Europos mokslinių tyrimų informacinė tarnyba CORDIS pristatė du revoliucinius tyrimus, atveriančius naujas žmogaus proto ir visatos prigimties ribas. Pirmasis tyrimas, finansuotas ES programų „MemOpt“ ir „SLEEPAWAY“, atskleidė neuroninį mechanizmą, lemiantį, kaip žmogaus smegenys jau mokymosi akimirką „pažymi“ svarbiausius patyrimus, kad vėliau miego metu juos paverstų ilgalaikiais prisiminimais. Antrasis – Birmingamo universiteto fizikų eksperimentas, kurio metu laboratorijoje sukurta kvantinė „mini visata“, įrodžiusi, kad laiko tėkmei nereikia išorinio laikrodžio – laikas natūraliai atsiranda iš pačios sistemos vidinių pokyčių. Abu atradimai atveria ne tik gilesnį fundamentinį supratimą, bet ir tiesiogines praktinio pritaikymo galimybes medicinoje, psichiatrijoje bei kvantinėse technologijose.
Daugiau šia tema: Inovacijos ir investicijos, CORDIS
Pirmasis tyrimas: kaip smegenys nusprendžia, ką atsiminti ir ką pamiršti?
Žmogaus smegenys kasdien susiduria su milžinišku informacijos srautu, tačiau atsimena tik dalį patirčių. Moksliniame žurnale „PLOS Biology“ paskelbtame tyrime mokslininkai pirmą kartą tiesiogiai žmogaus smegenyse užfiksavo neuroninį „parašą“, kuris nurodo, kurią informaciją būtina išsaugoti miego metu.
Atliekant bandymus su sveikais savanoriais, buvo stebimas žodžių ir objektų porų mokymosi procesas pasitelkus elektroencefalografiją (EEG). Rezultatai parodė, kad informacija, kurios įsiminimo metu smegenyse kilo teta osciliacijos (3–8 Hz dažnio bangos), buvo kur kas sėkmingiau perkeliama į ilgalaikę atmintį po miego fazės, palyginti su budrumo būsena. Šios teta bangos mokymosi metu iš anksto nulemia vėlesnę lėtųjų miego osciliacijų ir miego verpsčių (angl. sleep spindles) sąveiką giliojo miego metu, patvirtindamos, kad smegenys atrenka prioritetus dar prieš mums užmiegant.
Antrasis tyrimas: laiko prigimtis ir kvantinė „mini visata“ laboratorijoje
Jungtinės Karalystės Birmingamo universiteto profesorius Giovanni Barontini žurnale „Physical Review Research“ paskelbė tyrimą, siekiantį atsakyti į fundamentalų mokslo klausimą: kas yra laikas ir iš kur jis kyla? Kvantinės gravitacijos teorijose laikas dažnai nelaikomas pamatinėmis visatos „plytomis“.
Eksperimento metu mokslininkas atvėsino 24 tūkstančių atomų debesį beveik iki absoliutaus nulio (apie –273 °C), sukurdamas visiškai izoliuotą kvantinę sistemą – laboratorinį ankstyvosios visatos modelį. Lazeriais atskyrus atomų sritis, buvo stebima jų vidinė dinamika be jokio išorinio laikrodžio. Paaiškėjo, kad laiko tėkmė sistemoje tiesiogiai atspindėjo atomų judėjimą: atomams greičiau judant per barjerą laikas bėgo sparčiau, jiems lėtėjant – lėtėjo ir laikas, o atomams sustojus – sustojo ir vidinis laiko skaičiavimas. Tai suteikė pirmą aiškų eksperimentinį įrodymą, kad laikas nėra išorinė konstanta, o kyla iš pačių fizinės sistemos pokyčių.
Praktinis šių žinių pritaikymas
Nors abu tyrimai sprendžia fundamentalius mokslo uždavinius, jų praktinė vertė ateities technologijoms ir medicinai yra milžiniška:
– Psichiatrija ir kova su depresija bei PTSS: Smegenų žymėjimo teta bangomis atradimas atveria duris tikslinėms terapijoms. Žinant, kaip patirtys pažymimos įtvirtinimui miege, galima kurti neinvazines neurostimuliacijos technologijas, leidžiančias selektyviai nuslopinti trauminius prisiminimus (pavyzdžiui, po potrauminio streso sindromo) arba palengvinti depresijos būsenas, susijusias su obsesiniu neigiamų patirčių fiksavimu.
– Mokymosi optimizavimas ir kognityvinis gerinimas: Tikslinė akustinė ar elektromagnetinė stimuliacija miego metu, suderinta su teta ritmais mokantis, gali padėti greičiau ir efektyviau įsisavinti sudėtingas žinias, kalbas ar motorinius įgūdžius po insulto.
– Kvantinė kompiuterija ir autonominė navigacija: Žinios apie laiko atsiradimą iš uždarų kvantinių sistemų leidžia kurti naujos kartos itin tikslius kvantinius daviklius, giroskopus ir vidinius laiko standartus, galinčius veikti visiškai autonomiškai giliojoje kosminėje erdvėje ar po vandeniu be GPS ar išorinių atominių laikrodžių sinchronizavimo.
Šis straipsnis parengtas remiantis Europos Sąjungos mokslinių tyrimų informacinės tarnybos CORDIS publikacijomis.
