Сравнение устройства мозга аллигаторов и птиц помогло нейрофизиологам доказать, что динозавры обладали очень хорошим слухом и могли легко определять положение источников звука в трехмерном пространстве. К такому выводу пришли ученые, опубликовавшие статью в Journal of Neuroscience.

"Мы почти ничего не знаем о том, как выглядели и как вели себя динозавры. Сравнительные исследования, подобные нашему, помогают нам найти те общие черты, которыми обладали древние рептилии и их современные кузены, и улучшить наши представления об их биологии", — заявила Кэтрин Карр (Catherine Carr) из университета Мэриленда (США).

В последние два десятилетия в палеонтологии произошла революция, поменявшая то, как мы смотрим на динозавров и птиц. Так, ученые выяснили, что почти все динозавры обладали перьями и что многие из них высиживали яйца, раскрыли секреты окраса первых птиц и принципы их полета, а также успели по несколько раз перекроить древо их эволюции.

С другой стороны, эти открытия породили массу новых споров. К примеру, сегодня палеонтологи ожесточено дискутируют о том, зачем птицам и динозаврам нужны были перья и как они появились, умели ли динозавры "петь", высовывать язык изо рта и как быстро они могли бегать.

Карр и ее коллеги выяснили, что все древние ящеры обладали достаточно хорошим "трехмерным" слухом, изучая то, как мозг современных аллигаторов составляет так называемую "нейронную карту звука", интерпретируя данные, поступающие из их ушей.

Многие животные, к примеру, обычные кошки, могут очень точно определять положение мышей и других едва слышимых источников звука в пространстве, пользуясь тем, что звуковые импульсы достигают их ушей в несколько разное время.

Эти различия вычисляются и обрабатываются при помощи "нейронных карт" – больших групп нейронов, связанных друг с другом таким образом, что они напоминают по своей организации трехмерную координатную сетку. Число узлов в ней и плотность их расположения определяет то, насколько хорошо и быстро работает слух животного.

Как показали наблюдения за работой мозга птиц, эта "карта" находится не в звуковой коре, а в так называемом тектуме, одной из самых древних частей мозга. Она очень сложно устроена не только у сов и других ночных пернатых, охотящихся на слух, но и даже у относительно "примитивных" кур и голубей.

Подобные открытия заставили Карр и ее коллег задуматься о том, насколько хорошо слышат аллигаторы и другие крокодилы, ближайшие родичи птиц и динозавров. Они восполнили этот пробел в биологии, усыпив несколько десятков рептилий и вставив и их мозг набор электродов, позволявший им следить за активностью тектума и связанных с ним цепочек нейронов.

После этого ученые надели на аллигаторов специальные наушники и начали воспроизводить различные наборы звуков, наблюдая за активностью нервных клеток. Эти замеры показали, что в мозге рептилий присутствует такая же "нейронная карта", как у сов и кур.

"Эта общая черта говорит о том, что эти карты впервые появились у общего предка динозавров, птиц и крокодилов. Крайне маловероятно то, что все они могли выработать один и тот же подход для вычисления положения источников звука независимо друг от друга", — заключает Карр.

Источник: РИА Новости

Ученые выяснили, что пауки, несмотря на отсутствие ушей, способны услышать нас с другого конца комнаты. В этом им помогают специальные сенсорные волоски.

Результаты исследования, проведенного американскими биологами из Корнельского университета, опубликованы в журнале Current Biology.

Как известно, пауки реагируют на малейшие вибрации. Кроме того, некоторые пауки с крупными глазами, вроде скакунов, неплохо воспринимают зрительные стимулы. А вот со слухом, как считалось, дело у них обстоит куда хуже: у пауков нет специальных мембран, способных воспринимать звуковые колебания, которые имеются у четвероногих животных и некоторых насекомых (в составе тимпанальных органов).

Тем не менее, авторы статьи показали – пауки вполне могут услышать, что происходит на другом конце комнаты. Открытие было сделано случайно, когда ученые регистрировали активность нервной системы пауков-скакунов Phidippus audax, и один из них резко двинул стулом. Как оказалось, паук отреагировал на этот звук. Ученые заспорили, как такое возможно, и стали хлопать в ладоши, отходя от паука всё дальше и дальше. Несмотря на удаление источника звука, паук продолжал реагировать на него.

Когда эксперимент был проведен на более систематической основе, выяснилось, что паук хорошо слышит звуки частотой 80-380 Гц на расстоянии в 3 метра и более. Речь идет именно о настоящем слухе, который не имеет ничего общего с вибрацией. Чтобы исключить возможность того, что звук воспринимается через вибрирующий субстрат, пауков сажали в специальные железные контейнеры.

Выяснилось, что низкочастотные звуки (около 80 Гц) приводят паука в ужас – он замирает и притворяется мертвым, как это обычно происходит в случае опасности. По словам ученых, на таких же частотах жужжат хищные осы, охотящиеся на пауков – следовательно, слух дает возможность паукам вовремя распознать приближающуюся угрозу. Поскольку пауки-скакуны так же, как и осы, ведут дневной образ жизни, вероятность столкнуться с ними у них особенно высока.

Пока точно неясно, что же позволяет паукам слышать. Скорее всего, всё дело в чувствительных волосках, реагирующих на колебания звуковой волны. Ученые заметили, что если механически раздражать эти волоски, то нервная система пауков реагирует на это так же, как и на сами звуки.

Источник: infox.ru

Ученые выяснили, почему птицам, в отличие от млекопитающих, не нужны ушные раковины. Оказалось, что пернатые могут обходиться без них благодаря овальной форме головы.

Слух птицК такому выводу пришли ученые из Мюнхенского технического университета, чья статья опубликована в журнале PLOS ONE.

Как известно, животные определяют положение источника звука, сравнивая интенсивность, с которой он воздействует на их парные слуховые органы. Так можно определить, приходит ли звук справа или слева. Но чтобы понять, идет ли звук снизу или сверху, нужна ушная камера – внешняя структура, от которой звук отражается перед тем, как попасть в слуховое отверстие.

Авторы статьи решили выяснить, почему птицы, которым нужно решать сложные задачи по ориентации в пространстве, обходятся без внешнего уха. Для этого они провели эксперимент с головами трех птиц – курицы, утки и грача. Как отмечается, ни одну из этих птиц не пришлось убивать ради проведения исследования. Головы утки и курицы были куплены у мясника, а грач умер в ветеринарной клинике после несчастного случая.

В специальной камере ученые измеряли звуковое давление, которое создается на голове птиц при поступлении звука. Оказалось, что благодаря овальной форме головы и процессам дифракции ухо, находящееся на стороне, противоположной по отношению к источнику звука, ощущает различное звуковое давление в зависимости от того, сверху или снизу приходит звуковая волна.

По словам исследователей, эта особенность компенсирует отсутствие ушной раковины и позволяет птицам с аккуратностью плюс-минус 30 градусов вычислять, откуда приходит звук. В то же время птицы с округлой головой и глазами, расположенными не по бокам, а на одной стороне, как у приматов, такие как совы, вынуждены прибегать к специальным внешним «ушам» из перьев.

Источник: infox.ru

Рыбы астианаксы часто привлекают внимание исследователей: они живут в пещерных водоёмах, а потому стали слепыми, однако особенность их в том, что мальки астианаксов вполне зрячие. Есть и другие разновидности этих рыб, которые живут в открытых водоёмах и у которых вполне нормальное зрение. Так что они оказываются хорошим объектом для изучения эволюции и её механизмов, в том числе на самом тонком, молекулярно-клеточном уровне, и исследователи с помощью астианаксов получают порой весьма любопытные результаты: вспомним хотя бы работу о влиянии шаперонов на эволюцию.

