У мух есть уши: «Где у мухи находятся уши? Я думаю что на головогруди.» – Яндекс.Кью

Автор: | 05.06.2021

Содержание

Есть ли у муравья уши? Чем слышит муравей?

Берясь за этот вопрос, я думал: «Ну, уж про муравьев-то всё наверняка известно — и что, и как, и чем они слышат!» Оказалось — ничего подобного! Для мирмекологов (так называют специалистов по муравьям) несомненно только одно: муравьи умеют общаться с помощью звуков. И раз так — значит, у них совершенно точно есть слух и органы, которые (с довольно большой натяжкой) можно назвать ушами.

А «уши» муравьиные нисколечко не похожи на то, что мы с вами привыкли называть этим красивым словом. И «ушей» этих несколько видов. И слух — отнюдь не единственная их функция. И расположены они не только на голове, но и… Ладно, обо всём по порядку.

Как известно, звуки могут распространяться не только по воздуху, но и по жидкости (например, воде) и даже по твердым телам (например, почве, стволам деревьев и листьям). И если для людей важнее всего «воздушные» звуки, то для муравьев, которые всю свою жизнь ползают по земле, деревьям и другим твердым вещам, огромное значение имеют «твердые» звуки. (В принципе, человек тоже способен слышать «твердосубстратные» звуки. Вспомните Василису Прекрасную, которая прикладывает ухо к земле, чтобы услышать, далеко ли скачет Кащей Бессмертный на своем богатырском коне.)

А чтобы такие «твердые» звуки распознать, нужно уметь воспринимать вибрации, колебания субстрата. И для этого мало двух ушей на голове — органы слуха должны быть расположены везде, где только организм соприкасается со «звучащей» поверхностью, то есть практически по всему телу.

По строению эти органы тоже ничуть не похожи на уши людей или, скажем, зайцев. Поскольку они не должны воспринимать пролетающие в воздухе волны, то им совершенно ни к чему тот наружный «уловитель» в виде раковины, который мы и привыкли называть ухом. А состоят эти слуховые органы из своеобразных «струн» (они называются сколопидии), натянутых между кутикулой (наружным скелетом насекомого) и специальной гибкой мембраной. Каждый сколопидий состоит из трех клеток, одна из которых — нервная. Если поверхность, к которой прикасается муравей, станет колебаться, то кутикула начнет тянуть сколопидий. Когда сколопидий растягивается, то нервная клетка под воздействием натяжения возбуждается и отправляет импульс в соответствующий нервный узел. Таким образом колебания поверхности превращаются в нервные импульсы, и муравей слышит звук. Вышеописанные органы называются хордотональными и занимаются не только различением звуков, но также и проприоцепцией — то есть они чувствуют растяжение мышц и определяют положение тела в пространстве.

Итак, с «твердыми» звуками мы разобрались. Но слышит ли муравей также «воздушные» звуки? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет, однако можно экстраполировать на муравьев данные, полученные на других насекомых — например, комарах и мухах.

А мухи и комары умеют слышать «воздушные» звуки с помощью специальных щетинок, расположенных на усиках. Звуковая волна шевелит такую щетинку, щетинка тянет за сколопидий, от этого расположенный в сколопидии нейрон разряжается и отправляет в нервный узел импульс. Такие органы слуха называются джонстоновыми органами. Они являются подтипом хордотональных органов и чувствительны только в ближнем поле (обычно на расстоянии не более десятков сантиметров). Нетрудно понять, что они будут ощущать не только звуки как таковые, но и любое колебание воздуха — например, ветер, вызванный приближающейся мухобойкой.

И кроме того, у насекомых есть еще один вид органов чувств, способных к восприятию звуков, — трихоидные сенсиллы. Этим сложным словосочетанием называются крохотные щетинки на теле насекомого. Эти щетинки непосредственно (а не через сколопидий, как джонстоновы органы) соединены с нервным окончанием, и, когда звуковая волна (или просто ветер) колеблет трихоидные сенсиллы, нервное окончание возбуждается и генерирует импульс, и в результате информация о колебаниях доходит до соответствующего нервного узла. У муравьев есть трихоидные сенсиллы, но вот достаточно ли они чувствительны, чтобы воспринимать звуки, до сих пор окончательно не выяснено.

Зато кое-что известно насчет того, как муравьи используют звуковую сигнализацию.

Например, муравьи-кампонотусы, или древоточцы, выгрызающие свои гнезда в древесине, ударяют челюстями или брюшком по стенкам гнезда, чтобы призвать сородичей на его защиту.

А еще многие муравьи умеют стрекотать, потирая брюшком о специальные «тёрки» на стебельке между грудью и брюшком (рис. 3). Стрекот получается еле слышным, человеческое ухо едва различает его даже на близком расстоянии. Однако муравьям такой громкости достаточно, и они прекрасно могут общаться друг с другом с помощью стрекотания.

Например, это стрекотание передается через почву. Сородичи могу откопать закопанного в песок муравья, услышав его «крики о помощи».

И через листья и ветви деревьев вибрация от стрекотания тоже передается. Используют это некоторые муравьи весьма неожиданным образом. Оказалось, что у муравьев-листорезов вибрация брюшка передается к челюстям (мандибулам). Когда мандибулы режут лист, то вибрируют с частотой около 1 кГц (тысячу раз в секунду!). Благодаря этому лист режется если и не быстрее, то ровнее и аккуратнее.

А позже выяснилось, что муравьи чаще стрекочут, когда режут не более жесткие, а более вкусные листья! Оказалось, что при этом к более крупным рабочим муравьям подбегают более мелкие. Потом крупный рабочий тащит срезанный лист в муравейник, а мелкие забираются на лист и едут на нём. Но они не просто катаются, а, например, защищают рабочих-носильщиков от мух, которые пытаются отложить на тело крупных рабочих свои яички.

Недавно выяснилось, что звуки для общения используют не только муравьи, но и их паразиты. В муравейнике обычно живут сотни видов других насекомых. Среди них — гусеницы некоторых бабочек-голубянок. Эти гусеницы похожи на личинку определенного вида муравьев по виду, а главное, по запаху. Рабочие муравьи, найдя такую гусеницу, тащат ее в гнездо. Гусеницы некоторых видов продолжают так хорошо подражать личинкам, что рабочие муравьи кормят их, как своих собственных младших сестер (рабочие муравьи — это бесплодные самки, а личинки — их сестры).

Недавно выяснилось, что гусеницы и куколки «голубянок-кукушат» издают звуки, подражая взрослым муравьям. При этом, как оказалось, у муравьев-хозяев (одного из видов рода Myrmica) матки и рабочие муравьи стрекочут по-разному. Если проигрывать рабочим звуки, издаваемые маткой, они окружают источник звука и принимают характерные «защитные» позы, как будто охраняют настоящую матку. Хитрые гусеницы и куколки голубянок подражают именно звукам матки, и рабочие муравьи бросаются их охранять!

Этот пример показывает, что звуки могут играть в жизни муравьиной семьи важную роль: в частности, королевский «хорошо поставленный голос» помогает матке занимать высшую ступень в иерархии. А значит, муравьи хорошо различают разные звуки своих сородичей — чем бы они ни слышали…

Автор благодарен Н. Г. Бибикову, А. А. Захарову и Вере Башмаковой
за консультации и помощь при подготовке ответа.

Ответил: Сергей Глаголев

Муха в ухе — Что делать, если в ухо попало насекомое, советы от врачей ООО «Поликлиника на Автозаводской»

Что делать, если в слуховом проходе оказалась муха, жук или комар? Для начала успокоим: это не опасно. Да, это неприятно, особенно, от этого может возникнуть головокружение и может заболеть голова. Но барабанная перепонка не даст ему проникнуть дальше.

Первая помощь при попадании насекомого в ухо (мухи, мушки или комарика)

Живое инородное тело внутри уха причиняет дискомфорт шевелением. Поэтому в первую очередь нужно его остановить. Для этого закапайте в слуховой проход несколько капель растительного масла или спирта и укладывайтесь в постель. Масло мешает насекомому дышать и оно старается выбраться из слухового прохода. Если по истечении двух часов этого не произошло и шевеления не прекратились – закапайте масло еще раз.

Если же шевеления прекратились, но инородное тело еще внутри, нужно его удалить. Для этого промойте слуховой проход теплой водой с помощью спринцовки или шприца без иглы. Если после нескольких попыток вам не удалось удалить жука, муху, мушку или комара из уха – обратитесь к врачу-отоларингологу или вызовите его на дом.

Чего делать нельзя?

  • Ни в коем случае не пытайтесь выковырять инородное тело твердыми предметами – зубочистками, ватными палочками или спичками. Так вы можете повредить слуховой проход.

  • Не пробуйте промывать ухо водой, если вы не уверены, что у вас в слуховом проходе именно живое инородное тело, а не другой мелкий предмет – иначе оно может набухнуть и извлечь его будет сложно.

  • Не вытаскивайте ничего из уха пинцетом – это должен делать врач!

Как ЛОР удалит инородное тело?

Для начала отоларинголог осмотрит вас, чтобы точно определить, осталось ли что-то внутри уха и живое ли оно. Если врач подтвердит, что в ухо попало насекомое (муха, мушка или комарик), нужно будет его удалить. Метод удаления определит врач.

В зависимости от того, какого оно размера и как глубоко находится, врач либо промоет вам слуховой проход водой, либо извлечет муху/жука/комара с помощью пинцета. Если до обращения к врачу вы долго пытались удалить беспокоящий объект из уха самостоятельно – слуховой проход может быть поцарапан. В этом случае доктор может порекомендовать местное лечение.

Шум в ушах не стоит игнорировать даже молодым людям

Только представите: вы уже сосредоточились на чтении, но вдруг услышали звук, похожий на жужжание мухи, или уже готовы были погрузиться в сон, как в ушах раздается нечто похожее на свист или писк. Безусловно, это вызовет негативные эмоции и раздражение.

Подобные звуки в ушах и называют шумом.

Многие люди полагают, что шумом в ушах, прежде всего, мучаются пожилые, тем не менее, в наше время все больше молодых людей страдают от этого. На самом деле подобные субъективные ощущения нельзя недооценивать, и зачастую это является первым звонком нарушения слуха. Но есть еще несколько причин возникновения шума в ушах. Сегодня мы о них поговорим.

1. Громкие звуки

Громкие звуки и шумы часто провоцируют нарушение слуха. К примеру, если каждый день слушать громкую музыку в наушниках или часто бывать на больших концертных площадках, ночных клубах, посещать рок-концерты, то это очень негативно может сказаться на том, как вы будете слышать в дальнейшем.

Кроме того, ваше соседство с аэродромом или железнодорожной магистралью может стать провоцирующим фактором, вызывающим постоянный шум в ушах.

2. Нестабильное эмоциональное состояние

Шум в ушах тесно связан с состоянием нервной системы, особенно депрессией, тревогой и др. Научные исследования свидетельствуют о том, что шум в ушах и эмоциональное состояние очень связаны. Человек, испытывающий подобную проблему, может страдать бессонницей, быть подавленным, печальным, раздражительным, рассеянным, тревожным, утрачивать социальные связи. Молодые люди, которые испытывают большое умственное и эмоциональное напряжение в процессе учебы или работы, часто жалуются на шум в ушах.

