콧수염

Whiskers
기타 용도는 휘스커(동음이의한 설명)를 참조하십시오.
비브리새를 가진 고양이
큰거미가 있는 친칠라

비브리새(/v əˈbr ɪsi/; : vibrissa; /v əˈbr ɪs ə/)는 일반적으로 수염이라고 불리는 포유류가 환경을 감지하기 위해 사용하는 뻣뻣하고 기능적인 털의 한 종류입니다. 이 털은 이를 위해 미세하게 특화된 반면, 다른 유형의 털은 촉각 센서로 더 조악합니다. 수염은 구체적으로 얼굴 주변에서 발견되는 수염이지만, 비브리새는 몸 주변의 다양한 곳에서 무리지어 자라는 것으로 알려져 있습니다. 모든 인간이 아닌 영장류와[2] 특히 야행성 포유류를 포함한 대부분의 포유류가 이를 가지고 있습니다.

수염은 항해, 이동, 탐험, 사냥, 사회적 접촉 및 기타 기능을 수행하는 데 도움이 되는 민감한 촉각 털입니다.[3]

이 기사는 주로 포유류의 특수한 감지 털에 관한 것이지만, 일부 조류, 어류, 곤충, 갑각류 및 기타 절지동물은 환경을 감지하는 데에도 사용되는 유사한 구조를 가지고 있는 것으로 알려져 있습니다.

어원

가만히 앉아있는 작은 설치류에게서 보이는 특징적인 움직임으로부터 비브리새(라틴어 비브리사어에서 '진동하다'는 뜻). 의학에서 이 용어는 또한 사람의 콧구멍 안에서 발견되는 두꺼운 털을 가리킵니다.[4]

진화

현존하는 모든 포유류의 마지막 공통 조상은 비브리새를 가지고 있었습니다.[5] 유인원 외에 현존하는 모든 다른 포유류 종들은 수염을 움직이는 특별한 얼굴 근육과 함께 같은 조상 형태를 유지하고 있습니다.[3]

해부학

비브리새는 해부학적으로 다른 모발과 구별됩니다. 그들은 더 길고, 더 단단하고, 직경이 상당히 크며, 주변 털 위에 상당한 양이 있기 때문에 시각적으로 쉽게 식별됩니다. 게다가, 그들은 잘 신경이 쓰인 난포를 가지고 있고, 뇌의 체세포 감각 피질에서 식별할 수 있는 표현을 가지고 있습니다.[6] 가장 많고 긴 것은 작은, 사회적, 수목성, 야행성 포유동물 중에서 발견됩니다. 수생 포유류의 수염이 가장 민감합니다. 복잡하고 어두운 서식지에서 먹이를 찾는 동안 수염은 순환적으로 빠르게 움직이며 끝에 있는 작은 원을 추적합니다. "귓속말"이라고 불리는 이 움직임은 쥐에서 25Hz의 속도로 발생할 수 있는데, 이것은 포유류가 할 수 있는 가장 빠른 움직임 중 하나입니다. 이 동물들은 이동하는 동안 앞발을 위치시키기 위해 거품기를 사용하는 것이 분명합니다.[3]

진동군

파타고니아 여우는 비브리스의 네 가지 주요 두개골 그룹을 보여줍니다: 안와상(눈 위), 내안면(콧수염이 있을 곳), 내안면(볼 위, 왼쪽 끝), 하악(아래를 가리키며, 주둥이 아래).

비브리새는 일반적으로 군집으로 자랍니다. 이 그룹들은 형태와 기능에서 다소 차이가 있지만 육지 포유류들 사이에서는 비교적 일치합니다. 육지 포유류와 해양 포유류 사이에는 일관성이 떨어집니다(비록 공통점이 분명히 존재하지만).

쥐나[7] 햄스터와 같은 많은 육지 포유동물들은 [8]머리에 네 개의 전형적인 수염 그룹(cranial vibrissae)을 가지고 있는데, 이 그룹은 다른 생활 방식으로 인해 동물들마다 다를 수 있습니다. 다음과 같은 두개골 그룹이 있습니다.[9]

  • 눈 위에 (안와상)
  • 볼에 (일반적인)
  • 콧수염이 있는 곳(myst)
  • 주둥이(하악) 밑에
얼굴에 있는 거대비브리새와 콧구멍 아래에 있는 거대비브리새의 격자 같은 배열을 선명하게 보여주는 애완용 쥐. 오른쪽 눈 위의 안와상 비브리스도 보입니다.

신비한 수염은 거대 수염(머리 주위의 공간을 느끼기 위한 긴 수염)과 미세 수염(물체를 식별하기 위한 작고 아래를 가리키는 수염)으로 대략적으로 식별될 수 있습니다.[10] 이 두 가지 유형은 동물의 얼굴에서 구별하기 어려울 뿐만 아니라(예를 들어 여기 쥐의 이미지를 참조), 사용 방법에 있어서도 마찬가지로 약한 구별이 있지만, 그 구별은 과학 문헌에서 어디에서나 언급되고 분석에 유용하다고 여겨집니다.

집에서 키우는 고양이를 포함한 많은 육지 포유동물들도 발 바로 위에 있는 다리 밑면에 비브리새(수근 비브리새)를 가지고 있습니다.[11] 육지 포유류에 대한 연구에서 이 다섯 가지 주요 그룹이 종종 보고되지만, 예를 들어 코, 각 및 하위 수염과 같은 여러 다른 그룹이 더 자주 보고되었습니다.[12]

해우의 털은 모두 비브리새일 수 있습니다.
공동항 물개(Phoca vitulina)의 macrovibrissae 및 supraorbital vibrissae

해양 포유류는 상당히 다른 비브리새 배열을 가질 수 있습니다. 예를 들어, 고래와 돌고래는 주둥이 수염을 잃고 분수공 주변에 비브리사(vibrisa)를 얻었지만,[13] 플로리다 해우의 모든 몸털은 비브리사(vibrisa)일 수 있습니다.[14] 바다표범이나 바다사자와 같은 다른 해양 포유류는 육지 포유류와 마찬가지로 머리 비브리새를 가지고 있지만(이미지 참조), 이들 그룹의 기능은 매우 다릅니다.

진동 난포는 돌고래의 전기 수신과 같은 다른 기능을 진화시켰습니다.

비브리새

진동털은 보통 다른 종류의[15] 털보다 두껍고 뻣뻣하지만, 다른 털들과 마찬가지로, 축은 비활성 물질(케라틴)로 구성되어 있고 신경을 포함하지 않습니다.[15] 그러나 비브리새는 감각신경에 의해 심하게 신경화된 혈액의 캡슐을 포함하는 특별한 모낭에서 자라기 때문에 다른 모발 구조와 다릅니다.[16][17] 비브리새는 얼굴에 그룹으로 대칭적으로 배열되어 삼차신경을 공급합니다.[18]

신비한 거대 생물군(macrovibrissae)은 육지와 해양 포유류의 대규모 집단이 공유하고 있으며(사진 참조), 지금까지 가장 과학적인 연구를 받은 것은 바로 이 집단입니다. 이러한 수염의 배열은 무작위적이지 않습니다. 이들은 아크(기둥)와 행의 순서 격자를 형성하며, 앞쪽에는 더 짧은 수염이 있고 뒤쪽에는 더 긴 수염이 있습니다(이미지 참조).[10] 쥐, 저빌, 햄스터, 쥐, 기니피그, 토끼, 고양이에서 각각의 난포는 100-200개의 일차 구심성 신경 세포에 의해 신경 세포에 의해 신경 활동을 합니다.[16] 이 세포들은 적어도 8개의 다른 유형의 기계적 수용체를 훨씬 더 많이 제공합니다.[17] 따라서, 진동 모발의 작은 굴곡도 동물에게 감각적인 반응을 불러일으킬 수 있습니다.[19] 쥐와 쥐는 일반적으로 얼굴 양쪽에 약 30개의 거대 비브리세가 있으며, 수염 길이는 쥐에서 약 50mm, 쥐에서 30mm, 미세 비브리세는 약간 더 많습니다.[10] 따라서 쥐나 쥐의 얼굴에 있는 신비한 진동 배열을 제공하는 감각 신경 세포의 총 수는 25,000개가 될 수 있습니다. 쥐의 신비한 패드 비브리새의 자연 모양은 오일러 나선의 조각으로 잘 근사됩니다. 단일 쥐에 대한 이 모든 조각들이 함께 조립되면, 그것들은 오일러 나선형의 하나의 꼬인 영역에서 다른 영역으로 확장되는 간격에 걸쳐 있습니다.[20]

쥐와 쥐는 "휘파람 전문가"로[by whom?] 여겨지지만, 해양 포유류는 그들의 진동 감각 시스템에 더 큰 투자를 할 수도 있습니다. 신비한 부위를 가로질러 비슷하게 배열되어 있는 물개 수염은 각각 쥐와 쥐에 비해 약 10배의 신경섬유가 제공되어 물개의 신비한 비브리새에 신경세포를 자극하는 전체 신경세포 수는 30만 개가 넘는 것으로 추정되었습니다.[21] 매너티는, 놀랍게도 입술이나 입술 주위에 약 600개의 비브리새를 가지고 있습니다.[13][full citation needed]

일부 종에서는 수염이 매우 길 수 있습니다; 친칠라 수염의 길이는 몸 길이의 3분의 1 이상이 될 수 있습니다 (이미지 참조).[22] 수염이 짧은 종의 경우에도 매우 두드러진 부속기가 될 수 있습니다(이미지 참조). 따라서, 콧수염은 눈과 대조적으로 "근위 센서"로 설명될 수 있지만, 기능적으로 매우 중요한 감지 범위를 가진 촉각을 제공합니다.

작동

움직임.

하품하는 고양이는 어떻게 신비한 거대 비브리새가 앞으로 휩쓸릴 수 있는지를 보여줍니다.

일부 종의 비브리새 그룹의 난포는 운동성이 있습니다. 일반적으로, 안와상, 장 및 대규모 비브리새는 운동성이 [8]있는 반면, 소규모 비브리새는 그렇지 않습니다. 이는 마이크로바이브리세에는 없는 매크로바이브리세와 관련된 근육을 확인한 해부학적 보고서에 반영되어 있습니다.[23] 작은 근육 '슬링'은 각각의 거대한 비브리사에 붙어 있고, 다른 것들과 다소 독립적으로 움직일 수 있는 반면, 주변 조직의 더 큰 근육은 거대한 비브리사의 많은 또는 모든 것을 함께 움직일 수 있습니다.[23][24]

운동성 거대비브리새를 가진 종들 중 일부(쥐, 쥐, 날다람쥐, 저빌, 친칠라, 햄스터, 땃쥐, 호저, 주머니쥐)는 거품기라고 알려진 움직임으로 주기적으로 앞뒤로 움직이는 반면,[25] 다른 종들(고양이, 개, 너구리, 팬더)은 그렇지 않은 것으로 보입니다.[6] 콧수염 난포에서 기계수용체 유형의 분포는 쥐와 고양이 사이에 차이가 있는데, 이는 이들이 사용되는 방식의 차이에 해당할 수 있습니다.[17] 콧수염 동작은 포유류에 의해 가장 빨리 생성되는 동작 중 하나입니다.[26] 지금까지 측정된 모든 콧수염 동물에서 이러한 콧수염 움직임은 행동 및 환경 조건에 따라 빠르게 제어됩니다.[6] 휘저음 동작은 가변 지속 시간으로 3회에서 25회 사이의 속도로 발생합니다. 수염의 움직임은 머리와 몸의 움직임과 밀접하게 조정됩니다.[6]

기능.

