WETENSCHAP | Informatie stroomt in tegengestelde richting bij verbeelding en realiteit


Soms kun je jezelf iets zo sterk inbeelden dat het lijkt alsof verbeelding werkelijkheid wordt. Maar hoe goed je dit ook probeert, jouw verbeelding die realiteit wil worden is niet opgewassen tegen de informatiestromen in je hoofd. Want de informatiestromen van verbeelding stromen in tegengestelde richting als de informatiestromen van iets dat je in werkelijkheid ziet gebeuren. Dat wijst een nieuwe studie, gepubliceerd in NeuroImage, uit. Een studie waarbij de hersenactiviteit werd gemeten van deelnemers die naar videoclips keken en deze vervolgens probeerden te herinneren.

“Een belangrijk probleem in hersenonderzoek is het kaart brengen van de functionele connectie tussen de verschillende onderdelen van het brein. Welke gebieden hebben interactie? Welke weg legt communicatie en informatie af?” zegt hoofdonderzoeker Barry van Veen in een persbericht. “We weten dat het brein niet fungeert als verschillende onafhankelijke gebieden, maar als een netwerk van gespecialiseerde, samenwerkende gebieden.”

Bron: Talentstam.wordpress.com

Bron: Talentstam.wordpress.com

Voor de studie onderzochten wetenschappers van de Universiteit van Wisconsin-Madison en de universiteit van Luik de hersenactiviteiten van de deelnemers via een techniek genaamd elektro-encefalografie (EEG). Hierbij wordt een serie sensoren gebruikt om elektrische activiteit te meten langs de hoofdhuid. Deze activiteit ontstaat uit stromen die ontstaat uit hersencellen of neuronen.

De onderzoekers waren geïnteresseerd in de stroom van informatie door de cortex, de buitenste laag van het brein. Ze bekeken twee gebieden in het bijzonder: de pariëtale kwab en de occipitale kwab. Eerstgenoemde is een hoger gelegen gebied waar zintuiglijke informatie verwerkt wordt, zoals aanraking en pijn. Laatstgenoemde is een lager gelegen gebied dat geassocieerd wordt met het interpreteren van visuele stimuli en informatie.

Nadat elektrodes op de hoofdhuid van de deelnemers werd geplaatst, kregen ze een serie korte video’s te zien. Daarna werd hen gevraagd deze opnieuw af te spelen in hun hoofd. Vervolgens vroegen de onderzoekers de deelnemers om in te beelden dat ze op een magische fiets reden. Hierbij moesten ze zich op diverse details in het bijzonder richten, zoals de vormen en de kleuren van de fiets. Tot slot kregen de deelnemers een korte video met natuurfragmenten te zien.

De onderzoekers gebruikten een algoritme om de data te analyseren, waarna ze konden vaststellen in welke richting de signalen reisden. Ze ontdekten dat tijdens het verbeelden er een toenemende stroom van informatie van de pariëtale naar de occipitale kwab was te zien. Oftewel: een toename in de top-down signaal stroom. Tijdens waarneming ging de informatiestroom in tegengestelde richting. Oftwel: een toename in bottom-up signaal stroom.

De onderzoekers noemen deze ontdekking belangrijk omdat het wetenschappers een stap dichterbij de patronen van hersenactiviteit tijdens slaap en dromen brengt. Ook is het mogelijk dat in de toekomst de wetenschap in zal zien hoe ons brein bepaalde netwerken gebruikt om informatie uit het kortetermijngeheugen te ontcijferen.

WETENSCHAP | Nieuwe Chinese exoskeletten maken van science fiction realiteit


Aangedreven exoskeletten zijn lange tijd niet meer geweest dan een verbeelding van de toekomst, zoals te zien in films zoals Aliens en Edge of Tomorrow tot en met de recente game Call of Duty: Advanced Warfare. De werkelijke prototypes waren tot dusver in ontwikkeling bij enkele Amerikaanse onderzoeksprogramma’s (van Raytheon/SARCOS XOS tot en met het Web Warrior programma van DARPA) van het leger. Maar nu heeft China het zelf ontwikkelde exoskelet gepresenteerd op Zhuhai 2014.

