Kako slepi miševi prepoznaju prijatelje u mraku?

Prema novom istraživanju, slepi miševi uz pomoć zvuka raspoznaju svoje prijatelje u mraku.

Najnovije istraživanje pokazalo je da slepi miševi mogu da prepoznaju jedni druge u mraku uz pomoć vlastitog zvuka.

Najnovije istraživanje pokazalo je da slepi miševi mogu da prepoznaju jedni druge u mraku uz pomoć vlastitog zvuka.

Slepi miševi su društvene životinje koje razvijaju prijateljstva. Oni takođe moraju da komuniciraju kao piloti borbenih aviona – brzo, tečno i u kratkim formama – kako se ne bi sudarali dok love plen. Pored toga, moraju da sele svoje društvene grupe u mraku. Kombinacija svih ovih atributa navela je naučnike da se zapitaju da li slepi miševi, kao i ljudi, mogu da preoznaju bliske društvene kontakte uz pomoć zvuka koji proizvode oni sami.

Hana Kastejn (Hanna Kastein) sa Veterinarskog univerziteta u Hanoveru, Nemačkoj (University of Veterinary Medicine Hannover, Germany), zajedno sa svojim kolegama, započela je istraživanje „vampirskih slepih miševa“ (Megaderma lyra), i primetila je da oni prave male individualne kontakte uz pomoć delova tela – kao što prijatelji tapšu jedan drugog po ramenu. Naučnici su želeli da otkriju da li ovi slepi miševi takođe mogu da prepoznaju jedan drugog uz pomoć glasa, i da li im to omogućava da se međusobno raspoznaju u mraku.

Naučnici su uzeli dve grupe slepih miševa i stavili ih u dve zasebne sobe gde su oni mogli da lete i držali su ih tu dva meseca. Obeležili su one slepe miševe koji su bili u učestalom kontaktu sa drugim slepim miševima, a kasnije odvojeni od grupe na četiri sata, kako bi se videlo da li će dozivati jedni druge. Naučnici su prepoznali zvukove koje su ispuštale ove životinje i snimili su ih kako bi kasnije mogli da ih puštaju drugim izolovanim slepim miševima.

Kastejn i njene kolege su otkrile da su se svi izolovani slepi miševi okretali prema zvučnicima koji su ispuštali zvukove slepih miševa u čežnji da pronađu svoje prijatelje. Onda je tim napravio vežbu privikavanja, gde bi neprestano ponavljali zvukove jednog slepog miša, sve dok testirani slepi miševi ne bi počeli da ignorišu taj zvuk. Posle toga su puštali različite grupe zvukova drugih slepih miševa. Životinje su više odgovarale na zvuk od svog postojećeg prijatelja slepog miša koji je deo njihove društvene grupe, nego na zvuk slepog miša iz vežbe privikavanja.

Ovo je važno jer implicira na to da su slepi miševi primetili nešto oko zvukova koji je izgleda jedinstven za svakog individualca. Pravili su razliku između novih i starih slepih miševa, kao i novog zvuka koji su ispuštali stari slepi miševi.

“Slepi miševi su prvi sisari gde je ovakav vid raspoznavanja i vezivanja utvrđen. Ovakva veza može biti prikladna sisarima generalno”, naučnici su izjavili.

Prošle godine, neki drugi nemački naučnici istraživali su eholokativne pozive slepih miševa, koje ljudi nisu sposobni da čuju, a smatraju da svaki nosi detaljne informacije o individualcu. Ovaj vokalni potpis pomaže muškim slepim miševima da izbegnu rivale i pomaže ženkama da nađu svoje partnere. Kao i za ljude, tako i za slepe miševe, sposobnost pronalaženja bliske osobe u gužvi može biti veoma koristna.

Mišići grkljana slepog miša brže proizvode zvuk nego što vi možete trepnuti

Ovde imam dve zanimljive stvari.

1)      Ovo Bat Man ne može.

2)      Svi znaju kako TO radi, ali se niko do sada nije pozabavio time i zaista video pravu mehaniku koja stoji iza ovog fenomena.

Dakle, super heroj (koji, usput budi rečeno, to nije, jer nema super moći nego se koristi vrlo skupim tehnološkim igračkama) ne može se podičiti onim što ovi mali sisari mogu.

