Наш мозг способен на невероятные вещи, но ему мешает сознание

Дэниелу Роберту удалось это выяснить при помощи лазера, фиксирующего микродвижения, и динамика, издающего звуки для насекомых.

"Высокие частоты звука, который мы транслировали, создавали мощные вибрации в местах контакта – таких, как наша ушная улитка, - объясняет он. - Низкие частоты проходили дальше, к другим клеткам, расположенным ниже". В человеческом ухе происходят аналогичные процессы.

Кто как видит?

Чтобы узнать больше, мы можем обратиться не только к анатомии, но и к особенностям отдельных клеток органов чувств.

У некоторых глубоководных рыб в сетчатке есть только палочки, в отличие от человека – в нашей сетчатке представлены и палочки, и колбочки.

Alfred Pasieka SPLПалочки (в форме цветка) и колбочки в сетчатке человека

Это дает нам представление о том, как они видят. Колбочки нужны для цветного зрения, поэтому отсутствие их у рыб говорит об их неспособности распознавать цвета.

Именно так мы узнали о том, что зрение собак не приспособлено для восприятия цветной информации.

Представители семейства кошачьих – и дикие львы, и домашние кошки – неспособны почувствовать вкус сладкого

У них всего два вида колбочек, а у человека их три. В результате они отличают желтые и синие оттенки, но не видят красных и зеленых тонов.

Человек использует палочки, чтобы видеть в тусклом свете.

У глубоководных рыб они "невероятного размера", рассказывает Рон Дуглас из Лондонского городского университета (Британия).

Это позволяет им уловить как можно больше доступного им света и видеть практически в темноте.

Запах и вкус

Аналогичный подход можно применить к обонянию и вкусу.

Так, ученые подсчитали количество обонятельных рецепторов в собачьих носах. У бладхаунда их более 200 миллионов, а у человека – лишь 5-6 миллионов. Вот и еще одно подтверждение того факта, что собачье обоняние превосходит наше.

Triforce goddess64 CC by 2.0Собачий нос – триумф сенсорной инженерии

Еще одно исследование, проводившееся в 2006 году, показало, что на кошачьих языках отсутствуют вкусовые рецепторы, реагирующие на сладкое.

Получается, что представители семейства кошачьих – от диких львов и тигров до домашних мурок – неспособны почувствовать сладость еды.

По человеческим меркам обоняние плодовых мушек можно назвать ограниченным

Не вполне понятно, почему так получилось, однако кошачьи известны своими плотоядными привычками, поэтому сладкие вкусы в их рационе встречаются не слишком часто.

Напротив, плодовые мушки располагают обонятельными рецепторами, которые отлично улавливают фруктовые запахи, но не улавливают практически ничего другого.

По человеческим меркам их обоняние можно назвать ограниченным, однако оно хорошо приспособлено к их потребностям.

Сенсорные способности животных не исчерпываются их слухом, зрением и обонянием. Можно также отследить, как сенсорные сигналы проходят по нервной системе животного в мозг.

Mark Crossfield CC by 2.0Куриные глаза особенно чувствительны к мерцающему свету

Для этого ученые используют электрофизиологическое тестирование. В глаз или мозг животного помещается крошечный электрод, который улавливает мельчайшие импульсы от органов чувств.

Один из ключевых вопросов – насколько хорошо животное видит быстрые вспышки света. По словам Рона Дугласа, таким образом определяется его способность улавливать движение.

Они, куры, чувствуют себя так, будто живут на дискотеке

Человеческий глаз может увидеть до 50 вспышек света в секунду. Если частота вспышек увеличивается, человеку кажется, что включен постоянный свет. Так, лампы дневного света мигают более 100 раз в секунду, однако мы этого уловить не можем.

Другие животные более чувствительны к мерцающему свету. Например, некоторые куры способны видеть около 100 вспышек света в секунду, поэтому использование флуоресцентного света в их клетках проблематично.

Sovereign ISM SPLФункциональная магниторезонансная томография позволяет увидеть активные участки мозга

"Они чувствуют себя так, как будто живут на дискотеке, - говорит Дуглас. - Очевидно, происходит нарушение прав животных".

Гены и мозг

Кроме того, есть еще и сам мозг.

"Гены определяют, насколько у животного развиты обоняние, зрение, слух и вкус"

Функциональная магниторезонансная томография (ФМРТ) позволяет узнать, когда активизируется тот или иной участок мозга. Для этого отслеживаются изменения кровообращения и уровня кислорода в крови.

Организм стремится обеспечить приток насыщенной кислородом крови к нейронам, которые задействованы органами чувств.

Именно так мы узнали о том, что в собачьем мозге есть конкретные участки, обрабатывающие сложную информацию, которая связана с запахами.

Bernard Dupont CC by 2.0У африканских слонов есть множество генов, отвечающих за обоняние

В 2015 году было опубликовано исследование, согласно которому активность собачьего мозга отличается в зависимости от того, знакомый или незнакомый человеческий запах учуяла собака.

Наконец, следует изучить ДНК животного.

Все аспекты органов чувств животного, от их устройства до количества рецепторов и активности мозга, в конечном итоге определяются его генами.

Гены определяют, насколько у животного развиты обоняние, зрение, слух и вкус.

Некоторые животные могут улавливать вещи, которых мы в принципе не можем почувствовать

Это означает, что мы можем узнать многое об органах чувств животного, опираясь исключительно на информацию об его ДНК.

В 2014 году исследователи тщательно изучили геномы 13 видов животных, пытаясь обнаружить гены, которые отвечают за обоняние.

У африканских слонов оказалось больше генов, связанных с обонянием, чем у любого другого животного, изученного на тот момент.

Мы не знаем, на что конкретно влияет большая часть из этих двух тысяч генов, однако сама цифра наводит на мысль, что слоновьи носы необыкновенно хорошо оснащены.

И еще один момент. До сих пор нас интересовало изучение тех сенсорных способностей животных, которыми обладает и человек.

Cordelia MolloySPLКалужница болотная (Caltha palustris) под ультрафиолетовым и под дневным светом

Однако некоторые животные могут улавливать вещи, которых мы в принципе не можем почувствовать.

Оказывается, некоторые существа способны видеть формы света, невидимые для человеческого глаза.

Что недоступно человеку

Например, множество животных видят ультрафиолетовое излучение, длины волн которого находятся в интервале от 10 до 400 нанометров.

Мы можем выяснить, видит ли животное свет с той или иной длиной волны, если проверим, проходит ли он через хрусталик его глаза.

Для пчел это своего рода посадочные огни

Хрусталик здорового человека блокирует ультрафиолетовое излучение, поэтому мы его не видим. Однако целому ряду представителей животного мира ультрафиолет помогает видеть при тусклом свете, отмечает Рон Дуглас.

Некоторые поверхности отражают лишь ультрафиолетовый свет, в результате чего большинство людей их не видят, в отличие от животных.

Например, существуют цветочные лепестки с полосами отражающего ультрафиолет материала, привлекающие насекомых-опылителей.

"Медоносная пчела увидит эти отметки, которые указывают ей на расположение нектара, - говорит Дуглас. - Для пчел это своего рода посадочные огни".

Jim Amos SPLМагнитные поля влияют на ориентацию птиц в пространстве

Пчелы действительно следуют таким "нектарным указателям", благодаря которым они собирают пыльцу и могут впоследствии опылить другие цветы. Получается, система работает как для цветов, так и для пчел.

У животных есть еще более странные сенсорные способности, однако ученые нашли способ изучить и их.

Например, мы знаем, что перелетные птицы чувствуют магнитное поле Земли. Закономерности их перелетов меняются в соответствии с тем, как перемещаются магнитные полюса планеты.

Некоторые акулы больше других полагаются на электрорецепцию

Как именно они это делают, пока остается загадкой.

Существует гипотеза, согласно которой клетки в их глазах реагируют по-разному в зависимости от ориентации птицы по отношению к магнитному полю – то есть птицы так или иначе способны "видеть" магнитное поле.

Кроме того, акулы улавливают электрические поля. У них есть специальные электрорецепторы – фактически это поры, которые наполнены проводящим небольшой электрический разряд гелем.

Животное электричество

Растущие в порах волоски движутся, когда гель заряжен, и отправляют, таким образом, сигнал в мозг акулы.

"Речь о мельчайших электрических импульсах", - объясняет Райан Кемпстер из Университета Западной Австралии в Перте. Однако даже они помогают акуле определить местонахождение небольшой жертвы, находящейся вне поля зрения.

"Если визуально отследить жертву не вышло, акула способна уловить это мельчайшее биоэлектрическое поле и получить представление о том, где может находиться потенциальная добыча", - говорит исследователь.

Tom McHugh SPLАвстралийская бычья акула (Heterodontus portusjacksoni)

Кемпстер обнаружил, что некоторые акулы больше других полагаются на электрорецепцию.

Так, у австралийской бычьей акулы всего несколько сотен электрорецепторов, в то время как у молотоголовой акулы их бывает до трех тысяч.

От подобных исследований иногда бывает неожиданная выгода.

Никогда не знаешь, какой поворот примет исследование

Изучая электрочувствительность акул, ученые собрали данные, которые могут способствовать разработке электродов для отпугивания акул.

Их можно установить на популярных пляжах, чтобы обеспечить безопасность купающихся.

"Учитывая их способность улавливать крайне слабые электрические поля при помощи своей электросенсорной системы, они покинут зону воздействия любого неприятного электрического импульса задолго до того, как он сможет нанести им хоть какой-то ущерб", - считает Райан Кемпстер.

А исследования Дэниела Роберта в области слуха насекомых влияют на разработку новых модификаций слуховых аппаратов.

Jeff Rotman NPLБронзовая рыба-молот (Sphyrna lewini)

Однажды Рон Дуглас выяснил, что сетчатка определенных глубоководных рыб содержит хлорофилл. Это открытие способствовало созданию капель от ночной слепоты.

"В своей работе я руководствовался не этим, а исключительно интересом к тому, что видят животные, - поясняет Дуглас. - Однако никогда не знаешь, какой поворот примет исследование. Какой-то левый парень – я, то есть – изучил глаза глубоководной рыбы, и вот благодаря этому наука сделала пару шажков вперед, которые могут помочь человечеству".

Многообразие органов чувств у животных говорит нам о том, что эволюция живых организмов позволила им наиболее полно взаимодействовать с окружающей средой.

Мы никогда не сможем увидеть мир глазами кондора или услышать то, что слышит комар, но мы можем закрыть на минуту глаза и хотя бы попробовать это себе представить.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайтеBBC Earth.

Птицы, которые боятся смерти

Мелисса ХогенбумBBC Earth

2 ноября 2015

Поделиться
Известно, что вороны странно ведут себя рядом со своими мертвыми сородичами: они собираются вокруг них и пронзительно кричат. Корреспондент BBC Earth решила разобраться, в чем тут дело.

Время от времени высказывались предположения, что так у ворон выглядит похоронный ритуал.

Однако истинная причина их поведения оставалась загадкой: ученые основывали свои выводы исключительно на отдельных случаях из практики.

И вот теперь исследователи решили наконец выяснить точно, почему вороны так встревоженно ведут себя при своих умерших собратьях.

Они знают, что такое смерть, и знают, что ее нужно бояться

Для этого они организовали оригинальный эксперимент, основываясь на полученных ранее данных о том, что вороны не забывают лицо человека, показавшегося им опасным.

Серия исследований под руководством Джона Марзлаффа из Вашингтонского университета в Сиэттле (США) показала, что вороны запоминают подозрительных, как им кажется, людей.

Затем они учат других ворон громко "ругаться" на этих сомнительных личностей, в результате чего несколько лет спустя уже другая стая ворон все так же недовольно каркает в их адрес.

