Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.981 RSS
←   Июнь 2016   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.981 подписчиков
+4 за неделю
←   Все выпуски   →

Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица


Подпишитесь на «Элементы» в соцсетях!NEW

3-7 обновлений в день: новости, задачи, актуальные события, научно-популярные статьи, книжный клуб, ответы на детские вопросы.

«Элементы» ВКонтакте
«Элементы» в Фейсбуке
«Элементы» в Твиттере
«Элементы» на Youtube
«Элементы» в Instagram

Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица

22.06.2016

Рыбка-брызгун

Рис. 1. Рыбки-брызгуны питаются насекомыми, сбивая их струей воды в воду. Точность выстрела с учетом необходимости поправки на преломление света замечательна — каждый третий-четвертый выстрел попадает в цель. Фото с сайта warrenphotographic.co.uk

Австралийские ученые проверили в эксперименте, могут ли рыбы различать конкретные человеческие лица. Рыбки-брызгуны справлялись с этой задачей исключительно успешно. Это означает, что в распознавании лиц не задействованы сложные нейронные системы коры мозга; также не требуется для этого привычка многих поколений жить в присутствии человека. Распознавание человеческих лиц — это просто способность к восприятию комплексных зрительных стимулов.

Пятнистый брызгун Toxotes chatareus, обитатель мангровых зарослей Юго-Восточной Азии и Австралии, оказался чрезвычайно полезным для исследователей из австралийского Квинслендского университета. Эта рыбка помогла ответить на вопрос, нужен ли сложно устроенный мозг для различения человеческих лиц. Известно, что многие животные — собаки, лошади, овцы — хорошо различают человеческие лица даже с учетом их эмоциональных выражений. Домашнее жив отное уверенно выберет конкретное лицо, будь на нем улыбка или нахмуренные брови. В принципе, такая способность могла бы возникнуть в результате долгой истории одомашнивания и общения с людьми. Но и птицы (галки, голуби), которые эволюционировали без человеческого вмешательства, тоже легко отличают одно лицо от другого, мужское лицо от женского и т. д.

Нельзя, конечно, исключить, что урбанистическая среда требует от всех ее обитателей, включая животных и птиц, присматриваться к людям и потому предрасполагает к развитию способности различать человеческие лица. Также можно предположить, что для распознавания человеческих лиц необходимо формирование специальных участков коры головного мозга. Такие специальные участки имеются и у млекопитающих, и у птиц. Впрочем, это лишь гипотезы. Их можно подтвердить или опровергнуть, если исследовать способность к распознаванию человеческих лиц у животных, у которых в принципе нет коры мозга и которые никогда не сталкивались с человеческим влиянием. Именно это и проделали австралийские зоологи, взяв в качестве подопытного объекта рыбку Toxotes chatareus.

Эта рыбка небольшого размера, легко разводится в искусственных условиях, но привлекло ученых не это, а ее особый способ охоты: метким капельным выстрелом с завидной точностью брызгун сбивает в воду мелких насекомых (рис. 1; см. также видео).

Исследователям это свойство пригодилось для выработки у рыбок особого условного рефлекса. Над аквариумом на экране монитора демонстрировались различные человеческие лица, и если брызгун выстреливал водой в правильное изображение, то в аквариум падала порция желанного корма.

Когда рыбки (в эксперименте использовали четырех рыбок) научились узнавать нужное лицо, перед ними поставили следующую задачу: демонстрировали серию из 44 пар лиц — одно знакомое, а другое новое. Задача усложнялась тем, что лица обрезались стандартным овалом, чтобы не было дополнительных подсказок по форме лица или прическе (рис. 2). И рыбки должны были отметить выстрелом определенное лицо, ориентируясь исключительно на знакомые черты. В другом варианте опытов изображения стандартизировали еще&nbs p;и по цвету, выдавая на монитор черно-белую картинку определенной яркости (рис. 2, B). Точность выбора рыбок во всех экспериментах легко подсчитывается: число правильных выборов против неправильных.

Схема эксперимента по распознаванию лиц

Рис. 2. Примеры изображений лиц, которые показывали рыбкам в первой серии опытов (А) и во второй, когда изображения стандартизировали по цвету и яркости (В). С — простая экспериментальная установка: монитор расположен над аквариумом, при правильном выстреле порция корма падает в аквариум. Рисунок из статьи в Science Reports

Рыбки показали замечательную разборчивость. В 65–75% случаев они отмечали выстрелом то лицо, на которое изначально был выработан рефлекс (рис. 3).

Процент правильно выбранных лиц

Рис. 3. Процент правильно выбранных лиц в четырех последовательных сериях (блоках) экспериментов по 29 пар. Пара к знакомому лицу выбиралась случайным образом. Видно, что доля правильно выбранных лиц заметно выше 50%. Рисунок из статьи в Science Reports

Этот замечательный — безукоризненно простой и наглядный — эксперимент показал, что умение различать человеческие лица не зависит от долгого общения с человеком (одомашнивание, урбанистическая среда) или от наличия сложно организованной коры больших полушарий. Это просто способность животных, обладающих острым зрением, распознавать комплексные зрительные стимулы.

Интересно, что четыре рыбки различались по скорости обучения: две рыбки научились узнавать заданное лицо в первой же тренировочной сессии, двум другим потребовалось больше тренировок — от 10 до 17 сессий. Так что, по словам исследователей, за кадром остался интереснейший вопрос о причинах столь резких различий в обучаемости. Это могли быть индивидуальные особенности самих рыбок, а могло сыграть свою роль выборочное внимание к конкретным опознавательным деталям. Понятно, что по некоторым признакам (например, родинкам, длине носа и т. д.) — лица различаются хуже, чем по сочетанию нескольких признаков: форме глаз, бровей и т. д. Хорошо бы понять, какие именно признаки срабатывают лучше, а какие хуже. Это тоже можно выяснить в экспериментах с рыбками-брызгунами, и ученые надеются продолжить работу.

Источник: Cait Newport, Guy Wallis, Yarema Reshitnik, Ulrike E. Siebeck. Discrimination of human faces by archerfish (Toxotes chatareus). Scientific Reports. 2016. DOI: 10.1038/srep27523.

Елена Наймарк

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

21.06 Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей

Потомство матерей, страдающих ожирением, имеет повышенный риск «расстройств аутистического спектра», включая нарушенное социальное поведение. Эксперименты на мышах показали, что это связано с изменениями кишечной микробиоты. У мышей, чьи матери питались жирной пищей, снижается производство окситоцина, слабеет реакция «системы внутреннего вознаграждения» на социальные стимулы и пропадает интерес к общению. Все эти симптомы исчезают, если добавить мышам в пищу кишечных бактерий Lactobacillus reuteri.

20.06 LIGO поймала новые всплески гравитационных волн

Обсерватория LIGO зарегистрировала еще два всплеска гравитационных волн, — один достоверный и один возможный. Так же, как и первый зарегистрированный всплеск, они пришли от слияний черных дыр звездных масс. В каждом случае удалось, в пределах погрешностей, восстановить параметры черных дыр и положение источников излучения, а также провести первый совокупный анализ популяции таких черных дыр. Ожидается, что в ближайшие пару лет статистика возрастет на порядок, и ученые приступят к экспериментальному изучению раздела а строфизики, который в течение десятилетий оставался уделом одних лишь теоретиков.

17.06 В металло-карбеноидах чем больше катион щелочного металла, тем стабильнее молекула

Металло-карбеноиды — необычные и очень нестабильные молекулы, которые тем не менее важны для многих реакций в органическом синтезе. До недавнего времени не было известно ни одной такой молекулы, стабильной при комнатной температуре и с расшифрованной молекулярной структурой. Химикам из Вюрцбурга (Германия) удалось выделить и охарактеризовать сразу три карбеноида с разными щелочными металлами. Оказалось, что, вопреки установившейся металлоорганической парадигме, карбеноиды с более тяжелыми щелочн� �ми металлами натрием и калием более стабильны, чем с литием.

16.06 В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление

Несмотря на то, что влияние изменений климата на экосистемы в последнее время активно исследуется в самых разных аспектах, пока довольно мало известно о воздействии климатической динамики на численность отдельных видов или целых сообществ. Недавно в журнале Science вышла статья, авторы которой проанализировали связь между распространением ряда европейских и североамериканских птиц и изменением климата за последние десятилетия. Выводы орнитологов оказались весьма тревожными: потепление оказывает усиливающее� �я воздействие на птиц и в недалеком будущем может привести к резкому снижению численности многих видов.

15.06 Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников

Представители отряда палочников имеют в своем биохимическом арсенале пектиназы — ферменты, расщепляющие пектин. Сравнивая гены пектиназ у палочников и двух других групп животных (жуков-листоедов и нематод), а также у различных бактерий, ученые выявили источник этих генов. Палочники, как выяснилось, получили эти гены от своих бактериальных соседей, гамма-протеобактерий, обитающих в их кишечнике и на их кормовых растениях.

14.06 Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза

Предложена гипотеза, согласно которой эукариоты произошли от полиплоидных архей, обитавших в мелководных микробных сообществах раннего протерозоя, когда уровень свободного кислорода начал расти, но озонового экрана еще не было, что должно было резко повысить темп мутагенеза. Моделирование показывает, что в таких условиях полиплоидность у прокариот, не имеющих митоза, дает кратковременное преимущество, но в долгосрочной перспективе повышает риск вымирания из-за накопления рецессивных вредных мутаций. Полиплоидные м� �кробы могли справляться с этой проблемой несколькими способами, которые со временем приводят к появлению сначала митоза, а затем мейоза и полового размножения.

10.06 Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет

После успешного удаления раковой опухоли даже на ранних стадиях ее роста через несколько месяцев или лет часто развиваются удаленные метастазы. Это серьезная проблема в лечении онкологических заболеваний. Недавно ученым удалось сделать шаг к ее решению: найдены клоны клеток раков легких и молочной железы человека, которые при инъекции подопытным мышам образуют опухоли очень нескоро — через несколько месяцев. Удалось определить механизмы, с помощью которых эти клетки «впадают в спячку» и скрываются от имму нной системы.

08.06 Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами

В 2004 году в пещере Лианг-Буа на индонезийском острове Флорес были обнаружены остатки нескольких людей нового вида, за маленький рост прозванные «хоббитами». Это событие поставило перед антропологами вопросы, на которые до сих пор нет ответа: когда предки этих людей попали на остров? какая у них родословная? И вот в 2014 году в раскопе Мата Менге, в 74 км от пещеры Лианг-Буа, были найдены часть нижней челюсти взрослого индивида и еще шесть зубов. Сравнение этих остатков с костями из Лианг-Буа и с аналогичным материало м по различным представителям древнейших гоминид указывает на родство «хоббитов» с Homo erectus.

07.06 Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен

Полногеномный анализ 20 представителей Бней-Исраэль помог уточнить происхождение этой загадочной иудейской общины из Индии, которая нередко рассматривалась как одно из десяти потерянных колен Израиля. Установлено, что вклад еврейского населения в генофонд Бней-Исраэль представляет собой отдельную миграционную волну, не имеющую ничего общего с другими миграциями жителей Ближнего Востока, которые повлияли на популяции Северной Индии. Поздний возраст формирования популяции отвергает любые предположения о � �вязи Бней-Исраэль с потерянными коленами Израиля.

В избранное