Vim li cas cov nroj tsuag xav tau paj impulses

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

Century-laus oaks, lush nyom, zaub tshiab - cas peb tsis accustomed mus rau txiav txim siab cov nroj tsuag raws li nyob creatures, thiab nyob rau hauv vain. Cov kev sim qhia tau hais tias cov nroj tsuag muaj ib hom complex analogue ntawm lub paj hlwb thiab, ib yam li tsiaj, muaj peev xwm txiav txim siab, khaws cia nco, sib txuas lus, thiab txawm muab khoom plig rau ib leeg.

Xib fwb ntawm Oakwood University Alexander Volkov tau pab kom nkag siab ntau ntxiv txog electrophysiology ntawm cov nroj tsuag.

Tus kws sau xov xwm: Kuv yeej tsis xav tias ib tug neeg ua cov nroj tsuag electrophysiology txog thaum kuv tuaj hla koj cov ntawv

Alexander Volkov: 3 Lab tus kiv cua tos koj rau Webtalk!Koj tsis nyob ib leeg. Cov pej xeem siv los pom cov nroj tsuag ua zaub mov lossis toj roob hauv pes yam tsis paub tias lawv tseem muaj sia nyob. Ib zaug kuv tau ua ib daim ntawv tshaj tawm hauv Helsinki ntawm electrophysiology ntawm cov nroj tsuag, thiab tom qab ntawd kuv cov npoj yaig xav tsis thoob: "Kuv tau siv los daws cov ncauj lus tseem ceeb - cov kua dej tsis zoo, tab sis tam sim no kuv tau cuam tshuam nrog qee yam txiv hmab txiv ntoo thiab zaub." Tab sis qhov no tsis yog ib txwm muaj: thawj phau ntawv ntawm electrophysiology ntawm cov nroj tsuag tau luam tawm nyob rau hauv lub xyoo pua 18th, thiab tom qab ntawd txoj kev kawm ntawm cov tsiaj thiab cov nroj tsuag tau mus txog yuav luag tib yam. Piv txwv li, Darwin tau ntseeg hais tias cov hauv paus hniav yog ib hom ntawm lub hlwb, ib lub computer tshuaj uas ua cov teeb liab los ntawm tag nrho cov nroj tsuag (saib, piv txwv li, "Movement in Plants"). Thiab tom qab ntawd Kev Tsov Rog Thoob Ntiaj Teb thib ib tuaj thiab tag nrho cov peev txheej tau muab pov rau hauv kev kawm ntawm electrophysiology ntawm cov tsiaj, vim tias tib neeg xav tau cov tshuaj tshiab.

W: Nws zoo li muaj laj thawj: kuaj nas tseem nyob ze rau tib neeg ntau dua li violets

A. V:Hauv kev muaj tiag, qhov sib txawv ntawm cov nroj tsuag thiab tsiaj txhu tsis yog qhov loj heev, thiab hauv electrophysiology lawv feem ntau tsawg heev. Cov nroj tsuag muaj ib tug yuav luag tiav analogue ntawm ib tug neuron - phloem conductive ntaub so ntswg. Nws muaj tib yam muaj pes tsawg leeg, loj thiab muaj nuj nqi raws li neurons. Qhov txawv tsuas yog nyob rau hauv cov tsiaj, sodium thiab poov tshuaj ion channels yog siv nyob rau hauv neurons kis tau tej yam kev ua, thaum nyob rau hauv cov nroj tsuag phloem, chloride thiab poov tshuaj ion channels yog siv. Qhov ntawd yog tag nrho qhov sib txawv hauv neurophysiology. Cov neeg German tsis ntev los no tau pom cov tshuaj synapses hauv cov nroj tsuag, peb yog hluav taws xob, thiab feem ntau, cov nroj tsuag muaj tib yam neurotransmitters li tsiaj. Nws zoo nkaus li kuv tias qhov no yog qhov tseem ceeb: yog tias kuv tau tsim lub ntiaj teb, thiab kuv yog ib tus neeg tub nkeeg, kuv yuav ua txhua yam zoo ib yam kom txhua yam sib xws.

Vim li cas cov nroj tsuag xav tau paj hlwb?

