sabato 25 aprile 2015

Cervello, individuata l’area in cui nasce il “piano B”

Trasmetto un comunicato stampa inviatomi dall'Università di Milano-Bicocca:

Una ricerca condotta dall’Università di Milano-Bicocca ha rivelato che la corteccia prefrontale mediale comincia a registrare informazioni utili a una strategia alternativa prima che la strategia in corso venga effettivamente abbandonata. La ricerca, coordinata da Carlo Reverberi, ricercatore del Dipartimento di Psicologia dell'Università di Milano-Bicocca, è stata condotta insieme a un team di studiosi della Princeton University, dell’Humboldt University e del Bernstein Center for Computational Neuroscience di Berlino, e pubblicata sul numero di aprile della rivista Neuron. 
Gli autori hanno studiato cosa accade nel nostro cervello nelle fasi antecedenti e successive alla scoperta di una nuova strategia. Sono stati coinvolti 36 volontari ai quali è stato richiesto di partecipare a un “gioco”, mentre l’attività del loro cervello era monitorata con risonanza magnetica funzionale.
I volontari dovevano rapidamente determinare la posizione di una nuvola di quadratini colorati che compariva su di uno schermo. Dovevano quindi comunicare la posizione della nuvola premendo il pulsante di sinistra se questa era più vicina agli angoli superiore destro o inferiore sinistro dello schermo, mentre dovevano premere il pulsante di destra se la nuvola compariva in uno degli altri due angoli. 
Dopo circa dieci minuti dall’inizio del compito e all’insaputa dei volontari, i ricercatori inserivano una semplice associazione tra il colore della nuvola e la risposta corretta: se la nuvola era rossa, andava premuto il pulsante destro; se era verde il pulsante sinistro. 

Questa nuova associazione, se notata, poteva permettere ai partecipanti di cambiare strategia sfruttando il colore al posto della posizione. Questo permetteva di risolvere il gioco in modo più semplice: il colore della nuvola di quadratini era infatti più facile da determinare rispetto alla sua posizione.
Dopo un’ora di gioco, solo il 31 per cento dei partecipanti ha individuato e sfruttato l’associazione fra colore e risposta, mentre gli altri hanno continuato a rispondere usando la posizione. I ricercatori hanno scoperto che solo nei volontari che avrebbero poi cambiato strategia, la corteccia prefrontale mediale teneva traccia del colore dello stimolo. Non solo, i ricercatori hanno anche scoperto che quella regione cerebrale cominciava a tener traccia del colore dello stimolo alcuni minuti prima che i volontari effettivamente cambiassero strategia.
Questo segnale era così affidabile che i ricercatori hanno dimostrato come fosse possibile prevedere se uno specifico volontario avrebbe cambiato strategia o meno prima che ciò avvenisse effettivamente.
Lo studio ha quindi messo in rilievo la capacità del cervello di bilanciare al contempo due necessità: da un lato la necessità focalizzare le nostre risorse sulla strategia corrente ignorando tutta l’informazione non rilevante, dall’altro l’opportunità di lasciare una “porta aperta” a nuove possibilità ancora ignote.
«Per portare a termine un lavoro – dichiara Carlo Reverberi - spesso focalizziamo al massimo la nostra attenzione su quanto stiamo facendo. In questo modo il nostro cervello tenta di filtrare la grande quantità di informazioni da cui siamo sempre circondati, dedicandosi all’elaborazione di ciò che riteniamo importante. Ma filtrare troppo talvolta può anche produrre la perdita di informazioni preziose».

«Questi risultati – aggiunge Reverberi – sono importanti per comprendere meglio il ruolo della corteccia prefrontale mediale nella cascata di eventi che portano a un cambio di strategia e, più in generale, a comprendere meglio il ruolo della corteccia prefrontale nel pensiero umano. I nostri risultati suggeriscono che questa regione “simuli” in background la strategia alternativa per valutarne l’appropriatezza, mentre il comportamento visibile è ancora determinato dalla strategia corrente».
Il “piano B” dunque nasce in una regione precisa del cervello, la corteccia prefrontale mediale, quando siamo ancora concentrati su un’altra strategia, già alcuni minuti prima che il cambio di piano avvenga davvero.

lunedì 13 aprile 2015

Il 13: numero sfortunato o fortunato?

