Κυριακή, 29 Σεπτεμβρίου 2013

Γιατί οι μπαλαρίνες δεν ζαλίζονται. Ballet dancers' brains adapt to stop them feeling dizzy

Edgar Degas, Deux danseuses en scène, 1877, Huile sur Toile, 62x46 cm, Londres, Courtauld Institute Galleries

Ο λόγος που οι έμπειροι χορευτές δεν ζαλίζονται από τις επαναλαμβανόμενες και γρήγορες περιστροφές είναι ότι έχουν μάθει να καταστέλλουν τα σήματα που στέλνουν τα όργανα της ισορροπίας στο έσω αφτί, δείχνει μια σχετικά μικρή αλλά πρωτότυπο μελέτη με μπαλαρίνες.

«Η ζάλη, η οποία είναι το αίσθημα ότι κινούμαστε ενώ στην πραγματικότητα είμαστε ακίνητοι, είναι ένα συχνό πρόβλημα» σχολιάζει ο Μπάρι Σίμουνγκαλ, επικεφαλής της μελέτης στο Imperial College του Λονδίνου.

«Οι χορευτές του μπαλέτου φαίνεται ότι μπορούν να εκπαιδεύουν τον εαυτό τους ώστε να μην ζαλίζονται, οπότε αναρωτηθήκαμε αν θα μπορούσαμε να αξιοποιήσουμε τις ίδιες αρχές προκειμένου να βοηθήσουμε τους ασθενείς μας» αναφέρει.

Το όργανο της ισορροπίας στον άνθρωπο είναι το αιθουσαίο σύστημα του έσω αφτιού (τμήμα του λαβυρίνθου) το οποίο αποτελείται από μια σειρά από κοιλότητες και κανάλια τα οποία φέρουν τριχίδια στα τοιχώματα και είναι γεμάτα υγρό.

Όταν κανείς περιστρέφεται απότομα το υγρό κινείται, κουνά τα τριχίδια και δημιουργεί έτσι την αίσθηση της κίνησης. Όταν κανείς σταματά να περιστρέφεται, το υγρό συνεχίζει να κινείται λόγω αδράνειας και δημιουργεί το αίσθημα ζάλης.

Τα νέα ευρήματα

Results of the WM analysis. (A) Whole-brain correlation analysis revealed significant WM regions, where FA positively correlates with perceptual TCs in both dancers and controls. (B) Significant WM regions in which FA positively correlates with perceptual TCs in controls and negatively correlates with TCs in dancers. (C) A positive correlation between WM FA levels and individual perceptual TC values in a widespread cortical WM network (orange) in the control group only. (A–C) Color bars indicates t values. The inset graphs, with corresponding r values, demonstrate the correlations of the mean FA value of the significant cluster for each subject with perceptual TCs. All significant clusters are shown P < 0.05 (corrected) superimposed on a structural T1-image (gray) and the skeletonized FA image (blue). Sagittal views of the right and left hemispheres are shown for each analysis. The right hemisphere view is of a plane defined by the “x = 26” Talairach coordinate (mm) and the left hemisphere by the “x = −26” Talairach coordinate (mm). Anterior and posterior are as indicated.

Η τελευταία μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Cerebral Cortex», δείχνει ότι ο εγκέφαλος των χορευτών έχει μάθει να καταστέλλει τα σήματα που λαμβάνει από το αιθουσαίο σύστημα. Τα σήματα αυτά διαβιβάζονται στον εγκέφαλο αλλά και στα μάτια, προκειμένου να σταθεροποιείται το βλέμμα.

Στο πείραμα συμμετείχαν 29 μπαλαρίνες και 20 αθλήτριες της κωπηλασίας παρόμοιας ηλικίας και φυσικής κατάστασης.

Όλες οι εθελόντριες κάθισαν με τη σειρά σε μια καρέκλα την οποία περιέστρεφαν γρήγορα οι ερευνητές μέσα σε ένα σκοτεινό δωμάτιο. Όταν η περιστροφή σταμάτησε, οι εθελόντριες έπρεπε να δείξουν πόσο γρήγορα ένιωθαν ότι περιστρέφονταν (δηλαδή πόσο ζαλίζονταν) γυρίζοντας έναν μοχλό. Ταυτόχρονα, οι ερευνητές μετρούσαν τις ανακλαστικές κινήσεις των ματιών που οφείλονται στα σήματα του αιθουσαίου συστήματος.

Σε επόμενη φάση, οι εθελόντριες υποβλήθηκαν και σε μαγνητικές τομογραφίες προκειμένου να εντοπιστούν τυχόν διαφορές στους εγκεφάλους τους.

Όπως έδειξε η ανάλυση, η αίσθηση της ζάλης και οι ανακλαστικές κινήσεις των ματιών διαρκούσαν πολύ λιγότερο στις μπαλαρίνες σε σχέση με τις αθλήτριες της κωπηλασίας.

