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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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