Focus

La scienza come non l'avete mai vista

Modelli computerizzati, video, poster, tecniche di visualizzazione e persino videogame: sono moltissimi i modi per avvicinarsi alla scienza in modo immediato e divertente. L'International Science & Technology Visualization Challenge, un concorso organizzato dalla National Science Foundation (NSF) e dalla rivista Science premia ogni anno i migliori lavori di divulgazione scientifica realizzati con mezzi di comunicazione visivi. Ecco i vincitori.

Questa sinfonia di colori - aggiudicatasi al primo posto nella categoria "Illustrazioni" - è un modello realizzato al computer delle connessioni neurosinaptiche del cervello di un macaco.
I ricercatori di scienze cognitive computazionali dell'IBM stanno lavorando a una nuova generazione di chip per computer ispirati all'organizzazione e alla funzionalità del cervello.

Per testare le tecniche di ricostruzione di questi network hanno provato a simulare le connessioni tra neuroni del cervello di una scimmia.
Il diagramma che vedete comprende 4173 nuclei neurosinaptici (i "puntini" visibili sugli archi), corrispondenti alle 77 principali regioni cerebrali del macaco, e oltre 31 mila connessioni tra una regione e l'altra (ciascuno degli archi colorati).


Illustration credit: Emmett McQuinn, Theodore M. Wong, Pallab Datta, Myron D. Flickner, Raghavendra Singh, Steven K. Esser, Rathinakumar Appuswamy, William P. Risk, and Dharmendra S. Modha; IBM Research - Almaden

La trattografia elaborata da una risonanza magnetica evidenzia la sostanza bianca (gli assoni) di un cervello affetto da glioblastoma (la superficie liscia e rossa sulla sinistra). Il groviglio di fibre nervose rappresentato in rosso è quello più pericolosamente vicino al tumore: in caso di una sua rimozione chirurgica, la loro compromissione potrebbe causare seri deficit cognitivi.
Menzione onorevole e scelta della giuria popolare nella categoria "Illustrazioni".

Viaggio nel cervello in 10 foto

Mente e cervello, quante ne sai? Un test per scoprirlo

Un'immagine a falsi colori dei cristalli biominerali che costituiscono un dente di un riccio di mare. Ogni colore nella foto - realizzata con un microscopio elettronico a scansione - evidenzia un singolo cristallo di calcite, materiale che fortifica i denti di queste creature marine rendendoli in grado di frantumare persino la roccia.
La foto si è aggiudicata il primo premio nella sezione "Fotografie" e il premio della giuria popolare.

La nascita di un riccio di mare in un video spettacolare

Come inespugnabili cassaforti, i gusci di un mollusco bivalve (a sinistra) e di un buccino comune, il mollusco gasteropode sulla destra, difendono queste creature dalle aggressioni esterne. Se il meccanismo protettivo del bivalve è piuttosto elementare - basta chiudere i gusci per sfuggire al nemico - quello del buccino è più articolato, con la solida spirale del guscio a garantirgli un riparo.

Ma una di queste due "fortezze" è meno inespugnabile di quanto sembri. Quando il buccino ha fame, ammorbidisce il guscio del bivalve con particolari secrezioni fino a bucarlo, e a divorare la sua abitante.
Menzione d'onore nella categoria "Fotografie".

Tutte le creature più buffe degli abissi (guarda)

Quando si prova a fotografare un oggetto microscopico, come il seme di una pianta, il rischio di danneggiarlo è sempre dietro l'angolo. Questa tecnica di visualizzazione, che combina l'imaging a raggi X con l'osservazione al microscopio, consente di vedere nel dettaglio questi semi, delle dimensioni di 3 millimetri.

Image credit: Viktor Sykora; First Faculty of Medicine, Charles University, and Institute of Experimental and Applied Physics, Czech Technical University; Jan Zemlicka, Frantisek Krejci, and Jan Jakubek; Institute of Experimental and Applied Physics, Czech Technical University.

Primo classificato nella sezione dedicata ai video è questo filmato divulgativo dedicato all'organo più complesso e più importante del nostro corpo: il cuore. Capirne le dinamiche meccaniche è compito arduo.

I ricercatori del Barcelona Supercomputing Center ci stanno provando con l'ausilio delle più avanzate tecniche di imaging diagnostico, come la risonanza magnetica, e di simulazioni computerizzate incredibilmente realistiche. Si scopre così, per esempio, come sono organizzate e come funzionano le fibre muscolari del nostro cuore. Il progetto "Alya Red" fornirà strumenti importanti per la diagnosi e la cura delle patologie cardiache.

Ci sono dettagli, in un video, che passano inosservati. Anche prestando la massima attenzione, difficilmente noteremmo il movimento ritmico della respirazione di un neonato, o la dilatazione delle pupille negli occhi di un uomo.

Un algoritmo elaborato da ricercatori del MIT e del Quanta Research di Cambridge amplifica la variazione di colore dei pixel in un filmato per restituire un video in cui ogni singolo cambiamento risulta ingigantito.
Volete un esempio? Guardate queste immagini.




Video credit: Michael Rubinstein, Neal Wadhwa, Frédo Durand, William T. Freeman, Hao-Yu Wu, John Guttag, MIT Computer Science and Artificial Intelligence Lab; Eugene Shih, Quanta
Research Cambridge

Il corallo non è un singolo essere vivente, ma una comunità articolata costituita da piccoli polipi che costruiscono, per difendere il proprio corpo molle, una corazza dura di carbonato di calcio. Osservandone un pezzo al microscopio si possono percepire i movimenti dei singoli polipi e cogliere la complessità della sua composizione.
Il video illustra anche gli effetti del bleaching, lo sbiancamento dei coralli dovuto all'aumento della temperatura dell'acqua e al riscaldamento globale.

Video credit: Christine Farrar, Zac H. Forsman, Ruth D. Gates, Jo-Ann C. Leong, Robert J. Toonen; Hawaii Institute of Marine Biology, University of Hawaii at Manoa

Un viaggio pieno di insidie e dall'esito incerto, in cui l'unica certezza è la meta. La strada degli spermatozoi verso la cellula uovo è raccontata in questa animazione video che ha ottenuto una menzione d'onore per la chiarezza delle immagini proposte.
Guarda anche Reportage da un pancione: dal concepimento alla nascita


I gufi sono capaci di ruotare il capo di 270 gradi senza danneggiare i vasi sanguigni del collo, abilità impossibile per la maggior parte dei vertebrati (uomo incluso). Quando infatti, a causa di un trauma o di un incidente, il nostro collo è costretto in un movimento scorretto, il rischio di infarto cerebrale è altissimo.

Lo studio illustrato in questo poster della Johns Hopkins University School of Medicine ha vinto il primo premio nella sezione "Poster e Grafica". Vi si dimostra come i gufi abbiano sviluppato speciali adattamenti dei vasi sanguigni cervicali per mantenere intatta questa loro capacità (per vedere il poster nella sua interezza clicca qui).

Le più belle foto di gufi (guarda)

Le visualizzazioni classiche della vita sulla Terra si fermano solitamente a 540 milioni di anni fa, quando i grandi animali prosperavano sul nostro pianeta. Ma le attestazioni fossili delle prime forme di vita sono molto più antiche e risalgono a 3 miliardi e mezzo di anni fa.

Il poster, che si è guadagnato una menzione d'onore, illustra i processi geologici e biologici che hanno consentito la formazione della vita sulla Terra, a partire dall'evoluzione dei batteri fotosintetici che hanno aggiunto ossigeno all'atmosfera terrestre (per vedere il poster clicca qui).

Poster credit: Eriko Clements, Mark Nielsen, Satoshi Amagai, Bill Pietsch, Davey Thomas, Andy Knoll; The Educational Resources Group, Howard Hughes Medical Institute and Astronaut 3 Media Group.

Questo poster - vincitore del premio della giuria popolare - mostra il percorso dei farmaci dalle fabbriche alle farmacie, per arrivare ai consumatori e concentrarsi poi sull'impatto delle medicine sull'ambiente circostante.
Guardalo a dimensione intera: clicca qui.

Attraverso l'acqua sanitaria le tracce dei farmaci che utilizziamo arrivano ai fiumi, e da qui si diffondono ai campi coltivati, contaminano la fauna acquatica e con essa il cibo che mangiamo.
Una grafica immediata ed efficace per promuovere un consumo e una gestione intelligente dei medicinali.

Una sezione a parte è dedicata ai videogame che attraverso una grafica divertente e l'interazione con l'utente, possono diventare utili strumenti per avvicinarsi a complesse teorie scientifiche. Questo, per esempio, si intitola Velocity Raptor ed è incentrato sulla teoria della relatività speciale.

Se l'inizio del gioco è piuttosto semplice, avanzando nei livelli intervengono effetti relativistici, come la contrazione della lunghezza del gioco e l'avvicinamento dei vari livelli, la dilatazione temporale che si ripercuote sugli orologi e un effetto doppler sui colori. Il videogame si è aggiudicato una menzione d'onore.
Per giocare clicca qui

Questa sinfonia di colori - aggiudicatasi al primo posto nella categoria "Illustrazioni" - è un modello realizzato al computer delle connessioni neurosinaptiche del cervello di un macaco.
I ricercatori di scienze cognitive computazionali dell'IBM stanno lavorando a una nuova generazione di chip per computer ispirati all'organizzazione e alla funzionalità del cervello.

Per testare le tecniche di ricostruzione di questi network hanno provato a simulare le connessioni tra neuroni del cervello di una scimmia.
Il diagramma che vedete comprende 4173 nuclei neurosinaptici (i "puntini" visibili sugli archi), corrispondenti alle 77 principali regioni cerebrali del macaco, e oltre 31 mila connessioni tra una regione e l'altra (ciascuno degli archi colorati).


Illustration credit: Emmett McQuinn, Theodore M. Wong, Pallab Datta, Myron D. Flickner, Raghavendra Singh, Steven K. Esser, Rathinakumar Appuswamy, William P. Risk, and Dharmendra S. Modha; IBM Research - Almaden