Ученые обнаружили универсальный темп «языка» животных
Исследователи объяснили, почему самые разные животные, от светлячков до китов, передают сигналы в узком диапазоне частот от 0,5 до 4 герц. Компьютерное моделирование показало, что этот универсальный темп продиктован не строением голосовых аппаратов, а скоростью работы нервных клеток слушателя или зрителя.
Исследователи объяснили, почему самые разные животные, от светлячков до китов, передают сигналы в узком диапазоне частот от 0,5 до 4 герц. Компьютерное моделирование показало, что этот универсальный темп продиктован не строением голосовых аппаратов, а скоростью работы нервных клеток слушателя или зрителя.
Во время экспедиции в Таиланд ученые из США вели видеосъемку светлячков. В момент записи исследователи заметили, что местные сверчки поют синхронно с миганием светлячков. Они предположили, что это не случайность.
Чтобы проверить предположение, авторы работы, опубликованной в журнале PLoS Biology, проанализировали научные публикации и базу звуков дикой природы xeno-canto. Они отобрали ритмичные сигналы птиц, летучих мышей, амфибий, насекомых и млекопитающих. Данные показали, что виды, чьи массы различаются в сто миллионов раз между собой (как насекомые и киты), концентрируются в узком диапазоне общения — от 0,5 до 4 импульсов в секунду (герц). В неврологии этот диапазон соответствует низкочастотным дельта-ритмам мозга.
Исследователи выдвинули гипотезу о нейронном резонансе: мозг слушателя максимально эффективно усваивает те внешние сигналы, чья частота совпадает с его собственными внутренними ритмами.
Чтобы проверить свое предположение, авторы смоделировали математическую нейронную сеть. В модель заложили биофизический лимит: одиночной нервной клетке требуются сотни миллисекунд, чтобы накопить заряд и выдать новый импульс (время интеграции информации). Из-за этого ограничения собственная частота работы виртуального нейрона составила около 2 герц.
Физики перебрали более полутора тысяч вариантов архитектуры связей и подали на виртуальные нейронные цепи внешние сигналы разной частоты. То, насколько слаженно сеть входит в резонанс со стимулом, оценивали по параметру порядка (R). В модель также добавили гетерогенность — легкий разброс в характеристиках отдельных нейронов, имитирующий биологическое несовершенство живых клеток.
Симуляция показала, что виртуальная нейросеть максимально эффективно (то есть синхронно) реагирует на внешний стимул только в том случае, если его частота совпадает с базовой частотой самих нейронов (около 2 герц). То, как именно нейроны соединялись друг с другом (топология сети), практически не влияло на результат. При этом добавление в модель биологического хаоса улучшило работу системы: разнородность клеток позволила сети улавливать и резонировать даже с теми сигналами, которые слегка сбивались с идеального ритма.
Выявленный универсальный темп совпадает с музыкальными предпочтениями людей. Самый популярный ритм в поп-музыке составляет 120 ударов в минуту, что в точности равняется 2 герцам — идеальной частоте для резонанса нейронных цепей. Отклонения от этого правила встречаются преимущественно в жестовой коммуникации гигантских животных, где огромная масса физически не позволяет двигать конечностями несколько раз в секунду.
Эволюция коммуникации шла по пути адаптации отправителя к получателю. Животным не пришлось изобретать уникальные системы дешифровки для каждого вида. Естественный отбор откалибровал частоту передачи звуковых и световых сигналов под фундаментальные физические ограничения нервных клеток, задав единый ритм общения для всей биосферы.
Telegram 
Дзен 
VK Летом в северных регионах России наступает полярный день — время, когда солнце сутками не садится за горизонт. Это отражается на работе биологических часов, затрагивая режим сна, активность, обмен веществ. Нарушения сна повышают риск неврологической патологии в 4,6 раза, а ишемической болезни сердца — в два раза.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали синтетическое масло для газопоршневых двигателей, позволяющее снизить расход топливного метана на семь процентов. Продукт разработан в целях импортозамещения в сфере энергетики. Разработка открывает новые возможности распределенной энергетики на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и других территориях без центральных сетей.
Биологи описали неизвестный ранее вид приматов из лесов Конго — черных колобусов с контрастной оранжевой маской на морде. Они отделились от сородичей почти пять миллионов лет назад и сейчас сохранились лишь на крошечном изолированном участке площадью 1700 квадратных километров в глубине тропических лесов.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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