자극 필터링

Stimulus filtering

자극 필터링은 동물의 신경계가 반응을 [1]일으키지 않는 자극에 반응하지 않을 때 발생합니다.신경계는 자극의 미세한 차이를 인지하고 구별하는 능력을 발달시켰고, 이것은 동물이 중요한 [2]자극에만 반응할 수 있게 해준다.이것은 동물이 중요하지 않은 신호에 반응하지 않기 때문에 에너지를 보존할 수 있게 해준다.

적응값

자극 필터링의 가장 가까운 원인은 동물의 환경 안과 주변 여러 가지가 될 수 있지만, 이러한 반응의 궁극적인 원인은 자극 필터링에 의해 제공되는 진화적 이점일 수 있다.불필요한 자극에 반응하지 않음으로써 에너지를 절약하는 동물은 더 많은 새끼를 낳을 수 있다는 것을 의미하는 반면, 자극을 걸러내지 않는 동물은 에너지 [3]저장소의 고갈로 인해 체력이 저하되었을 수 있다.자극 필터링을 하는 동물은 중요하지 않은 자극에 산만해진 동물보다 심각한 위협에 적절하게 반응할 가능성이 더 높을 수 있다.

생리학적 메커니즘

동물이 특정 신호를 수신할 때, 상위 뉴런은 어떤 신호가 보존하기에 충분히 중요한지, 그리고 어떤 신호가 중요하지 않고 [2]무시될 수 있는지를 결정한다.이 과정은 기본적으로 신경망의 시냅스가 특정 신호를 강화하고 다른 신호를 억제하면서 필터 역할을 하며, 단순한 자극은 낮은 수준의 뉴런에서 관심을 받고, 더 복잡한 자극은 높은 수준의 [2]뉴런에서 관심을 받는다.

인간과의 관계

자극 필터링은 일상적으로도 인간을 볼 수 있다.그 현상을 칵테일 파티 효과라고 한다.사람들이 붐비는 방에서 사람들은 다른 대화를 무시하고 자신이 참여하고 있는 대화에만 집중하는 경향이 있습니다.이 효과는 또한 개인이 다른 사람의 대화에서 자신의 이름을 들었을 때 즉시 그 대화에 집중한다는 점에서도 작용한다.

예

나방류

나방의 청각 시스템의 진화는 박쥐의 반향 위치 파악에서 벗어나는 데 도움을 주었다.나방은 물리적으로 흉곽의 양쪽에 두 개의 귀를 가지고 있는데, 이 귀는 두 개의 청각 수용체 중 하나인 A1 또는 A2에서 [4]나방 귀의 막을 진동시키는 뚜렷한 발성을 듣기 위해 초음파 지시자를 받습니다.이것들은 귓속의 고막에 붙어 있다.강한 음압파가 나방의 몸 위를 휩쓸어 고막을 진동시키고 수용체 세포를 변형시킵니다.이것은 세포막에 스트레칭에 민감한 채널을 열고 나방의 청각 수용체에 효과적인 자극을 제공합니다.이 수용체들은 선택된 자극에 포함된 에너지에 반응하고 세포막의 투과성을 양전하를 띤 이온으로 변화시킴으로써 대부분의 뉴런들이 하는 것과 같은 방식으로 작용합니다.A1 수용체와 A2 수용체는 비슷한 방식으로 작용하지만, 그들 사이에는 상당한 차이가 있다.A1 수용체는 박쥐의 주요 검출기이며, 발사 속도가 증가함에 따라 나방은 음파 탐지기를 줄이기 위해 박쥐로부터 눈을 돌립니다.즉, A1 수용체는 저주파에 민감합니다.박쥐의 상대적인 위치를 결정하기 위해 A1 세포의 차동 발화 속도는 나방의 머리 양쪽으로 발사되며, 박쥐가 더 멀리 떨어져 있다면 세포는 더 약한 신호를 받고 더 느린 속도로 발사될 것입니다.A2 수신기는 [3]포획을 피하기 위한 마지막 수단으로 불규칙한 비행 움직임을 개시함으로써 비상 백업 시스템입니다.A1과 A2 감각 뉴런의 이 차이 민감도는 박쥐 발성의 자극 필터링으로 이어진다.장거리 회피 전술은 박쥐가 멀리 떨어져 있을 때 행해져 A1 감각 뉴런이 발화한다.박쥐가 매우 가까운 거리에 있을 때, 단거리 회피 전술은 A2 감각 [4]뉴런의 사용과 관련이 있다.두 개의 다른 수용체의 생리학적 메커니즘의 적응 값은 박쥐로부터의 포획을 회피하는 데 도움을 준다.

기생파리

Ormia ocracea 암컷 파리들은 몸 안에 수 미터 떨어진 곳에서 나는 크리켓 소리를 감지할 수 있는 기관을 가지고 있습니다.암컷은 약 7일 동안 먹이를 먹고 탈피를 하는 크리켓의 몸에 첫 번째 발정 유충을 낳기 때문에 이 과정은 그들의 종의 생존에 중요하다.이 기간이 지나면 애벌레는 파리로 자라고 귀뚜라미는 보통 멸종한다.

