Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Ćmy rolnice tasiemki (Noctua pronuba) są tak wyczulone na ultradźwięki polujących nietoperzy, że neurony w ich uchu reagują na ruch błony bębenkowej odpowiadający wielkości atomu. Biolodzy z Uniwersytetu w Bristolu tłumaczą, że gdyby błonę bębenkową przeskalować, by miała grubość ściany z cegieł, owad byłby w stanie wykryć przemieszczenie ścianki na grubość włosa.

Brytyjczycy tłumaczą, że u motyli występuje narząd tympanalny, który stanowi rodzaj rezonatora pokrytego cienką błoną bębenkową. Znajdują się na niej skolopofory, zbudowane z trzech komórek - jednej nerwowej i dwóch okrywających. Podobnie jak w naszym uchu wewnętrznym, drgania są przekształcane w impulsy elektryczne. Wibracje można opisać za pomocą częstotliwości (jak szybko błona się porusza) oraz natężenia (jak bardzo się przemieszcza). Dotąd nie wiedziano jednak, które z właściwości dźwięku są przekładane na sygnał nerwowy.

Zespół dr Hannah ter Hofstede spróbował więc jednocześnie monitorować aktywność neuronów ćmy i drgania błony bębenkowej w czasie podawania dźwięków o różnych częstotliwościach i natężeniu. Brytyjczycy zauważyli, że do pobudzenia komórek nerwowych wystarczyło przemieszczenie błony rzędu 140 pikometrów, co odpowiada wielkości niektórych atomów.

Gdyby neurony po prostu wykrywały dźwięki, to drobne przesunięcie byłoby takie samo dla wszystkich częstotliwości, różniłaby się tylko prędkość wibracji. [W świetle uzyskanych wyników wygląda jednak na to], że neurony słuchowe są aktywowane przez niewielkie przemieszczenia błony bębenkowej, a nie częstotliwość jej drgań - tłumaczy dr Holger Goerlitz. Pewnym wyjątkiem są niskie dźwięki o częstotliwości poniżej 15 kHz, w przypadku których do pobudzenia neuronów dochodziło przy większych przemieszczeniach błony bębenkowej. Ćmy są głuche na niskie, nieszkodliwe dźwięki z tła [muszą być naprawdę głośne, by je odnotowały], co umożliwia im dokładniejsze dostrojenie do ważniejszych odgłosów: ultradźwięków wydawanych przez polujące na nie drapieżniki - podsumowuje dr Hannah ter Hofstede.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W artykule, opublikowanym właśnie na łamach Physical Review Letters, grupa fizyków wysunęła hipotezę, że fale dźwiękowe... posiadają masę. To zaś by oznaczało, że mogą odczuwać bezpośredni wpływ grawitacji. Uczeni sugerują, że fonony w polu grawitacyjnym mogą posiadać masę. Można by się spodziewać, że zagadnienia z zakresu fizyki klasycznej, takie jak to, są od dawna rozstrzygnięte, mówi główny autor artykułu, Angelo Esposito z Columbia University. Wpadliśmy na to przypadkiem, dodaje.
      W ubiegłym roku Alberto Nicolis z Columbia University i Riccardo Penco z Carnegie Mellon University zasugerowali, że fonony mogą mieć masę w materii nadciekłej. Esposito i jego zespół twierdzą, że efekt ten można obserwować też w innych ośrodkach, w tym w zwykłych płynach, ciałach stałych oraz w powietrzu.
      Mimo, że masa niesiona przez fonon jest niewielka i wynosi około 10-24 grama, może być mierzalna. Jednak, jeśli próbujemy ją zmierzyć, okaże się że jest ona ujemna, zatem fonon będzie „spadał do góry”, czyli oddalał się od źródła grawitacji.
      Gdyby ich masa była dodatnia, opadałyby w dół. Jako, że jest ujemna, opadają w górę, mówi Riccardo Penco. Przestrzeń na jakiej „opadają” jest równie niewielka, co ich masa i zależy od medium, przez który fonon się przemieszcza. W wodzie, gdzie dźwięk przenosi się z prędkością 1,5 kilometra na sekundę, ujemna masa fononu powoduje, że odchylenie wynosi 1 stopień na sekundę. Taki odchylenie bardzo trudno zmierzyć.
      Nie jest to jednak niemożliwe. Zdaniem Esposito można by tego dokonać w ośrodku, w którym dźwięk przemieszcza się bardzo wolno. Wykonanie pomiaru powinno być możliwe np. w nadciekłym helu, gdzie prędkość dźwięku może spaść do kilkuset metrów na sekundę. Alternatywnym sposobem dla poszukiwania miniaturowych skutków przechodzenia fononu przez egzotyczne ośrodki może być szczegółowe badania bardzo intensywnych fal dźwiękowych.
      Z wyliczeń zespołu Esposito wynika, że trzęsienie ziemi o sile 9 stopni powinno uwolnić tyle energii, że zmiana przyspieszenia dźwięku w polu grawitacyjnym powinna być mierzalna za pomocą zegarów atomowych. Co prawda obecnie dostępna technologia nie jest wystarczająco czuła, by wykryć pole grawitacyjne fal sejsmicznych, ale w przyszłości powinno być to możliwe.
