I když je známo, že skákající pavouci mají skvělý zrak, nová studie Cornell University poprvé dokazuje, že pavouci slyší na dálku. Tento objev je v rozporu se standardní učebnicí, která tvrdila, že pavouci dokážou detekovat pouze okolní zvuky.
Studie publikovaná online 13. října v časopise Current Biology popisuje, jak vědci použili kovové mikroelektrody v mozku skákavého pavouka o velikosti máku, aby ukázali, že sluchové neurony dokážou vnímat zvuky vzdáleného pole na vzdálenost až 3 metrů, nebo asi 600 délek pavoučího těla.
V dalších testech vědci stimulovali citlivé dlouhé chlupy na pavoučích nohách a těle – dříve známo, že zachycují proudění vzduchu a vibrace v blízkém poli – což vyvolalo odezvu ve stejných neuronech, které vystřelily po zaslechnutí vzdálených zvuků, což poskytlo důkaz chloupky pravděpodobně detekují nanočástice vzduchu, které jsou vzrušené zvukovou vlnou.
„Jsme první a jediná laboratoř, která úspěšně a plně dokázala proniknout do toho, co poslouchá pavoučí mozek,“řekl Ron Hoy, Cornellův profesor neurobiologie a chování a hlavní autor studie.
Mezidisciplinární tým s výzkumníky z oblasti psychologie, biologické statistiky a výpočetní biologie, medicíny a fyziky zahrnoval spoluautory studie Paul Shamble, bývalý postgraduální student v Hoyově laboratoři, který se specializuje na pavouky a významný vědecký pracovník na Harvardské univerzitě a Gil Menda, postdoktorandský výzkumník v Hoyově laboratoři.
Menda vyvinula techniku pro záznam nervové aktivity skákavého pavouka. Standardní techniky pro studium neurologie pavouka vyžadují pitvu, která zabije zvíře, protože těla pavouků jsou pod tlakem, takže řez způsobí, že pavoukovec rychle vykrvácí a zemře. Místo toho Mendova metoda vytváří velmi malý otvor, který utěsňuje, jako samotěsnící pneumatika, kolem wolframové mikroelektrody o velikosti vlasu. Elektrody zaznamenávají elektrické špičky, když neurony vystřelí.
Menda ve skutečnosti studoval vizuální vnímání u skákajících pavouků, když jeho židle zaskřípala a neurony najednou vystřelily. Objev ho přivedl k testování reakcí na různé zvukové frekvence. Identifikoval oblast mozku, která integruje vizuální a zvukové podněty. Také se dozvěděl, že pavouci jsou citliví na vysoké frekvence a velmi specifické nízké frekvence, při 90 Hz.
"Celý tým tam seděl pohromadě a přemýšleli jsme, proč jsou tak citliví na tyto frekvence?" řekl Menda. Ukázalo se, že 90 Hz je téměř stejná frekvence jako údery křídel parazitických vos, největších nepřátel skákajících pavouků, kteří svá hnízda opatřují skákajícími pavouky, kterými se mohou živit mláďata.
S pomocí Rona Milese, profesora mechanické energie na Binghamtonské univerzitě, jehož laboratoř má speciální tichou místnost bez vibrací, provedli Menda, Miles a spoluautorka Katherine Walden '14 experimenty se speciální klecí, která umožnily eliminovat vibrace. Použili vysokorychlostní video a zaznamenali chování pavouka, když byl vystaven pulzům zvuku.
„Když jsme hráli 90 Hz, 80 procent pavouků zamrzlo“až na sekundu, než se otočili a skočili, řekl Menda. Zamrznutím, klasickým chováním nazývaným úleková reakce pro zvířata, která slyší, pavouci vyhodnotí situaci, aby se vyhnuli odhalení od vos, které hledají pohyb, než uniknou.
Tato technika otevírá studie, které spojují neurologii s chováním všech pavouků, řekl Hoy. Menda od té doby našla důkazy o sluchu u pěti různých druhů pavouků: skákavých pavouků, rybářských pavouků, vlčích pavouků, pavouků vysílajících síť a domácích pavouků. Budoucí práce Hoyovy laboratoře bude zkoumat vnímání zvuku z lyriformních orgánů a bude lépe zkoumat zvukové neurony v mozku. