Ученые рассекретили силу тепловизионного органа гадюк
Физики из Йельского университета с помощью математической модели объяснили, как гадюки используют инфракрасные датчики возле ноздрей, чтобы охотиться за добычей в кромешной темноте. Оказалось, они задействуют своеобразный «предусилитель сигнала», расширяющий пределы возможностей их тепловизионного органа.
Животный мир полон интересных эволюционных решений в области сенсорного восприятия. Парящий в небе орел замечает бегущую в траве мышку-полевку. Проголодавшийся медведь чует съедобное за несколько километров в густых зарослях. Утконос, плавая в пресноводном ручье, улавливает электрические импульсы головастика поблизости. Обычные люди в некоторых экспериментах замечали одиночный фотон, что эквивалентно способности разглядеть свечу ночью с десяти километров. Гадюки улавливают ничтожные колебания температуры вдалеке, распознавая жертву. Последнее вызывает больше всего вопросов: как?
Чтобы определить местонахождение своей добычи, гадюкам необходимо фиксировать изменения температуры в милликельвинах, при этом орган должен быть в тысячу раз более чувствительным, чем лежащие в его основе молекулярные сенсоры. Тем более если речь идет о пустыне (излюбленное место обитания змей), где температура резко скачет днем и ночью. Ученые из Йельского университета (США) нашли ответ в новой математической модели, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи посчитали, что за сверхчувствительностью может стоять биологический механизм, позволяющий гадюкам усиливать изначально ничтожные сигналы, уловленные рецепторами, и передавать их в мозг в «высоком разрешении». Для расчета этого механизма ученые использовали концепцию статистической физики и теорию информации, чтобы понять, как входящий температурный сигнал от отдельных ионных каналов змеи коллективно влияет на реакцию нейронов. В математической модели существует «бифуркация» — точка, в которой реакция нейронов качественно меняется, и отдельные, менее чувствительные термодатчики демонстрируют высокую степень взаимодействия.
«Вблизи этой точки бифуркации мы показываем, что мозг змеи может получить почти столько же информации о температуре, как если бы он мог считывать измерения с каждого отдельного датчика, а затем идеально усреднять их вместе, чтобы получить одно оптимально точное измерение», — сказал Бенджамин Махта, доцент кафедры физики.
Получается, усиление возникает из-за близости к динамической бифуркации, отделяющей режим с частыми и регулярными потенциалами действия от режима, где они нерегулярны и нечасты. Вблизи перехода же частота потенциалов действия может иметь чрезвычайно резкую зависимость от температуры, что и приводит к тысячекратному усилению.
Ко всему прочему, эта математическая модель включает функцию «обратной связи», которая автоматически защищает общую чувствительность системы при колебаниях температуры. Аналогичные механизмы обратной связи можно найти в других сенсорных системах, нацеленных на обнаружение крошечных сигналов в меняющейся среде. Таким образом, новая модель может найти применение не только в ночных странствиях гадюки.
Telegram 
Дзен 
VK Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии