Το 95 ακολουθούμενο από 40 μηδενικά: η μάζα του γαλαξία μας. Absolutely Every Bit of Our Galaxy

Astronomers have arrived at what they believe to be the most accurate measure yet of the mass of the Milky Way: about 4.8 x 10¹¹ times the mass of the sun, or “solar masses,” to use a standard unit of mass in astronomy. The Milky Way. Credit: NASA

Ολοκληρώνοντας τους υπολογισμούς τους, οι αστρονόμοι Gwendolyn Eadie, Aaron Springford και William Harris κατέληξαν ότι η μάζα του γαλαξία μας είναι 4,8∙10¹¹M_☉ (M_☉= η μάζα του ήλιου). Αυτό ισοδυναμεί με 95∙10⁴⁰ χιλιόγραμμα – ο αριθμός 95 ακολουθούμενος από 40 μηδενικά.

Η μέτρηση της μάζας του γαλαξία μας προφανώς δεν γίνεται με την απευθείας μέτρηση των δισεκατομμυρίων άστρων κι όλων των άλλων αντικειμένων που τον απαρτίζουν.

Οι Eadie et al, στην εργασία τους που θα δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό «Astrophysical Journal», υπολογίζουν την μάζα του γαλαξία μας χρησιμοποιώντας πολύπλοκες μαθηματικές μεθόδους και στατιστικές τεχνικές βασισμένες στην Μπεϋζιανή ιεραρχική ανάλυση, σε συνδυασμό με τις άμεσες μετρήσεις των ταχυτήτων σφαιρωτών σμηνών. Τα σφαιρωτά σμήνη είναι πυκνές σφαιρικές ομάδες από 10.000 μέχρι 100.000 παλαιών άστρων, που κινούνται αλληλεπιδρώντας βαρυτικά με τον γαλαξία μας.

Ακριβώς όπως η μάζα του ήλιου μας μπορεί να προσδιοριστεί από την βαρυτική έλξη που ασκεί στη Γη, έτσι και η μάζα του γαλαξία μας μπορεί να υπολογιστεί από την βαρυτική έλξη που ασκεί στα σφαιρωτά σμήνη.

Η εκτίμηση της μάζας περιλαμβάνει οτιδήποτε βρίσκεται σε μια ακτίνα 125 κιλο-παρσέκ από το κέντρο του γαλαξία – μια απόσταση που ισοδυναμεί με 3,9∙10¹⁸ χιλιόμετρα. Και το «οτιδήποτε» δεν είναι μόνο άστρα: υπάρχουν πλανήτες, δορυφόροι, αέρια, σκόνη και άλλα αντικείμενα, για να μην αναφέρουμε τις τεράστιες ποσότητες της σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να ανιχνευθεί άμεσα, αλλά η μάζα της μπορεί να προκύψει από την βαρυτική αλληλεπίδρασή της με άλλα αντικείμενα.

The Milky Way as seen from a mountain in western Switzerland in August 2016. Credit: Anthony Anex/European Pressphoto Agency

Από την ανάλυση προσδιορίστηκε και το εύρος της αβεβαιότητας στην μάζα του γαλαξία μας: η μικρότερη τιμή είναι 3,96∙ 10¹¹ ηλιακές μάζες και η μεγαλύτερη 5,76∙10¹¹ηλιακές μάζες.

Πηγή: nytimes.com, https://physicsgg.me

Μια γιγάντια χελώνα πάνω στον Ήλιο! ALMA images reveal turtle-shaped spot on the sun

Η εντυπωσιακή εικόνα με την «χελώνα» πάνω στον Ήλιο. Πρόκειται για μια τεράστια και ασυνήθιστου σχήματος ηλιακή κηλίδα. The ALMA telescope has revealed breath-taking new details from its first observations of the sun – including what appears to be a massive turtle swimming across the face of our star.

Μια σειρά από θεαματικές εικόνες του Ήλιου κατέγραψε το μεγάλο τηλεσκόπιο ALMA του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στην έρημο Ατακάμα της Χιλής. Ανάμεσά τους, είναι μια τεράστια και ασυνήθιστου σχήματος ηλιακή κηλίδα, που μοιάζει με χελώνα και έχει μέγεθος περίπου διπλάσιο από τη διάμετρο της Γης.

