Войти
Логин:
Пароль:
Забыли пароль?
научная деятельность
структура институтаобразовательные проектыпериодические изданиясотрудники институтапресс-центрконтакты
русский | english
Научные подразделения >> Лаборатория № 8 >> Частотная перестройка слуховой системы н...

На основе анализа физических закономерностей восприятия акустических сигналов ночными чешуекрылыми (Noctuidae, Lepidoptera) нами была предложена гипотеза о переменности частотной настройки тимпанальной системы этих насекомых. Из гипотезы следовало, что бабочки могут подстраиваться к параметрам биологически важных сигналов. Кроме того, подобная система потенциально способна производить последовательный частотный анализ воспринимаемых звуков. Аналогичный принцип используется в технических системах, но в животном мире не был известен.

В серии электрофизиологических экспериментов проведено исследование возможности перестроек частотно-пороговых характеристик слуховой системы бабочек-совок при искусственно вызванном сокращении мышц метаторакса. Аппликация хлорида калия в гемолимфу метаторакса в течение нескольких минут приводила к сокращению прилежащих мышц и росту слуховых порогов на низких частотах (в диапазоне 10–30 кГц на 10–14 дБ), в то время как на частотах выше 60 кГц разница в порогах до и после введения хлорида калия была обратной. Разнонаправленные изменения слуховой чувствительности на низких и высоких частотах можно объяснить одновременным действием двух факторов: перестройкой частоты тимпанальной мембраны от 24 кГц до 48–50 кГц за счёт ее продольного растяжения мышцами метаторакса и общим падением чувствительности тимпанальной системы насекомого. В нескольких опытах наблюдались аналогичные перестройки, происходившие самопроизвольно, то есть без действия препарата, вызывающего сокращение мышц.

В ходе этих исследований у совок были обнаружены признаки активной настройки слуховой системы на несущую частоту воспринимаемого сигнала. В процессе такой настройки резко (в 6–8 раз) возрастала слуховая чувствительность к стимулам с частотой заполнения 80–100 кГц. По комплексу признаков, в частности, по динамике нарастания и спада нейронной импульсации при воздействии стимулов с околопороговыми интенсивностями был сделан вывод, что на периферическом уровне слуховой системы происходит перестройка высокодобротного механического резонанса к несущей частоте воспринимаемого сигнала.

Данные электрофизиологических экспериментов были проверены в серии поведенческих тестов. Совок двух видов Enargia paleacea Esp. и Blepharita satura Schiff. стимулировали в условиях закреплённого полёта акустическими пульсами, следовавшими с задержкой относительно собственных эхолокационных щелчков. В качестве признака ответной реакции бабочки использовали учащение эмиссии щелчков. При интервале 1 мс между щелчками бабочки и началом стимулирующих пульсов минимальные пороги реакций наблюдались в диапазоне частот 40–60 кГц, но при увеличении задержки до 12 мс зона оптимума слухового восприятия смещалась к частоте 20 кГц. При задержке 6 мс оптимум занимал промежуточное положение (в среднем на 30 кГц). Эти опыты подтвердили нашу гипотезу, согласно которой у совок могут происходить быстрые перестройки частотной характеристики слуховой системы.

В других поведенческих экспериментах на совках Scoliopteryx libatrix L. было показано, что пороги защитных реакций этих насекомых (остановки полёта) на стимулы с шумовым заполнением в 1.5–4 раза превышают пороги на моночастотные посылки равной длительности. Этот эффект нельзя объяснить меньшей чувствительностью слуховой системы бабочек к шумоподобным звукам, поскольку другие типы поведенческих реакций насекомых, например, рыскание по курсу, наблюдались примерно на одних и тех же уровнях, независимо от типа заполнения стимулирующих пульсов. Эти результаты указывают на способность тимпанатных чешуекрылых различать акустические сигналы по степени их широкополосности, то есть на их способность к последовательному частотному анализу воспринимаемых звуков.

                   

         Рис. 1. Частотно-пороговые характеристики совок B. satura, полученные при трёх значениях задержек стимулов относительно собственных щелчков бабочек (обозначения - в верхней части рисунка. По горизонтальной оси - частота заполнения стимулирующих посылок, по вертикальной - порог реакций. Каждая кривая построена по результатам усреднения данных 8 однотипных опытов.

Разработана компьютерная система для исследования критической частоты слияния мельканий (макулярная и мультифокальная  КЧСМ на цветные стимулы), электрической чувствительности и лабильности зрительного нерва, и для проведения терапевтических сеансов светотерапии  и электростимуляции. Система содержит автономное микропроцессорное устройство для исследования КЧСМ  в  З6 точках  поля зрения  и блока электростимуляции с возможностью управления от персонального компьютера через USB-порт или по радиоканалу. Разработаны методики выявления некоторых патоло-гических изменений зрительного тракта на ранней стадии заболевания и проведения восстановительной терапии. Предварительные испытания отдельных компонентов системы в ФГУ МНТК «Микрохирургия глаза» им.  акад. С.Н. Федорова и МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца показали высокую эффективность диагностики и лечения зрения. Работа выполнялась по гранту.

Был разработан  компьютерной  вариант прибора для исследования КЧСМ с условным названием «Блик-5», который в настоящее время проходит испытание в МНИИ ГБ им. Гельмгольца,  для  динамического  исследования  зрения детей с высокой степенью миопии.

           

           БЛИК-5

Разработаны варианты прибора «Радуга–3ДЛ», приборы «Радуга–4ДЛ» и «КЧСМ–ЭЛ», в последнем объедены два метода диагностики: исследования КЧСМ и исследование электрической чувствительности и лабильности зрительного нерва. При этом на  основе полученных показателей устанавливается режим терапевтической светостимуляции.

          

          Радуга–4ДЛ

           

           КЧСМ–ЭЛ

НОВОСТИ И ОБЪЯВЛЕНИЯ
Заведующий Лабораторией №12 "Изучение информационных процессов на клеточном и молекулярном уровнях" ...
13 декабря (вторник) в Сколково состоится совместный воркшоп Сколтеха и крупнейшей международной кол...
Семинар <<Глобус>> Независимого Московского Университета: 15 декабря в 15.40 в НМУ, конференц-зал. V...
Биоинформатики ИППИ РАН Егор Базыкин и Дмитрий Родионов вошли в список лучших молодых ученых России ...
Семинар лаборатории № 8: 8 декабря в 14:30 в ИПЭЭ РАН. Е.М. Максимова. Уточнение стратификации оконч...
Сотрудники сектора молекулярной эволюции №4 Егор Базыкин и Александр Панчин в программе "Один Вадим"...
Заведующий Сектором геоинформационных технологий и систем ИППИ РАН Валерий Гитис в программе "Черны...
Открытый семинар Сектора анализа данных в нейронауках №10.3: 7.12.2016 (понедельник), 11:00, ауд. 61...
Все новости   
 

 

  © Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук, 2016
Об институте  |  Контакты  |  Старая версия сайта