In laboratorio, i suoni diventano misteriosi e belli. Ciò che spesso viene dato per scontato nel mondo esterno, trasformandosi in onde sonore e frequenze, cambia le idee scientifiche.
Qui i suoni cambiano struttura, rivelano proprietà incredibili e si trovano in luoghi inaspettati. Il suono può anche avere effetti sorprendenti sul cervello umano. Oggi vi parleremo di dieci interessanti scoperte scientifiche legate al suono.
10. I suoni possono spiegare il processo di anestesia
Tradizionalmente in medicina, si crede che le cellule nervose "parlino" tra loro usando impulsi elettrici. Sono canali di segnale attraverso i quali viene trasmesso il comando dal cervello alla mano di agitare un pennello o accarezzare il gatto. Questo non sembra convincente ai fisici. Le leggi della termodinamica affermano che gli impulsi elettrici devono generare calore, ma questo non è osservato nel corpo umano. I fisici hanno proposto un'altra ipotesi: i nervi non trasmettono elettricità, ma onde sonore. Non tutti gli scienziati sono d'accordo, ma potrebbe spiegare un mistero medico di vecchia data.
I farmaci anestetici sono in circolazione da molto tempo, ma non c'è ancora una ferma convinzione su come riescano a ridurre la sensibilità del corpo. Le cellule nervose hanno membrane. Per trasmettere messaggi audio, devono essere a una temperatura corrispondente alla temperatura normale del corpo umano. È possibile che i farmaci anestetici alterino la temperatura intracellulare, rendendo le membrane incapaci di trasmettere onde sonore contenenti segnali di dolore.
Video promozionale:
9. Il sistema visivo può essere associato all'udito
Un altro esperimento con le scimmie ha fatto aprire a tutti la bocca. Le scimmie venivano addestrate a toccare la macchia di luce ogni volta che appariva sul pannello. Quando il punto era luminoso, le scimmie lo facevano con facilità; quando il punto era opaco, le scimmie cominciavano ad avere difficoltà. Tuttavia, quando l'aspetto del punto debole era accompagnato da un suono acuto, le scimmie lo toccavano così rapidamente che c'era solo una spiegazione: il cervello poteva usare il suono per vedere meglio.
Questo è contrario alle idee tradizionali sul sistema nervoso. Si pensava che le parti uditive e visive del cervello non fossero collegate tra loro. Tuttavia, l'osservazione mirata di 49 neuroni visivi nel cervello delle scimmie ha dimostrato il contrario. In presenza di un segnale sonoro nel punto debole, i neuroni si comportavano come se gli occhi vedessero una luce più intensa di quanto non fossero in realtà. Il tempo di reazione era così rapido che solo la presenza di una connessione diretta tra le parti uditive e visive del cervello poteva spiegare questo.
Questa interconnessione dei sistemi sensoriali può spiegare il miglioramento della vista nei non udenti e la frequente presenza di udito acuto nei ciechi. Un'area del cervello che in precedenza era responsabile degli oggetti smarriti viene reindirizzata a un'altra area.
8. Nuovo metodo di analisi del sangue
Gli esami del sangue sono la pietra angolare per fare una diagnosi corretta, ma sono difficili. Le comuni tecniche di analisi del sangue possono richiedere molto tempo, i campioni possono essere danneggiati e c'è il rischio di infezione. I laboratori sono difficili da trasportare.
Di recente è emerso un nuovo metodo che inverte tutto questo. Ora è possibile testare il sangue con le onde sonore e ottenere un risultato rapido e accurato. Quando gli scienziati vogliono informazioni sulle condizioni di un paziente, vanno a caccia di esosomi. Questi minuscoli messaggeri secreti dalle cellule possono dire molto sulla salute del corpo e sui suoi disturbi.
La nuova tecnica si basa sulla separazione di cellule, piastrine ed esosomi utilizzando vibrazioni sonore a frequenze diverse. Il sangue è esposto a vibrazioni acustiche per un tempo molto breve, il che previene danni al campione.
L'uso del suono per l'analisi del sangue offre grandi possibilità. Diagnosi rapida, test di organi precedentemente difficili da raggiungere, rifiuto in molti casi di una biopsia precedentemente richiesta sono solo alcuni dei vantaggi. Una delle caratteristiche più preziose è che i test possono essere eseguiti utilizzando un kit portatile che può essere utilizzato in qualsiasi cosa, dalle ambulanze ai villaggi isolati.
7. Risposta alla levitazione
Gli appassionati di aeronautica hanno cercato di vincere la gravità in ogni modo possibile, dai magneti ai laser. Si scopre che la risposta sono le onde sonore. Nel 2014, l'Università della Scozia ha scoperto che probabilmente potevano essere utilizzati per sollevare oggetti.
Le onde sonore creano pressione sull'ambiente, nel nostro caso, sull'aria. Questa pressione può essere utilizzata per creare levitazione. Tuttavia, gli scienziati non sono riusciti a creare un dispositivo funzionante.
Il problema si è rivelato tradizionale. Per superare la gravità, le onde devono essere emesse in un ordine specifico. Per mantenere un oggetto in posizione stazionaria orizzontale o per farlo muovere nella direzione desiderata, è necessario che la pressione su tutti i punti sia la stessa. Ciò richiede calcoli matematici estremamente complessi.
Recentemente, un altro gruppo di scienziati ha utilizzato software speciale e dati di ricercatori scozzesi per creare un esemplare magico. Hanno trovato tre combinazioni e hanno persino creato con successo un campo sonoro tridimensionale utilizzando 64 minuscoli altoparlanti.
Il campo, chiamato "ologramma acustico", mantiene con successo le sfere di polistirolo nell'aria. Utilizzando tre diverse combinazioni di suoni, i ricercatori sono stati in grado di far aderire le sfere, restare ferme o rimanere all'interno di una gabbia di vibrazioni sonore.
6. Il suono può estinguere il fuoco
All'inizio, gli insegnanti della George Mason University in Virginia si rifiutarono di credere nel successo dei loro due studenti. Due futuri ingegneri hanno deciso di spegnere la fiamma con onde sonore. Precedenti ricerche sull'argomento hanno suscitato il loro interesse e il desiderio di inventare il primo estintore.
Poiché erano ingegneri elettronici e programmatori e non chimici, inizialmente ricevettero per lo più ridicolo invece di sostegno. Ma il 23enne Seth Robertson e il 28enne Viet Tran hanno continuato i loro test, sotto la guida di un solo professore e talvolta con i propri soldi.
Abbandonarono rapidamente la musica, poiché le onde erano troppo caotiche per spegnere il fuoco. L'idea principale di questo metodo è bloccare l'accesso al fuoco per alimentarlo con l'ossigeno. Ciò è stato fatto quando sono state applicate al fuoco vibrazioni a bassa frequenza comprese tra 30 e 60 hertz.
Le vibrazioni sonore creano un'area rarefatta con poco ossigeno. La mancanza di ossigeno fa spegnere la fiamma. Per creare un estintore portatile è necessario molto lavoro, è necessario testare l'estintore su diversi tipi di carburante e forme di accensione. Ma l'apertura apre la porta a mezzi di estinzione migliori che non lasciano tossine come gli estintori convenzionali.
5. Il suono cambia gusto
I suoni a bassa frequenza non solo estinguono gli incendi. Danno anche al cibo un sapore amaro. All'altra estremità della scala, le loro controparti ad alta frequenza aggiungono un po 'di dolcezza.
La ragione di ciò non è del tutto chiara, ma numerosi esperimenti in laboratori e ristoranti hanno confermato che i suoni influenzano il gusto. I ricercatori hanno chiamato questa "modulazione del gusto". I suoni sembrano aggiungere amarezza o dolcezza a quasi tutto, dalla torta al caffè.
Questo effetto insolito non influisce sulle papille gustative in quanto tali. I suoni sembrano influenzare il modo in cui il cervello percepisce le informazioni sul gusto. Le note alte o basse della frequenza gli fanno prestare maggiore attenzione al sapore dolce o amaro del cibo.
Il rumore può anche influire negativamente sull'appetito. Uno studio del 2011 ha dimostrato che il rumore di fondo può svolgere un ruolo importante. Se è troppo rumoroso, le persone sentono meno sale e dolcezza e non apprezzano il loro cibo. Questo spiega perché i ristoranti rumorosi possono avere cibo scadente e perché le compagnie aeree hanno una cattiva reputazione in quest'area.
4. Sinfonie di dati
Mark Ballora è cresciuto in una famiglia di musicisti. Successivamente, durante i suoi studi di dottorato, si è interessato a trasformare le informazioni in musica. Ha intrapreso la sonificazione, la traduzione di dati secchi in onde sonore.
Nei due decenni successivi, Ballora ha creato canzoni che contenevano dati di diversi studi, tra cui l'energia di una stella di neutroni, i cicli della temperatura corporea degli scoiattoli artici, la radiazione solare e le tempeste tropicali.
Durante la creazione della prossima sinfonia, Ballora viene prima a conoscere le informazioni e l'oggetto della ricerca. Quindi seleziona i suoni che corrispondono ai numeri e alla natura dello studio.
I suoni vorticosi corrispondono a una tempesta tropicale. Il vento solare, messo in musica, ha creato una melodia di "cambiamenti e tremolii". Sebbene questo non sia diventato molto diffuso nel mondo scientifico, la sonificazione ha ricevuto alcuni riconoscimenti in astronomia.
Al South African Astronomical Observatory di Cape Town, l'astrofisica cieca Wanda Merced ascolta i dati ricevuti. Ha scoperto che le esplosioni stellari producono onde elettromagnetiche quando le particelle si scambiano energia come risultato. I suoi colleghi vedenti lo hanno mancato perché hanno guardato solo i grafici.
3. Effetto cocktail party
Quando i ricercatori hanno deciso di studiare un fenomeno chiamato "effetto cocktail party", si sono rivolti a pazienti con epilessia, poiché avevano già gli oggetti necessari da osservare: elettrodi attorno al cervello.
Gli elettrodi sono stati progettati per registrare l'attività cerebrale durante le crisi, ma sette pazienti hanno accettato di partecipare allo studio del cocktail party. Sta nel fatto che in un ambiente molto rumoroso, una persona è in grado di concentrarsi su una conversazione rigorosamente definita. Gli scienziati volevano capire come funziona il cervello in condizioni di interferenza attiva del rumore.
Ogni soggetto ha ascoltato la stessa registrazione tra i rumori, incapace di comprendere il discorso dell'oratore. Hanno quindi ascoltato una versione chiara della stessa frase, seguita da un'altra registrazione rumorosa. Incredibilmente, questa volta tutti i soggetti hanno capito l'oratore. L'attività cerebrale ha mostrato che non stavano fingendo.
Durante il primo test (con una registrazione distorta), le aree del cervello responsabili dell'udito e della parola sono rimaste inattive. Ma durante il resto delle audizioni hanno funzionato. A quanto pare, la ragione della nostra capacità di seguire le conversazioni a una festa rumorosa risiede nell'incredibile e fulminea plasticità del cervello.
Non appena il cervello ha riconosciuto le parole, ha iniziato a reagire in modo diverso alla seconda frase distorta. Ha messo a punto i sistemi uditivi e vocali, che gli hanno permesso di determinare la fonte del discorso e filtrare il rumore.
2. "Rumore rosa"
Tra le persone con insonnia, il termine "rumore bianco" è talvolta sinonimo di riposo notturno riposante. La capacità del cervello di ignorare i suoni minori, come il rumore della ventola, aiuta molti ad addormentarsi. Ma diversi studi indipendenti hanno dimostrato che c'è qualcosa di meglio per un sonno ristoratore: il rumore rosa. "White noise" è un suono con potenza uniforme a tutte le frequenze, mentre "pink" è una miscela di suoni in cui l'intensità del segnale è inversamente proporzionale alla sua frequenza. Una luce in cui sono soddisfatte le stesse condizioni appare rosa, che è ciò che ha dato al rumore un nome simile.
I piacevoli suoni del vento, il fruscio delle foglie o il rumore della pioggia che batte su un tetto possono ridurre l'attività cerebrale. Di conseguenza, il sonno diventa più profondo e riposante. I ricercatori cinesi hanno scoperto che il "rumore rosa" calma il 75% dei volontari. Quando hanno testato i sonnellini, hanno scoperto che coloro che dormivano con il rumore rosa hanno recuperato il 45% meglio di altri.
Per gli anziani, questa può essere una buona notizia. L'invecchiamento porta a un sonno frammentario, responsabile della perdita di memoria. Un gruppo dell'Università americana ha testato persone con più di 60 anni, esponendone alcune durante il sonno al "rumore rosa". Al mattino è stato eseguito un test di memoria. Coloro che non sono mai stati esposti al rumore rosa hanno ottenuto risultati tre volte peggiori.
1. Ci sono persone che odiano il suono
Per chi ama il rumore rosa oi concerti rock, può sembrare irrealistico incontrare qualcuno che non può godersi i dolci suoni. Quelli che sudano e soffrono di palpitazioni cardiache quando sentono certi rumori.
Mentre alcuni potrebbero pensare che queste persone stiano fingendo, gli scienziati nel Regno Unito hanno scoperto che l'intolleranza al suono è una vera diagnosi medica. Questa malattia è chiamata misofonia ed è associata a un'anomalia cerebrale. Le persone con questa condizione hanno lobi frontali più piccoli e più deboli di tutti gli altri.
Due gruppi di persone hanno ascoltato i suoni mentre gli scienziati studiavano la loro attività cerebrale. Nel primo gruppo c'erano malati di misofonia, nel secondo no. I suoni sgradevoli hanno stimolato il lobo centrale del cervello in tutti i soggetti, indipendentemente dal gruppo. Quest'area del cervello, tra le altre cose, è responsabile delle emozioni e delle risposte a una sfida da combattere.
Tuttavia, il cervello dei misofonici ha reagito in modo più intenso e ha prodotto sintomi fisici di stress come palpitazioni cardiache e sudorazione. È interessante notare che l'attività del lobo centrale dipende direttamente dalla presenza di anomalie nel lobo frontale.
Tradotto da Dmitry Oskin