Call of Duty: Advanced Warfare

Call of Duty: Advanced Warfare

Het doel van aangedreven exoskeletten is om individuele soldaten in staat te stellen meer te dragen, te tillen; sommige exoskeletten stellen individuen in staat om 50 kg te tillen terwijl de druk die daarmee wordt uitgeoefend op degene die het exoskelet draagt niet zwaarder voelt dan het tillen van 5 kg. Hoe verder deze technologie ontwikkeld wordt, hoe sneller soldaten in staat zijn om zwaar lichaamspantser, reserve uitrusting, reserve munitie, persoonlijke robots en zware wapens zoals antitankgeschut, geavanceerde sensoren en communicatiemateriaal met zich mee te dragen. Alles tezamen, welteverstaan.

Het nieuwe Chinese aangedreven exoskelet, gebouwd door EEAE, is lenig en flexibel genoeg om de drager een zijwaartse trap te laten maken, op één been te laten staan en zelfs te laten knielen. De batterij van het exoskelet zit op de rug van de drager, net als het hydraulische systeem waarmee mechanische actie wordt aangedreven. Een CCTV rapportage stelde dat het EEAE exoskelet een coefficientie heeft van 5:1, wat betekent dat iedere 100 kilo die wordt gedragen de fysieke kracht uitoefent van het dragen van 20 kg. Het bericht stelde ook dat de PLA (People Liberation Army, het leger van China) in de komende jaren dit exoskelet zal verbeteren zodat het kan worden ingezet aan de frontlinie van een oorlog.

EX3

Een voormalige Chinese aangedreven exoskelet, gebowud door het Nanjing Militair Ziekenhuis stelde de gebruiker in staat tot 40 kg te tillen. Andere Chinese werktuigbouwkundigen hebben, geinspireerd door Iron Man, een aangedreven exoskelet in eigen huis gebouwd. De bereidheid van China om een aangedreven exoskelet te presenteren op de hoog aangeschreven Zhuhai beurs, lijkt erop te wijzen dat wetenschappers via officiele kanalen hun uitvindingen en verbeteringen willen tentoonstellen, om zo een subsidie te ontvangen van het PLA. Zodra de EEAE en andere Chinese bedrijven operationele feedback hebben ontvangen van het PLA, is de weg vrij om de nu nog kale exoskeletten te voorzien van een pantser, sensoren en andere hulpmiddelen.

EX4

Op dit punt zal het exoskelet voornamelijk als hulpmiddel van soldaten worden ingezet. Wellicht ook bij ingewikkelde bouwkundige problemen. Dat soldaten, volledig beschermd door pantser, in een vijandig gebied worden gedropt en zonder enige problemen de vijand overrompelen in hun high-tech exoskeletten, lijkt echter voorlopig nog een droom (ondanks de promotievideo’s die anders doen vermoeden). Maar het Chinese leger werkt er dus harder aan dan ooit tevoren om die droom werkelijkheid te maken.

EX2

WETENSCHAP | Eerste onderzoeken naar anti-veroudering veelbelovend


David Sinclair van de Harvard University werkt hard aan de moleculaire fontein van de eeuwige jeugd. Omdat er succes werd behaald met soortgelijk onderzoek bij muizen, zijn nu de eerste studies naar anti-veroudering bij mensen voorzichtig begonnen. Hoewel het te vroeg is om definitieve conclusies te verbinden aan deze onderzoeken, wijzen de eerste resultaten in de goede richting.

anti-aging1

Een standaard onderdeel van het ouder worden van mensen is celveroudering. Ons lichaam raakt na verloop van tijd simpelweg op. Spieren verliezen hun vorm en raken ontstoken en kunnen zelfs insuline resistent worden. Wanneer spieren de mogelijkheid verliezen om insuline te gebruiken, kunnen de cellen niet langer glucose opnemen, welke gebruikt worden voor activiteiten van de spieren. Dit is de reden dat bejaarden en ouderen steeds moeilijker kunnen bewegen met het voortschrijden der tijd en dat atleten hun topniveau voor slechts beperkte tijd kunnen vasthouden.

Afgelopen december publiceerde de Sinclair onderzoeksgroep een artikel in Cell waarin zij beschreven hoe zij in staat waren om het functionele verouderen van het spierweefsel aanzienlijk tegen te gaan. De proefmuizen werden behandeld met het stofwisselingsenzym (co-enzym) NAD+. Daarna werd direct duidelijk dat het verouderingsproces in de skeletspieren bijna teniet was gedaan. Er werd meer algemeen spierweefsel door de muizen aangemaakt en de overige effecten waren net zo positief. Één van de onderzoekers omschreef het alsof de muizen aan het trainen en diëten waren gegaan.

anti-aging2

Na verloop van tijd nam het NAD+ niveau weer af, wat ertoe leidde dat de spieren weer zwakker werden. Terwijl de muizen ouder en minder actief werden, waren de NAD+ niveaus inmiddels gehalveerd. Toen de onderzoekers de NAD+ weer hadden aangevuld, beleefden de spieren een heropleven van kracht en intensiteit. Het natuurlijke proces dat deze skeletspieren doet verzwakken is hetzelfde proces dat het hart (de hartspier) aantast.

Als de effecten die optraden bij de proefmuizen ook bij mensen kunnen worden bewerkstelligd, betekent dit in feite dat je een 60-jarige het fysieke vertoon en de fysieke kracht van een 20-jarige kunt geven. Het onderzoek op mensen begint dit jaar ondanks een periode van financiële onzekerheid en richt zich voornamelijk op de bijwerkingen die kunnen ontstaan bij bijvoorbeeld andere medicijnen die proefpersonen innemen. De eerste studie zal klein beginnen, maar snel groeien.

De resultaten uit die onderzoeken naar mensen zullen de komende jaren niet gepubliceerd worden. Ondanks dat is Sinclair optimistisch. Hij verklaarde tegen ABC dat zijn behandeling de potentie heeft om mensen lange, gezonde levens te bieden. Hij hoopt dat de behandeling op den duur de importantie meekrijgt gelijk die van antibiotica.

“Sommige mensen zullen stellen dat we God spelen, maar dat had men 100 jaar geleden ook gezegd van de uitvinder van antibiotica,” zo verklaart hij tegen Sue Lannin van ABC. “Sommige mensen zullen dat gevoel altijd behouden, bij iedere grote stap voorwaarts die wordt gemaakt in technologie of in de wereld van medicijnen. Het is een kwestie van aanpassen en accepteren dat mensen tot hun 90e levensjaar kerngezond kunnen leven. Dan kijken we terug op deze episode zoals we ooit ook terugkeken op mensen die stierven van een infectie door een splinter – nog voordat antibiotica bestond.”

WETENSCHAP | Binnen tien jaar raamloos vliegtuig


Het was slechts enkele maanden geleden dat in Parijs gevestigde ontwerpers een intrigerend nieuw aviatiek concept lieten neerdalen op de wereld: raamloze vliegtuigen. Terwijl het idee wegheeft van een truc of promotiestunt, is er een Brits bedrijf dat desondanks heil ziet in het idee. Sterker nog, volgens hen zijn er binnen tien jaar al raamloze vliegtuigen.

RV1

Voor alle mensen met claustrofobie: een vliegtuig zonder ramen hoeft niet de nachtmerrie te zijn die het op het eerste gezicht lijkt. Het idee erachter is namelijk niet om het zicht op de wereld om je heen te ontnemen, het is er juist op gericht om deze te versterken. Dat zou op eenvoudige wijze bereikt kunnen worden, door de cabine en de stoelen te voorzien van ‘smart screens’ die via camera’s die aan de buitenkant van het vliegtuig bevestigd zijn de wereld om je heen in het vliegtuig te projecteren. En krijgt de claustrofobie toch de overhand, dan kun je uiteraard eenvoudig de camera’s uitzetten en genieten van de films die worden getoond.

RV3

Ben je nog niet overtuigd? Lees nog even door, want er zit een werkwijze achter de waanzin. Als je geen ramen meer in het vliegtuig zou hebben zou dat enorm veel gewicht van de versteviging, die ramen behoeven om op hun plek te blijven zitten, nodig hebben. Minder gewicht betekent automatisch minder brandstof en dat betekent (iets minder) automatisch een lagere prijs voor vliegtickets. Volgens het bedrijf (Centre for Process Innovation, CPI) staat iedere 1% die op gewicht wordt bespaard gelijk aan een besparing van 0,75% op de brandstof. Uiteraard heeft dat ook als bijkomend positief gevolg dat de CO2 uitstoot aanzienlijk minder is, iets waar ook natuur en milieu profijt van zullen hebben.

De schermen maken gebruik van een zogeheten Organic Light-Emitting Diode (OLED, ofwel Organische Licht Emitterende Diode) welke licht uitstraalt als reactie op een elektrische signaal. Hoewel een OLED nu nog zeer duur is om te produceren, werkt het CPI er hard aan om de productie betaalbaar (lees: winstgevend) te maken. Daarnaast moet CPI de OLED schermen flexibel maken, om installatie in vliegtuigen mogelijk te maken.

RV2

“We kunnen flexibele transistoren maken, maar als we de OLED schermen flexibel kunnen maken biedt dat ons pas echt potentieel in de markt. Dan kun je OLED’s zelfs op verpakkingen plaatsen” , zegt Dr Jon Helliwell van CPI. Maar daar eindigt het niet met de futuristische technologie. Het is de bedoeling dat de schermen als het ware mee bewegingen met de bewegingen die passagiers met hun hoofd maken.

Als het CPI lukt om de OLED technologie zo te ontwikkelen, kan het uiteindelijk leiden tot het slim verpakken van medicijnen of voedsel. De verpakking geeft de consument alle informatie die hij of zij nodig heeft, zoals bijvoorbeeld over de houdbaarheidsdatum die bijna overschreden wordt.

Bronnen: The Guardian, Mashable, Tech Xplore

 

WETENSCHAP | Luchtparaplu creëert krachtveld tegen regen


Het heruitvinden van de paraplu is niets nieuws. Zo was er de Booster Brolly (voor hen die wat meer signaalsterkte op de telefoon kunnen gebruiken), de Rainshader (voor de windvrije consument die vaag wil lijken op Marvin the Martian) en de Rain Shield (voor wie niet alleen bescherming bóven, maar ook vóór zijn hoofd wil’.  Maar wellicht dat daar binnenkort een nieuwe, innovatieve paraplu bij komt.

Copyright: Air Umbrella

Copyright: Air Umbrella

Air Umbrella, welke is ontwikkeld door een Chinees bedrijf met dezelfde naam, gebruikt lucht om te voorkomen dat je nat regent. Wat ook fijn is: wanneer je op plaats van bestemming aankomt hoef je geen doorweekte paraplu in de gang of aan de kapstok achter te laten, maar berg je de droge Air Umbrella gewoon op in je tas.

De Air Umbrella lijkt een beetje op een uit de kluiten gewassen zaklamp. In de kop zit een motor en een ventilator die de lucht omhoog en naar buiten duwt. Daardoor ontstaat er een onzichtbaar schild tegen de regen. In het langwerpige gedeelte waarmee je de paraplu vasthoudt, zit een lithium ion batterij. Onderaan zit de aan- en uitknop. Daarnaast zit er een controller op waarmee je het ‘luchtdak’ kunt verstellen in grootte. Je kunt de doorsnede tot maximaal 1 meter maken, waarmee het een droge ruimte creëert waar twee personen in passen.