3. Некоторые заболевания и прием медикаментов

Ряд болезней уха, в том числе средний, наружный отит и др. могут привести к воспалению в наружном слуховом проходе, а такие болезни, как атеросклероз, гипертония и др. могут вызвать изменение кровотока, вследствие чего возможно появление шума. Следует знать, что подобное явление может возникать как следствие побочного действия некоторых лекарственных препаратов, к примеру, аспирина, эритромицина и др.

Специалисты рекомендуют следующие способы избавления от такого неприятного явления, как шум или звон в ушах.

Постоянное присутствие посторонних звуков оказывает негативное влияние на состояние нервной системы человека, причиняет беспокойство, ввергает в состояние депрессии, снижает память и внимательность, не позволяет мозгу отдыхать. К настоящему времени медицинская наука пока не способна полностью избавить больных от страдания, но, тем не менее, есть несколько способов облегчить состояние человека. Вот они:

● Держаться вдали от источника шума

Особенно это касается молодых людей, которые привыкли целый день слушать громкую музыку в наушниках.

● Профилактика заболевания слухового прохода

Обратите внимание на то, чтобы не заболеть средним отитом, к примеру, плавая в бассейне, не забудьте взять с собой затычки для ушей с тем, чтобы вода не попала во внутреннее ухо. Контролируйте уровень кровяного давления, проводите профилактику атеросклероза, при этом откажитесь от вина и кофе, которые, как известно, расширяют кровеносные сосуды.

● Переключите внимание

Говорят, когда глаза не видят—душе спокойнее, таким образом, перефразируя поговорку, можно сказать: уши не слышат—душе спокойнее. Можно, например, отвлечь внимание на так называемый «белый шум». Что это такое? Проще говоря, это все гармоничные, мелодичные, приятные не режущие ухо звуки. Иногда в качестве отвлекающего момента можно использовать даже звуки, издаваемые вентилятором или кондиционером. Но лучше всего концентрировать внимание на природных звуках: водопада, морского прибоя, дождя, водопада и др.

● Улучшить эмоциональное состояние

Психологические факторы могут вызвать шум в ушах, поэтому больные, страдающие от депрессии или тревожного расстройства, возможно, подвергаются так называемому вторичному субъективному ощущению. Прием антидепрессантов или транквилизаторов эффективно облегчает симптоматику, но препараты стоит принимать после консультаций с врачом.

● Научиться жить в этом состоянии

Психотерапия способна помочь облегчить состояние больного. Ее суть заключается в том, чтобы научить людей спокойно переносить дискомфорт, а не вести с ним неравный бой.

Если проблема шума в ушах возникает у вас лишь изредка, это не должно вызывать у вас серьезного беспокойства. Однако, если патологическое состояние преследует вас уже длительное время, это может означать первые сигналы того, что с вашим слухом есть проблемы. Этим никогда не стоит пренебрегать, даже если вы еще очень молоды.

Почему человеку так трудно убить муху, а мухе-убийце — запросто

  • Рори Гэллоуэй,
  • автор научных публикаций

Автор фото, Science Photo Library

Попробуйте прихлопнуть муху и вы сразу поймете, что она быстрее вас. Намного быстрее. Как же этим крошечным существам с их микроскопическими мозгами удается так легко обвести нас вокруг пальца?

Вероятно, вы задумывались над этим, безуспешно гоняясь с мухобойкой по комнате за назойливой тварью. Как они так ловко уворачиваются? Неужели они умеют читать наши мысли?

Ответ заключается в том, что, по сравнению с человеком, мухи видят происходящее в замедленном темпе.

Взгляните на часы с секундной стрелкой. Они тикают с определенной скоростью. Но черепахе будет казаться, что стрелка тикает в четыре раза быстрее. А для большинства видов мух, наоборот, отсчет секунд будет тянуться примерно в четыре раза медленнее. По сути, у каждого биологического вида свое восприятие течения времени.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Для мухи время течет гораздо медленнее, чем для человека

Это происходит потому, что все живые существа, наделенные зрением, воспринимают окружающий мир как непрерывное видео, но изображение, передающееся из глаз в мозг, они сводят в отдельные кадры с разной заданной частотой.

У человека заданная частота составляет в среднем 60 кадров в секунду, у черепах — 15, а у мух — 250.

Время относительно

Скорость, с которой эти изображения обрабатываются мозгом, называется «частотой слияния мельканий». Как правило, чем меньше биологический вид, тем выше скорость подачи световых импульсов, и поэтому мухи постоянно оставляют человека с носом.

Профессор Роджер Харди из Кембриджского университета демонстрирует, как работает глаз мухи.

«Частота слияния мельканий — это просто скорость, с которой свет должен включаться и выключаться, прежде чем его можно будет увидеть или воспринять как непрерывное изображение», — говорит профессор Харди.

Он вживляет насекомым крошечные электроды в живые светочувствительные клетки глаз — фоторецепторы — и включает мигающие светодиодные индикаторы, постепенно увеличивая частоту вспышек.

Фоторецепторы реагируют на каждую вспышку светодиода электрическими импульсами, которые отображаются на экране компьютера.

Тесты показывают, что у некоторых мушиных особей рецепторы отчетливо реагируют на мигание до 400 раз в секунду, более чем в шесть раз быстрее, чем человеческий глаз.

Рекордсменом считается муха-убийца — обитающее в Европе крошечное хищное насекомое, которое охотится на других мух. И ловит оно жертв прямо в полете.

В своей «мушиной лаборатории» в Кембриджском университете доктор Палома Гонсалес-Беллидо демонстрирует сверхбыструю реакцию охотника, запустив обычных комнатных мух в специальную камеру к самке мухи-убийцы.

Автор фото, OTHER

Подпись к фото,

Глаза мухи-убийцы содержат гораздо больше митохондрий, чем глаза других видов мух

С помощью скоростной видеокамеры Палома записывает поведение охотника и жертвы с частотой 1000 кадров в секунду. Компьютер постоянно сохраняет последние 12 секунд видеозаписи.

Вот в камере что-то происходит, и Палома нажимает кнопку, чтобы остановить запись.

Подпись к фото,

Доктор Палома Гонсалес-Беллидо демонстрирует сверхбыструю реакцию мухи-убийцы

«Время нашей реакции настолько медленное, что, если мы хотим остановить запись в момент события, выясняется, что это событие уже произошло», — говорит доктор.

Получается, мы даже не можем нажать кнопку вовремя.

Муха против мухи

На видеозаписи видно, что сначала муха-убийца сидит неподвижно. Но как только комнатная муха пролетает примерно в семи сантиметрах над ней, охотница совершает молниеносный бросок, а затем обе оказываются на дне камеры.

Лишь после просмотра замедленной съемки на компьютере становится ясно, что произошло: муха-убийца взлетела, трижды облетела жертву, несколько раз пытаясь ее схватить, прежде чем ей удалось это сделать передними лапами, сбить на пол и впиться в добычу.

Весь эпизод от взлета до посадки занял одну секунду. В наших глазах это мгновение. И наоборот — в глазах мухи человеческая рука движется со скоростью улитки.

Столь невероятную скорость поведения мухе-убийце обеспечивают митохондрии — биологические клетки, которых у этого хищника в глазах гораздо больше, чем у других видов мух.

Эти клетки вырабатывают энергию, необходимую световым рецепторам глаза. Быстрое зрение потребляет больше энергии, чем медленное, и плотоядная диета мухи-убийцы обеспечивает питание энергоемких клеток.

Но даже если бы человек имел такое же количество митохондрий в глазах, у нас не было бы столь высокой скорости зрения, потому что светочувствительные клетки мух по конструкции сильно отличаются от человеческих.

К этим структурным различиям привел процесс эволюции. Развитие глаз у членистоногих и позвоночных пошло совершенно разными путями около 700-750 миллионов лет назад.

Струнная теория

Как говорит профессор Роджер Харди, глаза мух работают по принципу механической передачи импульсов — они реагируют на свет с помощью горизонтально расположенных крошечных волокон, которые передают сигнал, как струны.

Зрение позвоночных устроено по-другому: в глазу у них имеются длинные трубчатые клетки, обращенные к источнику света, с химическими веществами, которые реагируют на сигнал.

«С точки зрения возможности сформировать сильную реакцию на небольшое количество света механизм членистоногих более чувствителен, к тому же и скорость его реакции выше, чем у стержней и конусов в глазу у позвоночных», — объясняет он.

Подпись к фото,

Профессор Роджер Харди изучает структуру глаза мухи

Есть несколько причин более высокой чувствительности механической системы передачи данных.

Прежде всего «струны» позволяют ускорить нейронные сигналы. Кроме того, у нейронных импульсов существует предел скорости, и благодаря меньшей протяженности нерва от глаза до мозга у членистоногих по сравнению с более крупными позвоночными процесс передачи данных протекает быстрее.

Впрочем, и некоторые позвоночные имеют гораздо более быстрое зрение, чем человек. Похоже, что с быстрым зрением взаимосвязана способность летать. Вероятно, летающим существам небольших размеров необходима быстрая реакция во время полета, чтобы не врезаться в препятствие.

Всё относительно

Среди позвоночных самое быстрое зрение встречается у животных и птиц, которые ловят насекомых в воздухе.

Шведские ученые из Уппсальского университета обнаружили, что птичка мухоловка способна распознавать свет, который вспыхивает и выключается 146 раз в секунду.

Этот показатель примерно вдвое больше, чем у человека, хотя и не столь высокий, как у средней мухи.

Способность «замедлять время» развилась у мухоловок в процессе эволюции. Особи, способные перехитрить добычу, стали питаться сытнее, приносить больше потомства и передавать ему по наследству быстрое зрение родителей.

Но эволюционная «гонка вооружений» никогда не заканчивается. Мухи, за которыми гоняются птицы с быстрым зрением, тоже развивают скорость реакции, и так далее.

В общем, в другой раз после неудачной попытки пристукнуть муху не унывайте. В том, что ваши движения столь медленны и неуклюжи, виноваты сотни миллионов лет естественного отбора, научившего мух неспешно наблюдать за вами.

Время между вами и мухой очень относительно.

Почему муху так сложно прихлопнуть? / Хабр

Попробуйте прихлопнуть муху, и вскоре вы убедитесь, что она быстрее вас. Намного быстрее. Но каким же образом эти крохотные существа с их мельчайшим мозгом так легко нас обманывают?

Вы, вероятно, размышляли об этом, после того, как бегали за мухой по всему дому, размахивая тапком, и раз за разом неудачно им хлопая. Как она так быстро двигается? Она что, читает мои мысли?

Этот вопрос был освещён в последнем эпизоде нашей передачи BBC World Service CrowdScience, где рассказывалось о суперспособностях маленьких животных. Суть ответа состоит в том, что по сравнению с нами, мухи воспринимают наш мир в замедленном виде.

Для иллюстрации обратите внимание на часы с секундной стрелкой. Человек видит перемещения стрелки с определённой скоростью. Для черепахи эта скорость в два раза больше. Для большей части видов мух каждое тиканье часов длится примерно в четыре раза дольше. Воспринимаемая скорость времени у разных видов разная.


