Чувствовать ли ли посягающего хищника или найти, что добыча в темноте, точно локализуя источник звука обязательна в животном мире. Почти все млекопитающие, включая людей, локализуют источники звука горизонтально через задержка вовремя, в которой звуковые сигналы прибывают в каждое ухо. Используя эту разницу во времени мозг может вычислить направление, от которого выделился звук.У лягушек, многих рептилий и птиц нет этого выбора, так как расстояние между их ушами часто измеряет просто несколько сантиметров.
Разница во времени таким образом столь небольшая, что она не может быть обработана мозгом. Чтобы восполнить этот недостаток, животные тезисов развивали простое хотя очень эффективная система: заполненная воздухом впадина соединяет барабанные перепонки этих двух ушей.Эта впадина, которая бежит прямо через голову, соединяет барабанные перепонки.
Ученые называют это «внутренне двойными ушами» или ЛЬДОМ. Этот «тоннель в голове» явно видим, когда свет попадает в одно ухо геккона: свет тогда сияет из другого уха.В отличие от людей, животные чувствуют не только внешние сигналы, но также и суперположение внешних звуковых волн с теми, которые созданы внутренне через сцепление этих двух сторон. Ученые решили в экспериментах, что животные используют получающиеся сигналы для точного определения источников звука.
Но то, что точно происходит в двойных ушах, осталось тайной.Модель для 15 000 разновидностей
Теперь, ученые, работающие во главе с Лео ван Хемменом, профессором Теоретической Биофизики в Мюнхенском техническом университете (ЖИВОТ), впервые разработали универсальную математическую модель, которая описывает, как звуковые волны размножаются через внутренне двойные уши и какие подсказки для локализации источников звука созданы в процессе.«Наша модель применима ко всем животным с этим видом слушания системы, независимо что впадины между барабанными перепонками различных разновидностей выглядят очень отличающимися», объясняет ван Хеммен. «Мы теперь понимаем то, что точно происходит в ушах этих животных и может и объяснить и предсказать результаты экспериментов во всех видах животных». Более чем 15 000 разновидностей внутренне соединили уши – который является больше чем половиной всех сухопутных позвоночных животных.
Внешние и внутренние сигналы на концертеИспользуя их модель, ван Хеммен и его команда обнаружили, что животные даже разработали два различных метода слушания с внутренне двойными ушами. Они происходят в различных областях частоты и увеличивают друг друга.В звуках ниже основной частоты барабанной перепонки разница во времени в суперположении внутренних и внешних сигналов усилена до впятеро.
Это достаточно, чтобы облегчить звуковую локализацию.В более высоких частотах больше не может оцениваться разница во времени.
Здесь, другая собственность сигнала становится релевантной: различие в амплитуде, т.е. громкость, звука воспринято ушами. «Различие в амплитуде происходит только через сцепление этих двух ушей», объясняет ван Хеммен. «Это было неожиданным результатом».Это новое понимание на механизмах и особенно преимуществах слушания с внутренне двойными ушами также важно для промышленного применения.
Возможно, что роботы будут оборудованы этим видом слушания системы. «Я могу очень хорошо вообразить применения в робототехнике, потому что этому виду увеличения не нужна энергия», выражает ван Хеммена. В будущем ван Хеммен и его команда ученых надеются усовершенствовать их модель в сотрудничестве с экспериментальной работой коллег.