. .

مطالب تصادفی در سایت علمی نخبگان جوان | com.نخبگان

دانشمندان ساختن هواپیماهای بهتر را از خفاش ها می آموزند

PDF version
کل آرا: 506
دسته بندی: 
خفاش ها اربابان پرواز در تاریکی شب اند. فرود عمودی با سر و تغییر مسیر ناگهانی آنها طوری است که بهترین هواپیماهای ما را خجل می کند! با اینکه نقش مکان یابی مبتنی بر انعکاس صوت در مانوردهی تحسین برانگیز خفاشها در هوا به طور گسترده مطالعه شده، اما مطالعه درباره نقش لامسه در این توانایی ها بسیار مورد غفلت قرار گرفته است.

دانشمندان ساختن هواپیماهای بهتر را از خفاش ها می آموزند

حسی برای پرواز: دانشمندان ساختن هواپیماهای بهتر را از خفاش ها می آموزند
خفاش ها اربابان پرواز در تاریکی شب اند. فرود عمودی با سر و تغییر مسیر ناگهانی آنها طوری است که بهترین هواپیماهای ما را خجل می کند! با اینکه نقش مکان یابی مبتنی بر انعکاس صوت در مانوردهی تحسین برانگیز خفاشها در هوا به طور گسترده مطالعه شده، اما مطالعه درباره نقش لامسه در این توانایی ها بسیار مورد غفلت قرار گرفته است. یک مطالعه که نتایج آن در 10 اردیبهشت ماه در نشریه Cell Reports منتشر شد، برای اولین بار نشان داد یک دسته گیرنده حسی که به طور منحصربفرد روی بال خفاش توزیع شده، اطلاعاتی را حین پرواز به مغز خفاش ارسال می کند.

این یافته ها نشان می دهد که نورون های مغز خفاش به سیگنالهای لمسی دریافتی از جریان هوای اطراف بال پاسخ می دهد که موجب تنظیم سریع موقعیت بال به منظور کنترل بهینه پرواز می شود.

«اِلِن لامکین»، از نویسندگان اصلی این مقاله و دانشیار پوست شناسی، فیزیولوژی و بیوفیزیک سلولی دانشگاه کلمبیا است. وی گفت: «این مطالعه شواهدی را در اختیارمان قرار داد که نشان می دهد حس لامسه نقشی کلیدی در تکامل پرواز در پستانداران دارد.» وی اظهار داشت: « همچنین در این مطالعه بستر لازم، پی ریزی شد تا بتوانیم درک کنیم خفاش ها از چه اطلاعات حسی استفاده می کنند که هنگام پرواز در هوا و شکار حشرات، این گونه شاهکارهای جالب را از خود به نمایش می گذارند. در حال حاضر انسان نمی تواند هواپیمایی بسازد که از نظر چابکی با خفاش برابری کند، لذا رسیدن به درک بهتری از چگونگی این فرایندها می تواند الهام بخش ما در طراحی هواپیماهای جدید و سنسورهای جدید برای نظارت بر جریان هوای اطراف بال باشد.»

خفاش باید انواع مختلفی از اطلاعات حسی را هنگام پرواز به سرعت با یکدیگر ادغام کند تا بتواند حشرات را شکار و از موانع اجتناب کند. سهم حواس شنوایی و بینایی در پرواز خفاش قبلاً به خوبی اثبات شده، اما از زمان کشف مکان یابی صوتی این پرنده، نقش لامسه کمتر مورد توجه قرار گرفته است. اما اکنون، «سینتیا ماس» از دیگر نویسندگان اصلی این مقاله، و «سوزان اِستربینگ دِآنجلو» از دانشگاه جانز هاپکینز و نویسنده همکار در این مطالعه، کشف کردند که موهای میکروسکوپیک موجود روی بال خفاش که به وسیله جریان هوا تحریک می شوند، نقش حیاتی در رفتارهای پروازی از قبیل تغییر مسیر و کنترل سرعت دارند. ولی تاکنون چگونگی استفاده خفاش ها از اطلاعات لامسه ای بال در کنترل رفتارهای پروازی، ناشناخته بود.

در این مطالعه جدید، برای اولین بار نحوۀ توزیع گیرنده های حسی مختلف روی بال خفاش و همچنین چگونگی سازمان یافتگی پیوندهای موجود میان پوست بال و سیستم اعصاب بررسی شد. در مقایسه با اندامهای سایر پستانداران، بال خفاش از پیازهای مویی برخوردار است که  به طور منحصربفرد توزیع شده و نیز دارای گیرنده های حساس به لمس است. الگوی فضایی این گیرنده ها نشان می دهد که قسمتهای مختلف بال به اینها مجهز شده تا اطلاعات حسی متفاوت را به مغز بفرستد.

استربینگ دآنجلو که در دانشگاه مریلند نیز دارای مسئولیت می باشد می گوید: «سلولهای حسی واقع در میان "انگشتان" خفاش، می توانند به کش آمدن پوست و همچنین تغییر جهت باد، پاسخ دهند. از طرفی هم مجموعه دیگری از گیرنده ها که به صورت موهای ریز می باشند قادر به تشخیص جریان هوای متلاطم حین پرواز می باشند.»

علاوه بر اینها، مداربندی حسی بال خفاش در مقایسه با اندامهای حرکتی فوقانی در سایر پستانداران، متمایز است. نورون های حسی بال، سیگنالها را به سمت قسمتی از نخاع می فرستد که نسبت به سایر پستانداران، ناحیه وسیع تری بوده و پایین تر قرار دارد که شامل قسمت اعظمی از ناحیه قفسه سینه می شود. در سایر پستانداران، این ناحیه از نخاع معمولاً سیگنالهای ارسالی از تنه اصلی بدن را دریافت می کند، نه اندامهای حرکتی فوقانی. این مداربندی غیرعادی در خفاش ناشی از ریشه های متفاوت بال است که در دوره تکامل جنین، به خاطر پیوستگی اندامهای حرکتی فوقانی، تنه و اندامهای حرکتی تحتانی، به وجود می آید.

«کارا مارشال» از دانشگاه کلمبیا می گوید: «این موضوع مهمی است، زیرا به ما کمک می کند نحوه ی تشکیل پیوند بین قسمتهای مختلف بدن و سیستم عصبی توسط فرآیندهای تکاملی را دریابیم.» وی اظهار داشت: «برای تعیین اینکه آیا اصول سازمان یابی موجود در مدار حسی بال خفاش در میان تمام پستانداران پرنده وجود دارد یا نه، به مطالعات بیشتری نیازمندیم.»

این پژوهشگران همچنین دریافتند نورون های مغزی خفاش، به تحریکِ بال خفاش چه بر اثر دمیدن هوا و چه با لمس کردن آن به وسیله یک رشته نازک، پاسخ می دهند. این موضوع نشان می دهد که جریان هوا و محرکهای لمسی، هر دو مسیرهای عصبی یکسانی را فعال می سازند.

ماس می گوید: «قدم بعدی ما تعقیب کردن مدارات حسی بال از پوست تا مغز است. در این مطالعه، اجزاء این مدارات را به طور جداگانه شناسایی کردیم اما حالا می خواهیم بدانیم این اجزاء چگونه در سیستم اعصاب مرکزی به یکدیگر پیوند می خورند.» وی اظهار داشت: «هدف بزرگتر، درک چگونگی ادغام اطلاعات حسی به دست آمده از تعداد زیاد گیرنده های بال توسط خفاش برای رسیدن به یک پرواز روان و چابک است.»

عنوان مقاله این پژوهش عبارت است از «Somatosensory Substrates of Flight Control in Bats» و نویسندگان آن عبارتند از: اِلِن اِی لامکین، کارا اِل مارشال، محیط چادا، لورا اِی دِسوزا (از مرکز پزشکی دانشگاه کلمبیا)، و سوزان جِی اِستربینگ دِآنجلو، سینتیا اِف ماس (از دانشگاه جانز هاپکینز).

بودجه این مطالعه توسط مؤسسه ملی بهداشت آمریکا، دفتر پژوهشهای علمی نیروی هوایی این کشور، و دیگر منابع تأمین شده است.

 

منبع : کوی دانش 

باز نشر سایت علمی نخبگان جوان

 

افزودن دیدگاه جدید

ویژه های سایت

دعوت از متخصصین حوزه نرم افزار ( جذب برنامه نویس )

شرکت تسهیلگران رشد نوابغ جوان از تمامی متخصصین حوزه نرم افزار که آشنایی با زبان های برنامه نویسی...

دعوت از متخصصین حوزه نرم افزار ( جذب برنامه نویس )

نظر سنجی

  • با چه روشی می توان سریعتر اقتصاد مقاومتی را محقق نمود و کشور را از وابستگی به دیگران رهانید ؟

  • تعداد مقالات: 3,060
  • بازدید امروز : 7356
  • بازدید دیروز: 23872

افراد آنلاین:

205

اکنون ساعت   6:23 am به وقت تهران میباشد.

امروز: دوشنبه 2 مهر 1397

بارکد نخبگان جوان کانال تلگرامی
 
 

استفاده از تمامی مطالب سایت تنها با ذکر منبع آن به نام سایت علمی نخبگان جوان و ذکر آدرس سایت com.نخبگان مجاز است
استفاده از نام و برند نخبگان جوان به هر نحو توسط سایر سایت ها ممنوع بوده و پیگرد قانونی دارد
مسئولیت مطالب ارسالی کاربران بر عهده سایت علمی نخبگان جوان نمی باشد

تهیه و تنظیم مطالب: com.نخبگان