일반적으로 비브리새는 피부와 보완적인 촉각을 매개하는 것으로 간주됩니다. 이것은 특히 야행성 동물이나 진흙탕 물에서 먹이를 찾는 동물과 같이 항상 시각에 의존할 수 없는 동물에게 유리한 것으로 추정됩니다. 감각 기능을 제외하고, 비브리새의 움직임은 동물의 정신 상태를 나타낼 수도 있고,[27] 수염은 쥐의 사회적 행동에 역할을 합니다.[28][full citation needed]

비브리새의 감각 기능은 활발한 연구 분야입니다. 콧수염의 능력을 확립하기 위한 실험은 콧수염 감각 또는 다른 감각의 일시적 박탈을 포함한 다양한 기술을 사용합니다. 동물들은 수염 손질을 통해 몇 주 동안 수염 감각을 잃거나(그들은 곧 다시 자랍니다), 또는 마스크처럼 유연한 덮개로 수염을 억제함으로써 실험 실험 기간 동안 수염을 빼앗길 수 있습니다(특히 후자의 기술은 해양[29] 포유류 연구에서 사용됩니다). 이러한 실험들은 콧수염이 물체의 위치 [30][31]결정, 주둥이의 방향, 움직임의 감지, 질감의 구별, 모양의 구별, 탐험, 시그모택스, 운동, 평형 유지, 미로 학습, 수영, 먹이 알갱이의 위치 결정, 먹이 동물의 위치 결정, 싸움에 필요하거나 기여한다는 것을 보여주었습니다. 젖꼭지 부착과 쥐들 사이에 웅크리고 있는 것 뿐만 아니라.[6]

콧수염의 주기적인 움직임인 콧수염 또한 어떤 방식으로든 촉각 감지에 도움이 되는 것으로 추정됩니다. 그러나, 한 연구자가 한때 말했듯이, 동물이 "밤을 막대기로 때리도록" 내몰릴 수 있는 정확한 이유는 [32]논쟁의 여지가 있으며, 그 대답은 아마도 다면적일 것입니다. Scholarpedia는[6] 다음을 제공합니다.

비브리새의 빠른 움직임은 에너지를 소비하고 전문 근육 구조의 진화를 필요로 했기 때문에, 콧수염은 동물에게 약간의 감각적인 이점을 전달해야 한다고 추측할 수 있습니다. 아마도 이점은 센서 위치 지정에 더 많은 자유도를 제공하고, 동물이 주어진 콧수염 밀도로 더 많은 공간을 샘플링할 수 있으며, 콧수염이 표면과 접촉하는 속도를 제어할 수 있다는 것입니다.

거품을 내지는 않지만 운동성 수염을 가진 동물들은 아마도 근육학에 대한 투자로부터 약간의 이점을 얻을 것입니다. 도로시 소우자(Dorothy Souza)는 그녀의 책 "위스커가 할 수 있는 일을[33] 보라"에서 먹이를 포획하는 동안 일부 위스커의 움직임을 보고합니다(이 경우 고양이에서).

고양이가 쿵쾅거릴 때 수염이 앞으로 꺾입니다. 이빨은 그 쥐의 목 주위를 꽉 잡습니다. 고양이는 먹이가 꿈틀거리는 것을 멈출 때까지 버텼습니다.

일화적으로, 고양이들은 종종 콧수염을 이용하여 그들의 몸이 통과할 수 있을 정도로 넓은 입구가 있는지를 측정한다고 합니다.[34][35] 이는 때때로 개별 고양이의 수염이 고양이의 몸과 거의 같은 폭으로 뻗어 있다는 진술에 의해 뒷받침되지만, 적어도 두 가지 비공식 보고서에 따르면 수염 길이는 유전적으로 결정되며 고양이가 날씬해지거나 뚱뚱해짐에 따라 변하지 않습니다.[27][36] 실험실에서 쥐들은 개구부의 크기를 정확하게 구별할 수 있기 때문에(5~10% 이내)[37] 고양이들이 콧수염을 이 목적으로 사용할 수 있을 것으로 보입니다. 그러나 일부 버려진 용기에 머리가 단단히 박힌 고양이, 특히 고양이에 대한 보고는 고양이가 이 정보를 사용할 수 있다면 항상 이 정보를 최대한 활용하지는 않는다는 것을 나타내는 일반적인[38] 것입니다.

