Израильские и японские ученые раскрыли секрет усов крыс Иерусалим, 12 февраля 2026 г. (TPS-IL) — Крысы давно завораживают ученых своим невероятным чувством осязания, но новое израильско-японское исследование раскрывает, насколько сложна эта способность. исследование показывает, что усы крыс оснащены скрытыми механическими и нейронными механизмами, которые позволяют им обнаруживать объекты в окружающей среде, не путаясь в собственных движениях.
Более 20 лет назад исследователи из Института Вейцмана заметили загадочное явление: глубоко в волосяных фолликулах усов некоторые нервные клетки оставались совершенно тихими, даже когда усы быстро двигались вперед и назад. Эти клетки, позже названные «сенсорными нейронами», активировались только тогда, когда усы соприкасались с чем-либо в окружающем мире. Ученые задавались вопросом, как эти сенсоры могут игнорировать собственное движение усов и реагировать только на внешнее прикосновение.
Усы, как и человеческие пальцы, насыщены сотнями «механорецепторов» — нервных клеток, которые преобразуют механическое давление в сигналы для мозга. Ранние исследования выявили различные типы рецепторов, но было неясно, как они работают вместе, чтобы обеспечить крысам такую точную тактильную информацию.
Новое исследование возглавил студент-исследователь Тайга Мурамото и профессор Сатоми Абара из Университета Осаки в сотрудничестве с учеными Института Вейцмана, включая профессора Эхуда Ахиссара и доктора Канарика Багдасаряна. Команда обнаружила, что каждый ус содержит около 50 специализированных сенсорных нейронов, расположенных в кольце около центра масс фолликула — места, которое почти не движется при вибрации уса. Такое расположение удерживает нейроны в тихом состоянии во время самопроизвольных движений.
Еще более удивительно, что фолликул содержит плотное кольцо коллагена, которое действует как стабилизирующий вес.
«Это напомнило нам о противовесах, которые используются в небоскребах», — сказал Ахиссар The Press Service of Israel. «Когда ус движется, коллагеновая масса стремится оставаться на месте. Это защищает сенсоры у основания от срабатывания из-за собственного движения уса».
Эти адаптации специфичны для грызунов, которые активно двигают усами. Кошки, например, имеют усы и сенсоры, но не вибрируют ими, поэтому у них отсутствует такое же плотное кольцо коллагена и центральное расположение нейронов, пояснил Ахиссар. «Крысы и мыши развили самодвижение по целому ряду причин, и были созданы механизмы для защиты этих чувствительных сенсоров».
У крыс обычно около 35 усов с каждой стороны морды. Каждый ус передает информацию как о движении, так и о внешнем прикосновении в мозг, позволяя крысам ориентироваться даже в полной темноте. Исследование показывает, что точность сенсорного восприятия происходит не только в мозге — она начинается с самого первого рецептора, где умные анатомические и механические особенности обеспечивают точные сигналы.
«Это исследование посвящено сенсорному восприятию», — сказал Ахиссар TPS-IL. «Мудрость накапливается во всех цепях нейронного восприятия, даже на самом низком уровне — самом рецепторе. Здесь показано, как тактильная система решает сложную задачу: отличать самопроизвольное движение от внешнего прикосновения».
Принципы, открытые в этом исследовании, могут также повлиять на робототехнику и протезирование. Активное зондирование — когда сенсоры намеренно исследуют окружающую среду, как усы или глаза — может быть более эффективным, чем пассивное обнаружение. «Любой, кто разрабатывает альтернативные сенсорные устройства для слепых или роботов, которые ощущают свое окружение, может использовать те же принципы», — сказал Ахиссар. «Отделение производимого вами движения от движения, вызванного миром, является ключом».
Имитация способности усов крыс отделять самопроизвольное движение от внешнего контакта может позволить роботам более точно исследовать и манипулировать объектами, повысить ловкость протезов рук или конечностей, а также улучшить перчатки для виртуальной реальности или экзоскелеты, чтобы сделать тактильные взаимодействия более точными и реалистичными.
Ученые планируют продолжить изучение комплементарных механорецепторов, чувствительных только к движению усов, а также человеческого зрения. «Мы хотим понять, как зрительная система видит стабильный мир, несмотря на постоянное движение глаз», — сказал Ахиссар TPS-IL. «Применяя эти принципы из биологии, мы надеемся улучшить искусственный интеллект, робототехнику и точные, энергоэффективные сенсорные системы».
Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале Nature Communications.
Связанные темы