Это происходит оттого, что животные воспринимают окружающий их мир в виде непрерывного видео. На самом деле они строят эту картинку на основе изображений, поступающих из глаз в мозг в виде отдельных вспышек, определённое количество раз в секунду. У человека происходит примерно 60 таких вспышек в секунду, у черепах – 15, у мух – 250.

Всё относительно

Скорость, с которой эти изображения обрабатываются мозгом, называется «скоростью слияния мельканий». Обычно, чем меньше вид, тем больше у него скорость слияния – и тут мухи нас сильно опережают.

Профессор Роджер Харди из Кембриджского университета изучает работу глаз мухи, и у него есть эксперимент для определения скорости слияния мельканий.

«Скорость слияния мельканий – это просто мера того, как быстро нужно отключать и включать обратно свет, чтобы он казался непрерывным», – говорит профессор Харди.

Роджер вставляет крохотные стеклянные электроды в живые светочувствительные клетки глаз – фоторецепторы – а затем использует светодиоды, мигающие со всё увеличивающейся скоростью. Каждая вспышка светодиода вызывает небольшой электрический ток в фоторецепторах, и его можно увидеть на экране компьютера. Тесты показывают, что наиболее быстрые мухи реагировали на мигание, происходящее до 400 раз в секунду – это больше, чем в шесть раз превышает нашу скорость.

Самое быстро зрение из всех было обнаружено у мух, которых буквально называют «мухи-убийцы» [судя по всему, имеется в виду вид Coenosia attenuata, т.н. муха-охотник, происходящая с юга Европы / прим. перев.]. Это небольшие хищные мухи, живущие в Европе, ловящие других мух в воздухе, и обладающие сверхбыстрой реакцией. В мушиной лаборатории Кембриджского университета доктор Палома Гонзалес-Беллидо демонстрирует охоту мух-убийц, выпуская в специальный бокс для съёмки жертв в виде плодовых мушек.

Палома записывает их поведение на скорости в 1000 кадров в секунду при помощи специальной камеры. Соединённый с нею компьютер записывает видео, которое перезаписывается каждые 12 секунд. Во время движения мухи Палома нажимает кнопку, если хочет, чтобы последние 12 секунд видео записались надолго.

«Наше время реакции настолько плохое, что если бы мы захотели остановить видео, думая, что что-то происходит, оно бы уже произошло», – говорит Гонзалес-Беллидо. Мы даже не успеваем нажать кнопку до того, как всё произойдёт – настолько это быстро.

Муха против мухи

Попав в бокс с жертвами, муха-убийца сначала сидела неподвижно, но как только плодовая мушка пролетела в 7 см от неё, сделала резкое движение, и внезапно муха-убийца оказалась на дне коробки, пережёвывая дрожащую мушку.

Только при просмотре замедленного видео на компьютере стало понятно, что произошло: муха-убийца взлетела, облетела плодовую мушку вокруг три раза, постоянно пытаясь схватить, а затем ей всё же удалось схватить её за передние лапки.

И вся эта история заняла всего одну секунду. Глаза воспринимают это как мелькание, поэтому хлопающая рука человека для мухи должна двигаться с черепашьей скоростью.

Чтобы муха-убийца могла двигаться так быстро, опережая даже других мух, светочувствительные клетки в её глазах содержат гораздо больше митохондрий («батареек» биологических клеток»), чем у других мух.

Это батареи, питающие клетку, поэтому быстрое зрение должно отнимать больше энергии, чем медленное. Это объясняет, почему глаза просто не установлены в режим самого быстрой работы из возможных.

Плотоядная диета мух-убийц даёт им много энергии, необходимой для питания высокоэнергетических клеток. Но даже если бы в клетках наших глаз было столько же митохондрий, у нас не было бы такого скоростного зрения, поскольку светочувствительные клетки мух устроены совсем по-другому, не как у позвоночных.

Причиной структурных различий в строении глаз является эволюция. У членистоногих и позвоночных, групп для мух и людей соответственно, эволюция глаз шла раздельно последние 700-750 млн лет.

Теория струн

Глаза мух эволюционировали, чтобы воспринимать свет через набор крохотных струноподобных структур, расположенных горизонтально по пути следования света в глазу. Эти структуры механически реагируют на свет, в то время как у позвоночных есть вытянутые клетки, похожие на трубочки, направленные в сторону света, в которых на свет реагируют химические соединения.

Роджер в своей лаборатории изучает структуру глаза мухи. «Он более чувствительный, в том смысле, что способен выдавать большой сигнал для самого малого количества света, а также он может реагировать быстрее, чем палочки и колбочки в глазу позвоночных», – поясняет он.

Этой повышенной чувствительности есть несколько причин, но именно Харди обнаружил, что они реагируют на свет механически, а не химически, как колбочки и палочки.

Механическое реагирование позволяет быстрее создавать нервные сигналы. Кроме того, существует ограничение скорости, с которой нервные импульсы могут идти – и короткое расстояние между глазом и мозгом мухи ускоряет процесс по сравнению с крупными позвоночными.

У некоторых позвоночных зрение быстрее нашего. Судя по всему, умение летать коррелирует со скоростью зрения, как и малый размер. Возможно, это связано с тем, что небольшие летающие животные должны уметь быстро реагировать в полёте, чтобы избегать приближающихся препятствий.

Замедленные хлопки

Самое быстрое зрение обнаружено у видов, ловящих мух в воздухе.

Исследуя зрение мухоловки-пеструшки, небольшой птички отряда воробьинообразных, ловящей мух на лету, учёные из Университета в Упсала в Швеции обнаружили, что она способна различать мигание света со скоростью 146 раз в секунду.

Птиц дрессировали так, чтобы они связывали мигающий свет с угощением, и они успешно отличали мигающий свет до скоростей 146 раз/с. Это примерно в два раза быстрее, чем могут видеть люди, но не так быстро, как у средней мухи. А это значит, что птицы, как и мухи, воспринимают каждое тиканье часов медленнее людей.

На мухоловок давит эволюция, заставляя воспринимать ход времени так медленно, как это возможно, чтобы опередить их быструю добычу. В ходе эволюции птицы, воспринимающие время медленнее, могут быстрее реагировать на добычу, едят больше, выращивают больше птенцов и передают скоростное зрение будущим поколениям.

Мухи, которых ловят птицы с быстрым зрениям, тоже будут вырабатывать ускоряющуюся реакцию, чтобы избежать поимки. Эта эволюционная гонка вооружений идёт больше, чем существуют сами птицы. Мухи, бывшие добычей, вырабатывали быстрое зрение, чтобы избежать поимки хищных мух с тех пор, как они научились летать.

В следующий раз, когда вы безуспешно попытаетесь прихлопнуть муху, не расстраивайтесь. Ваше неуклюжее и медленное движение встретилось с миллионами лет естественного отбора, который позволил мухам воспринимать ваши попытки в замедленном виде. В общем, для вас и для мухи время, судя по всему, идёт относительно.

Может ли насекомое залезть в ухо? | Вопрос-ответ

Мошки, жучки и даже тараканы могут легко заползти в слуховой проход. В некоторых случаях насекомое способно прожить в ухе без еды и воды неделю. По словам врачей, с подобной проблемой пациенты обращались не раз. 

В большинстве случаев насекомые попадают в ухо в поисках еды, когда человек спит. В 2018 году американский энтомолог Коби Шаль назвал уши спящих людей «безопасным местом для еды или отдыха». По словам ученого, насекомые любят небольшие, теплые и влажные места. Шаль отмечает, что их привлекают запахи ферментированных продуктов, таких как хлеб и пиво. Запах серы, исходящий из уха, по-видимому, тоже привлекателен для них. По словам энтомолога, насекомые также забираются в слуховой проход для того, чтобы согреться или спрятаться. Но такие случаи проникновения крайне редки, поэтому не стоит беспокоиться об этом каждый раз, отходя ко сну.

Как определить, что насекомое проникло в ухо? 

Наиболее распространенными симптомами попадания в ухо насекомого являются боль и дискомфорт. В такой ситуации человек пытается прочистить ушной канал. В ухе также могут возникнуть неприятные ощущения, жужжание и шумы. В некоторых случаях попадание насекомого может привести к таким осложнениям, как потеря слуха, кровотечение, инфекция и даже повреждение барабанной перепонки и отек. Во избежание инфекции, повреждения уха и ухудшения слуха необходимо удалить насекомое.

Что делать, если насекомое попало в ухо? 

По словам отоларинголога, профессора, доктора медицинских наук Владимира Козлова, почувствовав в ушном канале инородное тело, нужно сразу же вызывать скорую помощь. «Насекомое может проникнуть в слуховой проход и погибнуть там. Человек может жить с ним некоторое время. Если вы почувствовали дискомфорт в ухе либо ощущаете, что насекомое шевелится в слуховом проходе, не пытайтесь удалить его ватным тампоном, в результате этого насекомое может заползти еще дальше. Это может привести к повреждению среднего уха или барабанной перепонки. В случае попадания в ухо насекомого лучше сразу обращаться к врачу. Если такой возможности нет, можно закапать небольшое количество теплой воды либо пару капель борного спирта, ушные капли, чтобы нейтрализовать насекомое и вымыть его. Если в проходе не будет воздуха, любое насекомое погибнет. Если же насекомое забралось слишком далеко и достать его трудно, лучше не делать ничего самостоятельно, а обратиться к специалисту, у которого есть необходимые инструменты», — рассказал Козлов «АиФ».

12 самых вкусных блюд из насекомых. Фото | ForbesLife

Жареные бамбуковые черви

Где: Таиланд, Китай, Латинская Америка

Для тайцев тарелка зажаренных в масле бамбуковых червей — такой же традиционный способ начать обед, как салат или суп для европейцев. Вкус и текстура у них немного напоминают попкорн, хотя каким-то особенным ярко выраженным вкусом они не обладают, зато очень питательны.

На самом деле это вовсе не черви, а личинки травяной моли из семейства огневок-травянок (Crambidae), живущей в бамбуке. Традиционно их собирают, срезая бамбуковые стебли, но с недавних пор стали разводить коммерческим образом на фермах и расфасовывать в пакетики, как чипсы. Продукцию фирмы Bizarre Food можно, например, купить в Англии. Помимо Таиланда бамбуковых червей с удовольствием едят в Китае и в бассейне реки Амазонки.

Следующий слайд

Шашлык из личинок жука-усача

Где: Восточная Индонезия

Усачи, крупные и блестящие жуки с длинными усами-антеннами, распространены по всему миру, много их и в России. У нас их также называют жуками-дровосеками, в англоязычном мире — жуками-козерогами (capricorn beetle).

Личинки жуков-усачей, обитающие в корнях саговых пальм, — это очень популярная деревенская еда в Восточной Индонезии. Ради жирных и сочных личинок индонезийцы иногда сводят на нет небольшие пальмовые рощицы, а затем, аккуратно нанизав на прутья, поджаривают личинок над огнем. У них нежная мякоть, но очень плотная шкурка, которую нужно долго разжевывать. На вкус личинки напоминают жирный бекон.

У личинок есть и еще одно применение: деревенские жители используют их в качестве ершика для ушей — живую личинку засовывают в ухо, придерживая за хвостик пальцами, и та довольно быстро выедает ушной воск.