Незрячие астианаксы и без глаз могут определить, где что находится. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.) Однако сейчас мы хотим рассказать об исследовании, касающемся непосредственно астианаксов. Несмотря на то что эти рыбы слепы, они никогда не натыкаются на камни и прочие предметы, которые им могут встретиться в воде. В этом вообще-то нет ничего удивительного: все животные, утратившие зрение или не могущие видеть из-за особенностей среды обитания, со временем учатся компенсировать свой недостаток за счёт других сенсорных систем. И об астианаксах долго думали, что они чувствуют предметы под водой с помощью боковой линии, рецепторы которой отслеживают изменения в давлении воды при приближении к чему-то твёрдому.

Однако специалисты из Тель-Авивского университета (Израиль) обратили внимание на одну особенность в поведении астианаксов: рыбы часто засасывали в рот воду, выпуская её через жабры. Когда Рои Хольцман (Roi Holzman) и его коллеги попытались выяснить, от чего зависит такое поведение, оказалось, что после перестановки предметов в аквариуме астианаксы начинали «просасывать» воду в четыре раза чаще и плавать намного быстрее. 

Причём чем ближе рыба была к какому-нибудь большому объекту, тем активнее она пропускала воду через жабры: в 7 см астианакс качал воду в два раза чаще, чем обычно, а на расстоянии 2 см и ближе — уже в шесть раз чаще. 

В Journal of Experimental Biology зоологи приходят к выводу, что астианаксы прощупывают окружающее пространство, специально создавая волны в воде. Всасывая воду ртом и выпуская её через жабры, рыба формирует нечто вроде сонарного сигнала, который, отразившись от предмета в воде, сообщает рецепторам боковой линии информацию о том, что находится вокруг. 

Вообще говоря, все рыбы чувствуют движения волн с помощью боковой линии, и все рыбы могут пропускать воду через рот и жабры. Однако учёные до сих пор ни разу не наблюдали, чтобы рыбы могли вот так специально создавать волны. По словам исследователей, получаемый астианаксами сигнал оказывается в 60 раз сильнее, чем если бы они ловили отражения обычных волн, порождённых движениями тел.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Мы можем узнать звуки речи независимо от того, кто и как их говорит: громко, тихо, растягивая слова или, наоборот, торопливо. «Б» мы услышим как «б», а «п» как «п» при любой дикции (разумеется, особо клинические случаи не в счёт). Отсюда можно сделать вывод, что в нашем мозге, вероятно, есть особая система, которая различает такие элементарные речевые единицы. Осталось только эту систему найти. 

Речевые центры мозга: зона Брока (синяя) и зона Вернике (зелёная) (иллюстрация Shutterstock). Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) воспользовались случаем и провели соответствующие эксперименты с шестью пациентами, которые ожидали операцию на мозге в связи с эпилепсией. (Кажется, эпилептикам грозит звание «рабочих лошадок биологии» — по аналогии с дрозофилами, рыбками Danio rerio и проч., да простят нам читатели столь неполикорректное сравнение.) Во время предоперационной подготовки в мозг испытуемым вводили имплантат с электродами, чтобы следить за активностью нейронов речевого анализатора. Затем пациентам давали прослушать 500 предложений в исполнении 400 людей, так что человек мог услышать полный набор звуков американского английского. 

Когда Эдвард Чанг (Edward F. Chang) и его коллеги сравнили звуки речи с сигналами мозга, они обнаружили, что одинаковые акустические характеристики вызывают одинаковый нейронный ответ в зоне Вернике, одной из речевых зон мозга. Например, среди согласных есть так называемые взрывные, которые характеризуются одинаковой манерой произношения и обладают рядом общих звуковых черт. Вот именно такие общие характеристики, объединяющие согласные — взрывные, фрикативные или сонорные, — и регистрировали нейроны зоны Вернике. Благодаря этому умению мозга различать систематические признаки звуков речи мы можем узнать звук «б» независимо от особенностей дикции говорящего.

 Разумеется, мозг способен различать и отдельно взятые звуки, но в данном случае речь идёт о нейронных кластерах, которые сильнее реагируют именно на классовые признаки речевых звуков и не обращают внимания на индивидуальные отличия «б» от «д». Похожая вещь есть и у обезьян, так что те, кто занимается проблемой возникновения речи, получили новую пищу для размышлений. С практической же точки зрения эти данные, возможно, помогут в лечении речевых расстройств. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Лягушки Sechellophryne gardineri проживающие на Сейшельских островах, являются одними из самых маленьких лягушек в мире. Не смотря на то, что у них отсутствуют слуховые  косточки и барабанные перепонки, они способны квакать и при этом слышать друг друга. Международная группа ученых с помощью рентгеновских лучей смогла решить эту загадку, установив, что эти лягушки используют полость рта и ткани для передачи звуков на внутреннее ухо.

Без среднего уха 99,9% звуковой волны не дойдёт до слуховых рецепторов, но сейшельские лягушки решают эту проблему с помощью рта-звукоуловителя. Слуховой аппарат большинства видов животных появился еще в триасовом периоде 250-200 млн. лет назад и является общим для большинства проживающих сейчас четвероногих. Несмотря на то, что слуховой аппарат четвероногих животных со слуховой косточкой, барабанной перепонкой и средним ухом схож, он возник у некоторых групп животных независимо друг от друга. Так, например, в отличие от слухового аппарата млекопитающих, большинство лягушек не имеют наружного уха, но среднее ухо содержит барабанную перепонку, расположенную у поверхности головы. Входящие звуковые волны заставляют вибрировать барабанные перепонки, которые передают эти колебания с помощью косточек на внутреннее ухо, где волосковые клетки переводят их в электрические сигналы, поставляемые в мозг. Но возможно ли слышать звуки без барабанных перепонок и слуховых косточек? Теоретически - нет, это связано с тем, что 99,9% звуковой волны, достигнув животного, отражается от поверхности его кожи и поглощается его тканями.

Однако, несмотря на это нам известен один вид лягушек, не имеющий барабанных перепонок и слуховых косточек, но при этом они способны квакать и слышать друг друга. “Это кажется противоречием” – говорит Рено Боистел. “Эти маленькие животные – гардинеры обитают изолированно в тропических лесах Сейшельских островов уже 47-65 млн. лет, с тех времен, как эти острова отделились от суперконтинента Гондваны. В результате чего, если они способны слышать, то их слуховая система должна была напоминать слуховую систему некоторых форм животных  обитавших на древнем суперконтиненте”.

Трёхмерная реконструкция головы Sechellophryne gardineriДля того чтобы убедится, способны ли эти лягушки слышать друг с друга, ученые установили громкоговорители в естественной среде обитания этих земноводных и транслировали по ним предварительно записанные песни самцов лягушек на которые “слушатели” незамедлительно отвечали.

Следующим шагом ученые попытались определить механизм, с помощью которого эти, казалось бы, глухие лягушки слышали друг друга. В качестве звукопроводящего механизма рассматривались лёгкие, мышцы, которые у лягушки соединены с грудным поясом в области внутреннего уха, а так же костную проводимость. Вследствие малых габаритов Sechellophryne gardineri, достигающую всего лишь одного сантиметра в длину, зоологи решили воспользоваться рентгеновским аппаратом высокого разрешения.

Эксперименты и численное моделирование показало, что ни одна из гипотез была не верна. Оказалось, что звук попадал на рецепторы через рот земноводного.

Дело в том, что рот у гардинеры по объему больше, чем ее легкие и служит отличным резонатором, который усиливает звуки чужого кваканья. Для лучшего звукопроведения у Sechellophryne gardineri уменьшилась толщина тканей между внутренним ухом и полостью рта вследствие чего ткани стали более однородные, что привело к тому, что звук  быстрее и полнее мог добираться до костей внутреннего уха.  Кроме того, для лучшей слышимости звуков соперников, рот лягушки особенно хорошо резонирует на частотах пения других самцов. Скорее всего, столь примитивный слуховой аппарат позволяет амфибии слышать только своих сородичей и быть глухой к другим звукам.

Источник: ScienceDaily

Мы привыкли считать, что отсутствие одного органа чувств увеличивает эффективность других. Так, у слепых сильно обостряется слух. Однако бывают и исключения: у некоторых рыб, живущих в подземных водоёмах, не только отсутствует зрение, но ещё и слабеет слух.

Слепоглазка Typhlichthys subterraneus (фото Daphne Soares / University of Maryland).Дафна Суарес из Мэрилендского университета (США) вместе с коллегами исследовала органы чувств слепоглазковых рыб. Эти рыбы обитают в подземных озёрах, и, как можно догадаться из названия, у них есть один общий признак — полностью или почти полностью редуцированные глаза. Исследователи проверяли, как мозг рыб реагирует на звуки разной высоты. Оказалось, что 800-герцовый звук (соответствующий самому высокому тону трубы) слепоглазковые рыбы слышали так же, как и их наземные собратья. А вот звук в 2 000 Гц (самый высокий тон флейты) слепые рыбы не слышали вовсе.

Как пишут учёные в журнале Biology Letters, у подземных рыб не хватало чувствительных волосковых клеток, улавливающих звуки: по сравнению с наземными рыбами у пещерных этих клеток на треть меньше. То есть подземный образ жизни не только лишил рыб глаз, но и ухудшил их слух, причём в высокочастотном диапазоне.

Зоологи объясняют это тем, что в пещерах, где живут слепоглазки, высок уровень шума, и шум этот как раз состоит из высоких звуков. Утратив способность воспринимать высокие звуки, рыбы избавились от необходимости постоянно слушать утомительный фоновый шум.

Какое-то чувство у слепоглазок должно было очень сильно обостриться, чтобы компенсировать ещё и ухудшение слуха, и учёные полагают, что таким сенсором у этих рыб является боковая линия, с помощью которой они чувствуют движение воды.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Точная причина того, почему киты и дельфины выбрасываются на сушу, не известна ученым, однако предположительно чувствительные к шуму млекопитающие сводят счеты с жизнью из-за болезней и глухоты, заявил комиссионер РФ в Международной китобойной комиссии (МКК) Валентин Ильяшенко.

Кожа китаДень защиты морских млекопитающих или День китов отмечается 19 февраля с 1986 года, когда после 200 лет беспощадного истребления МКК ввела запрет на китовый промысел. В настоящее время разрешены только аборигенный промысел этих млекопитающих исключительно для удовлетворения потребностей коренного населения, а также добыча китов в научных целях по разрешениям правительств-членов МКК.

"Есть разные предположения по этому поводу, начиная от того, что их оглушают и это подтверждено, особенно когда речь идет о военных учениях. Причем не от взрывов, а от исходящего шума от подлодок и крупных кораблей… Есть еще доказанная вещь, что выбрасываются от болезней. Но толком однозначного ответа нет ", — сказал эксперт в ходе круглого стола, организованного Программой развития ООН.

Как отметил Ильяшенко, у морских млекопитающих, особенно у китов и дельфинов, очень ранимая слуховая система. В частности, доказано, что кашалоты могут слышать звуки своих сородичей на расстоянии до тысячи километров, а серые киты — до нескольких сотен километров.

Заместитель руководителя российской научной программы "Белуха-Белый кит" Дмитрий Глазов также ранее сообщал РИА Новости, что дельфины могут выбрасываться на берег, как в результате каких-либо заболеваний, которые влияют на органы ориентации животных, так и из-за подводного шума, вызванного, например, применением гидролокаторов во время военных учений.