Neil DeMaster CC by 2.0Ворона отслеживает потенциальную опасность

Чтобы предотвратить возможные последующие неудобства для участников эксперимента, их попросили надеть довольно реалистичные латексные маски, закрывающие лицо.

Используя такую же маскировку, исследователи отправили человека в маске туда, где вороны привыкли ожидать угощения от автора эксперимента Кэли Свифт – тоже из Вашингтонского университета.

В руках у него была мертвая ворона - на вытянутых ладонях, как будто это блюдо с закусками

Принося с собой угощение, она играла роль "хорошего полицейского", а "плохим полицейским" стал человек в маске.

Этот зловещий персонаж приходил с мертвой вороной в руках и стоял так полчаса.

"Я всегда вела себя доброжелательно и кормила ворон, и они хорошо ко мне относились – врагов среди ворон у меня не было, - говорит Свифт. - Я доставала еду, и тогда появлялся этот второй человек".

"Он держал в руках мертвую ворону - не сжимал ее, демонстрируя убийство птицы, а просто держал на вытянутых ладонях, как блюдо с закусками; так держат мусор, когда собираются его выкинуть", - добавляет она.

Вороны способны распознавать отдельные человеческие лица

В первый день, когда появился человек в маске, вороны в принципе отказались от еды, предложенной Кэли Свифт.

Вместо этого они принялись пронзительно кричать и окружили место эксперимента. Вороны собираются в большие стаи, чтобы напугать потенциальных хищников.

В данном случае, по мнению авторов, у стайного поведения ворон могли быть и другие причины. Среди них - "осуждение хищника, демонстрация доминирования или социального научения опасного человека или места".

Если около вороны поместить ястреба, вероятность отказа от угощения еще повышалась - судя по поведению птицы, в ястребе заключалась опасность.

На следующий день человек в маске возвращался, уже без мертвой вороны; птицы по-прежнему не хотели брать еду.

Вороны оповещают друг друга о потенциальной опасности

Эти результаты показывают, что вороны избегают мест или объектов, которые считают опасными для себя и своих собратьев.

Другими словами, они знают, что такое смерть, и знают, что ее нужно бояться.

"Мы делаем вывод, что вороны относятся к смерти (по крайней мере, частично) как к "возможности для обучения", если говорить об этом в антропоморфных терминах. Это сигнал об опасности, а опасности следует избегать", - объясняет Свифт.

Это исследование - еще один пример того, как вороны успешно приспособились к жизни с человеком

Впоследствии они продолжают бояться потенциально смертоносной ситуации: шесть недель спустя более трети из 65 пар ворон продолжали вести себя аналогичным образом.

Это исследование, опубликованное в журнале Animal Behaviour ("Поведение животных"), дополнило серию экспериментов, нацеленных на лучшее понимание того, как животные относятся к своим мертвым сородичам.

Западная кустарниковая сойка, принадлежащая к тому же семейству врановых, также замечена в "похоронном" поведении при виде мертвой сойки.

Впрочем, сойки отрицательно реагировали и на мертвых представителей других видов птиц аналогичного размера; для ворон же это было несвойственно. Если человек в маске держал в руках мертвого голубя, ворон это не слишком беспокоило.

Человек в маске держал мертвую ворону в течение 30 минут

Полученные учеными данные показывают, насколько важно для ворон запоминание и вспоминание черт человеческих лиц. Это навык, который помогает им отличать безопасных людей от тех, кто представляет возможную угрозу.

"Это исследование - еще один пример того, как вороны успешно приспособились к жизни с человеком", - рассказывает Кэли Свифт.

"Они могут запоминать наши лица в самых разных обстоятельствах, в том числе и когда мы проявляем себя не самым приятным образом, имея дело с их мертвыми собратьями", - поясняет она.

Таким образом, вороны дополнили небольшой список животных, о которых известно, что те узнают своих мертвых сородичей или даже оплакивают их.