Neuroznanost Zvjezdanih ratova

Po prvi puta nakon 10 godina, novi film Zvjezdanih ratova je ovdje i ako ste kao ekipa iz Knowing Neurons, vaš nucleus accumbens ispaljuje dopamin što brže može! Oh, što to kažete? Svjetlosni mačevi, Star Destroyeri i Sila nemaju nikakve veze sa neuronima, akcijskim potencijalima i moždanim valovima? Smatram nedostatak tvoje vjere uznemirujućim.

Pozor; Ovdje se nalaze spojleri za Epizode I – VI, ali ne i oni vezani uz novi film J.J. Abramsa.

Naše putovanje počinje u komori za smrzavanje u karbonitu na Bespinu. Na naš užas, svemirski pirat i neodlučni heroj Han Solo je zamrznut u karbonit od strane zlog lorda Vadera. Iako živ, Han se nalazi u stanju suspendirane animacije dok ga ne spase u sljedećem filmu. Je li karbonit stvaran? Bi li mogli zamrznuti Harrisona Forda u pravom životu?

Zamrzavanje ljudi moguće?

Kemijski sufiks –it označava anion koji je formiran s kisikom. U slučaju karbonita, to će se odnositi na ion CO22-. Karbonit kao nabijena čestica ne bi bio stabilan kao čista supstanca; prije bi trebao biti otopljen u otopini ili vezan uz drugi ion kao sol. Ali ne bojte se, budući Sith Lordovi. Isti zlonamjerni podvig kao i zamrzavanje kapetana Sola može se postići tekućim dušikom.

Dušik, koji čini 80% našeg zraka, kondenzira se u tekućinu na hladnih -195°C. U našem Svemiru, tekući dušik se koristi za krioniku, proces održavanja živih organizama na jako hladnim temperaturama. Zato što hladne temperature zaustavljaju kemijske reakcije koje dovode do raspadanja tijela nakon smrti, umiruća osoba bi mogla teoretski održati svoje tijelo na neodređeno vrijeme. Tijelo bi se onda moglo odmrznuti u dalekoj budućnosti nakon što medicina nađe lijek za pacijenta. Zapravo krionika već i postoji danas u privatnoj industriji!

Zbog troškova koji nastaju zamrzavanjem cijeloga tijela, mnogi se odlučuju samo za zamrzavanje glave. Ovo održava mozak i sve njegove sinapse koje kodiraju ne samo pamćenje, nego vjerojatno i do u detalja održava osobnost pojedinca. Priličan izazov za krioniku je da osigura da se ledeni kristali, koji liziraju tj. razgrađuju stanice, ne formiraju tijekom ili poslije procesa zamrzavanja. Dok se čovjeka još tek treba oživjeti iz krioničke konzervacije, zlatna ribica koja je bila zamrznuta u tekućem dušiku je bez napora oživljena.

I, bi li kapetan Solo preživio proces zamrzavanja? Nitko zapravo ne zna odgovor. Ali kao i sa svakim znanstvenim eksperimentom, statističko zaključivanje bi bilo potrebno kako bi se naučilo više. U Carstvo uzvraća udarac, Vader koristi zamrzavanje Hana kao test da vidi može li Luke Skywalker biti uspješno zamrznut živ i zatim bit izručen caru. Iako značajan Sith Lord, Vader možda i nije toliko dobar znanstvenik (ne, molim te, nemoj me ugušiti pomoću Sile!). Zamrzavanje Hana je zapravo studija slučaja koja samo pokazuje da je moguće preživjeti zamrzavanje karbonitom bez da se kaže išta o vjerojatnosti preživljavanja. Koliko znamo, Hanov slučaj bi mogao biti jedan na milijun.

Protetika na nivou

Kasnije, pri kraju Carstvo uzvraća udarac, Luke gubi ruku u dvoboju svjetlosnim mačevima s Vaderom. Zahvaljujući kibernetici Luke dobiva savršenu protezu koja izgleda kao ljudska ruka, i koju kontrolira svojim umom! Također vidimo i u prednastavcima da Lukeov otac posjeduje više proteza.

Za vrijeme snimanja Carstva, funkcionalni prostetski udovi su bili čista znanstvena fantastika. Ali danas, zahvaljujući čudima biomedicinskog inženjerstva, prostetski udovi su stvarnost. Prošle godine, Les Baugh je postao prva osoba s obima amputiranim rukama koja je kontrolirala svoje modularne prostetske udove (engl. Modular Prosthetic Limbs) samo razmišljajući o pokretima. Ovaj izvanredni inženjerski podvig tima s John Hopkinsa je otišao dalje, surađujući s DARPA-om kako bi izradili “Lukeovu ruku”, koja se službeno zove DEKA Arm System. Ova ruka, odobrena od strane FDA-a, može izvoditi i realističnije i kompliciranije pokrete, koji će, nadajmo se, poboljšati kvalitetu života invalidima.

Kako misli mogu upravljati strojevima? Računalo čita električne signale iz mozga pomoću sučelja mozak-računalo (engl. brain-computer interface). Ova računala dobivaju moždane signale, analiziraju ih, prevode ih u naredbe, i te naredbe šalju izlaznim uređajima, kao što je robotska ruka. Nedavna istraživanja su pokazala da majmuni, čiji su moždani signali analizirani pasivno kroz skalp koristeći se tehnologijom poznatom kao elektroencefalografija (EEG), mogu lako prihvatiti mehaničke ruke, koristeći se njima kako bi dohvatili i jeli hranu. U ne tako dalekoj budućnosti, sučelja mozak-računalo bi mogla primati senzorne informacije, šaljući informacije iz ruke do mozga. Ovo bi dalo korisniku osjećaj percepcije kao i dodir, što bi omogućilo brže reakcije i spretnu interakciju s vanjskim svijetom.

Meditacija i sila

U originalnim Zvjezdanim ratovima, Darth Vader upozorava posadu Zvijezde smrti da je tehnologija beznačajna pored moći Sile. Iako je Sila izmišljeni koncept, neke prakse Jedija, kao što je meditacija, su stvarne. Za vrijeme svog žestokog obračuna svjetlosnim mačevima sa Darth Maulom u Fantomskoj prijetnji, Jedi učitelj Qui-Gon Jinn radi pauzu kako bi mirno meditirao dok se energetsko polje između dva rivala ne bi spustilo. Kako meditacija djeluje na mozak? Od koje je koristi za kognitivne procese kao što su pažnja i fokusiranje?

Zen praktičari, koji imaju veliko iskustvo s meditacijom, pokazuju jako alfa osciliranje na snimkama EEG-a. Alfa je tip moždanog vala s frekvencijom od 8 do 12 ciklusa u sekundi i promatraju se tijekom mirne relaksacije, pogotovo nad vizualnim regijama mozga kada su oči zatvorene. Kod pojedinaca neiskusnih u području meditacije, podražaji, kao što su glasni zvukovi, prekidaju alfa oscilacije. Iskusni meditanti pokazuju da su njihove alfa oscilacije izdržljive na utjecaj podražaja koji odvraćaju pozornost. Povrh toga, amplituda i prostorni opseg alfa oscilacija preko skalpa je veći kod iskusnih Zen meditanata.

Ali sjedeći nekoliko metara od opasnog Sith lorda, zašto je blokiranje okoline poželjno za stanje povećane budnosti? Kako se ispostavilo, neiskusni meditanti su pokazivali sve manje prekida alfa oscilacija kako su se ometajući podražaji sve više ponavljali sugerirajući da se smanjuje svjesnost okoline. To je fenomen poznat kao habituacija. Nasuprot njima, kod iskusnih meditanata se ne pojavljuje habituacija, i pokazuju samo blagu smetnju alfa oscilacija svaki put kad bi se podražaj ponovio. Čini se da meditacija dopušta i unutrašnji fokus i održivu svijest o okolini, balans koji se može opisati kao stapanje samog sebe s okolinom.

Iako je svijet Zvjezdanih ratova često opisivan kao svemirska fantazija, zabavno je razmatrati koji se elementi temelje na pravoj znanosti. Kada budete gledali Sila se budi, probajte uočiti koji se aspekti filma odnose na mozak i medicinu! Zgrabi kokice, uzmi svoj dopaminski fiks i neka Sila bude s tobom!

Izvor: Knowing Neurons