해양포유류

피니페드는 촉감이 잘 발달되어 있습니다. 그들의 신비한 비브리새는 육상 포유류의 10배에 달하는 신경 분포를 가지고 있어 물 속의 진동을 효과적으로 감지할 수 있습니다.[39] 이러한 진동은 예를 들어 물고기가 물 속을 헤엄칠 때 발생합니다. 진동을 감지하는 것은 동물이 먹이를 찾을 때 유용하며 특히 어둠 속에서 시력을 추가하거나 대체할 수 있습니다.[40]

위에 있는 매끄러운 수염은 캘리포니아 바다사자의 것입니다. 아래쪽의 휘저은 수염은 바다표범의 것입니다.

항구 바다표범은 몇 분 전에 앞서 헤엄쳐 간 다른 생물들의 다양한 경로를 따라 관찰되었는데, 이는 마치 개가 향기가 나는 흔적을 따라가는 것과 비슷하며,[29][41] 심지어 그 흔적에 책임이 있는 물고기의 종과 크기를 구별하기 위해서입니다.[42] 눈먼 반지를 낀 물개들은 심지어 Saimaa 호수에서 그들 스스로 성공적으로 사냥하는 것이 관찰되었는데, 감각적인 정보를 얻고 먹이를 잡기 위해 그들의 비브리새에 의존하는 것 같습니다.[43] 설치류와 같은 육상 포유류와 달리, 지느러미는 비브리새를 관찰할 때 물체 위에서 움직이지 않고, 대신 움직일 수 있는 수염을 뻗어 같은 위치에 유지합니다.[40] 지느러미는 비브리새를 안정적으로 유지함으로써 감지 능력을 극대화할 수 있습니다.[44] 바다표범의 비브리새는 물결 모양이고 바다사자와 바다코끼리 비브리새는 매끄럽습니다.[45] 검출 능력에 대한 이러한 형상의 기능을 결정하기 위한 연구가 진행 중입니다. 그러나 섬유 형태가 아닌 흐름에 대한 비브리사의 각도가 가장 중요한 요소인 것 같습니다.[44]

대부분의 고래류는 태어날 때 수염을 가지고 있지만 일반적으로 성숙하는 동안 손실됩니다. 난포와 모든 잔모는 때때로 촉각 또는 전기 감각 기관의 기능을 합니다.[46]

연구선

신경과학

콧수염 전문 포유류의 뇌의 많은 부분이 비브리새에서 나오는 신경 자극의 처리에 관여하는데, 이는 아마도 감각이 동물에게 차지하는 중요한 위치에 해당하는 것으로 추정됩니다. 비브리새에서 나온 정보는 삼차신경을 통해 뇌에 도착하여 뇌간의 삼차 감각 복합체로 먼저 전달됩니다. 거기에서 가장 많이 연구된 경로는 시상의 일부를 통해 배럴 피질로 이어지는 경로이지만,[47] 중뇌의 우수한 결장(시각 동물의 주요 시각 구조)과 소뇌를 통한 다른 주요 경로는 몇 가지지만 점점 더 정밀 조사를 받고 있습니다.[48] 신경과학자와 다른 연구자들은 감각 시스템을 연구하는 여러 가지 이유로 수염 시스템을 선호합니다. (배럴 피질 참조) 특히 실험용 쥐와 쥐가 시각적인 전문가가 아닌 수염이라는 단순한 사실도 있습니다.

진화생물학

뚜렷한 계통(로덴티아, 아프로테리아, 유대류)에 신비한 비브리새가 존재한다는 것은 이들이 모든 브리안 포유류의 공통 조상에 존재하는 오래된 특징일 수 있음을 시사합니다.[49] 실제로, 어떤 인간들은 심지어 윗입술에 흔적적인 진동 근육이 발달하는데,[50] 이것은 이전 인간 계통의 구성원들이 신비한 진동을 가졌다는 가설과 일치합니다. 따라서, 콧수염 감각 시스템의 발달이 포유류의 발달, 보다 일반적으로 중요한 역할을 했을 가능성이 있습니다.[49]

인공 수염

연구원들은 다양한 종류의 인공 수염을 만들기 시작했는데, 이는 그들이 생물학적 수염이 어떻게 작동하는지를 이해하는 것을 돕고 로봇을 위한 촉각으로서도 가능합니다. 이러한 노력은 추상적이고 [51]특징별 모델을 [52][53]통해 로봇 형태로 완전한 콧수염 동물을 재현하려는 시도에 이르기까지 다양합니다(Bristol Robotics Laboratory의 ScratchBot과[54] ShrewBot,[55][56][57] 두 로봇 모두).

포유류가 아닌 동물에서

콧수염을 기른 오클렛에 "위스커즈"

포유류가 아닌 다양한 동물들은 포유류 수염과 비슷하거나 비슷한 기능을 하는 구조를 가지고 있습니다.

새들에게서

까까뽀 부리 주변의 "귓속말"

어떤 새들은 때때로 수염이라고 불리는 부리의 밑부분 주위에 목덜미라고 불리는 특수한 털 모양의 깃털을 가지고 있습니다.

수염오클릿(Aethia pygmaea)은 눈에 띄는 뻣뻣한 흰색 깃털이 슬레이트 회색 새의 눈 위와 아래에서 튀어나왔고, 머리 위에서 앞으로 튀어 오르는 어두운 깃털을 가지고 있습니다. 등에 깃털을 테이프로 붙인 채 미로 같은 터널을 지나온 콧수염 오클릿들은 깃털이 자유로울 때보다 머리를 두 배 이상 더 자주 부딪쳤는데, 이는 그들이 고양이와 비슷한 방식으로 깃털을 사용한다는 것을 보여줍니다.[58]

"귀뚜라미"가 분명한 다른 새들은 키위, 플라이캐처, 제비, 야행성, 채찍질을 잘 못하는 의지, 카카포, 긴귀뚜라미(제노글로로루이)입니다.

생선에

메기에 "휘파람"

어떤 물고기들은 입 근처에 가늘고 끝이 없는 촉각 기관을 가지고 있습니다. 이들은 종종 "휘파람"이라고 불리기도 하지만 바벨이라고 더 정확하게 불립니다. 바벨을 가진 물고기에는 메기, 잉어, 염소 물고기, 먹장어, 철갑상어, 제브라피쉬 및 일부 상어 종이 포함됩니다.

피멜로다과(Pimelodidae)는 메기목의 한 과로 흔히 긴휘파람 메기로 알려져 있습니다.

익룡에서

아뉴로그나티드 익룡은 실제 비브리새가 기록되지 않았지만 비브리새의 부착 부위로 해석되는 융기형(주름거리는) 턱 질감을 가지고 있었습니다.[59][60] 보다 최근에, 특정한 종류의 깃털들이 신경과 입 주변에서 발견되었습니다.[61]

갤러리

  • An otter with facial whiskers.
    수염 난 수달.
  • Macrovibrissae of a Hooded Lister laboratory rat.
    두건무늬 리스터 실험용 쥐의 마크로비브리새.
  • A cat's prominent macrovibrissae.
    고양이의 눈에 띄는 거대한 비브리새입니다.
  • Micrograph cross section of an equine vibrissa.
    말 비브리사의 단면 현미경 사진.
  • Macrovibrissae of a tiger.
    호랑이의 매크로비브리새.
  • Laboratory mouse (C57BL/6) showing macrovibrissae.
    macrovibrissae를 보이는 실험용 쥐(C57BL/6).
  • Prominent immotile vibrissae on a horse's muzzle.
    말의 입마개에 있는 두드러진 움직임 없는 비브리새입니다.
  • Supraorbital vibrissae and mystacial macrovibrissae of a house cat.
    집고양이의 안와상 비브리새와 신비스러운 거대 비브리새.
  • Whiskers of the Brown Thrasher near the head.
    머리 근처에 있는 브라운 스래셔의 수염.

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