Επιπλέον, οι μαγνητικές τομογραφίες αποκάλυψαν διαφορές σε δύο περιοχές του εγκεφάλου των μπαλαρίνων: στην παρεγκεφαλίδα, η οποία λαμβάνει σήματα από αιθουσαίο σύστημα και είναι υπεύθυνη για τον προσανατολισμό και το συντονισμό των κινήσεων· και στον φλοιό του εγκεφάλου, όπου γίνεται αντιληπτή η αίσθηση της ζάλης.

Συγκεκριμένα, η περιοχή της παρεγκεφαλίδας που δέχεται σήματα από το αφτί ήταν μικρότερη στις μπαλαρίνες -ίσως επειδή οι χορεύτριες έχουν μάθει να αγνοούν αυτά τα σήματα και να εστιάζονται στη χορογραφία.

«Δεν είναι χρήσιμο για μια χορεύτρια του μπαλέτου να νιώθει ότι ζαλίζεται ή χάνει την ισορροπία της. Ο εγκέφαλος προσαρμόζεται έπειτα από χρόνια εκπαίδευσης ώστε να καταστέλλει αυτή την πληροφορία. Κατά συνέπεια εξασθενίζει το σήμα που φτάνει στις περιοχές του εγκεφάλου οι οποίες ευθύνονται για την αντίληψη της ζάλης» λέει ο δρ Σίμουνγκαλ.

«Αν μπορούσαμε να παρέμβουμε στην ίδια περιοχή του εγκεφάλου, ή τουλάχιστον να την παρακολουθούμε στους ασθενείς με χρόνια ζάλη, θα μπορούσαμε να βρούμε πώς να τους βοηθήσουμε περισσότερο» επισημαίνει.

H τεχνική του «spotting»

Edgar Degas, Répéttition d'un ballet sur la scène, 1874, Huile sur Toile, 65 x 81 cm, Paris, musée d'Orsay. Με συστηματική εκπαίδευση, οι μπαλαρίνες παύουν να είναι δεσμώτες του ιλίγγου.

Για να μάθουν να εκτελούν γρήγορες πιρουέτες, οι μπαλαρίνες εφαρμόζουν μια τεχνική που ονομάζεται «spotting», στην οποία πρέπει να κρατούν σταθερό το βλέμμα σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο ύψος των ματιών τους, όσο γίνεται περισσότερο, καθώς περιστρέφονται. Αυτό σημαίνει ότι το κεφάλι είναι το τελευταίο μέρος του σώματος που εκτελεί την περιστροφή και το πρώτο που επανέρχεται στην αρχική του θέση.

Σύμφωνα με την έρευνα, η καταστολή του αισθήματος της ζάλης δεν οφείλεται σε αυτή την τεχνική αλλά σε προσαρμοστικές μεταβολές του εγκεφάλου.

Τα ευρήματα αυτά, επισημαίνουν οι ερευνητές, θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμα στην ωτορινολαρυγγολογία -περίπου ένας στους τέσσερις ανθρώπους θα εμφανίσει κάποια στιγμή χρόνια ζάλη.

M60-UCD1: Ένας υπέρπυκνος νάνος γαλαξίας, Discovered! Galaxy with a Density of Stars 15,000 Times Greater than Milky Way

This composite image shows M60 and the region around it, where data from NASA's Chandra X-ray Observatory are pink and data from NASA's Hubble Space Telescope (HST) are red, green and blue. Image Credit: X-ray: NASA / CXC / MSU / J.Strader et al, Optical: NASA / STScI

Αστρονόμοι βρίσκουν με τη βοήθεια των διαστημικών τηλεσκοπίων Hubble και Chandra, έναν από τους πιο πυκνούς γαλαξίες στο Σύμπαν.

Σύμφωνα με μια έρευνα που δημοσιεύεται στο περιοδικό the Astrophysical Journal Letters, o υπέρπυκνος γαλαξίας-νάνος M60-UCD1 έχει περίπου χίλιες φορές μικρότερη ακτίνα από το Γαλαξία μας, ωστόσο η πυκνότητα άστρων που περιέχει είναι 15.000 φορές μεγαλύτερη.

Πρόκειται για τον πιο πυκνό γαλαξία που έχει βρεθεί ποτέ και σίγουρα τον πυκνότερo στο κοντινό Σύμπαν. Υπολογίζεται πως έχει ηλικία 10 δισεκατομμυρίων ετών και απέχει περίπου 60 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, καθώς βρίσκεται κοντά στον αστερισμό της Παρθένου. Η μάζα του είναι ίση με 200 εκατομμύρια δικούς μας Ήλιους ενώ σύμφωνα με τις παρατηρήσεις ακτίνων χ, στο κέντρο αυτού του γαλαξία νάνου πρέπει να βρίσκεται μία μαύρη τρύπα μάζας 10 εκατομμυρίων Ήλιων.

A Hubble image of the central region of the galaxy M60, showing at its outskirts the small dwarf galaxy M60-UDC1 (inside the red circle). This dwarf is found to be the galaxy with the highest known density of stars (a more typical dwarf galaxy is shown inside the dotted red circle. The diagonal white streak is an artifact). Credit: NASA HST; J. Strader

Το πιο ενδιαφέρον στοιχείο για τον M60-UCD1 είναι πως η μισή του μάζα βρίσκεται σε μια περιοχή ακτίνας μόλις 80 ετών φωτός. Αυτό πρακτικά σημαίνει πως τα αστέρια σε εκείνη την περιοχή είναι 25 φορές πιο κοντά από ότι στο Γαλαξία μας.

«Τα διαστρικά ταξίδια σε αυτό το γαλαξία θα είναι πολύ πιο εύκολα από ότι στο δικό μας», λέει η Jay Strader του πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, που συμμετείχε στην έρευνα.

Το επίγειο τηλεσκόπιο 6.5 μέτρων στην Αριζόνα των ΗΠΑ χρησιμοποιήθηκε για την εξακρίβωση της σύνθεσης του γαλαξία, και προέκυψε πως δε διαφέρει πολύ με το δικό μας Ήλιο, περιέχοντας και βαρύτερα στοιχεία από υδρογόνο και ήλιο. Η πληθώρα βαριών στοιχείων σημαίνει πως είναι πιθανό ο γαλαξίας να φιλοξενεί πλανήτες, γεγονός που ίσως επέτρεπε την εμφάνιση ζωής.

This graph shows where M60-UCD1 fits in as far as luminosity and size. Credit: Strader et al.

Η ομάδα των αστρονόμων δεν έχει καταλήξει τι προκάλεσε την τόσο μεγάλη πυκνότητα αστέρων στον M60-UCD1. Είτε αυτοί οι σχηματισμοί αστέρων γεννιούνται τόσο πυκνοί, είτε με κάποιο τρόπο μικραίνουν χάνοντας άστρα από τις εξωτερικές τους περιοχές, απομένοντας με το πυκνό γαλαξιακό τους πυρήνα.

Κλειδί στη διαλεύκανση του μυστηρίου είναι η ύπαρξη της μαύρης τρύπας στο κέντρο του, η μάζα της οποίας υποδεικνύει πως πιο πιθανή είναι η δεύτερη εκδοχή ενός μεγαλύτερου γαλαξία ο οποίος ίσως συγκρούστηκε με κάποιον άλλον στο παρελθόν, χάνοντας μεγάλο μέρος των άστρων του.

Astronomers may have discovered the densest galaxy in the nearby Universe. The galaxy, known as M60-UCD1, is located about 54 million light years from Earth. M60-UCD1 is packed with an extraordinary number of stars and this has led scientists to classify it as an "ultra-compact dwarf galaxy." This means that this galaxy is smaller and has more stars than just a regular dwarf galaxy. While astronomers already knew this, it wasn't until these latest results from Chandra, Hubble and telescopes on the ground that they knew just how dense this galaxy truly is. M60-UCD1 has the mass about 200 million times our sun and, remarkably, about half of this mass is packed into a radius of just about 80 light years. That translates into the density of stars in this part of M60-UCD1 being about 15,000 times greater than what's found in Earth's neighborhood in the Milky Way. Astronomers have been trying to determine where these ultra-compact dwarf galaxies fit into the galactic evolutionary chain. Some have suggested they start off not as galaxies but as giant star clusters. The latest results on M60-UCD1 challenge that idea. The new Chandra data indicate that there may be a supermassive black hole at the center of M60-UCD1. If that's the case, then it's unlikely this object could have ever been a star cluster. Instead, the X-ray data point to this galaxy being the remnants of a larger galaxy that had its outer stars ripped away by tidal forces, leaving behind the dense inner core of the galaxy. Other information about M60-UCD1 including its large mass, point to the same conclusion. Regardless, this galaxy is a fascinating object that astronomers will be studying for a long time to come. (NASA/CXC/A. Hobart)

Εάν η συγκεκριμένη θεωρία είναι σωστή, τότε στο παρελθόν ο M60-UCD1 είχε 50 με 200 φορές μεγαλύτερη μάζα από ότι σήμερα, ενώ η σύγκρουση πρέπει να έγινε πριν από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια.

Τέλος, η πυκνότητα των ορατών άστρων είναι τόσο μεγάλη στον M60-UCD1, που οι αστρονόμοι πιστεύουν πως δεν περιέχει καθόλου σκοτεινή ύλη, άλλη μία ιδιαιτερότητα του συγκεκριμένου γαλαξία.