Источник: РИА Новости

Самцы и самки воробьёв по-разному слышат друг друга в зависимости от времени года. К такому выводу пришли зоологи из Университета штата Джорджия (США), исследовавшие работу периферической слуховой системы птиц — то есть уха и располагающихся в нём слуховых рецепторов. Учёных интересовало, меняется ли как-то чувствительность уха птиц к частотам и последовательности звуков в руладах друг у друга.

В сезон размножения самки и самцы воробьёв слышат друг друга по-разному. (Фото Tero Niemi.)У самцов воробьёв, как пишут исследователи в журнале Proceedings of the Royal Society B, ничего интересного не обнаружилось: они слышали одинаково что летом, что зимой. У самок всё иначе: в сезон размножения они лучше различают частоты, но хуже — последовательность звуковых сигналов. Можно сказать, что они лучше слышат интонацию и индивидуальный тембр голоса, но при этом у них сливаются вместе «слова». С наступлением осени слуховые особенности у самок исчезали, и они начинали слышать так же, как самцы.

Эти результаты демонстрируют, что нейронная пластичность, которая помогает выжить в постоянно меняющихся условиях среды, имеет место не только в мозгу, но и в периферических отделах нервной системы. Сами чувствительные нейроны, которые принимают сигналы непосредственно из среды, могут менять свои настройки и акцентировать те или иные параметры сигнала. Скорее всего, такие изменения связаны с тем, что летом самкам нужно выбирать брачного партнёра, а осенью и зимой становится важнее поиск пищи, и тут нужно вовремя услышать голос товарища, который нашёл еду.

Любопытно, что похожие изменения в восприятии звука проявляются и у человека: известно, что женщины слышат по-разному в зависимости от стадии менструального цикла. Так что взаимные семейные упрёки (в стиле «Ты не слышишь, когда я говорю!») могут иметь под собой некое нейрофизиологическое обоснование — как у людей, так и у воробьёв.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

 Группа датских и американских биологов экспериментально подтвердила наличие слуха у кальмаров-лолиго Loligo pealeii.

Loligo pealeii (фото Benthichi) Многие животные, обитающие под водой, совершенно точно сохраняют чувство слуха, но в случае головоногих моллюсков учёные не могли прийти к единому мнению. Авторы постарались спланировать эксперимент так, чтобы сделать результаты максимально убедительными, и решили регистрировать электрическую реакцию нервной системы кальмаров — потенциалы, вызванные слуховым раздражением. Электроды при этом размещали у статоцистов, специализированных органов равновесия.

Под водой в бассейне с Loligo pealeii были установлены громкоговорители, аналогичные тем, что используются на соревнованиях по синхронному плаванию. Как выяснилось, кальмары реагируют на звук, но лишь в узком диапазоне частот — от 30 до 500 Гц; следовательно, область высоких частот, в которую попадают, к примеру, эхолокационные сигналы зубатых китов и дельфинов, охотящихся на Loligo pealeii, остаётся скрытой. При понижении температуры воды до 8 ˚C или смещении электродов всякая реакция пропадала.

Измеренные параметры свидетельствуют о том, что кальмары воспринимают звук примерно так же, как это делают многие рыбы. Наибольшее значение здесь имеют смещения частиц среды, вызванные прохождением волны: головоногие слышат, ориентируясь по изменению своего собственного положения. Руководитель исследования Аран Муни (Aran Mooney), сотрудник Вудсхоулского океанографического института, сравнивает кальмаров с кусочками фруктов в желе, которые движутся вместе со всей студенистой массой.

Зарегистрировать колебания «фруктам» помогает акселерометр, роль которого играют заполненные жидкостью статоцисты. Расположенные внутри них небольшие твёрдые частицы, статолиты, смещаются при изменении положения тела, раздражают ресничные чувствительные клетки, и полученный сигнал передаётся в центральную нервную систему.

Полная версия отчёта опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА