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 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.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
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.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Выходя из вагона и направляясь к выходу со станции, люди склонны следовать по тому же маршруту, что и незнакомый человек, идущий непосредственно перед ними. Это происходит даже в том случае, если такой выбор приводит к увеличению времени в пути.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
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.
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