Следующий слайд

Сыр с личинками сырной мухи

Где: Сардиния

Этот сыр — доказательство того, что насекомых едят не только в Африке и Азии. Casu marzu — важный сардинский специалитет: сыр из непастеризованного козьего молока с живыми личинками сырной мухи Piophila casei. Для большинства любителей сыра casu marzu — это не просто зрелый сыр или сыр с плесенью, а окончательно протухший сыр с червями. Строго говоря, так оно и есть: это обычный пекорино, с которого срезают верхний слой, чтобы сырная муха беспрепятственно отложила в нем свои яйца. Появляющиеся затем личинки начинают выедать сыр изнутри — кислота, содержащаяся в их пищеварительной системе, разлагает жиры в сыре и придает ему специфическую мягкость. Часть жидкости даже вытекает наружу — она называется lágrima, что в переводе значит «слеза».

На Сардинии casu marzu считают афродизиаком и традиционно едят вместе с червями. Более того, считается, что casu marzu безопасно есть, лишь пока личинки живы. Делать это непросто: потревоженные личинки, достигающие сантиметра в длину, могут выпрыгивать из сыра на высоту до 15 см — описано много случаев, когда они попадали в глаз тому, кто пробовал сыр. Поэтому любители casu marzu часто едят этот сыр в очках или же, намазав его на хлеб, прикрывают сэндвич рукой. Впрочем, удалить личинок из сыра не считается преступлением. Самый простой способ — засунуть кусок сыра или сэндвич в бумажный пакет и плотно его закрыть: задыхающиеся личинки начинают выпрыгивать наружу. Когда стрельба в пакете прекращается, сыр можно есть.

Разумеется, никаким гигиеническим стандартам Евросоюза casu marzu не соответствует и долгое время был под запретом (его можно было купить только на черном рынке по цене, вдвое превышающей цену обычного пекорино). Но в 2010 году casu marzu был признан культурным достоянием Сардинии и вновь разрешен.

Следующий слайд

Сушеные гусеницы мопане с луком

Где: Южная Африка

Высушенные гусеницы ночных бабочек Gonimbrasia belina, южноафриканского вида павлиноглазок, живущих на деревьях мопане, — важнейший источник белка для жителей Южной Африки. Собирательство этих гусениц в Африке — вполне серьезный бизнес: в супермаркетах и на рынках можно встретить как засушенных и подкопченных вручную, так и маринованных, закатанных в жестянки гусениц.

Чтобы приготовить гусеницу, нужно сначала отжать ее зеленые кишки (обычно гусениц просто сжимают в руке, реже — разрезают вдоль, как стручок гороха), а затем отварить в подсоленной воде и высушить. Сушенные на солнце или копченые гусеницы очень питательны, почти ничего не весят и долго хранятся, но не обладают особенным вкусом (чаще всего их сравнивают с сушеным тофу или даже с сухим деревом). Поэтому обычно их обжаривают до хруста вместе с луком, добавляют в похлебки, тушат в разных соусах или подают с кукурузной кашей садза.

Впрочем, очень часто мопане едят и сырыми, целиком или, как в Ботсване, оторвав предварительно голову. На вкус они напоминают чайные листья. Собирают гусениц вручную, обычно занимаются этим женщины и дети. И если в лесу они принадлежат кому угодно, то собирать гусениц на соседских деревьях считается дурным тоном. В Зимбабве женщины даже помечают деревья со своими гусеницами или переносят молодых гусениц поближе к дому, устраивая своеобразные плантации.

Следующий слайд

Вареные осы

Где: Япония

Старшее поколение японцев до сих пор уважает ос и пчел, приготовленных самыми разными способами. Одно из таких блюд — хатиноко — это личинки пчел, сваренные с соевым соусом и сахаром: полупрозрачная, сладковатая карамелеподобная масса, которая хорошо идет с рисом. Так же готовятся и осы — блюдо с ними называется дзибатиноко. Пожилым японцам это блюдо напоминает о послевоенных годах и карточной системе, когда в Японии ос и пчел ели особенно активно. Оно пользуется стабильным спросом в токийских ресторанах, пусть даже и в качестве ностальгического аттракциона.

В целом же хатиноко и дзибатиноко считаются достаточно редким специалитетом префектуры Нагано. Чуть чаще встречаются жареные черные осы: их иногда подают к пиву в японских тавернах. Еще один специалитет — рисовые крекеры с земляными осами — делают в деревне Омати. Это маленькие печенья с влипшими туда взрослыми осами — на каждое приходится от 5 до 15 ос.

Японские блюда, сделанные из диких ос и пчел, стоят недешево: на поток этот бизнес поставить невозможно, само приготовление довольно трудоемко. Охотники за осами и пчелами привязывают к взрослым особям длинные цветные нитки и таким образом отслеживают их гнезда. Впрочем, в японских магазинах можно найти и консервированных пчел — обычно таким образом пчеловодческие хозяйства сбывают излишки.

Следующий слайд

Шелкопряд, обжаренный с имбирем

Где: Китай, Корея, Япония, Таиланд

Город Сучжоу и его окрестности славятся не только качественным шелком, но и довольно редкими блюдами из куколок тутового шелкопряда. Как известно, гусеницы шелкопряда обматывают себя тонкой, но прочной шелковой нитью. В коконе они отращивают крылья, усики и ножки. Прежде чем это произойдет, жители Сучжоу отваривают их, удаляют кокон, а потом быстро обжаривают в воке — чаще всего с имбирем, чесноком и луком. Впрочем, нежные личинки, хрустящие снаружи и мягкие внутри, удачно cочетаются практически с любыми овощами и специями. Правильно приготовленные, они напоминают на вкус крабовое или креветочное мясо.

Не менее популярны личинки тутового шелкопряда в Корее. Лотки с беондеги, вареными личинками со специями или личинками на пару, встречаются по всей стране. А в магазинах продаются консервированные шелкопряды, которых надо отварить перед употреблением. Любят их и в Японии, особенно в Нагато, а японский астрофизик Масамичи Ямасита даже предлагает включить шелкопряда в рацион будущих колонистов Марса.

Следующий слайд

Жареные муравьи

Где: Мексика, Колумбия, Австралия, Южная Африка

Муравьи — это самые популярные съедобные насекомые на Земле после кузнечиков. В Колумбии жареных муравьев даже продают в кинотеатрах вместо попкорна. Больше всего в Колумбии любят самок муравьев с яйцами. Их ловят в дождливые дни, когда вода заливает муравейники и самки выбираются наружу. В самом простом деревенском варианте их готовят, завернув в листья и немного подержав над огнем. Это хрустящая, сладковатая закуска с явственным ореховым привкусом.

Но самые вкусные муравьи, так называемые «медовые», водятся в Австралии. Они питаются сладким нектаром, перенося его в раздутых зобиках брюшка (в русскоязычной литературе они называются «муравьиными бочками»). Эти прозрачные пузыри считаются сладким деликатесом среди австралийских аборигенов. Кроме того, два рода медовых муравьев встречаются в Южной Африке и полупустынях Северной Америки.

Следующий слайд

Водные клопы во фритюре

Где: Таиланд, Вьетнам, Филиппины

Большие водные клопы — насекомые из семейства Belostomatidae — обитают по всему миру, больше всего их в Америке, Канаде и Юго-Восточной Азии. Но если для американцев это просто крупные насекомые, укусы которых не проходят иногда по две недели, то в Азии водных клопов с удовольствием едят.

Азиатская разновидность, Lethocerus indicus, самая крупная в семействе — 12 см в длину, поэтому тайцы просто обжаривают их во фритюре и подают со сливовым соусом. На вкус мясо водных клопов напоминает креветок. При этом в Таиланде их едят целиком, на Филиппинах отрывают ножки и крылья (и в таком виде подают к крепким напиткам в качестве закуски), а во Вьетнаме делают из них очень пахучую вытяжку, которую добавляют в супы и соусы. На тарелку супа достаточно одной капли.

Следующий слайд

Кузнечики с авокадо

Где: Мексика

Кузнечиками, как известно, питался еще Иоанн Креститель: акриды, которых он заедал диким медом, — это саранча, близкий родственник кузнечика. Его могли бы понять мексиканцы, для которых кузнечики — это практически национальная еда. Кузнечиков в Мексике едят повсеместно: вареными, сырыми, высушенными на солнце, обжаренными, вымоченными в соке лайма. Самое популярное блюдо — гуакамоле с кузнечиками: насекомых быстро обжаривают, в результате чего они моментально меняют цвет с зеленого на красноватый, смешивают с авокадо и намазывают на кукурузную лепешку.

Как любое мелкое обжаренное насекомое, жареный кузнечик не обладает выдающимся ароматом, и обычно его вкус — это вкус масла и специй, в которых его жарили. Кузнечики, которыми торгуют уличные торговцы в Юго-Восточной Азии, — это просто пережаренные хитиновые оболочки. Вообще же кузнечиков едят везде, где едят насекомых. Вываренных в соленой воде и высушенных на солнце кузнечиков едят на Ближнем Востоке, в Китае их нанизывают на шпажки, как шашлычки, а в Уганде и близлежащих регионах — добавляют в супы. Любопытно, что в Уганде до недавнего времени женщинам не дозволялось есть кузнечиков — считалось, что тогда они рожают детей с деформированными, как у кузнечиков, головами.

Следующий слайд

Стрекозы в кокосовом молоке

Где: Бали

Стрекозы могут развивать скорость до 60 км/ч, так что съедобные стрекозы — это самый настоящий фастфуд. Ловят и едят их на Бали: поймать стрекозу непросто, для этого используют палочки, намазанные клейким древесным соком. Главная сложность — плавным и одновременно быстрым движением коснуться этой палочкой стрекозы.

Пойманных крупных стрекоз, которым предварительно обрывают крылья, либо быстро обжаривают на гриле, либо варят в кокосовом молоке с имбирем и чесноком. Из стрекоз также делают что-то вроде леденцов, обжаривая их в кокосовом масле и посыпая сахаром.

Следующий слайд

Клопы с куриным паштетом

Где: Мексика

Травяных клопов — в частности, из семейства настоящих щитников (Pentatomidae) — в мире тоже едят. Как большинство клопов, щитники вонючие. Чтобы избавиться от неприятного запаха, в Южной Африке их сперва долго вымачивают в теплой воде, а потом просто сушат и грызут.

Напротив, мексиканскую разновидность щитников как раз ценят за их сильный, медицинский запах — вероятно, объясняющийся большим содержанием йода. Американский телеведущий Эндрю Циммерн, который ел щитников в одном из эпизодов своего телесериала Bizarre Foods, сравнивает их вкус с жвачкой «тутти-фрутти». В Мексике из клопов делают соусы, добавляют в тако или, обжарив, смешивают с куриным паштетом.

За сильный запах щитников также ценят во Вьетнаме, где из них готовят острое блюдо bọ xít, и в Лаосе, где клопов перетирают в пасту cheo со специями и травами.

Следующий слайд

Тарантулы, запеченные на углях

Где: Камбоджа

Обжаренные до черноты тарантулы, похожие на лакированные обугленные головешки, — распространенная уличная еда в Камбодже. Удачливый ловец тарантулов в день может поймать до двухсот особей. Продаются они очень быстро. Камбоджийских тарантулов обжаривают в воке с солью и чесноком — на вкус их мясо напоминает нечто среднее между курицей и рыбой.

Крупных тарантулов-птицеедов, достигающих 28 см в поперечнике, едят в Венесуэле, просто запекая их на углях. Чуть более элегантный способ приготовления тарантулов используют в Японии: там сначала отрывают у паука брюшко, затем опаливают волоски и быстро обжаривают в темпуре.

Впрочем, считается, что самые вкусные пауки — не тарантулы, а пауки из семейства Nephilidae, которых едят в Новой Гвинее и в Лаосе. На вкус эти пауки, если их обжарить, напоминают арахисовое масло.

Следующий слайд

Нейроэтология: Fly Hearing

Нейроэтология: Fly Hearing


Модельные системы в нейроэтологии


Зоология

Сравнение размеров самки

Ormia и ее хозяина сверчка Gryllus rubens . (Изображение предоставлено — лаборатория Hoy)

& nbsp

Муха-паразитоид, Ormia ochracea , обитает во Флориде и других частях юго-востока США. Он довольно маленький, не более 1 см в длину.

Самки этого вида паразитируют на видах сверчков рода Gryllus , на которых откладывают личинки 1-го возраста. Личинки зарываются в тело сверчка, где они кормятся и линяют в течение примерно 7 дней, после чего они выходят из сверчка и окукливаются. Сверчки обычно не выживают долго после появления на свет, возможно, из-за токсического воздействия личинки, очищающей кишечник перед тем, как покинуть своего хозяина.


Прослушивание

В отличие от большинства хищных или паразитарных видов мух, Ormia не используют зрение для отслеживания своих целей.Вместо этого самки Ormia используют свои замечательные слуховые способности, чтобы определять местонахождение поющих сверчков (обычно ночью) и откладывать на них своих личинок. Используя громкоговоритель, воспроизводящий записанные крики сверчка, исследователи показали, что самки мух могут с высокой степенью точности определять местонахождение сверчков на расстоянии нескольких метров (в пределах нескольких сантиметров от центра источника звука). Если песня прерывается, когда муха отслеживает звук в полете, муха все еще может измерить расстояние и направление на основе предыдущей информации, чтобы найти источник.

Мухи слышат двумя очень маленькими (площадью ~ 1 кв. Мм) ушами, расположенными на передней части их грудной клетки, чуть ниже места прикрепления головы / шеи — также называемых prosternum . Уши состоят из двух гибких барабанных перепонок , соединенных и связанных небольшой экзоскелетной структурой, preternum . В центре барабанных перепонок находятся крошечные барабанные ямки , где слуховой нерв, несущий сенсорную информацию от каждого уха, прикрепляется к экзоскелету.Весь орган меньше 2 мм в ширину. В отличие от аналогичных структур ушей у других видов насекомых, уши Ormia имеют половой диморфизм — у самцов мух барабанная перепонка меньше, а структура уха в целом уменьшена. Также считается, что этим маленьким ушам недостает чувствительности к песне сверчка, которой обладают самки мух.

Простерна

Ormia с удаленной головой, демонстрирующая анатомию наружного уха. (Изображение предоставлено — лаборатория Hoy)

& nbsp

Внутри органа находится внутренний воздушный мешок, заполняющий большую часть переднегруди.Слуховые органы (которые преобразуют вибрацию барабанных перепонок в нервные сигналы, передаваемые в мозг мухи) — это bulba acustica (BAc) . Один конец органов прикрепляется к барабанным ямкам, другой конец — к внутренним точкам прикрепления экзоскелета. Каждый BAc имеет от 100 до 110 сенсорных нейронов, которые проецируются в слуховые нервы, выходящие из задней части органов, и проецируются в грудные ганглии в центральной нервной системе насекомого.

Верх


Биомеханические субстраты

Что-то, что изначально озадачило исследователей, заключалось в том, как такая точная слуховая способность могла возникнуть из-за такой маленькой структуры уха.Большинство животных с истинным ухом обнаруживают и определяют местонахождение источников звука с помощью двух звуковых функций: межуровневой разницы во времени (ITD) и межуровневой разницы уровней (ILD) . ITD — это разница во времени, которое требуется звукам, чтобы достичь каждого уха. — если звук находится слева от нас, он достигнет нашего левого уха за доли секунды до того, как достигнет правого уха. Если звук идет прямо перед нами, он достигнет обоих ушей одновременно. ILD — это разница в интенсивности звука, измеренная между обоими ушами.Опять же, если звук находится слева от нас, наше левое ухо будет воспринимать звук немного громче, чем наше правое. Это связано с тем, что звук теряет часть своей яркости, поскольку распространяется как по воздуху, так и по нашим головам, продвигаясь дальше к нашему правому уху.

Чрезвычайно маленький размер ушей Ormia представляет проблему при использовании как ITD, так и ILD для локализации заданного звука. Барабанная перепонка мухи находится на расстоянии примерно 500 микрометров (~ 0,5 мм) друг от друга, время, необходимое для прохождения звука через одно ухо, а затем другое, очень мало.На максимуме (звук идет полностью слева или справа) ITD составит всего 1,5 микросекунды (по сравнению с 500-700 микросекундами у людей). Вдобавок, ILD, измеренный между ушами, будет меньше 1 децибела, и часто не будет никакой измеримой разницы! Учитывая эти ограничения, самкам мух должно быть чрезвычайно сложно или почти невозможно найти поющих сверчков, на которых они откладывают личинки, однако им удается находить хозяев как в дикой природе, так и в лаборатории! Путем тщательного изучения биологи обнаружили, что у Ormia есть как механические, так и нервные трюки, которые они могут использовать, чтобы превратить крошечные звуковые сигналы местоположения в сигналы, достаточно большие и сильные, чтобы их нервная система могла успешно определить источник звука.

СЭМ-изображение

Ormia анатомии наружного уха, на котором четко видны барабанные перепонки и передняя часть грудины (от Robert et al. 96).

& nbsp

Изучая механическую природу ушей мух, исследователи обнаружили, что структура грудины, соединяющая обе барабанные перепонки, играет решающую роль в обнаружении и локализации звука. Структура действует как гибкий «рычаг» и помогает передавать и усиливать энергию колебаний между обеими барабанными перепонками.Поскольку звук достигает обеих мембран с немного разными фазами и амплитудами, грудная клетка устанавливает асимметричные колебательные режимы в каждой мембране посредством как «изгибания», так и «раскачивания». В результате повышается асимметрия колебаний мембраны, чтобы нервной системе было легче различать, с какой стороны исходит звук.

Схема того, как гибкая грудная клетка способствует усилению вибраций барабанной перепонки (от Robert et al.96).

& nbsp

С помощью грудной клетки, выступающей в качестве межтрубного моста, ITD увеличивается с 1,5 мкс до примерно 55 мкс, а ILD увеличивается с менее чем 1 децибел до более чем 10 децибел. Насколько исследовали биологи, этот механизм усиления асимметрии слуховых сигналов является уникальным в животном мире, показывая, что большие вещи действительно МОГУТ происходить из маленьких упаковок!

Верх


Нейронные субстраты

В дополнение к механическим механизмам для облегчения слуховой локализации, слуховая нервная система в Ormia также адаптирована, чтобы помочь ей находить сверчков по их звукам.Исследователи изучили реакцию нейронов, ведущих от слуховой бульбы к ЦНС, и их свойства электрического ответа на стимуляцию с диапазоном интенсивности и частоты звука. Они классифицировали 3 типа слуховых афферентов в соответствии с их последовательными характеристиками реакции:

  • Тип 1 — наиболее распространенный тип, вызывает ТОЛЬКО ОДИН спайк до начала стимула, имеет низкий уровень дрожания (изменчивость во времени при повторных предъявлении стимула) и отсутствие спонтанной активности.
  • Тип 2 — запускает 2-4 фазовых всплеска до начала стимула, последующие всплески имеют повышенное дрожание и низкую спонтанную активность.
  • Тип 3 — наименее распространенный тип, у него есть тонические спайки на предъявленный стимул, причем только первые спайки имеют низкий уровень дрожания и низкую спонтанную активность (

    Нейроны наиболее сильно реагировали на звуковые частоты в диапазоне 4–9 кГц, который включает частоты, присутствующие в песнях крикета хозяина.Интересно, что не было обнаружено нейронов с наиболее сильным откликом на частоте 4,5 кГц, что является самой высокой частотой в песне-хозяине Gryllus . Независимо от типа, все наблюдаемые нейроны имели обратную зависимость интенсивности / латентности — чем сильнее стимул, тем короче время, пока нейрон не начнет реагировать.

    Запись нейронной активности нервной системы

    Ormia (фото предоставлено лабораторией Мэйсона).

    & nbsp

    Но какое отношение это имеет к тому, как нейроны кодируют направление звука? Обратные свойства интенсивности / задержки, одиночные спайковые реакции, наблюдаемые у большинства рецепторов, и низкая изменчивость во времени могут указывать на то, что относительное время спайков можно использовать для кодирования направления источника звука.Сравнение различных латентных периодов приходящих спайков между обоими органами слуха может указать, с какого направления исходит звук. Но низкий ITD, представленный системе (10-50 мкс), кодируется рецепторами со средней изменчивостью в точности синхронизации 70 мкс! Система по-прежнему может кодировать точную информацию о времени с помощью менее точных и, следовательно, очень изменчивых рецепторов, используя популяций рецепторов. Подобные характеристики наблюдаются и в других системах, которые должны кодировать точную информацию о времени.Точное временное кодирование с использованием популяции менее точных рецепторных нейронов известно как временная гиперактивность .

    В дополнение к использованию относительной синхронизации, Ormia может также использовать различия в порогах интенсивности звука в популяции нейронов слуховых рецепторов для кодирования направления звука. Исследователи обнаружили, что слуховые рецепторы BAc имеют широкое распределение пороговых значений интенсивности, от 50 до 96 дБ. В зависимости от того, в каком направлении исходит звук, он будет возбуждать разные пропорции рецепторов с каждой стороны мухи из-за разной воспринимаемой интенсивности.Конечно, ни кодирование с задержкой, ни кодирование размера популяции не исключают друг друга — вполне возможно, что в ЦНС Ormia присутствуют ОБЕ механизмы. Дальнейшие нейрофизиологические и поведенческие исследования прольют свет на существующие механизмы.

    Возможная популяционная кодировка направления звука в

    Ormia (от Oshinsky and Hoy, 02).

    & nbsp

    Верх


    Биоинженерия

    Тот факт, что отдельные самки Ormia могут локализовать добычу с помощью чрезвычайно компактной, но точной слуховой системы, предполагает возможность разработки и создания устройств для усиления и обнаружения звука в гораздо меньших масштабах, чем используемые в настоящее время.Основополагающий руководящий принцип заключается в том, что в течение миллионов лет органы и системы органов развивались с высокой степенью специализации и эффективности, и что некоторые из их характеристик и функциональных принципов могут быть использованы в некоторых инженерных приложениях. В настоящее время несколько исследователей и сотрудников работают над «биомиметическими» звуковыми устройствами, в которых используются принципы, обнаруженные в Ormia ochracea .