UMB1

Stormachtig goed?
Uiteraard heeft u dezelfde vraag die ondergetekende ook direct had: hoe houdt zo’n luchtstokkie zich dan bij zware regenval of storm? Prima, zo blijkt uit diverse onderzoeken. De kracht waarmee de lucht naar buiten komt is zo sterk, dat het zelfs bij zware regenval de regen maar liefst 70 m ver weg duwt. Wanneer de regen diagonaal naar beneden komt, kan de gebruiker zich eenvoudig beschermen door de Air Umbrella ietwat te kantelen. Het enige dat de luchtstroom wel kan doorbreken, is zware wind. Maar de producent van de Air Umbrella heeft een simpele doch effectieve tegenwerping: bij zware wind houdt geen enkele paraplu het lang goed.

Ben jij zo iemand die dit hebbedingetje als eerste in bezit wil hebben, dan kan dat. Het is namelijk beschikbaar middels een zogeheten Kickstarter campagne. Via deze campagne heeft het bedrijf al ruim $35.000 opgehaald, waarmee het oorspronkelijke doel van $10.000 al ruim is overschreden. Op dit moment kost de meest goedkope versie $118, maar haast je, want deze vliegen als warme broodjes over de toonbank.

UMB2

Er zijn momenteel drie modellen in ontwikkeling, met de toepasselijke namen A, B en C. Ieder model voorziet in andere behoeftes. Model A is 30 cm lang, weegt 500 gram en werkt 15 minuten per keer. Model is 50 cm lang, weegt 800 gram en gaat 30 minuten per keer mee. Model C werkt ook 30 minuten per keer, weegt zo’n 850 gram, maar diens lengte is verstelbaar (50 cm t/m 80 cm). De batterijduur is dus nog wat kort, maar daaraan wordt hard gewerkt door de producent. En voor wie zich zorgen maakt over het eventuele geluid dat zo’n Air Umbrella voortbrengt: diverse testen hebben uitgewezen dat zelfs lichte regenval meer geluid maakt.

WETENSCHAP | Zit geluk in de genen?


Nieuw onderzoek doet vermoeden dat geluk in de genen zit

Copyright Jezebel/Lindy West

Copyright Jezebel/Lindy West

Scandinavië is al jaren terug te vinden in de hoogste regionen van lijsten van landen waar mensen het gelukkigst zijn. Hoewel er veel factoren bijdragen aan (of afbreuk doen aan) geluk, lijken genen een grotere rol te spelen dan werd gedacht.

Volgens nieuw onderzoek, waarbij de genetische opmaak van mensen in meer dan 100 landen werd bestudeerd en werd vergeleken met die van mensen uit Denemarken – een methode die ook wel genetische afstand wordt genoemd. De onderzoekers ontdekten dat hoe verder de genetische afstand van een land was ten opzichte van Denemarken, des te ongelukkiger de mensen waren.

Deze bevindingen bleven overeind, zelfs nadat de onderzoekers andere factoren zoals welvaart (BBP) en culturele verschillen hadden meegenomen in het onderzoek, aldus Eugenio Proto, een professor Economie aan de University of Warwick in Groot-Brittannië en een van de onderzoekers.

Proto en zijn collega, Andrew Oswald, vergeleek de genen van mensen in 131 landen en hanteerde data over geluk van de Gallup World Poll, de World Value Survey en de European Quality of Life Surveys. Landen in de buurt van Denemarken, zoals Nederland en Zweden, behoren tot de gelukkigste landen ter wereld. Gezien hun nabijheid, hebben inwoners van deze landen genetisch veel overeenkomsten met Denen. Landen die juist laag scoorden op de geluksmeter, zoals Ghana en Madagascar, hebben dan ook genetisch de minste overeenkomsten met Denemarken.

De onderzoekers keken ook naar het verband tussen het welzijn van mensen en de mutatie van een gen dat serotonine beheert. Serotonine is een stof die gelinkt wordt aan het geluksgevoel. Hoewel het onderzoek naar dit specifieke aspect controversieel is, zijn er studies waaruit blijkt dat mensen die een gemuteerd serotonine-gen hebben minder gelukkig zijn.

Voor dit specifieke aspect keken de onderzoekers naar mensen in 30 landen en vergeleken hoeveel mensen dat gemuteerde gen hadden in ieder land. Daarin kwam naar voren dat Nederlanders en Denen het laagste percentage mensen kenden met het gemuteerde gen. Italië daarentegen had het hoogste percentage mensen met gemuteerde gen en scoorde ook nog eens het minst gelukkig van alle 30 landen.

Tot slot werd onderzocht of de link tussen genetica en geluk door werd gegeven van generatie op generatie. En ook hier vond men bewijs voor de theorie, want de gelukkigste Amerikanen bleken af te stammen van immigranten uit landen waar men het gelukkigst is.

David Meyers, een professor psychologie aan Hope College in Michigan (hij leverde geen bijdrage aan het onderzoek), stelt wel dat er vele factoren van invloed zijn op geluk, waaronder slaap, beweging, kwaliteit van relaties. Toch, zo geeft hij toe, spelen genen een overheersende rol. “Er is overvloedig bewijs van soortgelijke studies, waarbij gekeken werd naar de genetische invloed op geluk,”zegt Meyers. “Genen doen er simpelweg toe, net zoals genen van doorslaggevend belang zijn op de cholesterol van een mens. En net zoals cholesterol afhankelijk is van dieet en beweging, zo wordt ook geluk beïnvloed door gedragingen die wij controleren.”

WETENSCHAP | Vliegende dino had vier vleugels en langste veren ooit


Chinese onderzoekers hebben onlangs het skelet van het grootste vliegende dinosaurus met vier vleugels opgegraven. Het bleek dat de vogelachtige veren van ruim 30 centimeter lang had, de langste ooit gemeten bij een dinosaurus. De soort is Changyuraptor yangi genoemd en het kan ons meer inzicht bieden in hoe de eerste dino’s zijn gaan vliegen.

dino1

Microraptorines zijn een groep gevederde, niet-vliegende, roofzuchtige dinosaurus uit het Krijt-tijdperk. Sommige van deze vogelachtigen werden ook ‘viervleugeligen’ genoemd. Ze hadden sterk ontwikkelde vleugels en lange veren aan hun poten (of aan hun achtervleugels).

“Diverse anatomische (gedrags)kenmerken die we al lange tijd associeren met vogels zien we in feite evolueren in specifieke types dinosaurussen, lang voordat de eerste vogels bestonden,” zegt medeauteur Alan Turner van Stony Brook in een persverklaring. Holle botten, nestgedrag, veren, en wellicht zelfs vliegen bijvoorbeeld. Door naar een gevederde dinosaurus te kijken kunnen wetenschappers dichter bij het ontstaan van de vogel komen. Hoe is het glijden in de lucht gekomen? En hoe heeft aerodynamica zicht ontwikkeld?

Deze 125 miljoen jaar oude fossielen werden ontdekt in een formatie uit het vroege Krijt-tijdperk in de Liaoning provincie in het noordoosten van China. Daar werden goed bewaard gebleven veren over het skelet gevonden. Ook het skelet verkeerde in uitstekende staat. De veren werden gemeten op ongeveer 30 centimeter lang, waarmee ze bijna 30% van de lichaamslengte in beslag namen. De Changuyrapotor woog 4 kilogram en was ongeveer 1.2 meter lang, waarmee het het grootste viervleugelige dinosaurus ooit is.

dino2

Maar wat doen die exceptioneel lange veren eigenlijk? De onderzoekers denken dat ze bijdroegen aan een contante vlucht. “Vliegende dinosaurussen waren lang niet altijd kleintjes,” aldus een teamlid van Turner. “Maar een dier wil geen extra gewicht met zich meedragen. Immers, vliegen is een intensieve bezigheid.”

Het team gebruikte aerodynamische modellen om de functie van de veren te testen. Hun berekeningen gaven aan dat de lang gevederde staal cruciaal was bij het verlagen van de afdalingssnelheid. Daarnaast vergrootte het de kans op een veilige landen, wat lastig genoeg is voor zo’n groot dier.