Myotis daubentonii - Maleni slepi miš sa njabržim mišićima u celom Meksiku i šire. 😉 Izvor: Lasse Jakobsen & Coen Elemans

Idemo redom. Nisu mnogo lepi, uglavnom se kreću u periodu od sumraka do svitanja, ako se slučajno nađu na zemlji, lako mogu stradati od većih grabljivica i vrlo su smešni dok se kreću. Međutim, međ’ braćom sisarima, oni su jedini koji mogu da lete (i to odlično), a ispostavilo se da poseduju suludu brzinu kontrakcije mišića grkljana. Dok šišmiš leti u potrazi za plenom, oni ispuštaju zvuk ubrzanim ritmom. Postepeno, ta učestanost raste i može dostići 160-190 zvukova (kratkih zvučnih impulsa) u sekundi. Ovo je moguće zahvaljujući mišićima grkljana koji mogu kontrahovati i do 200 puta u sekundi, tvrde istraživači.

Tokom samog procesa lova, ovi sisari počinju ispitivanje terena sa manjim učestanostima ispuštanja zvuka, a što si bliži plenu to je frekvenca veća da bi na kraju ceo proces kulminirao terminalnim brujanjem (terminal buzz) . Koen Elemans i Džon Ratklif (Coen Elemans, John Ratcliffe) sa univerziteta u Danskoj (University of Southern Denmark) su se pozabavili genezom ovog brujanja u svojoj skorašnjoj studiji. Sem toga, hteli su utvrditi da li je brzina učestanosti brijanja funkcija brzine prijema povratnog signala, koji dolazi od plena, ili je to samo zato što imaju fizičko ograničenje grkljanskog aparata pri proizvodnji zvuka.

Slepi miš na osnovu vremena odbijanja zvuka koji sam proizvodi i njegove promene posle odbitka od mete, ima vrlo preciznu predstavu o poziciji mete (plena). Što se više približava svojoj meti, ovaj sisar ubrzava ritam zvukova i tako, samo na osnovu zvuka, on vrlo precizno prati svoju žrtvu, sve dok je ne uhvati.

Da bi otkrili zamišljeno, naučnici su u izolovanu sobu postavili 12 mikrofona i snimili su aktivnosti i kretanje 5 slobodno letećih šišmiša (vrsta: Myotis daubentonii). Možete ih naći bilo gde na severnoj hemisferi od Britanije, pa sve do Japana, ako krenete na istok.

„Leteći miševi“ su lovili larve moljca koje su visile svuda po prostoriji. Brzina proizvodnje zvuka je bila toliko velika da si istraživači odmah shvatili da se za njihovu proizvodnju ne mogu koristiti obični mišići za pokretanje kostura (kod čoveka bi to bio,na primer, biceps).

Zatim, zakačili su mišiće sa grkljana slepog miša na motor, i stimulisali ih na kontrahovanje. Istraživači su posmatrali da su mišići bili u stanju da kontrahuju do frekvenci od 180 HZ, a u jednom slučaju i do 200 Hz.

Sem toga, primećeno je da se povratni eho jednog signala (zvuka) završavao (dolazio do same životinje nazad) pre nego što je novi zvuk pušten. Zbog toga se ne može desiti da se ovaj leteći sisar zbuni  prilikom prijema sopstvenih signala. Pokazalo se da ove životinje mogu proizvesti, teoretski, zvučne signale (brujanja) i sa većim frekvencijama nego 200Hz – mogu dostići učestanost i do 400 Hz, pere nego što interferenca (preklapanje i mašanje zvučnih signala) postane problem. Postavlja se pitanje, pa zašto to i ne praktikuju? Razlog: ovi super brzi mišići su jedini toliko brzi. Tehnički rečeno,  šišmiš bi morao da unapredi još neke delove svog navigacionog aparata, da bi imao koristi od frekvencija koje prevazilaze utvrđeno granicu od 200 Hz.

Ova slika pokazuje vazušne sposobnosti slepog miša tokom lova. Izvor: Lasse Jakobsen & Coen Elemans

Andriju Mid (Andrew Mead), diplomac na biološkom fakultetu u Pensilvanijskoj školi umetnosti i nauke (University of Pennsylvania’s School of Arts and Science) kaže da se rad mišića može porediti sa radom motora kod automobila: „Motor može biti naštimovan da radi efikasnije ili da bude moćniji, ali to zavisi od toga šta želite uraditi sa njim.“

Konkretno, kod šišmiša, oni namerno gube na snazi da bi dobili vrlo brze oscilacije. „Na isti način, kao kada bi ste vi namestili mehanički motor da ima veliki broj obrtaja u minuti.“

Mišići grkljana, kod slepog miša, 20 puta brže kontrahuju nego najbrži mišići oka kod čoveka, i oko 100 puta brže nego tipičan mišić kostura, tvrde istraživači.

Ranije se mislio da ovako lucidno brze mišiće imaju samo neke vrsta zmija (zvečarke – za proizvodnju zvuka) i neke vrste riba. Elemans ih je našao i kod nekih ptica pevačica, a sada ih je pronašao i kod sisara. Sve je jasnije da su ovi specijalni mišići mnogo češći u životinjskom svetu nego što se to, pre, mislilo.

