Усы помогают животным определять направление ветра
Новое исследование показало, что важную роль в способности млекопитающих определять направление ветра играют их усы (вибриссы). Работа может привести к созданию новых датчиков измерения воздушного потока, имитирующих эти биологические сенсоры.
Команда из четырёх аспирантов под руководством профессора Митры Хартманн из Северо-Западного университета сообщает в выпуске Science Advances от 24 августа, что крысы используют свои вибриссы для определения источника воздушного потока.
Эксперимент и результаты
- В эксперименте пять вентиляторов, расположенных полукругом, дули воздух к стартовой точке на противоположной стороне стола. Крыса должна была определить, какой вентилятор работает, и побежать к отверстию напротив него, чтобы получить награду.
- При случайном выборе вероятность успеха составляла 20%. После того как крысы стабильно выполняли задачу с точностью около 60% и выше в течение 10 дней подряд, исследователи удалили им вибриссы (безболезненная процедура, аналогичная стрижке).
- Удаление усов снизило результативность крыс примерно на 20%.
Механизм и значение
Крысы могли использовать и другие сенсорные сигналы: движение шерсти, механические или температурные сигналы от кожи, глаз, ушей или морды. Однако 20%-ное снижение результативности указывает, что они предпочитали активно использовать вибриссы, даже при наличии альтернативных сигналов.
"Крыса явно использует больше одной подсказки, но всё же сильно полагается на усы", — объяснил Крис Бреси.
В более раннем эксперименте, опубликованном в Journal of Experimental Biology, было обнаружено, что вибриссы изгибаются по направлению ветра — и чем сильнее ветер, тем больше они изгибаются и вибрируют.
"Когда ус изгибается, он давит на рецепторы у своего основания. Наша поведенческая работа теперь предполагает, что крыса действительно использует эту механическую информацию для определения источника воздушного потока", — сказал Мэттью Графф.
Хотя команда изучала только крыс, вибриссы на мордах многих других животных (кошек, собак) расположены схожим образом, что позволяет предположить их аналогичное использование для восприятия потока.
Потенциальные применения
Определение структуры воздушного потока критически важно для локализации источника запаха, что может найти применение в обнаружении взрывчатых веществ, химических разливов и биологических агентов. Команда Хартманн сейчас изучает лежащие в основе этой способности механические и нейронные сигналы с целью создания искусственных датчиков потока для роботов.