Το αόρατο φως

This image of the entire Sun was taken at a wavelength of 617.3 nanometers. The turtle-shaped sunspot can be seen as well.

Συνήθως οι εικόνες του Ήλιου είναι τραβηγμένες στο ορατό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, όμως το ALMA μπορεί να κάνει παρατηρήσεις και πέρα από αυτό. Το ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) συνήθως ανιχνεύει κύματα από μακρινούς γαλαξίες και νεαρά άστρα. Όμως σε αυτή την περίπτωση «έπιασε» το αόρατο φως που απελευθερώνει σε μήκος κύματος χιλιοστόμετρων η καυτή χρωμόσφαιρα του Ήλιου, δηλαδή η περιοχή ακριβώς πάνω από τη φωτόσφαιρα, την ορατή επιφάνειά του άστρου μας.

Η πιο εντυπωσιακή εικόνα του Ήλιου με τη «χελώνα» τραβήχτηκε σε μήκος ραδιοκύματος 1,25 χιλιοστομέτρων. Οι πιο σκούρες επιφάνειες του άστρου είναι κάπως ψυχρότερες από τις γειτονικές. Οι ηλιακές κηλίδες αναπτύσσονται στην επιφάνεια του Ήλιου, όταν οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου του άστρου «διπλώνουν» και διαπερνούν την επιφάνεια του ηλιακού πλάσματος, δημιουργώντας έτσι μια συγκριτικά πιο κρύα περιοχή. Η ίδια μαγνητική δραστηριότητα μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ηλιακών εκλάμψεων και εκτινάξεων στεμματικής μάζας.

Καρχαρίες εναντίον… Πάρκινσον. Parkinson's could be treated with shark compound, study suggests

Μια ουσία που ανακαλύφθηκε σε καρχαρία δοκιμάζεται σε θεραπεία εναντίον της εκφυλιστικής νόσου. Researchers suggest that the dogfish shark compound squalamine could help to treat Parkinson's. Spiny dogfish. Credit: Doug Costa, NOAA/SBNMS

Η σκουαλαμίνη, μια φυσική ουσία που ανακαλύφθηκε στη δεκαετία του ΄90 σε ένα είδος καρχαρία, άρχισε να δοκιμάζεται για τη νόσο Πάρκινσον και άφησε πολλές υποσχέσεις, καθώς μπορεί να μπλοκάρει το σχηματισμό των τοξινών στον εγκέφαλο.

Το φρένο

The compound targets proteins that build up in the brain and trigger the tremor-causing disease. GETTY IMAGES

Η εν λόγω ουσία, η οποία έχει μέχρι στιγμής δοκιμασθεί ευρέως κατά του καρκίνου και των λοιμώξεων, «φρενάρει» μια μοριακή διαδικασία που δημιουργεί τοξικά προϊόντα στον εγκέφαλο των ασθενών με Πάρκινσον. Η σκουαλαμίνη είναι ένα στεροειδές και οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα ασφαλέστερο συνθετικό ανάλογό της.

Αν και τα ευρήματα είναι ακόμη προκαταρκτικά, οι ερευνητές από διάφορες χώρες (Βρετανία, ΗΠΑ, Ολλανδία, Ιταλία, Ισπανία), με επικεφαλής τον καθηγητή Κρίστοφερ Ντόμπσον του Τμήματος Χημείας του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ δήλωσαν αισιόδοξοι ότι η συγκεκριμένη ουσία θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση μιας νέας θεραπείας για τη νευροεκφυλιστική πάθηση.

Διαπιστώθηκε ότι η σκουαλαμίνη καταστέλλει δραστικά τον σχηματισμό και την τοξικότητα της πρωτεΐνης άλφα-συνουκλεΐνης. Η πρωτεΐνη αυτή πυροδοτεί μια αλυσίδα χημικών εξελίξεων στον εγκέφαλο, με κατάληξη τη δημιουργία τοξικών σωματιδίων που καταστρέφουν τα εγκεφαλικά κύτταρα και προκαλούν Πάρκινσον.