Peb tsis xav txog nws, tab sis cov nroj tsuag hauv lawv txoj kev ua neej txawm tias ntau hom kev taw qhia los ntawm ib puag ncig sab nraud tshaj li tib neeg lossis lwm yam tsiaj. Lawv hnov mob rau lub teeb, cua sov, lub ntiajteb txawj nqus, ntsev muaj pes tsawg leeg ntawm cov av, magnetic teb, ntau yam kab mob thiab hloov pauv lawv tus cwj pwm raws li cov ntaub ntawv tau txais. Piv txwv li, nyob rau hauv lub chaw soj nstuam ntawm Stefano Mancuso ntawm University of Florence, thwmsim tau nqa tawm nrog ob tug nce toj taum tua. Cov kws tshawb fawb tau tsim ib qho kev txhawb nqa ntawm cov nroj tsuag, thiab cov tua pib sib tw rau nws. Tab sis sai li sai tau thaum thawj cov nroj tsuag nce mus rau qhov kev txhawb nqa, qhov thib ob tam sim ntawd zoo li paub txog nws tus kheej li swb thiab nres loj hlob hauv qhov kev taw qhia no. Nws nkag siab tias kev tawm tsam rau cov peev txheej tsis muaj qab hau thiab nws zoo dua los nrhiav kev zoo siab rau lwm qhov.

W: Nroj tsuag tsis txav mus los, loj hlob qeeb thiab feem ntau nyob unhurriedly. Nws zoo nkaus li tias lawv cov hlab ntsha impulses yuav tsum tau nthuav tawm qeeb dua

Alexander Volkov: 3 Lab tus kiv cua tos koj rau Webtalk! Qhov no yog ib tug delusion uas tau ntev muaj nyob rau hauv science. Nyob rau hauv lub xyoo pua 70s ntawm lub xyoo pua XIX, cov neeg Askiv tau ntsuas tias qhov ua tau zoo ntawm Venus flytrap kis ntawm qhov ceev ntawm 20 centimeters ib ob, tab sis qhov no yog qhov yuam kev. Lawv yog biologists thiab tsis paub txog cov txheej txheem ntawm kev ntsuas hluav taws xob txhua: hauv lawv qhov kev sim, cov neeg Askiv siv cov voltmeters qeeb, uas tau kaw cov hlab ntsha impulses txawm tias qeeb dua li lawv tau nthuav tawm, uas yog qhov tsis txaus ntseeg. Tam sim no peb paub tias cov hlab ntsha impulses tuaj yeem khiav los ntawm cov nroj tsuag ntawm qhov sib txawv nrawm, nyob ntawm qhov chaw ntawm lub teeb liab excitation thiab ntawm nws qhov xwm txheej. Qhov siab tshaj plaws ntawm kev nthuav tawm ntawm qhov kev ua tau zoo hauv cov nroj tsuag yog piv rau tib cov cim qhia hauv tsiaj, thiab lub sij hawm so tom qab qhov kev txiav txim muaj peev xwm sib txawv ntawm milliseconds mus rau ob peb vib nas this.

W: Cov nroj tsuag siv cov paj hlwb no rau dab tsi?

A. V: Ib phau ntawv piv txwv yog Venus flytrap, uas kuv tau hais lawm. Cov nroj tsuag no nyob hauv thaj chaw uas muaj av noo heev, uas nyuaj rau huab cua nkag mus, thiab, raws li, muaj nitrogen tsawg hauv cov av no. Flycatchers tau txais qhov tsis muaj cov khoom tseem ceeb no los ntawm kev noj cov kab thiab cov qav me, uas lawv ntes nrog lub cuab yeej hluav taws xob - ob lub paj, txhua tus uas muaj peb lub piezomechanical sensors ua rau hauv nws. Thaum cov kab zaum ntawm ib qho ntawm cov paj thiab kov cov receptors nrog nws lub paw, qhov kev ua tau tshwm sim hauv lawv. Yog hais tias ib tug kab kov lub mechanosensor ob zaug nyob rau hauv 30 vib nas this, ces lub ntxiab yog slammed kaw nyob rau hauv ib tug sib cais thib ob. Peb tau kuaj xyuas qhov kev ua haujlwm ntawm cov kab ke no - peb siv lub teeb liab hluav taws xob hluav taws xob rau lub ntxiab ntawm Venus flytrap, thiab txhua yam ua haujlwm zoo ib yam - lub ntxiab tau kaw. Tom qab ntawd peb rov ua cov kev sim no nrog mimosa thiab lwm yam nroj tsuag thiab yog li peb tau pom tias nws muaj peev xwm yuam cov nroj tsuag kom qhib, kaw, txav mus, khoov qis - feem ntau, ua txhua yam koj xav tau, siv hluav taws xob teeb liab. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, sab nraud excitations ntawm ib tug txawv qhov tsim muaj peev xwm ua nyob rau hauv cov nroj tsuag, uas yuav txawv nyob rau hauv amplitude, ceev thiab ntev.

W: Lwm yam nroj tsuag tuaj yeem cuam tshuam li cas?

A. V: Yog hais tias koj txiav nyom nyob rau hauv koj lub teb chaws lub tsev, qhov kev txiav txim tej zaum yuav tam sim ntawd mus rau lub hauv paus ntawm cov nroj tsuag. Cov kev qhia ntawm qee cov noob yuav pib ntawm lawv, thiab cov synthesis ntawm hydrogen peroxide yog qhib rau ntawm kev txiav, uas tiv thaiv cov nroj tsuag los ntawm kev kis kab mob. Nyob rau hauv tib txoj kev, yog tias koj hloov qhov kev taw qhia ntawm lub teeb, ces thawj 100 vib nas this cov nroj tsuag yuav tsis hnov tsw rau nws nyob rau hauv txhua txoj kev, thiaj li yuav txiav tawm qhov kev xaiv ntawm ib tug duab ntxoov ntxoo los ntawm ib tug noog los yog ib tug tsiaj, thiab ces. hluav taws xob teeb liab yuav rov mus, raws li cov nroj tsuag yuav tig nyob rau hauv vib nas this nyob rau hauv xws li ib tug txoj kev xws li maximize capture lub luminous flux. Txhua yam yuav tshwm sim, thiab thaum koj pib ntws cov dej kub npau npau, thiab thaum koj nqa qhov kub hnyiab, thiab thaum koj muab cov nroj tsuag tso rau hauv dej khov - cov nroj tsuag hnov mob rau txhua qhov stimuli nrog kev pab los ntawm hluav taws xob teeb liab uas tswj lawv cov lus teb kom hloov ib puag ncig. tej yam kev mob.

cog nco

Cov nroj tsuag tsis tsuas yog paub yuav ua li cas los cuam tshuam rau sab nraud ib puag ncig thiab, pom tseeb, suav lawv cov yeeb yam, tab sis kuj khi qee qhov kev sib raug zoo ntawm lawv tus kheej. Piv txwv li, cov kev soj ntsuam ntawm German forester Peter Volleben qhia tau hais tias cov ntoo muaj ib hom kev phooj ywg: tus khub ntoo yog intertwined nrog cov hauv paus hniav thiab ua tib zoo saib xyuas tias lawv cov crowns tsis cuam tshuam rau ib leeg txoj kev loj hlob, thaum random ntoo tsis muaj kev xav tshwj xeeb rau. rau lawv cov neeg zej zog, lawv ib txwm sim lob rau lawv tus kheej ntau qhov chaw nyob. Tib lub sijhawm, kev phooj ywg kuj tuaj yeem tshwm sim ntawm cov ntoo ntawm ntau hom. Yog li, hauv kev sim ntawm tib Mancuso, cov kws tshawb fawb tau pom tias yuav ua li cas, tsis ntev ua ntej kev tuag ntawm Douglas, nws zoo li tias nws tawm hauv keeb kwm: tsob ntoo daj daj tsis deb ntawm nws tau xa ntau cov organic teeb meem los ntawm cov hauv paus hniav.

W: Cov nroj tsuag puas muaj kev nco?

Alexander Volkov: 3 Lab tus kiv cua tos koj rau Webtalk! Nroj tsuag muaj txhua hom kev nco zoo li tsiaj. Piv txwv li, peb tau pom tias Venus flytrap muaj lub cim xeeb: rau lub ntxiab ua haujlwm, 10 microcouples ntawm hluav taws xob yuav tsum raug xa mus rau nws, tab sis nws hloov tawm tias qhov no tsis tas yuav tsum tau ua hauv ib zaug. Koj tuaj yeem ua haujlwm ua ntej ob lub microcoulomb, tom qab ntawd lwm tsib, thiab lwm yam. Thaum tag nrho yog 10, nws yuav zoo li cov nroj tsuag uas kab tau nkag mus rau hauv nws, thiab nws yuav kaw. Qhov tsuas yog qhov uas koj tsis tuaj yeem so ntau tshaj 40 vib nas this ntawm qhov kev sib tham, txwv tsis pub lub txee yuav rov qab mus rau xoom - koj tau txais lub cim xeeb luv luv. Thiab lub cim xeeb mus ntev ntawm cov nroj tsuag yog qhov yooj yim dua pom: piv txwv li, ib lub caij nplooj ntoo hlav tuaj rau peb thaum lub Plaub Hlis 30, thiab cov paj tag nrho cov paj khov rau ntawm tsob ntoo txiv ntoo, thiab xyoo tom ntej nws tsis tawg kom txog rau thaum lub Tsib Hlis 1, vim nws nco qab tias nws yog dab tsi. Ntau qhov kev soj ntsuam zoo sib xws tau ua los ntawm cov kws kho mob cog qoob loo hauv 50 xyoo dhau los.

W: Lub cim xeeb cog nyob qhov twg?

A. V: Ib zaug kuv tau ntsib ntawm lub rooj sib tham hauv Canary Islands Leon Chua, uas nyob rau hauv ib lub sij hawm tau kwv yees lub neej ntawm memristors - tawm tsam nrog lub cim xeeb ntawm qhov dhau los tam sim no. Peb tau mus rau hauv kev sib tham: Chua paub yuav luag tsis muaj dab tsi txog ion channel thiab electrophysiology ntawm cov nroj tsuag, Kuv - txog memristors. Yog li ntawd, nws hais kom kuv sim mus nrhiav memristors hauv vivo, vim hais tias raws li nws cov kev suav, lawv yuav tsum tau txuam nrog kev nco, tab sis tam sim no tsis muaj leej twg pom lawv nyob rau hauv creatures. Peb tau ua txhua yam: peb tau pom tias qhov voltage-dependent poov tshuaj raws ntawm aloe vera, mimosa, thiab tib lub Venus flytrap yog memristors los ntawm xwm, thiab nyob rau hauv cov nram qab no tej hauj lwm, memristive zog tau pom nyob rau hauv apples, qos yaj ywm, taub dag noob, thiab txawv. paj. Nws yog qhov ua tau heev uas lub cim xeeb ntawm cov nroj tsuag yog khi ncaj qha rau cov memristors, tab sis nws tseem tsis tau paub meej.

W: Nroj tsuag paub txiav txim siab, muaj kev nco. Cov kauj ruam tom ntej yog kev sib raug zoo. Cov nroj tsuag puas tuaj yeem sib txuas lus nrog ib leeg?

A. V: Koj paub, hauv Avatar muaj ib ntu uas cov ntoo sib txuas lus hauv av. Qhov no tsis yog kev npau suav, raws li ib tus yuav xav, tab sis qhov tseeb tsim. Thaum kuv nyob hauv USSR, peb feem ntau mus khaws cov nceb thiab txhua tus paub tias cov nceb yuav tsum tau ua tib zoo txiav nrog rab riam kom tsis txhob ua rau cov mycelium puas. Tam sim no nws hloov tawm tias mycelium yog ib qho hluav taws xob cable uas cov ntoo tuaj yeem sib txuas lus nrog ib leeg thiab nrog nceb. Ntxiv mus, muaj ntau cov pov thawj hais tias ntoo pauv tsis tau tsuas yog hluav taws xob teeb liab raws li mycelium, tab sis kuj tshuaj compounds los yog txawm cov kab mob txaus ntshai thiab kab mob.

W: Koj tuaj yeem hais dab tsi txog cov lus dab neeg uas cov nroj tsuag nkag siab txog tib neeg cov lus, thiab yog li koj yuav tsum tham nrog lawv ua siab zoo thiab ua siab ntev kom lawv loj hlob zoo?

A. V: Qhov no tsuas yog lus dab neeg xwb, tsis muaj lwm yam.

W: Peb puas tuaj yeem siv lo lus "mob", "xav", "kev nco qab" rau cov nroj tsuag?

A. V: Kuv tsis paub dab tsi txog qhov no. Cov no yog cov lus nug ntawm lub tswv yim. Lub caij ntuj sov dhau los hauv St. Petersburg tau muaj kev sib tham txog cov teeb liab hauv cov nroj tsuag, thiab ntau tus kws tshawb fawb los ntawm ntau lub teb chaws tuaj rau ntawd ib zaug, yog li cov ncauj lus no tam sim no pib daws nrog. Tab sis kuv tau siv los tham txog qhov kuv tuaj yeem sim sim lossis suav.

Nroj tsuag raws li sensors

Cov nroj tsuag muaj peev xwm sib koom ua ke lawv cov kev ua uas siv cov tes hauj lwm sib txuas. Yog li, acacia loj hlob hauv African savanna tsis tsuas yog tso cov tshuaj lom rau hauv nws cov nplooj thaum giraffes pib noj nws, tab sis kuj emits ib tug volatile "alarm gas" uas xa ib tug teeb meem kev nyuaj siab rau ib puag ncig cov nroj tsuag. Yog li ntawd, hauv kev tshawb nrhiav zaub mov, giraffes yuav tsum tsis txhob txav mus rau cov ntoo uas nyob ze, tab sis kom txav deb ntawm lawv qhov nruab nrab ntawm 350 meters. Niaj hnub no cov kws tshawb fawb npau suav ntawm kev siv xws li cov tes hauj lwm ntawm cov sensors nyob, debugged los ntawm xwm, rau kev saib xyuas ib puag ncig thiab lwm yam dej num.

W: Koj puas tau sim muab koj cov nroj tsuag electrophysiology tshawb fawb rau hauv kev xyaum?

Alexander Volkov: 3 Lab tus kiv cua tos koj rau Webtalk! Kuv muaj patents rau kwv yees thiab sau npe av qeeg siv cov nroj tsuag. Hnub ua ntej av qeeg (nyob rau hauv ntau qhov chaw ntawm lub ntiaj teb no, lub sij hawm sib txawv ntawm ob mus rau xya hnub), lub zog ntawm lub ntiaj teb crust ua rau cov yam ntxwv electromagnetic teb. Nyob rau hauv ib lub sij hawm, cov neeg Nyij Pooj tau npaj kho lawv nrog kev pab los ntawm cov kav hlau txais xov loj - daim hlau ob mais siab, tab sis tsis muaj leej twg tuaj yeem tsim cov kav hlau txais xov zoo li no, thiab qhov no tsis tsim nyog. Cov nroj tsuag muaj kev nkag siab zoo rau thaj chaw electromagnetic uas lawv tuaj yeem kwv yees av qeeg zoo dua li cov kav hlau txais xov. Piv txwv li, peb siv aloe vera rau cov hom phiaj no - peb txuas cov nyiaj chloride electrodes rau nws nplooj, kaw cov hluav taws xob ua haujlwm, thiab ua tiav cov ntaub ntawv.

W: Suab zoo heev. Vim li cas qhov no tseem tsis tau siv hauv kev xyaum?

A. V: Muaj ib qho teeb meem npaj txhij txog ntawm no. Saib: cia peb hais tias koj yog tus kav nroog San Francisco thiab pom tias yuav muaj av qeeg hauv ob hnub. Koj yuav ua dab tsi? Yog hais tias koj qhia rau tib neeg txog qhov no, ces yog vim muaj kev ntshai thiab kev sib tsoo, txawm tias ntau tus neeg yuav tuag lossis raug mob ntau dua li av qeeg. Vim yog cov kev txwv no, kuv tsis tuaj yeem tham txog cov txiaj ntsig ntawm peb txoj haujlwm hauv xov xwm qhib. Txawm li cas los xij, kuv xav tias tsis ntev los sis tom qab ntawd peb yuav muaj ntau yam kev saib xyuas kev ua haujlwm ntawm cov nroj tsuag sensor. Piv txwv li, nyob rau hauv ib qho ntawm peb txoj hauj lwm, peb tau pom tias siv cov kev ntsuam xyuas ntawm electrophysiological signals, nws muaj peev xwm tsim ib tug system rau kev kuaj mob tam sim ntawm ntau yam kab mob ntawm cov nroj tsuag ua liaj ua teb.

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Cog siab

Hom lus ntawm cov nroj tsuag