VMN-2008-10 (Дубликат статьи по Колчину, но - pdf), страница 11

Дневная температура там достигает 50° С,а дождей почти нет. Едва ли не единственным источником влаги там бывают густые утренние туманы, приносимые сильным бризом. ЖукStenocara sp. выработал способ собирания водыиз этих туманов: он приседает, обращаясь против несущего туман ветра, так чтобы голова быланиже задней части. Влага конденсируется на егоспинке и стекает к нему в рот. Физические основы действий этого насекомого натолкнули ученых на идею использования их для собираниявлаги в засушливых областях.Как часто случается, механизм собирания влаги жуком Stenocara sp.

был открыт ученым, который искал совсем другое. В 2001 г. зоолог ЭндрюПаркер, работавший тогда в Оксфордском университете, наткнулся на фотоснимок жуков, поедающих саранчу в пустыне Намиб. Саранча, которую занесло туда сильными местными ветрами, погибала, как только попадала на песок.Однако жуки, пожирающие принесенное ветромугощение, выглядели вполне благополучно. Паркер предположил, что спинки насекомых должны обладать неким свойством, которое позволяло бы им отражать тепло.

Здесь должен действовать какойто вариант «эффекта лотоса», помогающий им собирать воду по утрам. Большая частьповерхности тела жука Stenocara sp. бугорчата,воскообразна и сверхгидрофобна. Однако наверхушках бугорков «воска» нет, и они гидрофильны. Эти гидрофильные участки захватываютиз тумана влагу, которая собирается в капли, быстро вырастающие до размеров, когда сила тяжести и действие окружающей сверхгидрофобнойповерхности сдвигают их с места.

В ходе лабораторных опытов со стеклянными пластинкамиПаркер установил, что такое сочетание разнородных участков почти вдвое эффективнее гладкой однородной поверхности независимо от того, гидрофильна она или гидрофобна.Паркер запатентовал конструкцию, моделирующую механизм собирания воды жука, а британская компания QinetiQ, подрядчик военного министерства Соединенного Королевства, разработала технологию ее производства для сбора водыв засушливых областях. Попытки подражать жукуStenocara предпринимали и другие.Новая наука о сверхсмачиваемости, иллюстрируемая этими искусственными Stenocaraповерхностями, делает возможным управление потоками жидкостей в микро и наномасштабах дляприменения в областях, выходящих далеко запределы нужд поддержания чистоты поверхностей.

Особенно полезными будут «переключаемые» поверхности, смачиваемость которых в выбранных местах можно будет обращать.Такой переключаемости можно достичь разными путями: воздействием УФизлучения, электрического поля, температуры, растворителейили кислот. В 2006 г. группа Килвон Чо из Пхоханского научнотехнического университетав Южной Корее добилась полной переключаемости, добавив к покрытой силиконом сверхгидрофобной поверхности с многослойной кварцевополимерной структурой соединение на основемолекулы азобензола.

Новая поверхность такжесверхгидрофобна, но при УФоблучении азобензольное соединение меняет конфигурациюи становится сверхгидрофильным.НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ ТАНЦАСтивен БРАУН и Лоренс ПАРСОНСНесмотря на то что танец представляет собойфундаментальную форму самовыражения людей, нейрофизиологи уделяли ему мало внимания. Недавно ученые провели первые томографические исследования как профессиональныхтанцоров, так и любителей.

Были поставленыпринципиальные вопросы. Как танцоры ориентируются в пространстве? Как они выбираюттемп своих шагов? Как люди обучаются сложным последовательностям движений, образующим фигуры танца? Полученные результатыпозволяют составить некоторое представлениео сложнейшей мозговой координации, требующейся для выполнения даже самых простыхтанцевальных движений.Мы провели томографическое исследованиетанцевальных движений и пригласили в качестве испытуемых непрофессиональных танцоровтанго. Было проведено сканирование мозга пяти мужчин и стольких же женщин с помощьюпозитронноэмиссионного томографа, который регистрирует изменения мозгового кровотока, возникающие как следствие изменения активности мозга.

Исследователи интерпретируют усиление кровотока в какойлибо областимозга как признак большей активации располагающихся в ней нейронов. Наши испытуемыеложились на спину внутрь сканера, и их головыфиксировались, однако они могли шевелитьногами и водить ими по наклонной поверхности. Сначала мы просили их выполнять ногами«квадрат» из классической салиды (первые восемь базовых шагов) аргентинского танго, причем движения нужно было совершать под записи инструментальной музыки танго, которуюиспытуемые прослушивали через наушники. Затем наши танцоры просто напрягали мышцыног в такт музыке, но движений не производили.

