Foto: Jelena Jevđenić
Komunikacija životinja može izgledati potpuno drugačije – trepćuća svjetla, cvrkutanje, kreketanje i razrađeni plesovi. Ali novo istraživanje sa Univerziteta Nortvestern sugeriše da mnogi od ovih signala dijele iznenađujuću karakteristiku: ponavljaju se gotovo istim tempom.
U novoj studiji, naučnici su otkrili da se komunikacioni signali kod širokog spektra vrsta ponavljaju brzinom od oko 2 herca, ili otprilike dva otkucaja u sekundi.
Istraživači pretpostavljaju da bi ovaj tempo mogao da odražava zajedničko biološko ograničenje. Mozgovi životinja, uključujući i ljude, mogu biti prirodno podešeni da obrađuju signale koji stižu tim tempom. Drugim riječima, dva otkucaja u sekundi mogu biti ritmička „slatka tačka“ koja omogućava mozgu da lakše detektuje signale i efikasnije obrađuje komunikaciju, piše phys.org.
Razumijevanje ovog potencijalno univerzalnog tempa moglo bi pomoći naučnicima da bolje protumače signalizaciju životinja i društveno ponašanje među vrstama. Nalazi takođe ukazuju na to da ljudska percepcija ritmova, uključujući otkucaje u popularnoj muzici i kadencu govora, može proizaći iz istih principa neuronskog tajminga koji se nalaze u prirodi.
Studija je objavljena u časopisu PLOS Biology.
„Čini se da postoji obilje organizama koji signaliziraju ili komuniciraju u relativno uskom rasponu tempa“, rekao je Gaj Amičej sa Nortvesterna, koji je vodio studiju.
„Čini se da svi oni ostaju na oko 2 ili možda 3 herca. U principu, mogli bi da komuniciraju i u drugim ritmovima. Fizički, ništa ih ne sprječava da komuniciraju, recimo, na 10 herca, ali to ne čine. Da bismo objasnili ovaj fenomen, pretpostavljamo da je ovaj tempo od 2 herca možda lakše razumjeti jer rezonira sa vašim mozgom. Rezonira sa ljudskim mozgom, mozgom svitaca, mozgom morskog lava, mozgom žabe i tako dalje.“
Foto: Tony Phan/Impuls
Interakcije između svjetlosti i zvuka
Studija je proistekla iz Amičejevog projekta razumijevanja kako sinhronija nastaje u prirodi. Zajedno sa nekim kolegama iz laboratorije, Amičej je posjetio Tajland kako bi sakupio snimke rojeva svitaca koji zajedno trepću u prirodi. Dok je satima posmatrao svitke, Amičej nije mogao a da ne primjeti neobičnu podudarnost.
„U jednom trenutku, pomislio sam da su treptanje svitaca i cvrkut obližnjih zrikavaca sinhronizovani jedno sa drugim“, rekao je Amičej. „Moje kolege su to takođe primjetile i pomislili smo da je ludo što ove dvije nepovezane vrste tako interaguju.“
Nakon analize sopstvenih snimaka, tim je zaključio da se vrste nisu sinhronizovale jedna sa drugom. Umjesto toga, slale su nezavisne signale veoma sličnim tempom – oko dva do tri impulsa u sekundi.
Da bi istražili da li podudarnost svitaca i zrikavaca odražava širi obrazac, naučnici su analizirali prethodno objavljene studije o komunikaciji životinja kod širokog spektra vrsta. Ovi ritmički signali su uključivali: bljeskove svitaca, cvrkut zrikavaca, pozive žaba, prikaze parenja ptica, zvučne i svjetlosne impulse riba i vokale i gestove sisara.
Uprkos ogromnim razlikama u veličinama tijela, staništima i metodama komunikacije, tim je otkrio da mnoge vrste ponavljaju signale u uskom opsegu od otprilike 0,5 do 4 herca (1 do 4 otkucaja u sekundi). Ovaj obrazac obuhvata životinje koje komuniciraju putem zvuka, svjetlosti ili pokreta, što ukazuje na zajednički osnovni princip.
„Ako pokušate da uhvatite svica, on paniči i treperi mnogo brže“, rekao je Amičej. „Biomehanički, oni su u stanju da signaliziraju brže. Zato smo se pitali da li postoji dublji razlog zašto veoma različiti sistemi signaliziraju ovim tempom, a ne bilo kojim drugim tempom.“
Od cvrčaka do koncerata
Dok su naučnici koji su radili na ovoj studiji tragali za skrivenim principom, slučajno su se sreli sa Vidžajom Balasubramanijom, profesorom fizike na Univerzitetu u Pensilvaniji, koji proučava neuronauku i teorijsku fiziku, na konferenciji NITMB-a. Balasubramanijan je primjetio da biofizika jednog neurona funkcioniše u istom ritmu.
Neuronima je potrebno vrijeme da integrišu informacije prije nego što ponovo aktiviraju. Zbog ovog biološkog ograničenja, neuronska kola imaju tendenciju da najjače reaguju na signale koji stižu svakih nekoliko stotina milisekundi – otprilike dva puta u sekundi.
Da bi testirali ovu ideju, tim je napravio kompjuterske modele jednostavnih neuronskih kola i ispitivao kako reaguju na signale različitim tempom. Prema modelima, kola najjače reaguju na signale unutar istog opsega od 2 herca koji se primjećuje u komunikaciji kod životinja. To znači da su komunikacioni signali možda evoluirali da bi se podudarali sa ritmovima koje mozak najlakše obrađuje.
Prema Amičeju, muzikolozi su odavno primjetili da popularne pjesme imaju frekvenciju od oko 120 otkucaja u minuti, što je tačno 2 herca.
„Taj ritam odgovara našem tijelu; odgovara našim udovima“, rekao je. „Hodimo na otprilike 2 herca, tako da nam je lako da plešemo uz muziku koja je 2 herca. Naravno, eksperimentalnija muzika može imati drastično drugačije ritmove. Ali ako uključite radio i čujete Tejlor Svift – to je često 2 herca.“
Amičej je rekao da se nada da će studija inspirisati druge istraživače da ispitaju širi spektar vrsta i direktno izmjere kako mozgovi reaguju na različite komunikacijske ritmove. Ti napori bi mogli da otkriju da li je ovaj potencijalno univerzalni tempo fundamentalna karakteristika neuronskih sistema i eventualno dovedu do novih uvida u to kako utiče na ponašanje među vrstama.
„Primamljivo je pomisliti da ovde postoji dublja veza – da smo možda svi na istoj zajedničkoj talasnoj dužini“, rekao je Amičej. „Ali još uvijek istražujemo šta bi to moglo da znači.“
Impuls