Se c'è un numero che più di ogni altro nella storia ha suscitato nelle persone reazioni forti e contrastanti, nel bene o nel male, questo non può che essere il 13. Per gran parte delle persone, per lo più nel mondo occidentale e in particolare nei Paesi anglosassoni, il 13 rappresenta un numero nefasto, da tenere a debita distanza perché considerato portatore di sventure, mentre presso le civiltà precolombiane e in altri Paesi odierni esso era ed è tuttora considerato un numero sacro. 
Per rendersi conto di quanto fanatismo sia stato profuso fino ad oggi nell'avversione al 13, basta considerare che la letteratura è colma di autori che deliberatamente hanno manifestato di non apprezzare questo numero, nella vita o nelle opere. O, almeno, così si tramanda. 
Si racconta, ad esempio, che lo scrittore francese Victor Hugo, dopo essere stato invitato ad una cena in cui mancava il 14° commensale, fece sedere a tavola il suo cocchiere, dal momento che non sarebbe mai rimasto a cena ad una tavolata di 13 commensali. 
Ritratto caricaturale
di Joyce, realizzato da
César Abin
Ancora più emblematico fu il ruolo che rivestì il numero 13 nella vita dello scrittore irlandese James Joyce, per il quale il 13 era considerato un numero affascinante, mistico, quasi ambiguo, ma che si rivelò in fin dei conti infausto. La madre di James Joyce morì un giorno 13 e lo stesso scrittore, senza poterlo immaginare, morì il 13 gennaio del 1941. Joyce, nel suo celebre romanzo Ulysses, trasferisce il suo timore reverenziale per il 13 al protagonista Leopold Bloom, che attribuisce il 13 come numero della morte al misterioso uomo col macintosh. Il fascino del numero 13 su Joyce è evidente anche nel ritratto caricaturale dello scrittore realizzato da César Abin, in cui Joyce, in segno di lutto per la perdita del padre, indossa una bombetta recante un piccolo numero 13.
Passando a personaggi di differente importanza e attualmente in vita, la regina Elisabetta II d'Inghilterra sembra facilmente suggestionabile dal numero 13, arrivando al punto tale da esaminare con attenzione i piani dei voli, le interviste in programma e tutti gli atti protocollari affinché in essi non compaia il numero 13.
Ultima Cena di Salvador Dalì
A questo punto è lecito chiedersi da cosa scaturisca nella tradizione una simile avversione al 13, e la risposta sarebbe da ricercare nell'Ultima Cena, nella quale Gesù siede a tavola con i 12 apostoli, dei quali Giuda si sarebbe rivelato traditore. Giuda, quindi, chiamato "il Tredicesimo" da Gesù, si sarebbe trasformato nel simbolo del supremo tradimento, sopravvissuto in tutta la sua essenza di superstizione in un semplice numero naturale. Tuttavia, per gli ebrei il 13 non era considerato un numero sfortunato, al di là di quest'evento; la considerazione sul significato infausto del 13 potrebbe addirittura essere ribaltata se si volesse dar credito al cosiddetto Vangelo di Giuda, in cui si sostiene che i 12 apostoli non compresero il ruolo di sacrificio giocato da Giuda, che non avrebbe fatto altro che eseguire una volontà di Gesù, nell'ipotesi in cui avesse avuto bisogno di quest'atto per poter mettere in pratica gli eventi successivi. In tal caso, il 13 dovrebbe essere considerato come metafora di generosità e, quindi, foriero di buona fortuna. 
Oltre a questi ed altri innumerevoli racconti che si potrebbero narrare sulla storia del 13, può essere interessante notare come per la matematica il 13 sia senza ombra di dubbio un numero fortunato. In teoria dei numeri per numero fortunato s'intende un numero naturale ottenuto da un crivello simile al più famoso crivello di Eratostene, ossia un procedimento teorico che "setaccia" i numeri in base a dei criteri prestabiliti. 
In particolare, per ottenere un numero fortunato prendiamo in considerazione una successione di numeri naturali, arrivando per semplicità fino a 30:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30...
Adesso il crivello prevede di partire eliminando tutti i numeri pari, che possiamo chiamare "secondi numeri"; resteranno solo i numeri dispari:
1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29...
Adesso, riprendendo il criterio di aver eliminato i "secondi numeri", si osserva il secondo numero che c'è nella sequenza così ottenuta: essendo il 3, si provvederà ad eliminare tutti i "terzi numeri", cioè i numeri incontrati saltando di 3 posti in 3 posti. Avremo così:
1, 3, 7, 9, 13, 15, 19, 21, 25, 27, ... 
Ora, avendo eliminato i "terzi numeri", andiamo a vedere qual è il terzo numero della successione attuale: esso è il 7, pertanto dovremo eliminare tutti i "settimi numeri" della successione. Otterremo la nuova successione:
1, 3, 7, 9, 13, 15, 21, 25, ... (da cui si evince che il 19 è l'unico "settimo numero" eliminato nella nostra successione, dal momento che abbiamo considerato solo i primi 30 numeri naturali).
I numeri che restano con questo crivello sono considerati numeri fortunati e, come si vede, 13 ne è annoverato!
Se quindi la storia e la religione ci lasciano col dubbio della superstizione, la matematica, ancora una volta, ha tagliato la testa al toro! ^__^
E cosa pensate invece del numero 17? Se siete curiosi, leggete questo post...

lunedì 30 marzo 2015

Qual è il suono più forte prodotto da un animale vivente?

