La settimana è stata ricca di pubblicazioni in molti settori: si va dalla percezione delle stonature musicali a una nuova tecnica di acquisizione di segnali informatici.
È stato scoperto il meccanismo per cui il cervello percepisce le stonature: secondo i biofisici dell’Università di Palermo e della Lobachevsky State University di Nizhni Novgorod in Russia, le armonie piacevoli farebbero accendere i neuroni in maniera ordinata, mentre note dissonanti stimolerebbero l’attività neuronale in maniera confusa, facendo provare una sensazione di disagio. La ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, parte dal fatto che un’onda sonora che colpisce il padiglione auricolare fa vibrare il timpano, il cui movimento si ripercuote sulla membrana basilare all’interno dell’orecchio. Sono proprio queste vibrazioni – che possono essere simulate con dei segnali sinusoidali – a stimolare i neuroni: grazie a un modello matematicoche ricrea il sistema timpano-neurone-cervello, i biofisici hanno osservato che quando i suoni sono armoniosi l’output del circuito elettrico ha dei picchi ordinati e di forma netta; nel caso di accordi dissonanti, invece, il segnale risulta informe (Yu.V. Ushakov, A.A.Dubkov, B.Spagnolo – “Regularity of Spike Trains and Harmony Perception in a Model of the Auditory System”, Physical Review Letters; doi: 10.1103/PhysRevLett.107.108103).
Una terapia molecolare potrebbe aiutare chi soffre di distrofia facio-scapolo-omerale, secondo uno studio dell’Istituto Telethon Dulbecco, pubblicato sulla rivista Molecular Therapy. La patologia genetica colpisce i muscoli di viso, spalle e arti superiori, ma nei casi più gravi può arrivare a indebolire i tessuti striati delle gambe, impedendo ai pazienti di camminare. Secondo i ricercatori, il difetto genetico sarebbe però reversibile. I sintomi della patologia sono innescati, infatti, da una riduzione nella ripetizione di alcune particolari sequenze geniche all’estremità del cromosoma 4: questo porta a un aumento dell’attività di alcuni geni (FRG1 e DUX4), responsabili della malattia. Gli scienziati hanno quindi provato a usare nei topi una tecnica di silenziamento genico detta interferenza a Rna, che mima un fenomeno molto osservato in natura e che nel 2006 ha fruttato il premio Nobel ai suoi scopritori: particolari molecole di Rna a doppio filamento, una volta riconosciuto il loro bersaglio (FRG1 e DUX4, appunto), ne bloccano l’espressione, eliminando il disturbo (Sergia Bortolanza, Alessandro Nonis, Francesca Sanvito, Simona Maciotta, Giovanni Sitia, Jessica Wei, Yvan Torrente, Clelia Di Serio, Joel R Chamberlain, Davide Gabellini – “AAV6-mediated Systemic shRNA Delivery Reverses Disease in a Mouse Model of Facioscapulohumeral Muscular Dystrophy”, Molecular Therapy; doi: 10.1038/mt.2011.153).
Rilevate per la prima volta delle oscillazioni simili a quelle della superficie solare in una stella variabile di tipo Delta Scuti. Tali oscillazioni sono dovute ai moti convettivi che attraversano lo strato superficiale dell’astro, e sono state osservate tramite il satellite spaziale Nasa Kepler da un team di astronomi di cui fanno parte anche due ricercatori dell’Osservatorio Astrofisico di Catania dell’Inaf. La scoperta ha deglli importanti risvolti. Secondo la teoria, lo strato convettivo delle stelle diminuisce rapidamente all’aumentare della dimensione degli astri: per corpi celesti che hanno masse pari a due volte quella del Sole (proprio come le Delta Scuti), questo arriva ad avere un’estensione pari a circa l’1% del raggio; nelle stelle come la nostra invece, arriva fino a un sesto del diametro. Secondo i fisici, i moti convettivi in astri di questo tipo possiedono ancora energia sufficiente per produrre oscillazioni simili a quelle solari, ma queste, prima d’oggi, non erano mai state osservate a causa della loro estrema debolezza. Lo studio è stato pubblicato su Nature (V. Antoci, G. Handler, T. L. Campante, A. O. Thygesen, A. Moya, T. Kallinger, D. Stello, A. Grigahcène, H. Kjeldsen, T. R. Bedding, T. Lüftinger, J. Christensen-Dalsgaard,G. Catanzaro, A. Frasca, P. De Cat, K. Uytterhoeven, H. Bruntt, G. Houdek, D. W. Kurtz, P. Lenz, A. Kaiser, J. Van Cleve, C. Allen & B. D. Clarke – “The excitation of solar-like oscillations in a δ Sct star by efficient envelope convection”, Nature; doi: 10.1038/nature10389).
I fenomeni più energetici dell’universo sono i Gamma ray burst (GRB), enormi bagliori di raggi gamma che accompagnano l’esplosione di una supernova, che possono arrivare a durare anche qualche decina di minuti. Fino ad oggi si pensava che questi si espandessero nello spazio in maniera casuale, ma così non sarebbe secondo uno studio pubblicato su Scientific Reports di Nature da gruppo di ricercatori dell’Inaf-Osservatorio Astronomico di Bologna. Secondo i fisici italiani, infatti, la dinamica di diffusione dei GRB sarebbe descrivibile tramite la Teoria del caos (parte della fisica matematica che descrive, appunto, i sistemi dinamici caotici), e in particolare rappresenterebbero un esempio dell’effetto farfalla, ovvero quello che descrive la dipendenza di un fenomeno dalle condizioni iniziali: la più piccola variazione nell’origine produce grandi cambiamenti a lungo termine sul sistema. Sarebbe questa la causa dei differenti segnali che vengono registrati quando si studiano vari tipi di Gamma ray burst (G. Greco, R. Rosa, G. Beskin, S. Karpov, L. Romano, A. Guarnieri, C. Bartolini & R. Bedogni – “Evidence of Deterministic Components in the Apparent Randomness of GRBs: Clues of a Chaotic Dynamic, Scientific Reports; doi: 10.1038/srep0009).
95.000 ore di calcolo e 15 Terabyte di dati. Sono i numeri della prima simulazione dell’andamento climatico su tutta la Terra dal 1850 al 2009, eseguita da alcuni ricercatori dell’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima Isac-Cnr (Antonello Provenzale, Jost von Hardenberg ed Elisa Palazzi), in collaborazione con il centro di calcolo Caspur di Roma. La simulazione si è servita di un nuovo modello a scala globale, Ec-Earth, sviluppato da un consorzio europeo di università ed enti di ricerca, che verrà usato per stimare la variabilità climatica fino al 2100. I risultati hanno confermato l’aumento di quasi 1 grado della temperatura globale della superficie della Terra avvenuto negli ultimi 150 anni, già rivelato dalle misure sperimentali.
Infine, segnaliamo che Nicola Pugno e Enrico Magli, docenti presso il Politecnico di Torino, si sono aggiudicati l’ERC Starting Grant, il finanziamento previsto dall’ERC (European Research Council) per le ricerche più innovative. Pugno, che ha ricevuto 1 milione di euro, ha condotto le sue ricerche nel settore della Nanomeccanica dei materiali e delle strutture, che descrive i fenomeni riguardanti i nanotubi al carbonio, il grafene, o le strutture più fini che si ritrovano nei materiali biologici, come la ragnatela, le zampe del geco o la foglia del loto. I suoi progetti riguardano i super-nanomateriali gerarchici bio-ispirati: si propone di validare la procedura teorica realizzando il materiale più tenace del mondo.
Un milione e 390 mila euro sono invece andati a Magli e alla sua tecnica di acquisizione di segnali (anche audio, immagini e video) chiamata “compressed sensing“. Questo sistema permette di ridurre drasticamente il numero di campioni necessari per rappresentare un segnale. Uno dei risultati del progetto sarà la realizzazione di un prototipo altamente innovativo di macchina fotografica basata su questa tecnologia.
