo in odšel za profesorja na univerzo v Tokiu. Čeprav je bila takšna menjava službe nekaj nezaslišanega za takratno konservativno japonsko korporativno kulturo, se je Endo vseeno nadejal, da bodo zaradi uspešnosti do njega bolj popustljivi. A se je motil. Po enaindvajsetih letih in osmih mesecih predanega dela za podjetje je moral na hitro pospraviti pisarno in v škatli odnesti nekaj osebnih predmetov, pri čemer mu ni smel pomagati nihče od kolegov.
Enormni zaslužki farmacevtskih podjetij
Vendar je bilo tudi podjetje Sankyo zelo naivno, saj je vse svoje rezultate delilo z raziskovalci v podjetju Merck, ko so jim ti ponudili sodelovanje pri razvoju končnega zdravila. A so jih, kot vse kaže, spretno prevarali, saj so sami patentirali različico statina s primesmi.
Med raziskovanjem na univerzi je Endo v neki drugi vrsti riža odkril nov učinkovit statin, ki ga je tokrat patentiral sam. Raziskovalci v Mercku so takoj navezali stik in prosili za vzorec, ki jim ga je Endo, sicer nerad, tudi poslal. Nato pa se je zgodilo nekaj zelo nenavadnega. Čeprav je bil Endo prvi, ki je patentiral učinkovino, so pri Mercku trdili, da so to snov sami iznašli že nekaj mesecev prej, a jim je zaradi spleta okoliščin še ni uspelo patentirali. Patentni urad v ZDA so prepričali, da so bili prvi. Leta 1987 so tako na trg poslali prav to substanco, ki so jo poimenovali lovastatin.
Akira Endo se danes bliža osemdesetim letom, živi v Tokiu in s prijatelji še vedno planinari po okoliških hribih. V intervjuju pred nekaj leti se je pošalil, da mu je njegov osebni zdravnik nedavno na pregledu izmeril rahlo povišan holesterol v krvi in mu rekel: "Nič naj vas ne skrbi. Poznam neko zelo dobro zdravilo, ki bo znižalo vaš holesterol." Seveda zdravnik takrat ni vedel, da pred njim sedi znanstvenik, ki se je zelo namučil, da je med več tisoč kandidati našel primerno učinkovino, in se nato še na vse pretege boril, da so iz učinkovine sploh naredili zdravilo. Potem pa so nanj seveda vsi pozabili.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 26. september 2011
Avgusta 1856 so v bližini nemškega Düsseldorfa delavci čistili eno izmed mnogih jam v dolini Neandertal, ki je ime dobila po lokalnem pesniku in učitelju Joachimu Neandru. Ko so iz apnenčaste jame metali večje kose gline, so v enem od odlomljenih delov zagledali nekaj kosti in ostanke lobanje. Delavci so bili sprva prepričani, da gre za kosti jamskega medveda, kar je bila v tistih krajih pogosta najdba, a so koščice vseeno pokazali še lokalnemu učitelju Carlu Fuhlrottu. Ta je hitro ugotovil, da ostanki lobanje ne pripadajo medvedu, ampak človeku.
Ker so imele kosti nekaj nenavadnih oblik, se je učitelj posvetoval še s profesorjem D. Schaafhausnom iz Bonna, ki se je strinjal, da so kosti zelo nenavadne in se razlikujejo tudi od "najbolj barbarskih človeških ras". Komu so v resnici pripadale, nihče ni mogel z gotovostjo povedati, zato se je o poreklu skrivnostnih kosti iz doline Neandertal hitro pojavilo več bolj ali manj hipotetičnih interpretacij. Nekateri so bili prepričani, da je šlo za bolnega in zato deformiranega modernega človeka, morda celo vojaka, ki se je boril z Napoleonom, drugi pa so kosti umeščali v starejša obdobja zgodovine, ko so ljudje še živeli v jamah.
Trajalo je kar nekaj časa, preden so se znanstveniki dokončno poenotili, da je šlo pri tej najdbi za ostanke pripadnika modernemu človeku zelo podobne vrste človečnjakov, ki je živela v Evropi vse do pred 28.000 leti, ko so izumrli. Po najbolj znanem najdišču so to vrsto človečnjakov poimenovali neandertalci, čeprav so podobne kosti našli tudi na mnogih drugih koncih Evrope. Danes vemo tudi, da je moderni človek tako kar nekaj časa živel v bližini neandertalcev, in kot kažejo zadnje raziskave genetskega materiala, je med neandertalci in ljudmi prihajalo tudi do mešanja genov, kar je ljudem, kot vse kaže, precej koristilo, saj so lahko hitreje prilagodili novemu okolju, ki ga niso bili vajeni.
Genomi izumrlih človeških prednikov
Če primerjamo celotni genski zapis, ki mu pravimo genom, dveh naključnih danes živečih ljudi, se bodo črke v njunem genskem kodu razlikovale približno na vsakih tisoč mest. V človeškem genomu je 3,2 milijarde črk genetskega zapisa, med dvema naključnima posameznikoma pa je razlik za približno 3 milijone črk. Za primerjavo povejmo, da bomo ob primerjavi človeka in šimpanza odkrili razlike že na vsakih sto črk genetskega zapisa.
Naključne mutacije v genomu se množijo bolj ali manj sorazmerno s časom, zato lahko iz razlik v genomih dveh bitij ocenimo, pred koliko časa sta imeli skupnega prednika. Ljudje imamo tako skupnega prednika približno pol milijona let nazaj, medtem ko si s šimpanzi delimo skupnega prednika pred 5 milijoni let. Če je desetkrat več razlik v genomih, je tudi skupni prednik živel desetkrat bolj nazaj v preteklosti.
Zanimivo je opazovati, kako so razlike med genomi danes živečih ljudi porazdeljene po različnih koncih sveta. Največ genetske variabilnosti je med ljudstvi v Afriki, čeprav na tem kontinentu živi le manjši del celotne svetovne človeške populacije. Del afriške variabilnosti je značilen samo za Afričane in ga drugod ne najdemo, kar pomeni, da so drugod po svetu ljudje genetsko manj raznoliki, kot so si različne skupine starodavnih še živečih afriških ljudstev, na primer Pigmejci in Bušmani. Raziskovalci to dejstvo pojasnjujejo tako, da je le del prvotne populacije človeških prednikov zapustil Afriko in koloniziral druge celine in vsi ne-Afričani smo danes potomci teh prednikov, ki so zapustili Afriko pred približno 65.000 leti. Vsi ljudje pa smo tako ali drugače afriškega porekla.
Švedski genetik Svante Pääbo že dolga leta razvija tehnike, s pomočjo katerih bi lahko analiziral genome izumrlih človeku bližnjih vrst človečnjakov, kot so denimo neandertalci. Iz ohranjenih kosti mu je pretekla leta že uspelo izolirati dovolj genetskega materiala, da so lahko sestavili prvi osnutek več kot polovice genoma neandertalca. Večino primerkov kosti, iz katerih jim je uspelo izolirati DNK, so našli v naši bližini, v jami Vindija blizu Ptuja, takoj čez mejo na Hrvaškem.
Ker neandertalci nikoli niso živeli v Afriki, se je pri analizah izkazalo, da smo genetsko Evropejci bistveno bolj sorodni neandertalcem kot potomci tistih ljudi, ki se niso nikoli izselili iz Afrike. To spoznanje lahko pomeni le to, da so se naši davni predniki, ko so zapustili afriško celino in v Evropi naleteli na neandertalce, z njimi tudi parili in si tako izmenjali genetski material. Ta prenos genov se je, kot vse kaže, prvič zgodil že kmalu po odhodu iz Afrike, saj imajo neandertalske gene vsi ljudje, ki so kolonizirali druge celine.