연구원들은 작은 귀 구조에서 얼마나 정확한 청력이 발생할 수 있는지에 대해 어리둥절해 했다.정상적인 동물은 청각 간 시간차(ITD)와 청각 간 수준차(ILD)[5]를 사용하여 소리를 감지하고 찾습니다.ITD는 소리가 귀에 도달하는 데 걸리는 시간의 차이입니다.ILD는 양쪽 귀 사이의 소리 강도 측정값의 차이입니다.최대 ITD는 약 1.5마이크로초, ILD는 1데시벨 [5]미만입니다.이러한 작은 값 때문에 차이를 감지하기가 어렵습니다.이러한 문제들을 해결하기 위해, 연구원들은 파리 귀의 기계적 측면을 연구했다.그들은 소리와 위치 파악에 중요한 고막 양쪽을 연결하는 프리터넘 구조를 가지고 있다는 것을 발견했다.이 구조는 진동 에너지를 [5]막 사이에 전달하고 증폭함으로써 레버 역할을 합니다.소리가 다른 진폭으로 막에 닿은 후 프리스터넘은 구부러짐과 [5]흔들림을 통해 대칭 진동 모드를 설정합니다.이 효과는 신경계가 소리가 어느 쪽에서 나는지 구별하는데 도움을 준다.프리스턴은 팀파날 간 브리지 역할을 하기 때문에 ITD는 1.5us에서 55us로, ILD는 1데시벨 미만에서 10데시벨 이상으로 증가합니다.[5]

파리들의 신경계를 관찰했을 때, 연구원들은 세 개의 청각이 구심점이라는 것을 발견했다.타입 1은 자극 개시까지의 스파이크를 1개만 발생시키고, 지터(자극 표시에 대한 타이밍의 가변성), 자발적 활동이 없으며,[6] 가장 일반적인 타입이다.타입 2는 자극 개시까지 2~4개의 스파이크를 발생시키고 후속 스파이크와 함께 지터가 증가하며 자발적 [6]활성이 낮다.마지막으로, 타입 3은 제시된 자극에 대해 강장성 스파이크를 가지며, 첫 번째 스파이크에 대해서만 낮은 지터를 가지며, 낮은 자발적 활성을 가지며, 가장 일반적인 유형이다.연구원들은 크리켓 [5]노래에 나오는 주파수를 포함한 4kHz에서 9kHz 사이의 소리 주파수에 뉴런이 가장 강하게 반응한다는 것을 발견했다.또한 뉴런은 그리러스 [5]노래의 주파수인 4.5kHz에서 가장 강하게 반응하는 것으로 밝혀졌다.청각 구심성 유형에도 불구하고, 관찰된 모든 뉴런은 역/지연 관계를 보였다.자극이 강할수록 뉴런이 반응하기 시작할 때까지의 시간은 짧아진다.동물의 한 측면에서 한계치를 초과하는 구심소의 수 차이는 모집단 코드라고 불리며 소리 국부화를 [6]설명하는 데 사용될 수 있다.

사관 물고기

암컷 뱃사공 물고기는 수컷과 짝짓기를 할 때 자극 여과 과정을 거친다.미드십맨 물고기는 수중 종에 [7]의해 생성되는 소리를 들을 때 자극 필터링을 사용합니다.수중 지배적 신호는 60-120Hz로, 물고기의 청각 [3]수용체에 가장 일반적으로 민감하다.그러나 암컷 청각계는 수컷 사관 물고기의 노래에서 계절적으로 음향 자극에 따라 변한다.암컷 사관 물고기가 번식하는 여름에는 400Hz의 [3]주파수를 낼 수 있는 수컷의 콧노래를 듣는다.여름은 암컷이 번식하는 계절이기 때문에 수컷의 높은 콧노래 소리에 청력이 더 민감합니다.

레퍼런스

  1. ^ "Stimulus filtering". Oxford Reference. 2012-02-17. Retrieved 2015-02-25.
  2. ^ a b c "5 - Stimulus filtering: vision and motion detection - University Publishing Online". Ebooks.cambridge.org. Retrieved 2015-02-25.
  3. ^ a b c d 앨콕, J. (2009년)동물의 행동 (제9호, 제1권)선덜랜드, 매사추세츠: 시나우어 어소시에이트 주식회사
  4. ^ a b "Predator and Prey Interactions, Sinervo©1997". Bio.research.ucsc.edu. Retrieved 2015-02-25.
  5. ^ a b c d e f g "Neuroethology: Fly Hearing". Nelson.beckman.illinois.edu. 2003-04-29. Retrieved 2015-02-25.
  6. ^ a b c Michael L. Oshinsky1 and Ronald R. Hoy2 (2002-08-15). "Physiology of the Auditory Afferents in an Acoustic Parasitoid Fly". Jneurosci.org. Retrieved 2015-02-25.
  7. ^ Alderks, P. W., & Sisneros, J. A. (2011년)"평원지느러미 중간 선원 물고기의 청각 주머니 감수성 유전학, Porichthys notatus." J Comp Physol A, 127, 387-398.

추가 정보