Muurahainen selviytyy laskutoimituksesta, johon ihminen tarvitsisi astelevyn, kellon ja muistiinpanovälineet.


kellon ja muistiinpanovälineet.




Tehokkaaseen toimintaan ei aina tarvita suuria aivoja. Hyönteiset ja muut selkärangattomat eläimet pystyvät pienessä päässään vaikuttaviin suorituksiin. Tässä vilkaisemme muutaman esimerkin valossa, miten selkärangattomilta sujuu geometria.

Hyönteisten taidot havainnollistavat aivojen kykyä käsitellä moniosaisia tehtäviä muutenkin kuin tietoisin voimin. Ihmisaivoissakin tämä alitajuinen prosessi on keskeisempi kuin usein muistetaan.




Yhtälö, jonka muurahainen osaa ratkaista


             α1 t1  +  α2 t2 + ... + αn tn
α =   _______________________
                     t1 + t2 + ... + tn


α:t tarkoittavat muurahaisen kulkusuunnan vaakasuuntaista kulmaa auringon suuntaan verrattuna ja t:t kuhunkin kävelyetappiin kulunutta aikaa. Alaindeksi 1 tarkoittaa ensimmäistä kuljettua etappia, 2 toista ja niin edelleen.
Esimerkiksi kolmesta etapista koostuneelta matkalta löytää takaisin näin: (30 astetta x 20 min + 40 astetta x 60 min + 20 astetta x 10 min) / 90 min ≈ 36 astetta. Tällöin suunta takaisin pesään on 360 astetta - 36 astetta = 324 astetta.


Muurahainen osaa laskea paluusuunnan

Muurahaisen päivittäinen ruoanhakumatka ympäröiviin metsiin on melkoinen odysseia eläimen kokoon verrattuna. Ruokapalan löydettyään muurahainen kantaa sen suorinta tietä kotiin eikä palaa omia, mutkittelevia jälkiään. Mutta mistä se tietää suorimman reitin?

Muurahaiset käyttävät kompassinaan aurinkoa. Tämä ei tarkoita, että pilvisinä päivinä maastossa marssisi eksyneitä muurahaisia, koska monien muiden hyönteisten tavoin ne erottavat valonsäteiden tulosuunnan pilviselläkin säällä. Sen sijaan suunnistamiseen liittyy toinen haaste: pitkin päivää maastossa siksakanneen muurahaisen on pidettävä lukua siitä, miten pitkälle se on kulkenut mihinkin suuntaan.

Tätä taitoa ovat tutkineet Cataglyphis fortis -lajin aavikkomuurahaisista sveitsiläisen Zürichin yliopiston Martin Müller ja Rüdiger Wehner.

Pesään palaavien muurahaisten reitinvalinta noudattaa tiettyä laskentakaavaa. Siinä otetaan huomioon jokaisen kuljetun etapin vaakasuuntainen kulma aurinkoon nähden ja kunkin etapin kävelemiseen kulunut aika.

Jälkimmäisen muurahainen rekisteröi sisäisen kellonsa avulla. Kun nämä jaetaan kuljetulla kokonaisajalla, saadaan kulma, johon muurahainen on päätynyt lähtöhetken auringon asemaan verrattuna. Päinvastaiseen suuntaan lähtemällä pääsee siis takaisin pesään.

Auringon avulla suunnistamiseen liittyy vielä yksi haaste: miten käyttäisit kompassia, jonka osoittama suunta muuttuu koko ajan? Aurinkohan vaeltaa taivaalla 15 astetta tunnissa. Tässäkin tulee avuksi sisäinen kello, jonka turvin murkku korjaa kompassiaan niin, että marssi kotiin voi alkaa.


Mehiläinen mittaa lentomatkan näköaistilla

Mehiläinen tarvitsee monimutkaisemman matkamittarin kuin muurahainen, koska se lentävänä hyönteisenä liikkuu kolmiulotteisessa tilassa. Muurahaiselle riittää, että se saa pidettyä lukua sijainnistaan tasossa.

Mehiläisten matkamittarin tarkka toimintamekanismi on vielä hämärän peitossa, vaikka lentoa on tarkkailtu esimerkiksi kolmiulotteisissa labyrinteissa ruokahoukuttimien avulla. Asiaa ovat tutkineet muun muassa Marie Dacke ja Mandyam Srinivasan Australian kansallisesta yliopistosta.

Sen verran jo tiedetään, että mehiläinen mittaa lentämänsä matkat näköaistin avulla. Maastonmuotojen ja maamerkkien kuvat mehiläisen silmissä muuttuvat sitä mukaa kuin se lentää, ja aivoihin tallentuva muuttuvien kuvien virta muuntuu tiedoksi kuljetun matkan pituudesta.

Mehiläinen tuskin mieltää mittaamaansa matkaa tietoisesti kuten me, mutta ajatus tästä pikku suunnistajasta voi silti tuntua hämmentävältä. Mehiläisen aivojen tilavuus on noin yksi kuutiomillimetri, joten mistä se oikein ammentaa nämä kykynsä?




Mustekala oivaltaa kierrekorkin


Selkärangattomista hoksottimiltaan aatelia ovat mustekalat. Koeoloissa ne ovat pärjänneet hyvin labyrinteissa, oppineet tunnistamaan kuvioita ja tehneet tutkijoihin vaikutuksen sekä lyhyt- että pitkäkestoisella muistillaan.

Maailman meriakvaarioissa on monia mustekaloja, jotka yleisön ihastukseksi avaavat ruokapurkkiensa kierrekannet omakätisesti, tai pikemminkin omalonkeroisesti. Taidon hallitsevat mustekalat ovat yleensä oivaltaneet sen itse, ilman opetusta. Yksi tällainen yksilö, lajiltaan meritursas, majailee myös Helsingin Sea Life -yleisöakvaariossa.
Tehtävässä onnistuminen edellyttää, että mustekala hahmottaa hyytelöisessä päässään, mihin suuntaan kantta on väännettävä yksillä lonkeroilla samaan aikaan, kun toiset lonkerot pitelevät purkkia aloillaan.

Mustekaloilla on silti kolmiulotteisen tilan tajussaan yllättävä heikkous. Vaikka ne hoksaavat sujuvasti kierteiden suunnat ja labyrintin haarat, niille ei aina ole ihan selvää, missä asennossa niiden omat lonkerot kulloinkin ovat. Tämä johtuu mustekalan hermoston omalaatuisesta rakenteesta. Mustekalalla on kyllä aivot, muodoltaan lähinnä donitsia muistuttavat, mutta kaksi kolmasosaa sen hermostosta sijaitsee lonkeroissa ja toimii melko itsenäisesti. Ruokapurkkia avaava mustekala ei siksi pysty mieltämään koko purkin muotoa samanaikaisesti. Eläin kuitenkin hahmottaa purkin pinnan eri osien tunnun lonkeroissaan, ja nämä tiedon muruset riittävät.




Hämähäkki valitsee lankaa säästävän seittimuodon

Ristihämähäkki on Suomessakin yleinen hämähäkkilaji. Se pyydystää ruokansa säännöllisen muotoisilla verkoilla, joita voi nähdä kimmeltämässä kesän aamukasteessa. Kunkin pyydyksen muoto on sopeutettu ympäristön vaatimuksiin - ja myös säästäväisyyden.

Tanskalaisen Århusin yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksen tutkijat Thiemo Krink ja Fritz Vollrath ovat mallintaneet ristihämähäkin verkonkudontaa matemaattisesti ja havainneet, että hämikset sommittelevat seittinsä varsin optimaalisesti.

Ihanteellista olisi tehdä verkosta yhtä pitkä kuin leveä, koska näin saa eniten pyydystävää pinta-alaa suhteessa käytetyn seitin määrään. Jos kudontapaikka kuitenkin on ahdas, verkosta voi tehdä suorakulmion. Eläin käyttää kudontamallina ratasmaista, klassista hämähäkinverkkoa siihen asti, kun suorakulmion sivujen suhde uhkaa kasvaa yli 3:1:n. Silloin ristihämähäkki vaihtaa kudontamallia vähentääkseen seitin menekkiä.

Päätös verkon mallista syntyy jo työn alussa, jolloin hämähäkki kutoo kannatus- ja reunalangat. Niitä pitkin kipittäessään se hahmottanee jonkinlaisella alitajuisella askelmittarilla etäisyydet ja sopeuttaa seuraavat työvaiheet niihin.


Banaanikärpänen muistaa kuvioita kolmella tavalla

Banaanikärpäsiä on syynätty maailman laboratorioissa enemmän kuin mitään muita hyönteisiä, ja niinpä niiden kuviontunnistuskyvystäkin tiedetään jo yhtä ja toista.

Saksassa Freie Universität Berlinin tutkijat Björn Brembs ja Jan Wiener ovat löytäneet banaanikärpäsiltä kolmenlaista kuviomuistia. Jotkin muodot kärpänen oppii tunnistamaan missä tahansa tilanteessa, toiset vain tutuissa yhteyksissä. Kolmas mahdollisuus on, että kärpänen tunnistamisen lisäksi ehdollistuu kuvioon eli reagoi sen näkemiseen aina samalla toiminnalla, esimerkiksi pakenemalla.

Ennestään on tiedetty, että mitä erilaisimmat eläimet mehiläisistä ihmiseen tunnistavat kuvion sitä helpommin, mitä useammin ne ovat nähneet sen aikaisemmin. Viime vuonna Shanghain tiedeakatemian alaisessa neurobiologian instituutissa toimiva Yueqing Pengin johtama tutkijaryhmä havaitsi, että sama pätee väreihin. Banaanikärpänen löytää värien sekamelskasta tietyn väriläikän, joka se on opetettu osoittamaan, mutta läikkä löytyy paljon nopeammin, jos kärpänen on saanut treenata eli katsella monta kertaa pelkästään tätä väriä.

Hyönteisten mielenliikkeistä tiedetään kuitenkin vasta vähän. Miten banaanikärpänen siis mahtaa itse kokea kognitiiviset suorituksensa - onko se vain lentävä automaatti, vai tuottavatko sen hermosolmut sille hyönteisten versioita tuntemuksista? Näiden kysymysten äärellä tiede on vielä vailla vastauksia.


Helena Telkänranta on vapaa tiedetoimittaja ja tietokirjailija sekä Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25760
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1187
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.