In un post risalente ad un po' di tempo fa, abbiamo avuto modo di vedere come l'intensità sonora del ruggito del leone possa essere paragonata a quella di un concerto rock. Tuttavia, il record di suono più forte prodotto da un animale vivente non è detenuto dal leone, bensì dalla balenottera azzurra. 
La balenottera azzurra, il cui nome scientifico è Balaenoptera musculus, è il più grande animale esistente e, molto probabilmente, mai esistito. E' un mammifero marino - nella fattispecie un cetaceo - lungo oltre 33 metri e pesante circa 180 tonnellate, ma nonostante le sue dimensioni possano intimidire, la balenottera azzurra si nutre esclusivamente di plancton, in particolare piccoli gamberetti.
Balaenoptera musculus
Alla balenottera azzurra spetta il primato di suono più forte prodotto da un animale vivente, in quanto essa è in grado di produrre vocalizzazioni che arrivano fino a 188 decibel di intensità sonora, se misurate a circa un metro di distanza alla pressione di un micropascal. Si tratta del più forte suono prodotto da un animale vivente, rilevato fino alla distanza di 530 miglia! Basti pensare che un razzo al decollo produce un'intensità sonora di 180 dB (ad 1 metro di distanza)!
Le vocalizzazioni della balenottera azzurra rappresentano un sofisticato linguaggio con cui gli individui comunicano con i loro conspecifici; tuttavia, non è stato ancora individuato il motivo per cui le balenottere si scambino vocalizzazioni. Secondo gli studiosi, potrebbero servire a comunicarsi reciprocamente la posizione in modo da tenersi a debita distanza vitale, oppure a trasmettere messaggi in funzione dell'accoppiamento, informazioni riguardanti fonti di cibo o potenziali fonti di pericolo, o semplicemente a distinguere la specificità di una vocalizzazione per individuare i membri della stessa specie distinguendoli da altri cetacei.

giovedì 30 ottobre 2014

Halloween nel nome della chimica: effetto... spumeggiante!!!

Anche se non è una ricorrenza italiana, Halloween può diventare un'utile occasione per imparare qualcosa di nuovo a scuola ed acquisire un po' di manualità. Abbiamo visto, qualche anno fa, le opere d'arte matematiche realizzate con le zucche dagli studenti del dipartimento di Matematica della Denison University a Granville, in Ohio, utili per realizzare divertenti attività interdisciplinari tra matematica ed arte, ma quest'anno voglio proporvi qualcosa che abbia più attinenza con le scienze sperimentali, aggiungendo un pizzico di chimica e qualche effetto speciale!
Prima, però, guardate questo video:
Come avete visto, Steve Spangler - insegnante statunitense di scienze da sempre interessato a sperimentare giochi didattici e conosciuto in seguito dal vasto pubblico grazie alla pubblicazione su Youtube dell'esperimento Mentos + Coca-Cola - realizza l'esperimento che produce il "dentifricio dell'elefante", così chiamato perché somiglia ad una pasta di dentifricio di dimensioni abnormi, facendolo fuoriuscire da occhi, naso e bocca di una zucca intagliata!
Cos'è in realtà il dentifricio dell'elefante?
Si tratta del prodotto di una reazione chimica che si può realizzare facilmente usando almeno 3 sostanze:
1) Acqua ossigenata;
2) Ioduro di potassio (che funge da catalizzatore, cioè accelera la velocità della reazione);
3) Detersivo per piatti.
L'esperimento sfrutta la caratteristica dell'acqua ossigenata di essere un composto piuttosto instabile, che tende a scomporsi in acqua ed ossigeno gassoso, che forma le tipiche bollicine visibili quando si applica il prodotto su una ferita. Se si scioglie il sale di ioduro di potassio in acqua, si forma una soluzione che, se versata nell'acqua ossigenata, accelera notevolmente questo processo di scomposizione in acqua ed ossigeno; se infine si aggiunge del detersivo per piatti, che ha un'elevata tensione superficiale e tende a schiumare, la liberazione di grandi quantità d'ossigeno - che resta "imprigionato" dal detersivo per piatti e tende ad espandersi per occupare il massimo volume a disposizione - produce l'effetto spettacolare finale in una sorta di gigantesca pasta da dentifricio!
Se prima di aggiungere la soluzione di ioduro di potassio versate del colorante, la spuma potrà assumere i colori più disparati.
Provare per credere e... buon Halloween 2014 all'insegna della chimica!

Il metro cubo più freddo dell’Universo

Trasmetto un comunicato stampa inviatomi dalla redazione dell'Università di Milano-Bicocca: 

Il criostato del Laboratorio Criogenico
dell'Università di Milano-Bicocca
L’esperimento CUORE (acronimo che sta per Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), che si trova ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, ha ottenuto un record mondiale portando una struttura di rame del volume di un metro cubo alla temperatura di 6 millikelvin: è la prima volta che un esperimento riesce a raggiungere una temperatura così prossima allo zero assoluto (0 Kelvin) con una massa ed un volume di questa entità. La struttura di rame così raffreddata, pari a circa 400 kg, è stata per 15 giorni il metro cubo più freddo dell’Universo.
CUORE è un esperimento ideato per studiare le proprietà dei neutrini che vede un’importante collaborazione internazionale tra 130 scienziati provenienti da 30 istituzioni in Italia, USA, Cina, Spagna e Francia, tra cui l'Università di Milano-Bicocca e l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, per il quale partecipano le sezioni di Milano-Bicocca, Bologna, Genova, Padova, Roma La sapienza, e i Laboratori Nazionali INFN del Gran Sasso, di Frascati e di Legnaro. La collaborazione è finalizzata alla realizzazione del sistema criogenico necessario per raffreddarne i rivelatori; in particolare, l’esperimento cerca un fenomeno raro, chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Rivelare questo processo consentirebbe non solo di determinare la massa dei neutrini, ma anche di dimostrare la loro eventuale natura di particelle di Majorana fornendo una possibile interpretazione dell’asimmetria tra materia e antimateria che caratterizza il nostro Universo
CUORE è progettato per lavorare in condizioni di ultrafreddo: è infatti composto da cristalli di tellurite impiegati come bolometri (rivelatori di radiazione) e progettati per funzionare a temperature di circa 10 millikelvin, cioè dieci millesimi di grado sopra lo zero assoluto. Una volta completato, CUORE sarà composto da 1000 cristalli di Tellurite e dovrà raffreddare una massa totale di quasi 2 tonnellate. Il rivelatore sarà inoltre schermato con circa 5 tonnellate di piombo romano. 
Un componente dell’esperimento CUORE
nei Laboratori del Gran Sasso (INFN)
«Si tratta di un risultato importante che testimonia come la scienza italiana raggiunga un solido primato nella tecnologia del ultrafreddo grazie all’integrazione e alla collaborazione tra ricerca, università e aziende - commenta Carlo Bucci, ricercatore INFN e Spokesperson italiano di CUORE - La temperatura raggiunta nel criostato dell’esperimento, 6 millikelvin, equivale a -273,144 gradi centigradi, una temperatura vicinissima allo zero assoluto pari a -273,15 centigradi. Nessuno ha mai raffreddato a queste temperature una massa di materiale ed un volume simili».
«Il criostato di CUORE – spiega Angelo Nucciotti, docente di fisica nucleare dell’Università di Milano-Bicocca e responsabile della progettazione del criostato - è unico al mondo non solo per dimensioni e potenza refrigerante ma anche perché, grazie all’utilizzo di materiali appositamente selezionati e di speciali tecniche costruttive, garantisce che l’esperimento si svolga in un ambiente con bassissimi livelli di radioattività. Una volta completo, il rivelatore sarà racchiuso in una copertura di piombo antico di età romana, un materiale caratterizzato da una radioattività intrinseca estremamente bassa che fungerà da schermo».
Il raffreddamento è stato completato, per la prima volta, nel settembre 2014 da un team di ricerca internazionale guidato da Paolo Gorla dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Il sistema criogenico di CUORE è stato finanziato interamente dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e si basa su una tecnologia di frontiera chiamata “cryogen free” che evita l’impiego dell’elio liquido in quanto risorsa non rinnovabile. Questo eccezionale risultato è stato raggiunto a conclusione di quasi dieci anni di attività di progettazione, costruzione ed ottimizzazione del complesso apparato. Il coordinamento del team di ricerca che ha progettato il sistema criogenico è stato affidato all’Università di Milano-Bicocca.

Contatti social: