
Исследователи Института Вейцмана обнаружили, что мыши используют усы, чтобы «слышать», и это открытие может помочь слепым. Они используют модели искусственного интеллекта, чтобы показать, как шевеление усами позволяет мышам генерировать звуки, которые помогают им в навигации.
Перемещаясь в ночи, мыши двигают усами, касаясь ими предметов, чтобы обнаружить и идентифицировать их. В течение последних нескольких десятилетий ученые рассматривали это шевеление усами как чисто тактильное действие.
Но исследователи из Института науки Вейцмана, пишет
The Times of Israel, обнаружили, что движения мышиных усов производят тонкие звуки. Эти звуки улавливаются ушами мыши и обрабатываются в ее слуховой коре. Мыши могут использовать эти звуки для усиления своего осязания и улучшения восприятия окружающей среды.
«Усы мышей настолько нежные, что никто не подумал проверить, производят ли они звуки, которые слышат мыши», — объясняет профессор Илан Лэмпл из отдела наук о мозге Института Вейцмана, который руководил исследованием, проводимым вместе с его коллегами: доктором Беном Эфроном, доктором Атанасиосом Нтелезосом и доктором Йонатаном Кацем.
«Мы много искали, но ни в одной статье не упоминалась такая возможность», — говорит Лэмпл.
Их выводы, недавно опубликованные в журнале
Current Biology , предлагают уникальный взгляд на восприятие, которое обычно включает в себя информацию от нескольких органов чувств — в данном случае осязания и слуха.
Ученые заявили, что принципы их исследования могут быть применены, чтобы помочь людям с нарушениями зрения различать отдельные звуки или спроектировать робототехнику для создания датчиков раннего оповещения в условиях ограниченной видимости.
Комбинация чувств
Ученые работали над сенсорной системой мыши и исследовали различные аспекты коры головного мозга — внешнего слоя, который обрабатывает такие функции, как мышление, эмоции, память и язык. Их интересовала интеграция различных чувств и то, как между разными органами передается информация.
В повседневной жизни людей часто объединяют два чувства. Например, люди могут встряхнуть пластиковую бутылку, чтобы услышать, сколько воды осталось внутри.
«Мы начали думать о том, какие еще сенсорные системы мы могли бы объединить», — сказал Эфрон.
Чувства у мышей могли развиться в ходе эволюции, чтобы помогать им охотиться за добычей или избегать хищников.

«Одна из возможностей заключается в том, что они используют свои усы, чтобы определить, являются ли семена твердыми или полыми, — говорит Лэмпл. — Чтобы избежать обнаружения хищниками, такими как совы, они могут выбрать для пересечения поле зеленой травы вместо сухой соломы».
Исследователи использовали микрофоны, которые могут регистрировать ультразвуковые частоты за пределами слышимого человеком диапазона. Они разместили микрофоны на расстоянии около 2 сантиметров от источника звука, примерно на таком же расстоянии, как усы мыши находятся от ее ушей.
Усы у мышей примерно такой же толщины, как человеческий волос у основания, но становятся тоньше на кончике, что помогает им издавать звуки.
Исследователи начали записывать звуки, издаваемые усами, зондирующими различные поверхности, включая сушеные листья бугенвиллей и алюминиевую фольгу. Они сказали, что использовали фольгу, потому что она издает «отчетливый» звук.
Они поместили электроды в мозг мыши, чтобы записать активность нейронов, и задались вопросом, отреагирует ли мозг мыши на звуки. Исследователи были удивлены, обнаружив, что наблюдалась значительная активация нейронов в слуховой коре, когда мыши касались усами предметов.
Эфрон сказал, что это говорит о том, что мыши «действительно могут слышать» звуки, генерируемые усами. Однако, по его словам, ученым необходимо было убедиться, что активация нейронов не связана с информацией, поступающей от тактильных ощущений усов.
Вся сенсорная информация, которую получают мыши через вибриссы (усы), проходит в мозг через один нерв. После того, как этот нерв был блокирован, слуховая кора мышей все еще реагировала на звуки.
Модели ИИ подтверждают выводы
Исследователи разработали модель искусственного интеллекта, которую научили распознавать объекты на основе коллективной нейронной активности, зарегистрированной в слуховой коре мышей.
Затем ученые обучили другую модель распознавать объекты на основе звуков, издаваемых усами мышей. Эти две модели подтвердили, что «на самом деле именно звук управляет нейронной активностью», говорит доктор Эфрон.
Результаты исследования могут помочь слабовидящим и незрячим людям, использующим белые трости (идентификационное и вспомогательное средство при передвижении людьми с нарушениями зрения — прим. «Деталей»), ориентироваться в окружающей среде.
«Белые трости дают людям не только тактильные ощущения, сообщающие им, по какому типу пола они ходят. Также и звук дает информацию о том, бетон это или дерево, — говорит доктор Лэмпл. — Шевеление усами у мышей может дать дальнейшее понимание наших сенсорных систем».