«Προς μεγάλη μας έκπληξη, βρήκαμε ότι η σκουαλαμίνη όχι μόνο επιβραδύνει τον σχηματισμό των τοξινών που σχετίζονται με τη νόσο Πάρκινσον, αλλά επίσης τις καθιστά λιγότερο τοξικές», δήλωσε ο Ντόμπσον. «Αν τα επόμενα τεστ αποδειχθούν επιτυχή, τότε είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα φάρμακο που θα θεραπεύει τουλάχιστον μερικά από τα συμπτώματα του Πάρκινσον. Στη συνέχεια θα μπορούσαμε να βελτιώναμε σταδιακά αυτό το φάρμακο», πρόσθεσε.

Τα πειράματα

Στην ερευνητική ομάδα συμμετέχει ο Αμερικανός καθηγητής Μάικλ Ζάσλοφ της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Τζορτζτάουν, ο οποίος ανακάλυψε τη σκουαλαμίνη το 1993 και από τότε μελετά τις αντικαρκινικές και άλλες ιδιότητές της.

Σε πρώτη φάση οι επιστήμονες έκαναν πειράματα με ζώα και με κυτταρικές καλλιέργειες στο εργαστήριο. Μετά τα πρώτα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, ο δρ Ζάσλοφ σχεδιάζει την πρώτη κλινική δοκιμή της σκουαλαμίνης σε ασθενείς με Πάρκινσον στις ΗΠΑ. Είναι πάντως πρόωρο να προβλέψει κανείς κατά πόσο η εν λόγω ουσία τελικά όντως θα εμπλουτίσει το «οπλοστάσιο» των γιατρών κατά μίας νόσου, η οποία έχει πολλά διαφορετικά συμπτώματα. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Proceedings of The National Academy of Sciences».

Πηγή: A natural product inhibits the initiation of α-synuclein aggregation and suppresses its toxicity, PNAS, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1610586114

Γιγάντιο «τσουνάμι» στην Αφροδίτη. Scientists Are Decoding Venus' Mysterious Smile

Μια από τις εικόνες του μυστηριώδους κύματος που σχηματίστηκε στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. A bow-shape feature stretched across much of Venus’s atmosphere in December 2015. Scientists from Japan’s Akatsuki spacecraft mission called it a gravity wave. Credit: Planet-C

Ένα γιγάντιο «κύμα» που παρατηρήθηκε στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, είναι πιθανότατα το μεγαλύτερο του είδους του που έχει ποτέ γίνει αντιληπτό στο ηλιακό σύστημά μας.

Μυστηριώδες

A sequence of images showing the stationary nature of the bow-shape wave above Venus when it was observed in December 2015. Credit: Planet-C

Το κύμα φωτογραφήθηκε από τις υπέρυθρες και υπεριώδεις κάμερες του ιαπωνικού διαστημικού σκάφους «Ακατσούκι» της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Εξερεύνησης του Διαστήματος (JAXA), το οποίο τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον γειτονικό πλανήτη το Δεκέμβριο του 2015.

Το περίεργο φωτεινό κύμα σε σχήμα τεράστιου τόξου είχε έκταση τουλάχιστον 10.000 χιλιομέτρων, απλωμένο από το βόρειο έως το νότιο πόλο της Αφροδίτης. Το κύμα παρέμεινε ακίνητο επί περίπου τέσσερις μέρες στο ανώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, πάνω από τα πυκνά νέφη, σε ύψος 65 χιλιομέτρων από την επιφάνεια.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Μακότο Ταγκούτσι του Πανεπιστημίου του Τόκιο δεν είναι σίγουροι πώς και γιατί σχηματίσθηκε το κύμα, το οποίο ήταν πιο ζεστό από τη γύρω ατμόσφαιρα. Τελικά κάποια στιγμή το κύμα εξαφανίσθηκε.

Η βαρύτητα

Chart shows brightness temperature and UV brightness of the Venus disk, captured by the Akatsuki probe. IMAGE SUPPLIED BY JAXA, © PLANET-C

Μια πιθανότητα είναι ότι το φαινόμενο προκύπτει από ένα κύμα βαρύτητας που γεννιέται, καθώς οι άνεμοι της κατώτερης ατμόσφαιρας περνάνε πάνω από τα όρη της Αφροδίτης, τα οποία που έχουν υψόμετρο 4.500 μέτρων. Στη συνέχεια, το κύμα ανεβαίνει προς την ανώτερη ατμόσφαιρα.