Вычитая активность мозга, вызванную простым напряжением мышц, из активности вовремя «танца», мы смогли выявить области мозга, необходимые для того, чтобы направлятьноги в пространстве и создавать конкретныепоследовательности движений.Возможно, самый интригующий вопрос длянейрофизиолога состоит в том, почему вообщелюди танцуют. Очевидно, что музыка и танецтесно связаны друг с другом; часто бывает, чтосам по себе танец рождает звук. Во многих культурах люди во время танца надевают на себя илиприкрепляют к своей одежде различные приспособления, производящие шум — от колотушек докастаньет и четок. Кроме того танцоры обычнохлопают, щелкают и топают. Основываясь наэтом, мы выдвинули гипотезу «телесной перкуссии», согласно которой танец развился изначально как процесс извлечения звуков.

Мы такжепредположили, что танец и музыка, в особенности игра на ударных инструментах, развилисьсовместно как дополняющие друг друга способырождения ритма. Первые ударные инструментывполне могли быть украшениями танцоров.Однако в отличие от музыки танец имеетогромный потенциал изображения и подражания, что указывает на его возможность игратьроль ранней формы речи. В самом деле, танецпо сути дела является жестовым языком. Интересно отметить, что при выполнении испытуемыми любых двигательных заданий в нашемисследовании мы видели активацию областиправого полушария, симметричной по отношению к области Брока левого полушария. Область Брока расположена в лобной доле, и согласно классическим представлениям ее связывают с произнесением речи. В последние десятьлет было выявлено, что область Брока также содержит представительство рук.Данные открытия подтверждают так называемую жестовую теорию эволюции речи, сторонники которой утверждают, что речь изначальновозникла как жестовая система, и лишь позднеестала звуковой.

Наше исследование показало, чтодвижения ногами активируют правополушарныйгомолог области Брока, и это служит доводомв поддержку идеи о том, что танец появился какформа репрезентативной коммуникации.В 2007 г. ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в СентЛуисе обнаружили, что исполнение танго улучшало подвижность у пациентов, страдающих от болезниПаркинсона. Данное заболевание развиваетсяизза гибели нейронов в базальных ганглиях,и в результате до моторной коры не доходят предназначенные для нее сообщения.

Как следствиеу пациентов наблюдаются тремор и ригидность,им трудно начать запланированное движение.В МИРЕ НАУКИ2008 октябрь7Видимый свет обращает это изменение. Такойспособ управления может найти широкое применение в микрофлюидике, например в микроструктурах, применяемых сегодня для массовойпроверки лекарств и других биохимических тестов (см.: Чой Ч. Большая лаборатория в маленьком чипе // ВМН, 2008, № 1). В частности, гидрофильные каналы можно запирать и отпирать, делая часть их то гидрофобной, то гидрофильной.Оставаться сухим в водеПроникновение сияния лотоса в неизвестныеранее ямки и трещинки и распространение егоза пределы области самоочищения стало однимиз приятных сюрпризов XXI в.Бартлотт, который узрел перспективу в каплеводы на листе лотоса, сегодня видит почти безграничные возможности.

Но тех, кто хочет перейти от природы к технологии, он предупреждает, что они, как и он в свое время, встретятбольшой скептицизм.Как и следовало ожидать, Бартлотт остается горячим сторонником использования разнообразияформ жизни, указывая, что полезными свойствами могут обладать многие другие растения и животные, включая неизвестные науке и находящиеся под угрозой исчезновения. Сегодня он занимается в частности исследованием сверхгидрофобности в воде. Поняв, как растения вроде пистии(Pistia) и сальвинии плавающей (Salvinia) удерживают воздух на поверхности своих листьев,Бартлотт создал ткани, остающиеся в воде сухими в течение четырех суток. Они могут пригодится для ненамокающих купальников. Технология может быть полезной для уменьшения лобового сопротивления корпусов судов.

Лотос не собирает грязи, но собрал впечатляющую стопкупатентов. ■Об авторе: Питер Форбс (Peter Forbes) —писатель, популяризатор науки.Исследователи обнаружили, что после20 танцевальных занятий танго больные сталиреже испытывать так называемые «замирания».В сравнении с другими пациентами, посещавшими физкультурные занятия, «танцоры» лучшеподдерживали равновесие и получали болеевысокие баллы в тесте «Встаньте и идите», который позволяет выявить тех больных, для которых велик риск падения.Мы надеемся, что последующие томографические исследования позволят заглянуть в мозговые механизмы, стоящие за танцем и егоэволюцией, которая тесно переплетена с появлением как речи, так и музыки.