      Zanim nie przeczytałem tego artykułu, sądziłem, że fale dźwiękowe nie przenoszą masy, mówi Ira Rothstein z Carnegie Mellon University. To ważne badania, gdyż okazuje się, że w fizyce klasycznej, o której sądzimy, że ją rozumiemy, można znaleźć coś nowego. Wystarczy dokładnie się przyjrzeć, by znaleźć niezbadane obszary.
      Esposito nie wie, dlaczego dotychczas nikt nie wpadł na ten pomysł, co jego zespół. Może dlatego, że zajmujemy się fizyką wysokich energii, więc grawitacja to nasz chleb powszedni. To nie żadne teoretyczne czary-mary. Można było wpaść na to już przed wielu laty.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas IEEE Symposium on Security & Privacy eksperci z University of Michigan i Uniwersytetu Zhejiang przeprowadzili pokaz ataku akustycznego na dysk twardy. Atak taki może zakończyć się uszkodzeniem dysku i utratą danych.
      Atak za pomocą dźwięku, słyszalnego bądź ultradźwięków, działa dzięki wysłaniu fal o odpowiedniej częstotliwości. Wprowadza on przedmiot ataku w wibracje. We współczesnych dyskach twardych znajdują się liczne talerze magnetyczne i głowice, umieszczone bardzo blisko ich powierzchni. Gęste upakowanie danych sprawia, że głowice muszą być bardzo precyzyjnie pozycjonowane. Najmniejsze zakłócenie może spowodować błędy w zapisie i odczycie danych. Mocne wibracje to dla dysku poważne zagrożenie. Głowice mogą uderzyć w szybko wirujące talerze, przez co może dojść do uszkodzenia zarówno talerzy jak i samych głowic.
      Już wcześniejsze badania wykazały, że nagłe głośne dźwięki, jak np. alarm pożarowy, mogą wprowadzić talerze dysków w wibracje kończące się uszkodzeniem. Tajemnicą pozostawało jednak, jak i dlaczego celowo emitowane dźwięki prowadzą do błędów w pracy HDD i w konsekwencji do błędów w pracy systemu operacyjnego, mówią badacze. W opublikowanym przez siebie dokumencie szczegółowo omawiają, w jaki sposób dźwięki o różnych częstotliwościach prowadzą do utraty danych, awarii oraz fizycznych uszkodzeń dysków twardych.
      Podczas jednego ze swoich eksperymentów naukowcy dowiedli, że możliwe jest wywołanie awarii laptopa z Windows 10 wykorzystując w tym celu wbudowane w komputer głośniki, przez które został nadany sygnał ultradźwiękowy o odpowiedniej częstotliwości. Zaś w czasie innego z eksperymentów wykazano, że możliwe jest czasowe zakłócenie nagrywania obrazu przez kamerę przemysłową za pomocą odpowiedniego dźwięku wysłanego ze smartfona. Badacze nazwali swoje ataki BlueNote.
      Naukowcy opracowali też technikę ochrony dysku twardego przed atakiem dźwiękowym. Otóż w HDD znajduje się specjalny kontroler, którego celem jest upewnienie się, że głowice dysku pozostają w odpowiedniej pozycji. Obecnie kontrolery te nie są przygotowane na atak akustyczny. Okazuje się jednak, że wystarczy zmiana firmware'u dysku, by kontroler był w stanie kompensować ruch głowic wywołany atakiem. Ruch ten jest bowiem łatwy do przewidzenia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak wrócić do domu, gdy się jest małą mrówką i mieszka na pustyni? Można korzystać z polaryzacji światła słonecznego, liczenia kroków czy dwutlenku węgla wydychanego przez owady w gnieździe. Okazuje się też, że w wyjątkowych sytuacjach udaje się skorzystać ze wskazówek magnetycznych i wibracyjnych.
      Naukowcy z Instytutu Ekologii Chemicznej Maxa Plancka w Jenie przeprowadzili eksperymenty na mrówkach z rodzaju Cataglyphis w ich naturalnym środowisku w Tunezji i Turcji. Wyniki studium ukazały się w pismach PLoS ONE i Current Biology.
      Niemcy sprawdzali, czy przy braku wskazówek innego rodzaju mrówki posłużą się magnetyzmem i drganiami. Jak ujawnia doktorantka Cornelia Buehlmann, dokładnie tak było. Wytrenowane C. noda bez problemu wskazywały swoje gniazdo, kiedy przed wejściem do niego zamontowano zasilane bateriami urządzenie wibracyjne. By wykluczyć elektromagnetyczny wpływ urządzenia, umieszczono je też w taki sposób, że nie miało kontaktu z gruntem. Wtedy wytrenowane mrówki zachowywały się tak samo jak ich towarzyszki z grupy kontrolnej - poruszały się bez celu. Jeśli nad gruntem w pobliżu wejścia do gniazda umieszczono dwa silne magnesy neodymowe, które wytwarzały pole o natężeniu ok. 21 militesli (pole magnetyczne Ziemi wynosi, dla porównania, 0,041 militesli), mrówki znowu bez problemu trafiały do domu.
      Nie wiadomo, który ze zmysłów mrówki wykorzystują, orientując się na podstawie sztucznego pola magnetycznego wokół gniazda. To nie oznacza, że mrówki mają narząd czuciowy do wykrywania pól magnetycznych. Ich zachowanie może również być wynikiem zmienionych wzorców komunikacji elektrycznej między neuronami, które owady zapamiętują. Co ciekawe, reakcja pojawia się, choć w naturze C. noda nie spotkają się raczej ani z drganiami, ani z silnymi magnesami. Jak widać, przystosowując się do nieprzyjaznych życiu środowisk, mrówki mogą polegać na wszystkich zmysłach.
      Zamieszkujące tunezyjskie pustynie solne mrówki Cataglyphis fortis polegają na zapachu gniazda. Podczas eksperymentów poruszały się pod wiatr (czyli jakby wzdłuż "śladu" dwutlenku węgla z gniazda), jeśli stężenie CO2 nie było zbyt wysokie i odpowiadało poziomowi występującemu zwykle wokół norki. Jak jednak rozpoznać własne gniazdo, skoro bez względu na kolonię owady wydzielają taki sam gaz? Niemcy wyjaśniają, że mrówki polegają głównie na integracji trasy - polaryzacji światła i liczeniu kroków. Gdy mrówki przeniesiono w pobliże gniazda po tym, jak udały się do źródła pokarmu, unikały podążania za wyziewami z własnej norki, bo nie pasowała im liczba kroków.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wydaje się, że delfiny butlonose używają specjalnych dźwięków na przedstawienie się innym przedstawicielom swojego gatunku. Uczeni z University of St. Andrews nagrali dźwięki wydawane przez ssaki podczas spotkania z innymi delfinami. Pozornie brzmiały one identycznie, ale szczegółowa analiza wykazała, że każdy z nich jest odmienny i żaden nie jest powtarzany przez innego delfina. Uczeni uważają, że służą one m.in. przedstawieniu się, gdyż zauważono, iż są wydawane podczas 90% spotkań pomiędzy zwierzętami. Wiadomo więc, że ogrywają ważną rolę. Zauważono też, że jeden z dźwięków, wydawany przez przywódcę grupy jest prawdopodobnie pozwoleniem na połączenie się ze spotkanym właśnie stadem. Kolejne wymieniane podczas spotkań gwizdy służą, zdaniem uczonych, ustaleniu swoich pozycji podczas wspólnego polowania.
      Komunikacja dźwiękowa jest dla delfinów niezwykle ważna, gdyż zwierzęta żyją w luźno powiązanych stadach, których wielkość ciągle się zmienia. Konieczne jest zatem ciągłe porozumiewanie się co do roli czy pozycji w stadzie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wykształcenie i doświadczenie muzyczne mają biologiczny wpływ na proces starzenia. Dotąd zakładano, że związane z wiekiem opóźnienia w procesie czasowania neuronalnego są nieuniknione. Można je jednak wyeliminować lub skompensować właśnie dzięki "uprawianiu" muzyki.
      Naukowcy z Northwestern University mierzyli automatyczne reakcje mózgu starszych i młodszych muzyków oraz niemuzyków na dźwięki mowy. Okazało się, że starsi muzycy nie tylko wypadali lepiej od niezwiązanych z muzyką rówieśników, ale i odkodowywali dźwięk tak samo dokładnie i szybko jak młodsi niemuzycy. To wspiera teorię, że stopień, do jakiego aktywnie doświadczamy dźwięków w ciągu życia, wywiera pogłębiony wpływ na działanie naszego układu nerwowego - podkreśla Nina Kraus.
      Wytrenowany mózg jest w stanie częściowo przezwyciężyć związaną ze starzeniem utratę słuchu. Co więcej, pomaga nawet edukacja rozpoczęta w jesieni życia. Wcześniej Kraus wykazała, że doświadczenia muzyczne mogą kompensować ubytki pamięciowe i problemy ze słyszeniem mowy w hałaśliwym środowisku - dwie bolączki starszych osób. Jej laboratorium badało wpływ doświadczeń muzycznych na plastyczność mózgu w różnym wieku (zarówno w normalnej populacji, jak i wśród chorych z różnymi zaburzeniami).
      Kraus przestrzega, że wyniki najnowszych badań nie wskazują, że muzycy mają przewagę nad niemuzykami w każdym zakresie i ich neurony szybciej reagują na każdy dźwięk. Studium zademonstrowało, że doświadczenie muzyczne wybiórczo oddziałuje na czasowanie elementów dźwięku ważnych dla odróżnienia jednej spółgłoski od drugiej.
      Podczas oglądania filmu z napisami u 87 prawidłowo słyszących dorosłych, dla których angielski był językiem ojczystym, mierzono automatyczne reakcje nerwowe. Muzycy zaczęli się uczyć gry przed ukończeniem 9 lat i byli zaangażowani muzycznie przez całe życie. Niemuzycy kształcili się muzycznie 3 lata bądź mniej.
×
×
  • Create New...