Koščica mezinca sibirske deklice
Leta 2008 so ruski arheologi v južnosibirski jami Denisova - ime je dobila po puščavniku Dioniziju, ki je prebival v njej v osemnajstem stoletju - našli majhno, a zelo staro kost. Koščica naj bi ustrezala delu mezinca otroka, starega pet do sedem let, ki je končal v jami pred dobrimi štirideset tisoč leti. S posebnimi metodami jim je iz koščice uspelo izolirati veliko genetskega materiala in rezultati analize so v znanstvenih krogih povzročili pravo malo senzacijo. Raziskovalci so namreč ugotovili, da se genetski zapis iz te koščice bistveno razlikuje tako od zapisa ljudi kot od zapisa neandertalcev.
Po rezultatih analize naj bi si pripadniki te nove vrste človečnjakov delili skupnega prednika z neandertalci pred 640.000 leti, z ljudmi pa pred 800.000 leti. Nadaljnje raziskave so pokazale, da so se ljudje parili oziroma izmenjevali genetski material tudi s to vrsto, vendar so dokaze za to odkrili le pri nekaterih staroselcih na Indoneziji in Papui Novi Gvineji.
Ker je analiziranega dednega materiala nove vrste človečnjakov trenutno še zelo malo, so znanstveniki še zelo previdni glede sklepov, a počasi se že izoblikuje nova slika dogajanja na območju Evrope in Azije pred več deset tisoč leti. Po sedanjem videnju so Evropo pred približno petdeset tisoč leti poseljevali neandertalci, vzhodno Azijo pa denisovci, kot so po imenu najdišča poimenovali to novo vrsto izumrlih človečnjakov. Ko so iz Afrike prišli moderni ljudje, so se nekateri izmed njih na Bližnjem vzhodu križali z neandertalci in deloma poselili Evropo, drugi pa so odšli v Azijo in se tam križali z denisovci ter odšli naprej na druge kontinente.
Pravkar objavljene nove študije genetskega materiala današnjih ljudi z različnih koncev sveta in rekonstrukcije genomov že izumrlih človečnjakov potrjujejo, da je prihajalo do večkratnega mešanja genov med modernim človekom in drugimi takrat še živečimi vrstami človečnjakov. Tudi ljudstva, ki nikoli niso zapustila Afrike, so si izmenjala gene s človečnjaki, ki so nekoč živeli v Afriki.
Mešanje genov z neandertalci, denisovci in drugimi, za katere danes še ne vemo, je našim davnim prednikom, kot vse kaže, zelo koristilo, saj se jim je povečala odpornost proti nekaterim boleznim, ki so značilne za Evropo in Azijo. Obe vrsti človeških izumrlih sorodnih vrst sta namreč na ozemljih, kjer so se ljudje srečali z njimi, živeli že dlje časa in zato razvili imunski odziv na marsikatero naravno nadlogo v obliki virusov in podobnih virov bolezni, česar ljudje, ki so bili navajeni na afriško okolje, niso imeli. Zato so tovrstna križanja genov, za katera imamo danes vse več dokazov, omogočila ljudem, da so preživeli v njim novem in manj prijaznem okolju, na katerega še niso bili prilagojeni.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 22. avgust 2011
Profesor pediatrije, pravnik in dolgoletni vodja ameriške agencije, ki skrbi za kakovost hrane in zdravil (Food and Drug Administration, FDA), David Kessler si je s svojim bojem proti tobačni industriji prislužil laskavo priznanje "heroj javnega zdravja". Zdaj bije novo bitko, ki je morda še pomembnejša, kot je bilo opozarjanje na škodljivosti kajenja. Nedavno je izdal knjigo z naslovom Konec prenajedanja (The End of Overeating: Taking Control of the Insatiable American Appetite, Rodale Books 2009), v kateri pojasnjuje, zakaj smo danes v razvitem svetu priča epidemiji debelosti.
Ko se je lotil pisanja knjige, ga je sprva zanimalo zelo preprosto vprašanje, zakaj je včasih tako težko kontrolirati, kaj jemo. Zakaj včasih jemo, tudi ko nismo več lačni ali celo ko zavestno nočemo jesti, pa nas kar nekaj žene, da si polnimo usta? Ob začetku zbiranja strokovne literature je pričakoval, da bo večino časa prebiral članke s področja endokrinologije in nutricistike, kar je bilo tudi področje medicine, ki ga je kot zdravnik najbolje poznal. A je že hitro ugotovil, da se odgovori na njegovo izvorno vprašanje skrivajo drugje. Spoznal je, da določena hrana deluje na možgane na podoben način kot droge, saj lahko povzroča odvisnost.
Mehanizem nagrajevanja v možganih primatov
Kot pojasnjuje v knjigi, so za razvitje odvisnosti posebej nevarna živila, v katerih prevladujejo maščobe, sladkorji in soli. Teh sestavin hrane v naravi ni v izobilju in naši davni predniki so se morali zelo potruditi, da so se občasno naužili tudi hrane, ki je bila bogata s tovrstnimi sestavinami.
Zato se je v možganih razvil mehanizem, ki nas navda z zadovoljstvom, ko zaužijemo hrano, ki je bogata z maščobami, sladkorji in soljo. Sproži se mehanizem izločanja možganskih kemikalij, ki nam vzbudijo občutek veselja, kar z drugimi besedami pomeni, da notranje začutimo željo, da bi takšno izkustvo ponovili. V naravi je bilo to pomembno, saj so si naši predniki tako bolje zapomnili, kako so prišli do kvalitetne hrane, in se naslednjič spet potrudili, da so bili deležni enakega zadovoljstva. Ker pa takšnih obrokov ni bilo v izobilju, ni bilo nikakršne nevarnosti, da bi postali od takšne hrane odvisni.
Kessler tovrstna živila, ki so bogata z maščobami, sladkorji in soljo, poimenuje hiperokusna hrana. Njihova dodatna značilnost je tudi, da so narejena tako, da jih skorajda ni treba žvečiti, zato jih lahko veliko pojemo v zelo kratkem času. Podobno kot nismo vsi ljudje enako dovzetni na alkohol in ne razvijemo enako hitro odvisnosti, je tudi s to hiperokusno hrano podobno. Nekateri so bolj, drugi manj nagnjeni k temu, da se ne bodo mogli ubraniti vedno novega koščka slastne čokoladne rezine, sladoleda, čipsa ali hamburgerja. Ključno področje v možganih, ki je odgovorno za tovrstne odvisnosti, je sistem nagrajevanja, katerega ključni del so dopaminski nevroni.
Do pomembnih odkritij pri razumevanju delovanja dopamina v možganih je prišel Wolfram Schultz z univerze Cambridge, ki je to molekulo začel preučevati že v sedemdesetih letih, saj je slutil, da je povezana s parkinsonovo boleznijo. Schultz je eksperimentiral z opicami, a mu žal vrsto let ni uspelo odkriti nič pomembnega, nato pa je nekoč slučajno prišel na sled nenavadni lastnosti dopaminskih nevronov. Prožiti so se začeli, še preden je opica sploh dobila nagrado denimo v obliki banane. Po mnogih dodatnih eksperimentih in preverjanjih je prišel do nedvomnega zaključka, da mu je po naključju uspelo odkriti mehanizem za nagrajevanje v možganih primatov.