    Сравнение размеров примерных механических и биологических слуховых систем (фото предоставлено лабораторией Майлза).

    & nbsp

    Лаборатория доктора Хоя в Корнелле, вместе с группой доктора Майлза в SUNY Binghamton, лаборатория доктора Мейсона в Университете Торонто в Скарборо и инженеры работают над созданием направленного микрофона, который основан на физических принципах, которые Ormia Барабанная перепонка используется для усиления различий ITD и ILD. В текущих конструкциях используются технологии изготовления MEMS ( M, , micro- E lectro- M, echanical, S ystems), которые аналогичны способу проектирования и производства кремниевых компьютерных микросхем.Такое устройство можно использовать для точного измерения интенсивности звука очень низкой интенсивности и проведения измерений с высокой степенью точности. Его также можно использовать в качестве направленно-чувствительного микрофона, который будет иметь небольшие размеры и невысокую стоимость. Наиболее амбициозным вариантом будет использование этой технологии для разработки усовершенствованного слухового аппарата. При чувствительности к направлению вспомогательное устройство будет предпочтительно усиливать звук, исходящий с одного направления, например спереди, откуда пользователь будет слышать большую часть речи.Современные слуховые аппараты усиливают ВСЕ звуки, как речь, идущую с одного направления, так и окружающий шум со всех остальных. Направленная избирательность очень поможет слабослышащим людям понимать разговор в шумной обстановке. В настоящее время такие микрофоны слишком велики для использования в слуховых аппаратах, которые устанавливаются в слуховой проход. Но с технологией, разработанной на основе Ormia , этот размер можно уменьшить до 2 мм в поперечнике.

    Эскизное изображение искусственного микрофона на основе МЭМС на основе барабанной перепонки

    Ormia (фото предоставлено лабораторией Майлза).

    & nbsp

    Верх


    Интернет-ресурсы

    Лаборатория

    Hoy — Многие исследователи, использующие Ormia , начали свою деятельность в лаборатории доктора Рона Хоя в Корнелле. Доктор Хой также изучает черноглазых мух, акустическую коммуникацию кузнечика и другие особенности сенсорной биологии насекомых. Некоторые фотографии на этой веб-странице взяты с его веб-сайта. Лаборатория
    Miles — доктор Майлз изучает Ormia , а также применение системы в слуховых аппаратах и ​​микрофонах. На этом сайте также представлен фильм, демонстрирующий, как проверялись способности мухи по направлению.
    Mason lab — Квасцы из лаборатории Хоя, доктор Мейсон изучает Ormia нейрофизиологию и общение с животными. Веб-сайт его лаборатории также предлагает видеоролики о Ormia в действии, и на сайте есть много интересных фотографий мух (а также других насекомых, исследованных доктором Мейсоном), в том числе изображения экспериментальных препаратов.
    Лаборатория биоакустики и сенсорной биологии Бристольского университета.Дэниел Роберт, исследования здесь также сосредоточены на физиологии слуха Ormia , биомеханике и создании биомиметических акустических датчиков.

    Верх


    Ссылки

    • Адамо С.А., Роберт Д., Хой, Р.Р. (1995) Влияние тахинидного паразитоида Ormia ochracea на поведение и воспроизводство самцов и самок полевых сверчков-хозяев (Gryllus spp). J. Insect Physiol., 41 (3): 269-277.
    • Lakes-Harlan R, Stlting H, Strumpner A (1999) Конвергентная эволюция органов слуха насекомых из преадаптивной структуры.Proc. R. Soc. Лондон. Б. 266: 1161-1167.
    • Коллуру Г.Р., Зук М., Чаппелл М.А. (2002) Снижение репродуктивного усилия у самцов полевых сверчков, зараженных личинками паразитоидных мух. Поведенческая экология. 13 (5): 607-614.
    • Mason AC, Oshinisky ML., Hoy RR (2001) Сверхострый направленный слух в слуховой системе на микроуровне. Природа. 410: 686-690.
    • Мллер П., Роберт Д. (2001) Выстрел в темноте: Тихий поиск свободно летающей фонотаксической мухи. J. Exp Biol. 204: 1039-1052.
    • Mller P, Robert D (2002) Смерть внезапно приходит к неподготовленным: поющим сверчкам, фрагментации криков и мухам-паразитам. Поведенческая экология. 13 (5): 598-606.
    • Ошиниский М.Л., Хой Р.Р. (2002) Физиология слуховых афферентов у акустической паразитоидной мухи. J. Neurosci. 22 (16): 7254-7263.
    • Роберт Д. (2001) Инновационная биомеханика для направленного слуха у мелких мух. Biol Bull. 200: 190-194.
    • Роберт Д., Аморосо Дж., Хой Р.Р. (1992) Эволюционная конвергенция слуха у паразитоидной мухи и ее хозяина-сверчка.Science, 258: 1135-1137.
    • Роберт Д., Эджкомб Р.С., Рид М.П., ​​Хой Р.Р. (1996) Барабанный слух у тахинидных мух (Diptera, Tachinidae, Ormiini): сравнительная морфология нововведения. Cell Tissue Res., 284: 435-448.
    • Роберт Д., Гпферт М.К. (2002) Новые схемы слуха и ориентации у насекомых. Curr. Opin. Neurobiol. 12: 715-720.
    • Роберт Д., Майлз Р.Н., Хой Р.Р. (1998) Механика барабанной перепонки у паразитоидной мухи, Ormia ochracea: межтрубная связь во время механической вибрации.J. Comp Physiol A. 183: 443-452.
    • Роберт Д., Вилли У. (2000) Гистологическая архитектура слуховых органов паразитоидной мухи Ormia ochracea. Cell Tissue Res. 301: 447-547.

    & nbsp


    Эту страницу подготовил:

    Кевин Кристи, 29 апреля 2003 года,

Новое исследование показывает, как слышат плотские мухи

Мухи из рода Emblemasoma .

Эд Риччиути

Ученые потратили много часов на изучение того, как самки различных паразитоидов прилетают домой по крикам цикад, кузнечиков и других насекомых, являющихся их хозяевами.Однако исследования механики и работы ушей, которые используются для этого, гораздо менее блестяще и не получили должного внимания, но ученые в Германии начали заполнять этот пробел в знаниях. Их исследование описано в статье, опубликованной в журнале Journal of Insect Science .

Эд Риччиути

Отображение и построение схем сложных компонентов чего-то столь же крошечного, как ухо мухи, не говоря уже о том, чтобы выяснить, как все это работает, требовалось высокотехнологичное оборудование и навыки.Помимо рассечения уха мухи Emblemasoma auditrix , исследователи стимулировали и наблюдали функции вплоть до клеточного уровня нейронов.

Расследование лишь поверхностно затрагивает очень сложную область исследования, но намекает на то, насколько точно слуховой механизм мухи настроен на крики своего хозяина. Результаты также представляют собой набросок свидетельств того, как уши мух могли развиться из органа, обнаруженного у его родственников, который неспособен к полноценному слуху, но чувствует вибрации.

Ухо E. auditrix , расположенное на нижней стороне передней части грудной клетки, типично для слуховых насекомых. Он содержит хитиновую, сильно натянутую мембрану, которая функционирует так же, как барабанная перепонка человека, которая вибрирует при контакте со звуковыми волнами и передает их сенсорным клеткам. У «барабанного» уха насекомого есть еще две основные структуры. За барабанной перепонкой находится трахеальное воздушное пространство, которое является частью дыхательной системы, которая похожа на евстахиеву трубу за барабанной перепонкой человека.Другая структура — это нервный сенсорный аппарат, хордотональный орган, который обрабатывает и передает звук в форме, распознаваемой мозгом. Этот орган, обнаруженный только у насекомых и ракообразных, содержит единицы, которые воспринимают механические колебания, такие как звуковые волны и движение, и преобразуют их в нервные импульсы.

E. auditrix принадлежит к семейству Sarcophagidae, которых обычно называют «мясными мухами», потому что некоторые виды откладывают личинки в падалях или ранах, в то время как другие, в том числе E.auditrix , используйте насекомых в качестве хозяев. Он нацелен на очень специфического хозяина, цикаду под названием Okangana rimosa , которая встречается на северо-востоке США и юго-востоке Канады. Личинки, которые откладываются самками внутри цикады, в конечном итоге убивают ее, прежде чем появятся для окукливания в почве. Любопытно, что самец E. auditrix имеет полностью развитое ухо, но его функция неизвестна.

Методы, используемые для исследования лабиринта уха мухи, включают микронанокомпьютерную томографию и рентгеновскую визуализацию, которая сканирует и создает подробные поперечные сечения внутренних органов, структур и тканей. Рассечение уха мухи, которое произошло во время исследования, потребовало настолько тонких и тонких навыков, что они могли бы сделать честь нейрохирургу. Чтобы обнажить ухо, мух фиксировали воском дорсальной стороной вверх, чтобы можно было удалить часть кутикулы — тонкий гибкий хитин экзоскелета над грудной клеткой. Горячей иглой сморщили мускулы полета, что затруднило бы наблюдение.

Исследователи проверили реакцию отдельных нейронов на различные частоты.Они исследовали влияние различных частот на «слуховые афферентные нейроны» и «слуховые интернейроны». Афферентные, или «сенсорные» нейроны, воспринимают стимулы и преобразуют их в электронные нервные импульсы, которые могут быть отправлены в центральную нервную систему. Интернейроны перекрывают коммуникационный разрыв, так сказать, между афферентами и нейронами в центральной нервной системе, которые запускают реакцию на стимулы.

Предыдущие исследования показали, что насекомые, поведение которых определяется звуковыми стимулами, реагируют в соответствии с интенсивностью, временем и частотой звука.Хотя мало что известно о том, как муха улавливает время крика цикады, он, вероятно, участвует в различении хозяина и других видов.

Немецкие исследователи обнаружили, что ответы афферентных нейронов и интернейронов в E. auditrix показывают, что ухо «в широком смысле» настроено в отношении пения цикады. Песня достигает пика на частоте от 9 до 10 кГц, но ухо в целом наиболее чувствительно к частоте 5 кГц, что примерно соответствует среднему диапазону человеческого слуха.Однако некоторые индивидуальные интернейроны, кажется, отфильтровывают фоновый шум и наиболее решительно реагируют на пик частоты от 9 до 10 кГц песни цикады.

Исследование также показывает, что барабанное ухо группы, к которой принадлежит E. auditrix , развилось из хордотонального органа у мух, которые неспособны слышать. Несколько других открытий, касающихся уха мухи, открывают новые области исследований. Наблюдения показали, что чем больше тело мухи, тем больше у нее уши, и что в среднем правое ухо примерно на четыре процента больше левого.Как эти различия влияют на способность мух находить хозяев, неизвестно.

«Исследование показывает, что даже с маленьким ухом мухи могут точно определить местонахождение источника звука, хозяина», — сказал доктор Лейкс-Харлан, один из соавторов. «Паразитоид демонстрирует высокую степень сенсорной, нервной и поведенческой адаптации к одному виду хозяина».

Подробнее на:

— Слуховая система двукрылых паразитоидов Emblemasoma auditrix (Sarcophagidae)


Эд Риччиути — журналист, писатель и естествоиспытатель, писавший более полувека.Его последняя книга называется « медведей на заднем дворе: большие животные, обширные пригороды и новые городские джунгли» (Countryman Press, июнь 2014 г.). Его назначения привели его по всему миру. Он специализируется на природе, науке, вопросах охраны природы и правоприменении. Бывший куратор Нью-Йоркского зоологического общества, а теперь — Общество охраны дикой природы, он может быть единственным человеком, которого когда-либо укусил коатимунди на 57-й улице Манхэттена.

Связанные

Слух мухи | Iowa Now

Если ваше посещение слишком большого количества рок-концертов ухудшило ваш слух, послушайте.

Исследователи из Университета Айовы говорят, что обыкновенная плодовая муха, Drosophila melanogaster, , является идеальной моделью для изучения потери слуха у людей, вызванной громким шумом. Причина: молекулярные основы его слуха примерно такие же, как и у людей.

В результате ученые могут использовать плодовую мушку, чтобы ускорить темпы исследований причин потери слуха, вызванной шумом, и потенциального лечения этого состояния, согласно статье, опубликованной на этой неделе в онлайн-выпуске журнала Early Edition. Труды Национальной академии наук .

«Насколько нам известно, это первый случай, когда кто-либо использовал систему насекомых в качестве модели для NIHL (потери слуха, вызванной шумом)», — говорит Дэниел Эберл, профессор биологии UI и автор-корреспондент исследования.

Потеря слуха, вызванная громким шумом на работе или в рекреационных условиях, является дорогостоящей и растущей проблемой для здоровья, поскольку молодые люди используют наушники для прослушивания громкой музыки и особенно когда стареющее поколение бэби-бумеров выходит на пенсию. Несмотря на эту тенденцию, «молекулярные и физиологические модели, связанные с проблемой или восстановлением, до конца не изучены», — отмечает Эберл.

Представьте плодовую мушку как маловероятный прокси для исследователей, чтобы узнать больше о том, как громкие звуки могут повредить человеческое ухо. Эберл и Кевин Кристи, ведущий автор статьи и доктор биологических исследований, говорят, что их мотивировала перспектива найти модель, которая может ускорить тот день, когда исследователи-медики смогут полностью понять факторы, влияющие на вызванную шумом потерю слуха. и как решить проблему. Исследование явилось результатом пилотного проекта, проведенного студентом УИ Уэсом Смитом в лаборатории Эберла.

«Модель плодовой мушки превосходит другие модели по генетической гибкости, стоимости и простоте тестирования», — говорит Кристи.

Муха использует свою антенну в качестве уха, которое резонирует в ответ на песни ухаживания, создаваемые вибрацией крыльев. Исследователи подвергли тестовую группу мух громкому звуку в 120 децибел, который находится в центре диапазона звуков плодовой мухи, который она может слышать. Это чрезмерно стимулировало их слуховую систему, как на рок-концерте или на отбойном молотке.Позже слух мух проверяли, воспроизводя серию звуковых импульсов с естественной громкостью и измеряя физиологический отклик, вставляя крошечные электроды в их антенны. Было обнаружено, что у плодовых мушек, получающих громкий звуковой сигнал, снижен слух по сравнению с контрольной группой.

Когда неделю спустя мухи подверглись повторному испытанию, у тех, кто подвергался воздействию шума, восстановился нормальный уровень слуха. Кроме того, когда структура ушей мух была подробно изучена, исследователи обнаружили, что нервные клетки мух, гремящих шумом, демонстрировали признаки того, что они подвергались стрессу, в том числе измененные формы митохондрий, которые ответственны за генерацию большая часть энергоснабжения клетки.Мухи с мутацией, делающей их восприимчивыми к стрессу, не только показали более серьезное снижение слуха и более заметные изменения в форме митохондрий, у них все еще был дефицит слуха спустя 7 дней, когда нормальные мухи восстановились.

Воздействие на молекулярные основы уха плодовой мушки такое же, как и у людей, что делает тесты в целом применимыми к людям, отмечают исследователи.

«Мы обнаружили, что дрозофилы вызывают акустические травмы, похожие на те, что наблюдаются у позвоночных, в том числе вызывают метаболический стресс в сенсорных клетках», — говорит Эберл.«Наш отчет является первым, в котором сообщается о шумовой травме у Drosophila, и он является основой для изучения молекулярных и генетических состояний, вызванных NIHL».

«Мы надеемся в конечном итоге использовать эту систему, чтобы посмотреть, как изменяются генетические пути в ответ на NIHL. Кроме того, мы хотели бы узнать, как модификация генетических путей может уменьшить последствия шумовой травмы », — добавляет Кристи.

Коллеги Эберла и Christie’s UI из отдела биологии: Елена Сиван-Лукьянова, Уэсли К.Смит (в настоящее время в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе), Бенджамин Т. Олдрич, Майкл А. Шон, Мадхупарна Рой (в настоящее время в Университете Питтсбурга) и Бриджит С. Лир.

Исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения (номер гранта R21 DC011397) для Эберла и P30 DC10362 для Стивена Грина) в поддержку Центра молекулярной слуховой неврологии штата Айова.

Как уши крошечной мухи могут помочь вам лучше слышать: выстрелы

Если бы вы были сверчком, эта маленькая муха заставила бы вас сильно понервничать.

Предоставлено Государственным музеем членистоногих Луизианы.


скрыть подпись

переключить подпись

Предоставлено Государственным музеем членистоногих Луизианы.

Если бы вы были сверчком, эта маленькая муха заставила бы вас сильно понервничать.

Предоставлено Государственным музеем членистоногих Луизианы.

Ormia ochracea — существо не очень симпатичное даже по меркам мух.

Эта муха-паразит любит оставлять личинок на спинах сверчков. Личинки зарываются в сверчка, а затем продолжают есть его живьем.

Но люди, которые боролись с потерей слуха, вскоре могут быть благодарны хотя бы за одну небольшую часть этой мухи — ее уши.

Ormia ochracea разработала очень специализированные уши, которые позволяют находить сверчков по звуку их чириканья. Ученые вдохновляют эти уши на разработку микрофонов для следующего поколения направленных слуховых аппаратов.

«Что делает его особенным, так это то, что ухо мухи такое маленькое, — говорит Нил Холл, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Техасского университета. Холл и его команда разработали прототип микрофона, вдохновленный ухом Ormia ochracea , который был опубликован во вторник в журнале Applied Physics Letters.

У людей есть большие головы, говорит Холл, и эти наши большие головы, которые помогают нам определить, с какого направления исходит звук.

Прототип микрофона, разработанный Нилом Холлом из Техасского университета, размером с ноготь.

Нил Холл, Донхван Ким и Майкл Кунцман / Техасский университет в Остине


скрыть подпись

переключить подпись

Нил Холл, Донхван Ким и Майкл Кунцман / Техасский университет в Остине

Прототип микрофона, разработанный Нилом Холлом из Техасского университета, размером с ноготь.

Нил Холл, Донхван Ким и Майкл Кунцман / Техасский университет в Остине

«У нас есть значительное разделение между нашими ушами, — объясняет он, — поэтому звук достигает одного уха всего на долю секунды раньше другого. Наш мозг … смотрит на эти очень незначительные различия во времени прибытия, чтобы определить местонахождение объекта. »

Но голова мухи крошечная — ее уши разделены всего миллиметром, что примерно равно толщине среднего ногтя, поэтому звук достигает обоих ушей почти в одно и то же время.

Чтобы преодолеть пределы своей малюсенькой головы, муха разработала особый способ слуха: две ее барабанные перепонки соединены небольшой жесткой структурой, которая ведет себя как качалка, и эта качалка усиливает очень небольшие различия. во время прибытия звука.

«Это как два микрофона в одном, которые соединены между собой этой качалкой», — говорит Холл.

Механизм качания в ухе мухи впервые был объяснен инженером-механиком Рональдом Майлзом и нейробиологом Рональдом Хоем в 1995 году — в выпуске Morning Edition от NPR даже был представлен сегмент, посвященный открытию еще в 1999 году.

С тех пор ряд ученых стремились создать крошечные искусственные микрофоны, имитирующие колебательный механизм в ухе мухи. В течение последнего года группы под руководством Рональда Майлза из Университета Бингхэмптона и Мяо Ю из Университета Мэриленда также опубликовали прототипы направленных микрофонов, вдохновленные Ormia ochracea .

Холл говорит, что в его микрофоне движение качелей обнаруживается с помощью специального материала, который излучает электрический сигнал при изменении формы.Этот подход не так чувствителен к направлению, как некоторые другие подходы, но он может быть проще и энергоэффективнее.

«Мы сделали большой шаг вперед в плане снижения энергопотребления и готовности технологии оказать влияние», — говорит он.

Конечно, большинство людей не заинтересованы в погоне за сверчками, чтобы накормить своих детей на обед. Но эти микрофоны, напоминающие мухи, могут быть применены к большему количеству человеческих начинаний — смартфоны, средства отслеживания защиты или направленные слуховые аппараты.

«Основная жалоба пользователей слуховых аппаратов заключается в том, что они не слышат в шуме», — говорит Рут Бентлер, изучающая эффективность направленных слуховых аппаратов в Университете Айовы. «Как только вы в какой-то степени теряете слух и заходите в переполненный ресторан, становится трудно слышать речь».

Бентлер говорит, что решением для многих являются направленные слуховые аппараты, в которых используется один или несколько микрофонов для подавления шума, исходящего сбоку или сзади.По ее словам, эти слуховые аппараты «более чувствительны к шумам, исходящим со стороны взгляда».

«Механизм качания имеет некоторые значительные конструктивные преимущества по сравнению с тем, как обычно пытаются реализовать направленную слуховую систему», — говорит Холл. Использование единого механизма качелей может снизить энергопотребление — что всегда является проблемой для слуховых аппаратов с батарейным питанием — и помочь им поддерживать калибровку с течением времени.

Но даже несмотря на то, что ученые приближаются к воспроизведению возможностей ушей Ormia ochracea , Холл говорит, что он все еще впечатлен возможностями этой маленькой мухи.

«Это то же самое, что если бы вы просто стояли на земле, и внезапно земля начала дрожать, потому что произошло землетрясение, и я сказал вам, что могу сказать только по ногам, что эпицентр землетрясения был в Коста-Рика, — говорит Холл. «Муха делает нечто столь же замечательное в обнаружении звука, учитывая близость ее ушей.«

Невероятный слух этой мухи — любопытство для тех, кто разрабатывает более совершенные слуховые аппараты — ScienceDaily

Чувство направленного слуха Ormia ochracea не имеет себе равных в животном мире.

Но, согласно новому исследованию Университета Торонто в Скарборо, то, что делает его слух таким невероятным, может также усложнить попытки использовать его в качестве модели для новых технологий, включая слуховые аппараты.

«У этих мух есть узкоспециализированные уши, которые обеспечивают самый острый направленный слух среди всех животных», — говорит Эндрю Мейсон, профессор биологии из Университета Скарборо.«Механизм, который делает их слух таким исключительным, даже привел к появлению целого ряда биотехнологий, таких как мини-направленные микрофоны, используемые в слуховых аппаратах».