Η Αφροδίτη είναι ο πιο κοντινός στη Γη πλανήτης και το τρίτο φωτεινότερο σώμα στον ουρανό, μετά τον Ήλιο και τη Σελήνη. Είναι λίγο μικρότερη από τον πλανήτη μας και «ψήνεται» με θερμοκρασίες που φθάνουν τους 467 βαθμούς Κελσίου. Η ατμόσφαιρά της αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα και η πίεση στην επιφάνειά της είναι 93 φορές πιο πυκνή από την αντίστοιχη γήινη. Ο πλανήτης-κόλαση εξερευνήθηκε αρχικά από τη Σοβιετική Ένωση. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Geoscience».

Θεωρία των Πάντων; Theory of Everything?

Στις αρχές του μήνα, με την ευκαιρία των γενεθλίων του Αϊζακ Ασίμοφ, ενός από τους μεγαλύτερους συγγραφείς εκλαϊκευμένης επιστήμης και επιστημονικής φαντασίας, ξαναδιάβασα μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα διηγήματά του σχετικά με τον θάνατο αλλά και με τη γέννηση του Σύμπαντος. Φαίνεται, μάλιστα, ότι τέτοιου είδους διηγήματα δεν απέχουν πολύ από ορισμένες επιστημονικές θεωρίες που έχουμε διαμορφώσει τελευταία και οι οποίες μοιάζουν πράγματι με επιστημονική φαντασία. Πάρτε, για παράδειγμα, τις θεωρίες εκείνες που φαίνεται ότι μπορούν να μας αποκαλύψουν τις πρώτες απειροελάχιστες στιγμές της γένεσης με βάση τις παρατηρήσεις και τα πειράματα που έχουν γίνει μέχρι τώρα.

Χωροχρονικός αφρός

Σύμφωνα με τις θεωρίες αυτές το Σύμπαν την εποχή εκείνη είχε μία απροσδιόριστη χρονική διάρκεια ύπαρξης, αφού η διάσταση του χρόνου εξομοιώνονταν κατά κάποιον τρόπο με μία από τις διαστάσεις του χώρου. Αυτό που υπήρχε στον περιορισμένο εκείνο χώρο, που ήταν μικρότερος από το μέγεθος ενός πρωτονίου, δεν ήταν παρά ένας «κβαντικός αφρός», ενώ το Σύμπαν στο οποίο ζούμε τώρα αποτελούσε τότε ένα μικροσκοπικό μόνο κομμάτι του αφρού. Οπότε κάποια στιγμή, ωθούμενο από μία τυχαία κβαντική διακύμανση, το κοσμικό ρολόι άρχισε να χτυπάει ξεκινώντας έτσι τη διαστολή του Σύμπαντος.

Η Κβαντική Μηχανική επιτρέπει την παράξενη αυτή διαδικασία σύμφωνα με την οποία δύο εικονικά (virtual) σωματίδια μπορούν να δημιουργηθούν δανειζόμενα την ενέργεια που απαιτεί η δημιουργία τους από το κενό (από το «τίποτα» δηλαδή). Με την προϋπόθεση όμως ότι τα δύο αυτά σωματίδια θα εξαϋλωθούν σ’ ένα απειροελάχιστα μικρό χρονικό διάστημα μετά τη δημιουργία τους επιστρέφοντας έτσι στο «κενό» (στο «τίποτα») την ενέργεια που είχαν δανειστεί απ’ αυτό. Μ’ αυτόν τον τρόπο δηλαδή έχουμε τη δημιουργία του Σύμπαντος από το «τίποτα» (ex nihilo).

Χορδές

Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή τη στιγμή της γέννησης του Σύμπαντος οι έξι από τις ελεύθερες διαστάσεις που υπήρχαν τότε «διπλώθηκαν» στο εσωτερικό τους «καταπίνοντας» κατά κάποιον τρόπο τον ίδιο τους τον εαυτό. Έκτοτε οι επιπλέον αυτές διαστάσεις βρίσκονται «φυλακισμένες» στο εσωτερικό απειροελάχιστα μικροσκοπικών «σφαιριδίων» και συνοδεύουν «αόρατα» κάθε σημείο των κατανοητών σε όλους μας σημερινών τεσσάρων διαστάσεων του Σύμπαντος. Κάθε γεωμετρικό σημείο του χώρου είναι στην πραγματικότητα και μια υπερσφαίρα έξι διαστάσεων τόσο μικρή, ώστε ακόμη και ένα πρωτόνιο να είναι συγκριτικά τεράστιο. Η διάσπαση, όμως, των έξι επί πλέον διαστάσεων θα απαιτούσε τόση ενέργεια όση και αυτή τούτη η γέννηση του Σύμπαντος!

Theodor Franz Eduard Kaluza

Η χρήση περισσότερων διαστάσεων δεν είναι κάτι το καινούργιο στη φυσική, αφού έγινε για πρώτη φορά το 1919 από τον Πρώσο καθηγητή Θίοντορ Καλούζα (1885-1954) όταν αποφάσισε να επιλύσει τις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας με την προσθήκη πέντε διαστάσεων αντί των τεσσάρων που γνωρίζουμε σήμερα. Η λύση αυτή είχε σαν αποτέλεσμα να βρεθούν οι ίδιες λύσεις που έβγαζε η επίλυση των εξισώσεων της τετραδιάστατης σχετικότητας με τη διαφορά ότι στα αποτελέσματα αυτών των λύσεων παρουσιάζονταν επιπροσθέτως και οι εξισώσεις της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού. Ο ηλεκτρομαγνητισμός δηλαδή έμοιαζε να είναι το αποτέλεσμα της «αόρατης» πέμπτης διάστασης του χωρόχρονου. Το 1926 μάλιστα ο Σουηδός μαθηματικός Όσκαρ Κλάιν (1894-1977) κατόρθωσε να αποδείξει τον τρόπο με τον οποίο η πέμπτη αυτή διάσταση θα μπορούσε να είναι υπαρκτή και συγχρόνως αόρατη.

A schematic illustration of the relationship between M-theory, the five superstring theories, and eleven-dimensional supergravity. The shaded region represents a family of different physical scenarios that are possible in M-theory. In certain limiting cases corresponding to the cusps, it is natural to describe the physics using one of the six theories labeled there.

Η σκέψη που κάνουν οι σύγχρονοι φυσικοί είναι ότι όπως και η βαρύτητα το ίδιο και οι άλλες τρεις δυνάμεις της φύσης ίσως να δημιουργούνται κι αυτές από χωροχρονο-παραμορφώσεις. Για να εξηγηθεί όμως η ύπαρξη των δυνάμεων αυτών χρειαζόμαστε την ύπαρξη έξι ή επτά πρόσθετων διαστάσεων. Αν η θεωρία αυτή αληθεύει, ζούμε σε ένα Σύμπαν δέκα ή ακόμη και ένδεκα διαστάσεων! Γιατί η μόνη θεώρηση του Σύμπαντος που φαίνεται σήμερα ότι ίσως μπορέσει σύντομα να συνδέσει την Κβαντομηχανική με τη Γενική Σχετικότητα είναι η Θεωρία-Μ των Υπερχορδών.

Αλληλεπίδραση στον υποατομικό κόσμο: οι κοσμικές γραμμές των σημειακών σωματιδίων στο Καθιερωμένο Μοντέλο και τα κοσμικά σεντόνια που δημιουργούνται από τις κλειστές χορδές στη Θεωρία Χορδών.

Σύμφωνα λοιπόν με τη Θεωρία των Υπερχορδών τα σωματίδια της ύλης (τα φερμιόνια) και των δυνάμεων (τα μποζόνια) δεν αντιμετωπίζονται απλώς ως απειροελάχιστα «σημεία» αλλά ως μονοδιάστατες «θηλιές» ή «χορδές» κάθε μία από τις οποίες έχει μήκος 10^-33 εκατοστά (το μήκος του Πλανκ) αλλά μηδενικό πάχος και πάλλεται με διαφορετικό τρόπο. Σ’ αυτή τη θεώρηση η ύλη και οι δυνάμεις ενοποιούνται σε μία και μοναδική φυσική ύπαρξη, αυτή των χορδών, και διαφοροποιούνται μόνο όσον αφορά τις «νότες» που παίζει κάθε χορδή. Μ’ αυτόν τον τρόπο η Θεωρία των Υπερχορδών έχει τη δυνατότητα να ενώσει την Κβαντομηχανική με τη Γενική Σχετικότητα σε μία και μοναδική Ενοποιημένη Θεωρία Πεδίου που περιγράφει τη βαρύτητα ως μία κβαντισμένη δύναμη κάτω όμως από μία κατάσταση «υπερσυμμετρίας».

Ωστόσο, παρόλο που έως τώρα η θεώρηση αυτή παρουσιάζει μία από τις καλύτερες αντιλήψεις που έχουμε για τη φύση και την ενοποίηση των δυνάμεων και της ύλης, εντούτοις η σύγχρονη επιστήμη δεν διαθέτει ακόμη τα κατάλληλα εργαλεία μαθηματικής ανάλυσης που θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν στην πλήρη ανάπτυξή της. Όπως χαρακτηριστικά λέγεται, πρόκειται για «μια θεωρία του 21ου αιώνα, η οποία ανακαλύφθηκε νωρίτερα από την εποχή της»! Μια θεωρία που πολλοί ονομάζουν «Θεωρία των Πάντων».

Διονύσης Π. Σιμόπουλος, επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.

Πηγή: http://www.kathimerini.gr/891392/article/epikairothta/episthmh/8ewria-twn-pantwn

Τι φταίει για τη «μουσική ανηδονία»; Lack of joy from music linked to brain disconnection

Gustave Caillebotte, Young Man Playing the Piano, 1876. Το 3%-5% του πληθυσμού δεν εμφανίζει καμία ευχαρίστηση για τη μουσική – Nέα μελέτη δείχνει τι ακριβώς συμβαίνει στον εγκέφαλο αυτών των «ανηδονικών» ατόμων. Have you ever met someone who just wasn't into music? They may have a condition called specific musical anhedonia, which affects three-to-five per cent of the population. Researchers have discovered that people with this condition showed reduced functional connectivity between cortical regions responsible for processing sound and subcortical regions related to reward.

Γνωρίζετε κάποιον που απλώς δεν του αρέσει η μουσική; Αν κάτι τέτοιο σας φαίνεται αδιανόητο, σας πληροφορούμε ότι τέτοια άτομα υπάρχουν ουκ ολίγα - εκτιμώνται στο 3% - 5% του πληθυσμού - και εμφανίζουν μια συγκεκριμένη κατάσταση που ονομάζεται «μουσική ανηδονία». Με λίγα λόγια, τα άτομα αυτά παρουσιάζουν σχεδόν πλήρη έλλειψη απόλαυσης και αδιαφορία για την ομορφιά της μουσικής. Τώρα ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βαρκελώνης, του Νευρολογικού Ινστιτούτου του Μόντρεαλ και του Νοσοκομείου του Πανεπιστημίου McGill στον Καναδά ανακάλυψαν ότι τα άτομα με τη συγκεκριμένη κατάσταση εμφανίζουν μειωμένη λειτουργική συνδεσιμότητα μεταξύ περιοχών του εγκεφαλικού φλοιού που είναι υπεύθυνες για την επεξεργασία του ήχου και υποφλοιωδών περιοχών που σχετίζονται με την ανταμοιβή. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Η «ανηδονική» μελέτη

Using the fMRI data, the researchers found that while listening to music, specific musical anhedonics presented a reduction in the activity of the Nucleus Accumbens, a key subcortical structure of the reward network. Credit: Hans Braxmeier

Προκειμένου να εντοπίσουν τη «ρίζα» της μουσικής ανηδονίας, οι ερευνητές μελέτησαν 45 υγιείς εθελοντές οι οποίοι συμπλήρωσαν ένα ερωτηματολόγιο που είχε ως στόχο να μετρηθούν τα επίπεδα της ευαισθησίας τους απέναντι στη μουσική. Με βάση τις απαντήσεις οι επιστήμονες χώρισαν τους εθελοντές σε τρεις «ομάδες ευαισθησίας». Στη συνέχεια οι συμμετέχοντες κλήθηκαν να ακούσουν μουσικά αποσπάσματα ενόσω βρίσκονταν μέσα σε λειτουργικό μαγνητικό τομογράφο (fMRI) - έτσι οι ερευνητές ήταν σε θέση να εξετάσουν σε πραγματικό χρόνο αν και κατά πόσο ενεργοποιούνταν τα κέντρα ευχαρίστησης του εγκεφάλου στον κάθε εθελοντή. Ο έλεγχος της απόκρισης του εγκεφάλου σε άλλους τύπους ανταμοιβής έγινε ενόσω οι συμμετέχοντες έπαιζαν ένα παιχνίδι τζόγου στο οποίο μπορούσαν είτε να κερδίσουν είτε να χάσουν αληθινά χρήματα.

Η ανάλυση των δεδομένων της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας έδειξε ότι ενόσω οι εθελοντές άκουγαν μουσική, σε εκείνους με τη «μουσική ανηδονία» παρουσιαζόταν μείωση της δραστηριότητας στον επικλινή πυρήνα, μια υποφλοιώδη δομή «κλειδί» του δικτύου ανταμοιβής. Η μείωση αυτή δεν σχετιζόταν πάντως με γενικότερο πρόβλημα λειτουργίας του επικλινούς πυρήνα στους «ανηδονικούς» της μουσικής αφού η περιοχή ενεργοποιούνταν όταν τα συγκεκριμένα άτομα κέρδιζαν χρήματα στο παιχνίδι του τζόγου.

Μειωμένη λειτουργική συνεκτικότητα στον εγκέφαλο

During a research, people with the specific musical anhedonics did show reduced functional connectivity. (Representational image)

Τα άτομα που δεν απολάμβαναν τη μουσική εμφάνιζαν ωστόσο μειωμένη λειτουργική συνεκτικότητα μεταξύ περιοχών του φλοιού του εγκεφάλου που συνδέονται με την ηχητική επεξεργασία και του επικλινούς πυρήνα. Αντιθέτως τα άτομα που απολάμβαναν ιδιαιτέρως τη μουσική εμφάνιζαν αυξημένη συνεκτικότητα μεταξύ αυτών των περιοχών.

Το γεγονός ότι κάποιοι εθελοντές μπορούσαν να δείχνουν αδιαφορία για τη μουσική αλλά να αποκρίνονται σε άλλα ερεθίσματα όπως τα χρήματα μαρτυρεί την ύπαρξη διαφορετικών μονοπατιών που οδηγούν στην ανταμοιβή για διαφορετικά ερεθίσματα.

Το εύρημα αυτό ανοίγει τον δρόμο για την ενδελεχή μελέτη του νευρικού υποβάθρου άλλων ανηδονικών ενώ την ίδια στιγμή, από εξελικτικής σκοπιάς, μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το πώς η μουσική απέκτησε αξία επιβράβευσης.

Μη συνδεδεμένες περιοχές «ένοχες» και για άλλα γνωστικά προβλήματα

Η έλλειψη συνδεσιμότητας μεταξύ περιοχών του εγκεφάλου φαίνεται να είναι υπεύθυνη και για άλλα προβλήματα στη γνωστική ικανότητα. Για παράδειγμα μελέτες σε παιδιά με διαταραχή του φάσματος του αυτισμού έχουν δείξει ότι η έλλειψη ικανότητας αυτών των παιδιών να αντιληφθούν την ανθρώπινη φωνή ως ευχάριστη πιθανότατα εξηγείται από τη μείωση της συνεκτικότητας μεταξύ της οπίσθιας άνω κροταφικής αύλακας και κόμβων του συστήματος ανταμοιβής, συμπεριλαμβανομένου του επικλινούς πυρήνα.

«Τα νέα ευρήματα μας βοηθούν να κατανοήσουμε τις ατομικές διαφορές στον τρόπο λειτουργίας του συστήματος ανταμοιβής του εγκεφάλου ενώ παράλληλα μπορούν να εφαρμοστούν για την ανάπτυξη θεραπειών ενάντια σε διαταραχές που συνδέονται με αυτό το σύστημα, περιλαμβανομένων της απάθειας, της κατάθλιψης και του εθισμού» ανέφερε ο Ρόμπερτ Τζατόρε, νευροεπιστήμονας του Νευρολογικού Ινστιτούτου του Μόντρεαλ και ένας από τους συγγραφείς της νέας μελέτης.

Πηγή: Noelia Martínez-Molina, Ernest Mas-Herrero, Antoni Rodríguez-Fornells, Robert J. Zatorre, Josep Marco-Pallarés. Neural correlates of specific musical anhedonia. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016; 113 (46): E7337 DOI: 10.1073/pnas.1611211113

Ριπές λέιζερ μετατρέπουν ποντικάκια σε δολοφόνους. Scientists switch on predatory kill instinct in mice

Η μελέτη αποκαλύπτει τα αρχαία νευρωνικά κυκλώματα που ρυθμίζουν το ένστικτο του κυνηγιού στους θηρευτές. Researchers have isolated the brain circuitry that coordinates predatory hunting, according to a new study. One set of neurons in the amygdala, the brain's center of emotion and motivation, cues the animal to pursue prey. Another set signals the animal to use its jaw and neck muscles to bite and kill. This photograph depicts a mouse demonstrating instinctual predatory behavior with a cricket. Credit: Courtesy of Ivan de Araujo

Θυμίζει ταινία τρόμου με ζόμπι: νευροεπιστήμονες στις ΗΠΑ χρησιμοποίησαν λέιζερ για να παρέμβουν στον εγκέφαλο πειραματόζωων, μετατρέποντας άκακα ποντικάκια σε φονικές μηχανές που δάγκωναν και σκότωναν ό,τι έβρισκαν μπροστά τους.

Με τον ίδιο τρόπο οι ερευνητές κατέβασαν στη συνέχεια τον «διακόπτη» και επανέφεραν τα τρωκτικά στην προηγούμενη, αγαθή κατάστασή τους.

Τα αρχαία εγκεφαλικά κυκλώματα του... κυνηγιού

Οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Γέιλ αναφέρουν στην έγκριτη επιθεώρηση Cell ότι η έρευνά τους αποκάλυψε τα αρχαία κυκλώματα εγκεφαλικών κυττάρων που ρυθμίζουν το ένστικτο του κυνηγιού στους θηρευτές. 

Διαπιστώθηκε ότι μια ομάδα νευρώνων πυροδοτεί την καταδίωξη της λείας και μια ξεχωριστή ομάδα ωθεί το ζώο να σκοτώσει. Οι δύο ομάδες νευρώνων κατέστη δυνατό να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν είτε ξεχωριστά, είτε από κοινού.

Με χρήση της οπτογενετικής

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη λεγόμενη οπτογενετική τεχνολογία για να ενεργοποιήσουν ή να απενεργοποιήσουν με φως συγκεκριμένους εγκεφαλικούς νευρώνες στην κεντρική περιοχή της αμυγδαλής. «Μόλις ανάβαμε το λέιζερ, τα ποντίκια θα ορμούσαν σε ένα αντικείμενο, θα το άρπαζαν με τα σαγόνια τους και θα το δάγκωναν με μανία, σαν να ήθελαν να το σκοτώσουν» αναφέρουν.

Τα πειραματόζωα επιτίθεντo σε άλλα μικρότερα ζώα και έντομα, που αμέσως καταβρόχθιζαν, καθώς και σε κάθε είδους αντικείμενα όπως πλαστικά παιχνίδια, τα οποία κανονικά αποφεύγουν. Όμως δεν επιτίθεντo σε άλλα ποντίκια στο κλουβί τους, ούτε σε αντικείμενα μεγαλύτερα σε μέγεθος από τα ίδια, κάτι που δείχνει ότι η επιθετικότητά τους είχε κάποια όρια.

Το ποιες πρακτικές εφαρμογές μπορεί να έχει μια τέτοια έρευνα παραμένει πάντως ασαφές.

Πηγή: Wenfei Han, Luis A. Tellez, Miguel J. Rangel Jr., Simone C. Motta, Xiaobing Zhang, Isaac O. Perez, Newton S. Canteras, Sara J. Shammah-Lagnado, Anthony N. van den Pol, Ivan E. de Araujo. Integrated Control of Predatory Hunting by the Central Nucleus of the Amygdala. Cell, 2017; DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.027