Eksperimente je zasnoval tako, da je v možgane opice vsadil senzorje, ki so merili vzburjenost dopaminskih nevronov, nato pa spremljal, kako se odzivajo na preprost primer učenja. Kmalu zatem, ko je opica zaslišala glasen zvok, ji je po slamici v usta pritekel sok. Sprva so se dopaminski nevroni prožili ob prijetnem občutku soka v ustih, a že po krajšem učenju so se prožili takoj ob zvoku in ne šele, ko je v usta pritekel sok. Če je vse potekalo kot običajno, se je po zvoku in soku sprostilo nekaj dopamina, kar je žival navdalo z zadovoljstvom. Če pa zvoku ni sledil tudi sok, so dopaminski nevroni prenehali s proženjem in dopamin se ni sprostil. Pričakovanja niso bila izpolnjena, zato se dopaminski sistem nagrajevanja ni aktiviral.
Eno od bistvenih opravil možganov je, da iščejo pravila, po katerih se odvijajo dogodki v okolici, tako da lahko napovedujejo prihodnost. Izločanje dopamina je del sistema za preverjanje kvalitete tovrstnih napovedi, ki jih izvajajo možgani. Če se za dogodek izkaže, da ima v resnici drugačen pomen, kot so ga zanj napovedali možgani, dopamin sproži alarm. Schultz je s svojimi eksperimenti ugotovil, da nenapovedano zadovoljstvo dopaminski nevroni vrednotijo bistveno višje kot napovedano. Če se napovedi uresničijo, to nagradijo s šibkim impulzom zadovoljstva. Če pa se dogodi nekaj nenapovedano dobrega, poskušajo tovrstno zaporedje dogodkov shraniti v spomin, zato ga nagradijo bistveno bolj - trikrat do štirikrat močneje.
Dopaminski sistem za kontrolo kakovosti možganskih napovedi prihodnosti pa se zelo slabo obnese, ko je soočen z naključnimi dogodki, kot so denimo igre na srečo. Možgane še posebej zmedejo naključni dobitki, ki jih napačno povežejo s takratnimi okoliščinami, ki pa niso vzrok uspeha. Tudi v povsem naključnih dogodkih možgani namreč spontano na vsak način iščejo nekakšna pravila, ki jih običajno najdejo v raznih "srečnih okoliščinah", kot so denimo srečna obleka, predmet ali oseba. Podobna težava kot z naključnimi dobitki pri igrah na srečo je tudi z drogami, ki same po sebi ob zaužitju sprožijo ugodje. Tudi v tem primeru možgani iščejo pravila in povezujejo to nenadno zadovoljstvo z okoliščinami, ki so bile prisotne pred in med zaužitjem.
V slaščičarno samo z enim dolarjem v žepu
Pričakovanje oziroma povečana pozornost možganov na prihajajoče zadovoljstvo lahko vpliva tudi na samo dojemanje posameznega dogodka. Pričakovanja namreč aktivirajo dopaminski sistem vrednotenja, ki že vnaprej sproža kemikalije zadovoljstva, ki zato vplivajo tudi na selektivno dojemanje samega dogajanja. V takšnih primerih pogosto zaznavamo samo tisto, kar hočemo videti. Za narkomane je znano, da občutijo zadovoljstvo že med samo pripravo droge, še preden si jo dejansko vbrizgajo v žilo. Pri odvisnosti postane zelo pomemben sam ritual, saj so prav ti dogodki, ki so se običajno dogodili pred zaužijem droge, prožilci izločanja hormonov ugodja v možganih.
Enako velja tudi za odvisnost od hiperokusne hrane, ki jo obravnava Kessler v svoji knjigi. Ko razvijemo odvisnost, ni lakota tista, ki bi nas gnala k vedno novemu zaužitju slastne hrane, ampak je večina zadovoljstva že v samem ritual kupovanja, priprave, odvijanja in na koncu uživanja tovrstnih jedi. Težava pri takšni odvisnosti pa je, da se ritual ne zaustavi pri eni tortici, ampak potrebuje vedno nove in nove.
Boj z odvisnostjo je za posameznika izredno težak, saj mora premagati navade, ki so se zelo močno vtisnile v njegove možgane. Ključno je zato, da se povsem izogiba kakršnim koli skušnjavam. Kessler tako svetuje, da ne hodimo po ulici s trgovinami, v katerih prodajajo hrano, za katero vemo, da nam lahko povzroči odvisnost ali pa smo od nje že odvisni. Zelo dobro je razviti tudi nove zdrave navade, ki se jih poskušamo čim bolj dosledno držati, tako da je vse, kar je povezano s prehranjevanjem, že vnaprej določeno in načrtovano.
Nevrolog in avtor mnogih odmevnih knjig o delovanju možganov Oliver Sacks gre tako v slaščičarno dosledno samo z enim dolarjem v žepu, tako da nikakor ne more kupiti več, tudi če bi si ob ogledu slastnih dobrot premislil. V trgovino z živili prav tako pošilja svojo hišno pomočnico, ki ji vnaprej pripravi natančen seznam, saj sebi ne zaupa, da ne bi v trgovini česa, kar ni na seznamu.
Kot poudarja Kessler, pa podobno kot pri tobaku tudi pri novodobni odvisnosti od hrane družba ne bo uspešna, če ne bo spremenila odnosa do tega pomembnega problema. Dokler se ni po dolgoletnih prizadevanjih in z omejevanjem prostorov, kjer je sploh mogoče kaditi, spremenil sam družbeni status kajenja, večjih uspehov ni bilo. Podobno je tudi s hiperokusno hrano, ki ne more biti preprosto ves čas dostopna v neomejenih količinah, kot je to problem v ZDA, pa tudi že marsikje drugje po svetu.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 8. avgust 2011
V prvi polovici dvajsetega stoletja so veliki znanstveniki, kot so bili Einstein, Bohr in Heisenberg, temeljito zamajali ustaljeno podobo tega, kako je zgrajen svet. Postavili so pomembne nove teorije o vesolju, prostoru, času in zgradbi snovi, katerih skupna značilnost je bila, da se jih ni dalo preprosto razumeti. Zato so zelo veliko časa porabili tudi za razprave o smislu in pomenu teh novih spoznanj.
Pogosto so se sestajali in dolgo v noč razpravljali o najrazličnejših načinih, kako bi se dalo razumeti svet, ki so ga nakazovala nova odkritja. Spraševali so se, kakšna je povezava med vsakdanjim svetom, ki smo ga vajeni, in dejansko realnostjo, ki jo razkrivajo fizikalni eksperimenti. Bohr naj bi se nekoč tako zagrel za razpravo, da je Schrödingerju sledil, vse dokler ni ta že v pižami ležal v postelji, in še takrat mu je dopovedoval: "Ampak Schrödinger, kako da tega ne razumeš?"
Vendar so takšni pogovori vrhunskih znanstvenikov kmalu povsem zamrli. Druga svetovna vojna predstavlja namreč v razumevanju tega, kaj pomeni biti fizik oziroma se ukvarjati s fizikalno znanostjo, pomembno prelomnico. Takrat se je uveljavila nova miselnost, ki jo lahko zelo nazorno povzamemo v imperativu: "Utihni in računaj!"
Utihni in računaj!
V dvajsetih in tridesetih letih dvajsetega stoletja so fiziki prebirali Platona, Aristotela, Kanta in druge filozofske klasike ter poskušali razumeti svoja odkritja tudi s pomočjo tovrstne literature. V prvih učbenikih kvantne fizike so bila poglavja z naslovi "Kvantna mehanika in filozofija", kjer so pisci povzemali aktualne razprave, ki so si jih na konferencah in zasebnih srečanjih izmenjevali ključni tvorci novih fizikalnih teorij.
Nato pa je po vojni vsa debata naenkrat povsem potihnila. Filozofske problematike v fizikalnih krogih ni bilo več dobro omenjati, če nisi želel izgubiti službe. Od znanstvenika se je po novem pričakovalo, da rešuje praktične probleme, ne pa da izgublja čas z abstraktnimi vprašanji. Vsi, ki jim problemi kvantne fizike niso pustili spati, so morali zato svoje teorije razvijali napol v tajnosti in v svojem prostem času, da jim ja ne bi mogel kdo očitati, da "filozofirajo", ko bi morali "računati".
Med vojno so morali vsi znanstveniki delati predvsem kot inženirji, saj so reševali praktične probleme in izdelovali nova orodja, ki so bila hitro na voljo za uporabo. Takšen pristop k znanosti se je ohranil tudi po drugi svetovni vojni. Za podrobnejši razmislek o smislu in pomenu novih teorij tako sprva ni bilo časa, nato pa je postopoma zastavljanje tovrstnih vprašanj postalo vse bolj nekakšna tabu tema.
Tao fizike
V začetku sedemdesetih let dvajsetega stoletja je kriza udarila tudi po znanstvenikih, ki so imeli v prvih desetletjih po vojni veliko dela. Nenadoma je bilo zelo težko dobiti kakršnokoli službo, kaj šele raziskovalno ali učiteljsko mesto na kateri od univerz. Mladi fiziki, ki so se vračali s podoktorskih izpopolnjevanj, so se morali znajti, kot so pač vedeli in znali. Nekateri so zamenjali poklic, drugi so ponujali inštrukcije, tretji pa so se denimo lotili pisanja.
Med njimi je bil tudi avstrijski fizik Fritjof Capra, ki se je nedavno vrnil s postdoka v Kaliforniji in podobno kot mnogi kolegi ni imel ne službe ne kakega drugega vira za preživljanje. Zato se je odločil, da bo napisal nov učbenik za kvantno fiziko, s katero se je zadnja leta raziskovalno ukvarjal. Upal je, da bo s knjigo kaj zaslužil, hkrati pa naj bi si tako olajšal tudi kandidaturo za kako učiteljsko mesto, če bi se slučajno odprlo.
Ko je pripravil osnutek učbenika, ga je najprej poslal avstrijskemu fiziku Viktorju Weisskopfu, nekdanjemu direktorju CERN-a, takrat pa profesorju na MIT. Weisskopf je bil že uveljavljen pisec univerzitetnih učbenikov, njegov vplivni učbenik jedrske fizike pa je bil menda knjiga, ki so jo največkrat ukradli iz knjižnice na MIT. Osebno sta se spoznala nedavno na neki poletni šoli v Italiji in se ujela, ker sta bila oba po rodu z Dunaja.
Weisskopf je Capri pomagal z mnogimi nasveti in ga spodbujal, da je nadaljeval s pisanjem. Vendar ga je hkrati opozoril, naj si s knjigo ne obeta zaslužka. Po daljši izmenjavi pisem mu je profesor kar neposredno napisal, da bo uspeh, če dobi tisoč dolarjev prvo leto, nato pa naslednja še manj.
Za Capro, ki je bil brez denarja in brez službe, takšni obeti seveda niso predstavljali rešitve. Zato je ob vnovičnem obisku Kalifornije prišel na idejo, da bi pisanje knjige o kvantni fiziki nekako združil s svojim zanimanjem za vzhodne religije. Po vrnitvi v London, kjer je takrat živel, se je lotil preoblikovanja rokopisa učbenika v knjigo za širši krog bralcev, ki bi obravnavala vzporednice med sodobno fizikalno znanostjo in staro modrostjo vzhoda.
Novo knjigo, ki ji je dal naslov Tao fizike, je ponudil več založnikom, a sprejela jo je šele majhna založniška hiša iz Londona, ki mu je dala celo predplačilo, da je rokopis sploh lahko končal. Hkrati mu je uspelo najti še majhnega ameriškega založnika, ki je izdajal predvsem knjige s področja vzhodnega misticizma in duhovnosti.
Kmalu po izidu leta 1975 je Capra na neki konferenci podaril izvod tudi Weisskopfu, ki je knjigo prebral kar na letalu med letom domov in kasneje Capri napisal, da mu je bila všeč, a da težko presodi, ali bo doživela uspeh pri bralcih, saj ne pozna dovolj dobro njene ciljne publike. Vendar težav z bralci ni bilo, saj se je knjiga zelo dobro prodajala. Že prvo leto so prodali več deset tisoč izvodov, danes je prevedena v več kot dvajset jezikov, prodanih pa je bilo že več milijonov izvodov.
Kako so hipiji rešili fiziko
Podobnosti med vzhodnimi religijami in kvantno fiziko so v knjigi služile bolj kot sredstvo za pomoč pri razlagi določenih strokovnih pojmov, ki jih je sicer težko razumeti. Če namreč kako nenavadnost iz kvantnega sveta primerjaš s kako enigmatično budistično zgodbo, se bralcu morda zazdi, da je nekaj razumel, čeprav v resnici ni bilo nič zares razjasnjeno. To je morda eden izmed ključev njenega uspeha.
Knjiga Tao fizike je v sedemdesetih letih namreč odigrala podobno vlogo v javnosti kot kasneje poljudna dela Stephena Hawkinga. Knjige niso brali samo hipiji in navdušenci za vzhodno mistiko, ampak tudi inženirji in znanstveniki, ki so si vsaj zasebno še vedno zastavljali vprašanja, kako razumeti svet, ki ga razkriva sodobna znanost.
V Caprovi knjigi odgovorov na ta pomembna vprašanja, ki jih kot znanstveniki v skladu z ideologijo tistega časa niso smeli javno obravnavati, seveda niso našli, a knjiga je vseeno pomembna, saj je pokazala, da mnoge bralce zelo zanimajo filozofska vprašanja v povezavi s sodobno znanostjo. Zgodovinski pomen Caprove knjige je tako predvsem v tem, da je odprla pot mnogim drugim znanstvenikom, ki so začeli objavljati knjige o filozofskih vprašanjih znanosti, napisane na način, da so jih lahko brale in razumele tudi širše množice bralcev.
Profesor zgodovine znanosti na MIT David Kaiser je pred nekaj meseci izdal zanimivo knjigo z naslovom Kako so hipiji rešili fiziko (How the Hippies Saved Physics: Science, Counterculture, and the Quantum Revival, W. W. Norton & Company, 2011), v kateri obravnava pomen "new age" pristopov h kvantni fiziki, ki so po njegovem mnenju pomembni za to, da so določena vprašanja ponovno našla svoje legitimno mesto v sklopu uradne znanosti. "Hipiji" so bili seveda v zmoti, saj se povezave, ki so jih slutili, niso izkazale za resnične, a njihovi napori vseeno niso bili zaman. Po Kaiserju naj bi se namreč prav iz teh napol "new age" špekulacij rodila danes zelo pomembna veja fizike, ki ji pravimo kvantna informacijska znanost, na njenih spoznanjih pa temelji industrija, v kateri se obračajo milijarde dolarjev.
O odnosu uradne znanosti do alternativnih "hipi" fizikov v sedemdesetih pove veliko citat Martina Gardnerja, kolumnista revije Scientific American, ki ga v knjigi omenja Kaiser. Ta je enemu od fizikov, ki so se ljubiteljsko ukvarjali tudi s vprašanji povezave med kvantno fiziko in zavestjo, nekoč prijateljsko svetoval: "Naredi raje kaj bolj častnega (kot da se ukvarjaš s kvantno teleportacijo in poskusi komuniciranja z nadsvetlobno hitrostjo, op.p.). Raje recimo oropaj banko ali posnemi pornografski film."
Sašo Dolenc
ponedeljek, 1. avgust 2011
Peter Milner in James Olds sta kot postdoktorska raziskovalca leta 1953 v laboratoriju znanega kanadskega nevropsihologa Donalda Hebbsa v možgane podgan kirurško vstavljala elektrode in opazovala, kako se živali obnašajo, ko jim z električnimi impulzi stimulirata posamezna možganska območja. Podgane so po posegu okrevale že v nekaj dneh in so se obnašale dokaj normalno, edina razlika je bila, da so jim sedaj iz glave "rasle" žice.
Odkritje možganskegacentra za ugodje
V enem izmed takih eksperimentov sta hotela preučevati del možganov, za katerega sta slutila, da je povezan s cikli budnosti in spanja, a so elektrode v podganjih možganih ušle malo stran od načrtovane lokacije. Sprva sta pošiljala stimulacijo po elektrodah v primeru, ko je podgana odšla v določen kot kletke, kasneje pa sta mehanizem spremenila tako, da je lahko podgana sama pritiskala na gumb in si tako preko elektrod v možgane pošiljala električne impulze. Prav ta spremenjen način odmerjanja impulzov je botroval enemu izmed najbolj dramatičnih eksperimentalnih rezultatov v vsej zgodovini vedenjske nevroznanosti.
S podganami, ki so si lahko same v možgane pošiljale električne impulze, so se začele dogajati čudne reči. Na gumb za stimulacijo so pritisnile tudi po sedemtisočkrat na uro. Nanj so pritiskale s tako vnemo, da niso ne jedle in ne pile. Celo doječe podganje matere se naenkrat sploh niso več menile za svoje otroke, ampak so le še neprestano pritiskale na gumb, štiriindvajset ur na dan brez prekinitve. Milner in Olds sta hitro prišla do sklepa, da v tem poskusu nista preučevala možganskega središča za uravnavanje cikla budnosti, ampak sta odkrila sesalčji možganski center za ugodje.
Seveda se vsakdo, ko izve za poskus na podganah, takoj vpraša, ali bi se nekaj podobnega zgodilo tudi pri ljudeh, če bi jim v isti del možganov vgradili elektrode za električno stimulacijo. Sliši se morda nenavadno, a tak poskus, ki ga danes verjetno ne bi odobrila nobena etična komisija, so pred leti že izvedli.
Ameriški psihiater Robert Galbraith Heath je poskušal z vgrajevanjem elektrod globoko v možgane svojim pacientom pomagati pri hujših oblikah depresije in shizofrenije. Leta 1972 je objavil še posebej nenavaden članek, v katerem je opisal poskus, pri katerem je štiriindvajsetletnemu moškemu vgradil elektrode na isto mesto kot pred tem Milner in Olds pri podganah.
Rezultat pri pacientu, ki ga v članku poimenuje B-19, je bil enako pretresljiv kot prej pri živalih. Ob stimuliranju možganov z vstavljenimi elektrodami je B-19 občutil evforijo in vznesenost. Ko so stimuliranje prekinili, je pacient močno protestiral in na vsak način hotel, da s poskusom nadaljujejo. Podoben eksperiment so izvedli tudi pri ženski, ki je trpela za kroničnim občutkom bolečine. Ko so ji vgradili elektrode, je tako vneto pritiskala na gumb za stimulacijo, da so se ji na prstu pojavile razjede, poleg tega se je začela zanemarjati in ni skrbela za družino.
Kemija sreče in zadovoljstva
Danes ni več nobena skrivnost, da je vzrok intimnemu občutenju sreče izločanje tako imenovanih kemikalij "sreče" v možganih. Manj znano pa je, da podobne vesele občutke povzročajo štiri različne vrste kemikalij, kar posredno pomeni, da v resnici obstajajo kar štiri različne vrste sreče. V vseh zgoraj opisanih primerih je šlo za stimulacijo predela v možganih, kjer se izloča dopamin, podobna občutja pa povzroča tudi sproščanje serotonina, oksitocina in endorfinov.
Endorfini so nekakšne naravne tablete proti bolečini, saj blokirajo občutek bolečine. Mehanizem se je razvil zato, da so živali v divjini lahko bežale pred plenilci, tudi kadar so bile ranjene. Če bi naši možgani ves čas izločali endorfine, bi lahko tekli z zvitim gležnjem, kar se dejansko včasih dogaja športnikom na velikih prireditvah, ko začasno sploh ne občutijo, da so se poškodovali. Vendar je ta mehanizem opravičljiv samo, ko je treba reševati življenje, sicer lahko maskiranje bolečine povzroči še hujše poškodbe in posledično tudi smrt.
Možgani izločajo endorfine, ko dobijo signal o prisotni bolečini, ki je lahko fizična ali pa tudi zgolj emocionalna. Tek sproži ravno toliko bolečine, da se sproščajo endorfini, kar lahko vodi v zasvojenost s tekom, vendar je zelo malo takšnih aktivnosti, kjer je samopoškodba dovolj majhna, da škoda zaradi poškodbe in vira bolečine ni bistveno večja od dobrobiti zaradi sproščanja endorfinov. Opiati so kemijsko zelo podobni endorfinom, zato ne preseneča, da imajo podobne učinke kot endorfini, ki jih ljudje občutimo kot evforijo.
Oksitocin je kemikalija, ki bi jo lahko po učinku povezali z zaupanjem. Izloča se, ko se vzpostavijo prijateljske vezi z osebami, ki nas obkrožajo. Oksitocinu pravijo tudi "družabna" kemikalija, saj vzpostavlja zaupanje in tovarištvo. Je nagrada, ki nam jo pošljejo možgani, ko sklenemo nove zaupanja vredne socialne vezi. Ista kemikalija se sprošča tudi med orgazmom in dojenjem.
Sesalčji možgani že takoj po rojstvu ob stiku z materjo začnejo izločati večje količine oksitocina, ki poskrbi, da se otrok ne oddaljuje od varnega zavetja staršev. Plazilci za razliko od sesalcev nimajo tega mehanizma, zato se otroci plazilcev ne navežejo na svoje starše. Pri uravnavanju svojega vedenja se plazilci zanašajo zgolj na občutje bolečine oziroma ustrezno analogijo v svojem svetu. Če na primer niso dovolj časa izpostavljeni soncu, to občutijo kot bolečino, ki pojenja, ko se segrejejo. Ko jim uspe zmanjšati bolečino, zato niso srečni, saj nimajo kemijskih struktur v svojih možganih, da bi lahko občutili srečo. Pomembno pa je, da njihov sistem deluje tudi ob zelo skromnem vnosu energije, saj ima tak sistem zgolj izogibanja bolečini manj nevronov in je manj energetsko potraten. Sesalci in ljudje imamo bistveno bolj kompleksne možgane, a za njihov pogon potrebujemo tudi več energije.
Ob odraščanju se specifična navezanost na mamo pri sesalcih preoblikuje v navezanost na širšo skupino, na primer čredo, pri ljudeh pa na družino, narod, stranko, nogometni klub in podobne širše skupine, s katerimi se identificiramo. Za čredne živali je namreč značilno, da začnejo, ko v njihovem vidnem polju ni vsaj ene druge živali iz iste črede, izločati kortizol, kemikalijo, ki se sprošča ob stresu in predstavlja nekakšno nasprotje kemikalijam "sreče".
Sproščanje kortizola signalizira nevarnost, medtem ko sproščanje serotonina sporoča, da je nevarnost minila. Serotonin predstavlja nekakšno zeleno luč. Je signal za to, da je to, kar trenutno počnemo, varno, zato lahko s početjem nadaljujemo.
Če vam drugi izkazujejo spoštovanje, to sproža izločanje serotonina. Do tega prihaja spontano, tudi če ne vemo, zakaj nas drugi spoštujejo. Sesalci, ki imajo v svoji skupini višji status, imajo tudi višjo raven serotonina, ki pomeni manjšo nagnjenost k agresiji, saj nizka raven serotonina povzroča impulzivna in asocialna dejanja. Serotonin ima dve pomembnejši funkciji: sporoča nam, da nismo v nevarnosti in da se lahko pripravimo na zaužitje hrane.
Dopamin kot zadnja izmed štirih kemikalij "sreče" motivira sesalce, da se naprezajo, dokler ne dosežejo želenega cilja. Povzroča navdušenje v pričakovanju, da se nam bo nekaj dobrega zgodilo. Signalizira pričakovanje nagrade in ne same nagrade. Sproščanje dopamina je znak, da smo blizu ciljne črte, medtem ko oksitocin in serotonin pomenita nagrado sama po sebi. Dopamin spodbudi tako učenje kot ugodje, saj je namen njegovega izločanja, da si zapomnimo, kako smo do ugodja prišli. Najmočneje se namreč sprošča, ko je dejanska nagrada na koncu preseže naša pričakovanja, a prav v dopaminskem sistemu se razvijejo tudi odvisnosti.
Za ljubezen kot primer kompleksnega čustvenega stanja lahko ob poznavanju možganske kemije sreče in ugodja ugotovimo, da jo sestavlja več kemijskih komponent. Dopamin se izloča zaradi pričakovanja bodočih ugodij, oksitocin spremlja krepitev zaupanja, serotonin pa oznanja varnost. Pri neuslišani ljubezni se vključijo še endorfini, tako da je kemija "sreče" v tem primeru skorajda popolna.
Sašo Dolenc
ponedeljek, 25. julij 2011
Odkar na kanalu National Geographic predvajajo oddajo Šepetalec psom, je strokovnjak za pasjo psihologijo Cesar Millan prava medijska zvezda. Nanj se obračajo ljubitelji psov z najrazličnejšimi težavami in vse bolj ali manj razreši z enim samim nasvetom, ki ga v različnih oblikah neprestano ponavlja. Pasji možgani so zmožni prevzeti le dve vlogi v odnosu do drugih psov in ljudi: ali sledijo vodji ali pa poskušajo biti sami vodje, če v okolici ne začutijo koga, ki bi ga priznali kot svojega nadrejenega.
Skoraj vse težave s psi izvirajo prav iz tega, da ljudje v odnosu s svojimi štirinožnimi ljubljenci ne prevzamejo vloge gospodarja, ampak to prepustijo živali, ki je lahko na videz tudi zelo majhna, a njeni možgani vseeno delujejo malo drugače, kot smo morda vajeni iz človeškega sveta. Ko pes začuti, da je gospodar nekdo drug, in svojo podrejeno vlogo tudi sprejme, ga to razbremeni, saj mu zgolj kot članu tropa ni treba biti agresiven in se ves čas dokazovati.
Plazilski in sesalčji možgani
Preprosto pravilo, na katero mora Cesar Millan lastnike psov vseskozi opozarjati, predstavlja eno od poglavitnih značilnosti možganov sesalcev. Ti so namreč posebej prilagojeni za življenje v skupnosti, kar zahteva bistveno več znanja in veščin kot denimo samotarsko življenje evolucijsko manj razvitih plazilcev. Plazilski možgani se znajo namreč le učinkovito izogibati vsemu, kar povzroča bolečine. Vseskozi so na preži, če bi se kje pojavil kak indic potencialne nevarnosti, da bi mu ubežali.
Kuščarji tako svoje odločitve glede družabnega življenja sprejemajo na osnovi nekaj zelo preprostih pravil: če je bitje večje od tebe, zbeži, če je manjše, ga poskusi pojesti, če pa je približno enako veliko, se poskusi razmnoževati. Plazilci ne zaupajo drugim plazilcem, saj se za preživetje ne zanašajo na prijateljstvo in delo v skupini. Če mladi plazilec že takoj ob rojstvu ne teče dovolj hitro, je prav mogoče, da ga bo pohrustal kak bližnji sorodnik.
V nasprotju s plazilci smo sesalci zelo dobro prilagojeni za življenje v skupnosti. Pri sesalcih so se prav z namenom družabnega življenja razvile dodatne možganske strukture, ki jim poenostavljeno pravimo kar sesalčji možgani, zelo preprosto pa si jih lahko anatomsko predstavljamo kot naslednjo plast lupine okrog plazilskih možganov, pri čemer so slednji neke vrste podaljšek hrbtenjače. Strokovno delu možganov, ki je značilen za sesalce, pravimo limbični sistem, v glavah pa ga imamo seveda tudi ljudje.
Kemikalije sreče
Limbični sistem omogoča, da se med sesalci tvorijo prijateljske vezi. Tega med plazilci ni, saj nimajo možganskih mehanizmov, ki bi omogočali življenje v skupnosti. Plazilski možgani ne poznajo zaveznikov, ampak zgolj sovražnike, hrano in potencialne kandidate za razmnoževanje. Sesalčji možgani pa nasprotno omogočajo življenje v čredi, kar je zanje bistveno bolj varno, kot če bi se vsak posameznik potikal okoli sam zase in si iskal hrano. Njihova dodatna značilnost je, da izločajo kemikalije, ki jih občutimo kot srečo, zadovoljstvo, evforijo oziroma nasploh tisto, kar nam je v življenju največ vredno.
Seveda specifično sesalčji deli možganov niso nastali zato, da bi svoje imetnike osrečevali, ampak da bi povečali reprodukcijsko uspešnost. Mehanizmi, ki upravljajo izločanje kemikalij sreče, so se razvili skozi proces evolucije, zato jih skrbi predvsem obstoj vrste. Možgani vzbudijo občutek sreče, ko začutijo, da nekaj poveča zmožnost preživetja. Tovrstni občutki so kot sporočila, s katerimi oznanjajo trenutno stanje v okolici. S sproščanjem srečnih kemikalij sporočajo: "To je dobro zate, poskusi dobiti še več."
Da bi dobili čim več teh kemikalij, ki nas navdajajo z dobrimi občutki, smo ljudje, podobno kot vsi sesalci, pripravljeni početi marsikaj. Vendar kemikalij sreče in zadovoljstva sesalčji možgani ne izločajo neprestano, ampak zgolj občasno, ko je za to potreba. Uspešnost in zadovoljstvo v življenju morata biti zato usklajena z mehanizmi v sesalčjih možganih oziroma z limbičnim sistemom.
Skrb za status
Možgani sesalcev imajo vgrajene tudi mehanizme, ki neprestano vrednotijo druge pripadnike skupine in preverjajo, ali so vredni zaupanja. V skupini so živali manj ranljive, zato se jim splača povezovati, a morajo vseeno ves čas paziti, komu dejansko velja zaupati.
Sesalčji možgani so nekakšen koordinator življenja v skupnosti, saj še posebej dobro spremljajo status posameznika v družbi. Neprestano prečesavajo okolico in se umeščajo v odnose, kakršni trenutno vladajo v skupini. Zgradijo si sistem hierarhije glede na vrednote in informacije, ki jih imajo. Ko posameznik napreduje v statusni hierarhiji, ki si jo zgradijo njegovi možgani, občuti zadovoljstvo, saj se mu ob tem izločajo kemikalije sreče. Ko pa nasprotno možgani začutijo, da drugi dominirajo nad njimi, sprostijo nesrečne kemikalije. Občutek nelagodja naj bi posameznika spodbudil, da nekaj spremeni in se povzpne na lestvici črednega statusa, saj jo tisti na dnu vedno najslabše odnesejo.
Bistvo tega mehanizma neprestanega spremljanja statusa v skupini je, da se izognemo konfliktom. Dolgoročno namreč ni dobro, če se spuščamo v boj z močnejšimi in vplivnejšimi člani skupnosti, saj bomo zelo verjetno potegnili kratko. Možgani nam, kot vsem sesalcem, preko kemikalij sporočajo, kdaj se je pametneje podrediti in kdaj je dobro dominirati.
Sesalčji možgani so del naše narave, ki se mu ne moremo izogniti. Vendar statusa, kot ga obravnavajo možgani, ne smemo preprosto enačiti z bogastvom, prepoznavnostjo, ugledom in močjo v družbi. Vse je odvisno od vrednot, ki jih prevzamemo, kar pa ne pomeni, da se ne bi pri vsakem stiku dveh članov iste skupnosti povsem spontano vzpostavila hierarhija po vrednostnem sistemu, ki sta ga prvi in drugi ponotranjila.
Če skrajno poenostavimo, je bistvo sesalčjih možganov skrb za status. Tudi ljudje zato zelo močno odreagiramo že ob najmanjši grožnji našemu statusu ali statusu naših otrok. Višji status pomeni namreč večje možnosti za reprodukcijo in potomce, zato so možgani pripravljeni investirati velike količine energije v izboljševanje statusa.
Človeški možgani in enigma sreče
Značilnost ljudi je, da imajo poleg plazilskih in sesalčjih možganov še zelo velik del, ki mu lahko poenostavljeno rečemo kar racionalni možgani. Nadzorujejo delovanje sesalčjih in plazilskih možganov in po potrebi posredujejo.
Racionalni možgani delujejo tako, da iščejo vzorce v kaosu informacij, ki prihajajo od naših čutov. Vzorce iz preteklosti uporabljajo za to, da osmišljajo trenutne vtise in izdelujejo projekcije za prihodnost. Tudi v izbruhih kemikalij, ki nas delajo srečne oziroma nesrečne, poskušajo neprestano najti vzorce in pravila. Njihova naloga je namreč, da iščejo vzroke in podajajo pojasnila za pojave, ki se nam dogodijo.
Zelo preprosto si lahko delitev dela predstavljamo tako, da so sesalčji in plazilski možgani nekakšen avtopilot, ki nas na podlagi preteklih izkušenj zelo dobro vodi skozi življenje. Plazilski možgani zelo hitro odreagirajo na potencialno nevarnost, medtem ko sesalčji možgani upravljajo tudi naše socialno življenje. Posebej za ljudi značilni racionalni možgani pa dodatno omogočajo, da občasno preklopimo z avtopilota in izberemo kako od alternativnih možnosti.
Problem z racionalnimi možgani je, da ne nadzorujejo kemikalij sreče. Te lahko sprožajo le sesalčji možgani. Racionalni možgani dajejo limbičnemu sistemu informacije, da lahko ta sprejema boljše odločitve, vendar je limbični sistem še vedno tisti, ki uravnava izločanje kemikalij sreče, ki na neki način povezujejo telo in duha.
Prefrontalni korteks je del možganov za čelom, ki je pri ljudeh še posebej razvit. Z njim med drugim napovedujemo prihodnost in skrbimo, da bi bili tudi v bodoče čim bolj srečni. V bistvu je naloga tega dela možganov tudi, da čim bolj učinkovito "molze" kemikalije sreče iz sesalčjega dela možganov. To pa lahko naredi le tako, da pomaga ustvarjati okoliščine, ki sproščajo takšne kemikalije.
Sašo Dolenc
torek, 19. julij 2011
V Kvarkadabrinem fokusu predstavljamo delo skupine slovenskih fizikov z Instituta Jožef Stefan in FMF Univerze v Ljubljani, ki so uspeli z optično pinceto manipulirati topološke defekte v tekočih kristalih in "tkati" splete. Delo je bilo objavljeno v reviji Science, ima pa precejšen potencial za uporabo na različnih drugih področjih fizike. Prvega avtorja članka, Uroša Tkalca z IJS in Max Planckovega Instituta v Göttingenu smo prosili za odgovore na standardna vprašanja Kvarkadabrinega fokusa.
Kaj? (Referenca)
Reconfigurable Knots and Links in Chiral Nematic Colloids. Science 1 July 2011: Vol. 333, no. 6038, pp. 62-65.
Kdo? (Avtorji)
Uroš Tkalec (IJS in MPI-DS), Miha Ravnik (Univ. Oxford in FMF, Univ. Ljubljana), Simon Čopar (FMF), Slobodan Žumer (FMF in IJS), Igor Muševič (IJS in FMF).
Kje? ("slovenska", "evropska" ali "svetovna" raziskava?)
Gre za domačo raziskavo petih slovenskih raziskovalcev. Ideja se mi je porodila v času doktorskega študija pri prof. dr. Igorju Muševiču, tako da sem celotno eksperimentalno delo opravil na Institutu Jožef Stefan. Pri teoretični obravnavi rezultatov sta mi pomagala dr. Miha Ravnik in Simon Čopar pod vodstvom prof. dr. Slobodana Žumra. Zaključno fazo priprave članka sem opravil kot podoktorski sodelavec Max Planckovega instituta za dinamiko in samo-organizacijo v Göttingenu.
Zakaj?(Kako bi izsledke razložili svoji babici, dedku, teti, stricu...?)
Povsem na kratko z veliko strokovnega žargona: v članku obravnavamo kontrolirano oblikovanje vozlov in spletov iz topoloških defektnih linij, ki nastanejo v koloidni mešanici tekočega kristala in mikroskopsko majhnih steklenih kroglic. Naj nekoliko podrobneje pojasnim. Tekoči kristali so tiste tekočine, ki se skrivajo v LCD zaslonih telefonov, računalnikov in televizij. Ob pomoči elektronike znajo ustvariti sliko. V članku smo proučevali kombinacijo tekočega kristala in primešanih mikrometrskih delcev. To ni čisto običajna tekočina, čeprav teče kot voda ali olje. A po drugi strani se obnaša kot elastična snov. Vzrok za to dvojnost je, da so tekočekristalne molekule orientirane (v našem primeru so to urejene toge palčke z dolžino 2 nanometrov). Ko zapremo tanko plast takšnega materiala med dve stekelci, se podolgovate molekule tekočega kristala poravnajo vzporedno s površino stekla. Površina dodanih kroglic nasprotno vsiljuje v svoji bližini pravokotno urejanje tekočekristalnih molekul. Zaradi tega konflikta nastanejo topološki defekti – območja v tekočini, kjer urejenost molekul ni dobro definirana. Te lahko prepoznamo pod mikroskopom kot ozke črne zanke, ki obdajajo koloidne kroglice.
Zaradi omenjenih elastičnih napetosti smo lahko ustvarili prepletene koloidne strukture v tekočih kristalih. Pri tkanju teh prepletenih vzorcev, kjer so kroglice povezane z zavozlanimi in/ali spletenimi defektnimi zankami sem uporabljal optično pinceto. To je eksperimentalna naprava, ki s pomočjo močno fokusiranega laserskega snopa omogoča da »primemo« posamezne defektne obročke in z njimi povlečemo skupaj več sosednjih kroglic. Defektna linija se namreč obnaša kot elastična vrvica, ki jo je mogoče raztegovati in preoblikovati s svetlobo iz laserja. Če zvišamo intenziteto laserskega snopa, lahko del takšne defektne linije lokalno stalimo oziroma efektivno »prerežemo« in nato povežemo z zanko okrog bližnje kroglice. Po izklopu laserja se tekoči kristal v deformiranem območju zaradi nenadnega lokalnega padca temperature hipoma uredi v eno izmed možnih metastabilnih konfiguracij. V kolikor se omejimo na štiri sosednje delce, imamo zgolj tri različne možnosti za prostorsko razporeditev dveh sosednjih defektnih linij – bodisi tvorita križišče bodisi sta mimobežni v dveh pravokotnih smereh. Poenostavljeno rečeno, z uporabo laserske svetlobe smo lahko ustvarili topološke objekte – vozle in splete.
Z uporabo orodij iz matematične teorije vozlov je mogoče te objekte tudi prepoznati in ustrezno klasificirati. V pričujočem članku nam je uspelo matematično pojasniti vse opažene tipe vozlov in spletov ter obenem napovedati katere izmed njih lahko sestavimo na koloidnih strukturah izbrane velikosti. Za ilustracijo, z zgolj 16 kroglicami je mogoče izdelati okrog 80 topološko različnih tipov vozlov in zank, ki se pojavijo v skoraj 20.000 različnih konfiguracijah. Velja omeniti, da gre v tem primeru za eno izmed redkih eksperimentalnih realizacij matematične teorije vozlov v fiziki nasploh. Doslej objavljeni prispevki s tega področja namreč zgolj opisujejo bodisi posredno identifikacijo posameznih vozlov v biokemijskem okolju bodisi teoretično oblikovanje najpreprostejših vozlov v različnih fizikalnih poljih. V vseh teh primerih je množica eksperimentalno dostopnih vozlov omejena na le nekaj osnovnih primerov, sam postopek vozlanja pa je večinoma zelo zapleten in slabo kontroliran. Naše delo te dosežke vsebinsko dopolnjuje in konceptualno nadgrajuje. Kot prvi smo namreč pokazali, da je mogoče poljubne vozle in splete kontrolirano splesti in ponovno preplesti iz topoloških defektnih zank na mikroskopskem nivoju. Predstavljen način tkanja tudi omogoča izdelavo vozlov »po naročilu« na urejenih mrežah koloidnih delcev in neposredno računalniško podprto analizo spletenih struktur. Nenazadnje je naša strategija vozlanja univerzalna, saj se jo lahko z ustrezno uporabo zunanjih polj praktično uporabi na vrsti drugih fizikalnih sistemov: od polimerov, makromolekul, DNK, do vrtincev v tekočinah in superprevodnikih. Razen tega vidimo v našem sistemu tudi potencialni praktični pomen. Vozle in splete v tekočih kristalih bi namreč lahko uporabili za vezavo in izdelavo t.i. fotonske snovi, ki bi uravnavala tok svetlobe v prihajajočih optičnih mikrovezjih.
Kako? (Kje se je najbolj zatikalo?)
Raziskave so potekale dobri 2 leti. Zgodba se ni začela z idejo o vozlih, ampak je nastajala postopoma. Prvotni cilj je bilo sestavljanje dvodimenzionalnih prepletenih koloidnih kristalov, ki so bili teoretično napovedani v simulacijah dr. Mihe Ravnika, vendar teh rezultatov v homogeno urejenem tekočekristalnem polju ni bilo mogoče eksperimentalno realizirati. Ključni korak v pravo smer je bil zasuk enega izmed stekelc za 90°. S tem enostavnim posegom v geometrijo tekočekristalne celice se je odprl nov svet prepletenih koloidnih struktur, ki so spontano nastajale že med samim polnjenjem celice. Sledilo je sistematično sestavljanje majhnih koloidnih skupkov z optično pinceto, ki je potekalo relativno enostavno, saj smo imeli s tem v laboratoriju že precej izkušenj. Kmalu sem opazil, da se število prepletenih zank od primera do primera spreminja, prav tako pa so lahko bile posamezne zanke spletene na več različnih načinov. To je vodilo do prvega soočenja z vozli in napornega študija matematične teorije vozlov. Ker v to raziskavo nismo vključili nobenega matematika, je bil napredek relativno počasen.
Razumevanje topologije spletenih zank se je izboljšalo, ko sva s kolegom Ravnikom začela uporabljati program za 3D risanje vozlov, ki sva ga kupila na svetovnem spletu za manj kot 10 EUR. Sledilo je preverjanje vseh možnih kombinacij na urejenih pravokotnih mrežah koloidnih delcev, kjer smo hitro naleteli na programerske in teoretične omejitve obravnavanega sistema. K sreči se je izkazalo, da je mogoče poljubne vozle in splete sestaviti s permutacijami treh osnovnih vzorcev, njihovo število pa je naraščalo praktično eksponentno z velikostjo sistema. Pri teh zaključnih analizah mi je bil v veliko pomoč mladi fizik Simon Čopar, ki se je s svojim izjemnim matematičnim in programerskim znanjem izkazal kot odličen sogovornik pri razvozlavanju številnih ugank. Veliko zaslug za končni uspeh gre pripisati tudi mojemu mentorju, prof. Muševiču, ki mi je omogočil dovolj svobode pri raziskovanju in ne nazadnje tudi prof. Žumru, ki nas je s svojimi bogatimi izkušnjami velikokrat usmeril na pravo pot.
Članek je bil po oddaji v uredništvo revije Science izjemno dobro ocenjen s strani recenzentov in praktično sprejet v objavo brez vsebinskih sprememb v manj kot dveh mesecih. Ob objavi je delo odmevalo tudi izven strokovne javnosti, tako doma kot po svetu, o čemer pričajo številni zapisi v tiskanih in elektronskih medijih. Zanimanje za vsebino teh raziskav niti ni tako presenetljivo, saj se s preprostimi vozli pogosto srečujemo tudi v vsakdanjem življenju, na primer pri zavezovanju čevljev ali kravate, kompleksnejši vozli pa se uporabljajo pri jadranju, plezanju, ribolovu in tkanju preprog. Kite, vozle in splete občudujemo tudi v raznih pleteninah, vzbujajo nam občutek urejenosti in naravnosti, zato še dandanes pogosto navdihujejo umetnike pri ustvarjanju zapletenih geometrijskih vzorcev, izdelavi nakita in oblikovanju arhitekturnih dekoracij.
Kam? (Naslednja velika stvar na vašem področju?)
Rezultati tega dela odpirajo številne možnosti za izdelavo vozlov in spletov na mikroskopskem nivoju – namesto defektnih linij v tekočem kristalu lahko uporabimo polimere, DNK ali biološka vlakna, morebiti celo eksotična spinska stanja v novih kovinskih materialih. Zanimivo bi bilo raziskati interakcijo holografsko ustvarjenih vozlov v optičnih vrtincih laserske svetlobe s tekočim kristalom. Določeni obeti se kažejo tudi na področju boljšega razumevanja in kontroliranja celičnih procesov, saj denimo pri prepisu DNK podobne topološke operacije izvajajo nekateri posebni encimi. Ne nazadnje pa omogoča to odkritje tudi gradnjo prilagodljivih in topološko zahtevnih arhitektur v tekočem kristalu, ki bi jih lahko v prihodnosti uporabljali za uravnavanje toka svetlobnih informacij po optičnih mikrovezjih.
(copyright pravice za slike pripadajo AAAS/Science)
sreda, 6. julij 2011
Uveljavljeni pisatelj zelo nazorno predstavi svet pravih in domnevnih psihopatov. Spoznamo mladeniča, ki so ga pred leti aretirali zaradi mladostnega nasilništva. Iz strahu, da bo za več let obtičal v zaporu, se je odločil braniti tako, da je preiskovalcem odgovarjal enako, kot se je spomnil, da so v podobnih primerih odgovarjali psihopati v znanih filmih. Na koncu ni šel za nekaj let v zapor, ampak za dvajset let v zaprti oddelek psihiatrične bolnišnice. Zelo zanimiva je tudi teorija, ki jo zagovarja eden izmed uveljavljenih strokovnjakov za psihopate. Po njegovem mnenju so mnogi politiki in direktorji velikih podjetij dejansko psihopati ali bi vsaj zbrali zelo veliko točk na testu, o katerem govori tudi naslov knjige.
The Psychopath Test: A Journey Through the Madness Industry
Jon Ronson
Riverhead, 2011