Ормия — маленькая желтая ночная муха, обитающая на юге США и в Мексике. Самка использует свой исключительный слух, чтобы находить песни сверчков-самцов, куда она откладывает своих личинок. Затем личинки зарываются внутрь сверчка, поедая его заживо.

Хотя это само по себе довольно необычно, то, что делает муху по-настоящему замечательной, — это ее уши с механической связью.В отличие от большинства животных, у которых есть два отдельных уха, обе барабанные перепонки Ормии соединены вместе, как качели с жестким сочленением посередине, которое может сгибаться. Когда одна из барабанных перепонок вибрирует от звуковой волны, она толкает другую, и небольшая разница во времени, необходимая для активации одной барабанной перепонки, позволяет мухе определить, в каком направлении исходит звук.

«Интересно, что что-то настолько маленькое может быть чувствительно к направлению звука», — говорит Мейсон. «Они крошечные по сравнению с длиной волны звука, которую они могут локализовать, поэтому они не должны быть в состоянии делать то, что делают, но могут из-за механической связи.«

Инженеры заинтересованы в использовании того же принципа, что и в сдвоенных барабанных перепонках Ormia, для разработки искусственных сенсоров. Эти датчики могут лучше определять местонахождение сигналов для различных целей, где размер объекта относительно сигнала может быть ограничивающим фактором — от слуховых аппаратов до детекторов выстрелов и различных типов радаров.

Как на них влияет отвлекающий шум, является серьезным препятствием. Когда дело доходит до слуха, особенно со слуховыми аппаратами, инженерам необходимо решить проблему, называемую «проблемой коктейльной вечеринки», то есть как улучшить обнаружение сигнала в шумной обстановке, например, отслеживать один разговор на многолюдной вечеринке.Животные обычно решают эту проблему с помощью так называемого пространственного освобождения от маскировки (SRM), которое позволяет лучше обнаруживать сигнал, когда есть разделение между тем, что им интересно услышать, и любыми отвлекающими шумами.

«Если отвлекающий шум находится дальше от интересующего сигнала, он вызывает меньше помех», — объясняет Мейсон.

Но новое исследование Мэйсона и его бывшего аспиранта Нормана Ли, ведущего автора, а теперь доцент кафедры биологии в университете Св.Колледж Олафа в Миннесоте обнаружил, что слуховая система Ormia с механической связью не позволяет ей использовать SRM.

В ходе серии лабораторных тестов они обнаружили, что, когда отвлекающий шум был введен в одну сторону мухи, он отвлекал его от звука сверчка, которым он должен интересоваться. Они обнаружили, что, поскольку слух мухи чрезвычайно чувствителен к направлению, и из-за механически соединенной слуховой системы, шум, расположенный с одной стороны, закрывает сигнал в одном ухе.

«Отвлекающий шум, который находится ближе к одной стороне, вызовет слуховую иллюзию, скрывая сигнал в этом ухе», — говорит Мейсон.«По сути, это приводит к тому, что муху обманывают, заставляя ее понять, что сигнал исходит из одного места, поэтому она отталкивает его от фактического звука сверчка».

Исследование

Мэйсона, которое было поддержано Советом естественных и инженерных исследований Канады (NSERC) и будет опубликовано в журнале биологии eLife , может представлять интерес для биологов-эволюционистов, поскольку оно показывает, что источники шума могут влиять на шаблон крикетных песен. Это, в свою очередь, влияет на способность мухи найти хозяина, чтобы отложить паразита.

Мейсон говорит, что инженеры также могут быть заинтересованы, потому что он подчеркивает возможные ограничения слуховых систем с механической связью. Хотя Ormia предлагает отличную систему направления, которая предлагает быстрый и точный ответ, неясно, как мухи ориентируются в более сложных ситуациях, таких как множественные сигналы и шумная среда.

«Эти мухи очень точны в одном случае, а именно в обнаружении звуков сверчка, но за это приходится платить, поскольку они эволюционировали, чтобы сосредоточиться на этом очень ограниченном наборе информации», — говорит он.

Каким-то образом, добавляет он, мухи способны преодолевать эти очевидные ограничения в природе. Как они смогут это сделать, будет важной областью будущих исследований Мэйсона.

Новое открытие у плодовых мушек обещает помочь в лечении возрастной потери слуха — Уши Здравоохранение со слухом

Потеря слуха встречается чаще, чем вы можете себе представить. В Соединенных Штатах каждый пятый человек в возрасте старше 12 лет страдает той или иной потерей слуха. В сочетании с детьми с потерей слуха это составляет 48 миллионов американцев с потерей слуха.Примерно одна треть людей в возрасте от 65 до 74 лет страдает потерей слуха. Это число еще больше среди людей старшего возраста: почти половина взрослых старше 75 лет страдают потерей слуха. Во всем мире почти 477 миллионов человек страдают потерей слуха.

С такими числами становится очевидным, что любые исследования, которые могут привести к лучшим способам лечения и даже предотвращения потери слуха, чрезвычайно важны. Потеря слуха — это не просто неудобство; он может полностью изменить жизнь человека.Люди с возрастной потерей слуха часто испытывают социальную изоляцию, одиночество, проблемы с общением, депрессию, тревогу и слабоумие.

Эти статистические данные и условия, связанные с потерей слуха, — лишь небольшая часть реальности потери слуха. Однако новая надежда может появиться на горизонте благодаря новаторскому исследованию, проведенному группой ученых из Университетского колледжа Лондона (UCL).

Ученые недавно опубликовали исследование в Scientific Reports , в котором показаны их результаты, касающиеся потери слуха у плодовых мух.Прежде чем предположить, что плодовые мухи слишком далеки от людей, чтобы проводить какие-либо многообещающие исследования в области потери слуха, подумайте еще раз. Плодовая мушка — мощный инструмент в биологии, и когда дело доходит до слуха, ухо плодовой мухи имеет много общего с человеческим ухом. Однако до сих пор не проводилось исследований, посвященных изучению слуховой способности плодовой мухи на протяжении ее жизни.

В этом новом исследовании ученые обнаружили, что усиковые уши плодовых мух также демонстрируют возрастную потерю слуха.Они также обнаружили, что определенные гены отвечают за слуховую способность плодовой мухи на протяжении всей ее жизни. Эти два открытия сами по себе являются новаторскими, потому что люди также страдают возрастной потерей слуха, и многие ученые пытались идентифицировать гены, контролирующие способность человека к слуху. Это демонстрирует, что плодовые мухи — идеальный инструмент для изучения того, как можно лечить потерю слуха у людей.

Исследователи из UCL не остановились на этих двух важных открытиях.Они также нашли способ манипулировать некоторыми генами, отвечающими за поддержание чувствительности слуха. С помощью этих манипуляций ученые смогли предотвратить возрастную потерю слуха у мух.

Из-за сходства структур слуха и генов дрозофилы и человека это новое исследование обещает привести к еще большему количеству открытий, которые могут изменить методы лечения потери слуха у людей. При дальнейших исследованиях и тестировании ученые и врачи однажды смогут внести в человеческий организм генетические изменения, которые устранят возрастную потерю слуха.

Чтобы узнать больше об этом захватывающем новом исследовании и его перспективах для будущего развития слуховых аппаратов, мы приглашаем вас связаться с нашим отделением слуховых аппаратов сегодня. Мы очень рады позаботиться о вас!

Как изучение плодовых мушек может помочь нам предотвратить возрастную потерю слуха у людей

Потеря слуха — распространенное возрастное заболевание, которым страдает почти каждый третий человек в возрасте старше 65 лет. Всемирная организация здравоохранения ожидает, что к 2050 году более 900 миллионов человек будут страдать от потери слуха, приводящего к инвалидности.Но причины возрастной потери слуха остаются в значительной степени неизвестными, и нет никаких профилактических методов лечения или лечения. К сожалению, недавние исследования даже обнаружили связь между возрастной потерей слуха и деменцией.

Мы до сих пор не знаем, почему возникает возрастная потеря слуха и почему наши слуховые системы остаются здоровыми до тех пор, пока не начнется снижение слуха. Но не только люди страдают. Фактически, даже плодовые мушки склонны к возрастной потере слуха. Мало того, что дрозофилы ( Drosophilia ) являются одними из наиболее генетически доступных и наиболее универсальных моделей насекомых, которые могут использовать исследователи, многие из их молекулярных путей слуха (и глухоты) очень похожи на те, что обнаруживаются у людей.Вот почему мы использовали плодовых мушек в качестве моделей для изучения причин потери слуха у людей.

Мы были удивлены, обнаружив, что дрозофилы действительно сохраняют свой чувствительный слух до самого позднего возраста. Средняя плодовая муха живет около 58 дней. Чуткий слух у них сохраняется около 50 дней — около 85% своей жизни. Это показывает нам, что дрозофилы являются главной моделью не только для изучения возрастной потери слуха у людей, но и для раскрытия того, как мы можем поддерживать функцию слуха.

Плодовые мушки также склонны к потере слуха.
Разная фотография / Shutterstock

Мы использовали множество различных методов для изучения сетей факторов транскрипции у плодовых мушек. Факторы транскрипции — это «главные гены», которые регулируют другие гены и управляют ключевыми сигнальными путями, которые сохраняют здоровый слух в течение жизни мух.

Мы определили четыре гена, которые играют ключевую роль в поддержании хорошего слуха. Эти четыре гена существуют как у мух, так и у человека.Эти гены, как известно, важны для формирования новых нервных клеток в организме, но теперь мы показали, что они связаны с поддержанием слуха и, вероятно, других органов чувств.

Подобно тому, как существует множество внутренних, физических и химических процессов, которые приводят к развитию ушей, в организме существуют также отдельные процессы, полностью посвященные поддержанию ушей. В частности, мы обнаружили, что существуют копии (паралоги) известных генов развития, а не сами гены развития, которые, по-видимому, играют главную роль в поддержании функции слуха.

В процессе эволюции гены могут дублироваться. Две полученные копии называются паралогами. Паралоги часто функционально расходятся, при этом один (или оба) из них берут на себя новые роли. В случае полностью сформированного уха плодовой мушки мы обнаружили, что один ключевой ген развития был заменен его паралогом после того, как ухо мухи полностью сформировалось.

Это может быть фундаментальный механизм эволюции. Теория перепросмотра XIX века предполагала, что история развития организма воспроизводит его эволюционную историю.Можно предположить, что процесс поддержания органа — это отчасти просто повторение того, для чего он был предназначен во время развития. Итак, чтобы наши уши оставались молодыми, мы можем частично повторить его развитие — но на этот раз паралоги генов развития выполняют эту работу.

Знание этого будет важно для будущих генно-терапевтических вмешательств по восстановлению слуха у людей, которые до сих пор в основном были сосредоточены на главном гене развития человеческого уха, известном как AT0h2.По аналогии с нашими выводами, можно предположить, что паралоги ATOh2 (ATOH7 или NEUROD1) могут быть такими же (или потенциально лучшими) целями, когда дело доходит до улучшения слухового здоровья. Причина этого в том, что исходный ген-хозяин развития, atonal , больше не активен в ушах взрослых мух, а его паралог, amos , активен.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *