Том 37, № 1 (2023)

Наличие системы магнитного компаса было впервые показано у птиц. С тех пор было аккумулировано большое количество данных о работе магнитного компаса птиц и его взаимосвязи со зрительной рецепцией. Сейчас доминирует представление о том, что рецептор, обеспечивающий работу магнитного компаса, у птиц находится в сетчатке глаза. Наиболее популярной гипотезой относительно того, как работают рецепторы магнитного поля, является гипотеза радикальных пар, а кандидатом на роль первичной магниторецепторной молекулы является криптохром, и более конкретно, его изоформа криптохром типа 4a. В последние годы появились сведения о взаимодействии криптохрома с некоторыми белками-участниками каскада фототрансдукции, а также многообещающие данные электрофизиологических исследований, сочетающих в себе зрительные (световые) и магнитные стимулы. Кроме того, ряд морфологических исследований сетчатки птиц также помогает сузить круг возможных клеток-кандидатов на роль магниторецептора, и наиболее вероятной такой клеткой в настоящее время является двойная колбочка. В настоящем обзоре мы обсуждаем последние исследования в данной области.

Известно, что некоторые животные могут реагировать на очень малые изменения магнитного поля (в тысячу раз меньше геомагнитного поля) и используют это для навигации по магнитному рельефу Земли. Природа молекулярного сенсора магнитного поля остается, однако, неопределенной, хотя установлено, что магнитное чувство связано со зрением. Полагают, что магнетохимическая реакция лежит в основе функционирования магнитного сенсора. Криптохромы фоторецепторов, выстилающих сетчатку глаза, содержат фотоиндуцированные спин-коррелированные пары радикалов, участвующие в формировании нервного импульса и чувствительные к магнитному полю. Поэтому животное могло бы ощущать магнитное поле как изменение яркости больших полей зрения и ориентироваться по их контрасту. Однако чувствительность отдельных сенсоров – радикальных пар – очень низка. Ранее предполагали, что это затруднение преодолевается статистическим усилением контрастной чувствительности за счет параллельной обработки мозгом первичных сигналов миллионов фоторецепторов. В настоящей работе эта гипотеза проверена. Найдено, что пороговое ощущение яркостного контраста почти линейно зависит от логарифма углового размера контрастирующего стимула, что является характерным для физиологии ощущений, подчиняющихся закону Вебера–Фехнера. Контрастная чувствительность увеличивается с ростом числа фоторецепторов, участвующих в распознавании стимула, однако, количественно этого увеличения недостаточно для надежного объяснения магнитной навигации животных.

Нижнечелюстная гипотеза звукопроведения у дельфинов предполагает, что произошло функциональное замещение слуховой раковины “акустическим окном” на нижней челюсти. При помощи промышленной томографии были построены 3D модели нижних челюстей шести видов зубатых китов (Odontoceti). Анализ толщины кости в области предполагаемого “акустического окна” показал, костная стенка связана с размером животного. Область наибольшего истончения внешней стенки обнаружилась в верхней части проксимального участка нижней челюсти или рядом с ее нижним углом, а не по центру, как предполагалось ранее.

Известно, что фокальная активность (ФА), регистрируемая в обонятельной луковице (ОЛ), в значительной степени генерируется в ее локальных нейронных сетях, имеет непосредственное отношение к обработке ольфакторной информации и подвержена влиянию различных факторов, в том числе анестетиков. С использованием 8-электродных матриц на шести взрослых самцах серых доминитицированных крыс в хронических экспериментах исследовали эффекты ксилазин-тилетамин-золазепамовой (КТЗ) анестезии на спектральные характеристики и когерентность ФА, регистрируемой с дорзальной поверхности ОЛ в частотном диапазоне 1–150 Гц в течение двух часов. Показано, что наиболее существенные изменения в ФА ОЛ крыс в КТЗ-наркозе наблюдаются в области высоких гамма-частот. Статистически значимое увеличение мощности (в 2–4 раза) и когерентности (до 50%) этих частот наблюдалось в ФА всех животных уже в течение 10–15 мин от начала наркотизации. При этом, если в бодрствовании модальные значения этих частот приходились на область 70–80 Гц, то по прошествии указанного времени – 110–130 Гц. В динамике наркоза наблюдалось постепенное смещение модального значения в распределении их мощности влево, в область более низких частот (90–110 Гц), при этом их суммарная мощность (но не когерентность) статистически значимо снижалась лишь на фоне выхода животного из наркоза.

Радиотехническая система измерения параметров движения при сближении и стыковке “Курс” имеет некоторые недостатки: точность измерения при многократных переотражениях волны может падать; техническая аппаратура имеется на обоих стыкующихся аппаратах (активная и пассивная части), что является дорогостоящим; система затратна по энергетическим ресурсам. Анализ существующих зрительных систем показывает, что такие системы успешно решают задачи визуальной одометрии на БПЛА, роботах и подобных устройствах. Однако для применения таких систем необходимо знать внутренние параметры камеры (калибровка). Классическая калибровка с использованием шаблона типа “шахматная доска” трудновыполнима в космическом пространстве. В данной работе предлагаются методы оценки фокусного расстояния камеры, основанные на анализе имеющейся видеопоследовательности с отснятым процессом сближения космических аппаратов. Предложенные подходы основаны на методе максимального правдоподобия (MLE) и оценке апостериорного максимума (MAP) функционала, зависящего от углов Эйлера и фокусного расстояния. Сравнение результатов применения этих методов показывает достоинства MAP перед MLE и возможность их практического применения.