Rad o ovom fenomenu je objavljen u časopisu Science.

Lični zaključak: Ako imate neki uređaj koji radi u nekom opsegu vrednosti, njegovo optimalno korišćenje je uvek u sredini tog opsega, nikada na krajevima. Pri datim srednjim vrednostima sistem se „oseća“ dobro, dugo može raditi i minimalna je šansa da se desi neki kvar ili povreda. Opet, u životinjskom svetu ima primera prilagođenosti gde se namerno forsira ekstremna situacija da bi se postigao željeni rezultat. Neverovatna gepardova brzina je tipičan primer za to.

I am just saying…

Nova saznanja iz talasne optike obećavaju – apsolutna zvučna izolacija je moguća

Tokom našeg svakodnevnog života, mnoge stvati prihvatamo, takave kakvim ih vidimo, bez mnogo razmišljanja. Jednostavno, to tako radi.

Bez obira na činjenicu, da se jednosmerna ogledala najviše mogu videti u policijskim serijama, skoro isti sistem se koristi i kod naočara za sunce. Kada se malo bolje razmisli, ako prostorije oko policijskog ogledala osvetlimo na određeni način (najčešće, da se uključe dovoljno jaka svetla na obe strane), ogledalo postaje propusno u oba smera. Zaključak se sam nameće: koristeći se jednostavnim trikom, mi pravimo iluziju nepropusnog ogledala, koje ima svoje praktične primene.

Sada, pokušajmo da zamislimo, da zaista možemo da napravimo površinu koje je na jednu stranu propusna za talase (svetlost i zvuk se šire kroz prostor u obliku talasa), na drugu sasvim solidna i nepropusna barijera. Za sada ne postoje materijali sa takvom osobinom, ali prema najnovijim studijama, postoji mogućnost da se napravi pravo jednosmerno ogledalo.

Stefano Lepri (Stefano Lepri) sa italijanskog istraživačkog centra i Đulio Kazati (Giulio Casati) sa univerziteta u gradu Insubria u Italiji i nacionalnog univerziteta Singapura su razradili teoretski model za materijale koji transmituju talase na asimetričan način. Njihov rad je objavljen u časopisu Physical Review Letters u izdanju od 18. aprila, ove godine.

Njihov predlog se bazira na korišćenju nelinearnih materijala, koji se različito ponašaju zavisno od toga kakav talas prolazi kroz njih. Još preciznije, reakcija zavisi od atributa talasa koji prolazi kroz njih. “Kada uvedete nelinearne interakcije i sile, mnoge intuitivne spoznaje o ponašanju talasa više ne važe.”, tvrdi Lepri za Physical Review Focus, časopis koji se bavi popularizacijom naučnih radova iz fizike. “Koriteći se nelinearnim interakcijama možemo da izađemo iz osnovnog zakona reciprociteta”, koji zahteva da svi talasi imaju isti tretman, bez obzira na smer njihovog dolaska.

Znači, postavljajući nelinearne materijale zajedno sa linearnim materijalima, koji su poređani na asimetričan način, talas bi mogao da prođe po jednom smeru, ali bi se potpuno odbio kada bi dolazio iz suprotnog smera. Na žalost, kako ističu sami istraživači, ovkava jednosmerna konstrukcija nije univerzalna – svaka kombinacija materijala bi bila dobra za određeni spektar talasnih amplituda. Praktično gledano, moguće je blokirati sve zvukove, ali nema te kombinacije koja bi vas odvojila od bilo kog zvuka u isto vreme.

Za sada, iznesena tvrđenja se baziraju na numerčkim simulacijama, bez pravih eksperimentalnih provera. Međutim, ako se pokaže da su te simulacije dobra aproksimacija realnih materijala, onda bi to “otvorilo nove mogućnosti u kontroli i optimizaciji prostiranja talasa i u dizajniranju uređaja za transformaciju zvučnih i svetlosnih talasa.”

Sami autori ističu ograničenost na određene opsege, ali ako je svaki od tih opsega dovoljno dobro prigušen, ili još bolje, ugušen, onda je sa razvojem tehnologije i dodatnim istraživanjem, realno očekivati, da će se pojaviti materijal, koji će se ponašati kao apsolutni izolator talasa po jednom smeru, a propusan po drugom. Još jednom, sve navedeno važi, samo ako je razvijeni matematički model dovoljno blizak osobinama realnih materijala, koji se mogu naći u prirodi ili na neki način jeftino proizvesti. U suprotnom… ostaće zapamćen kao dobar teoretski pokušaj.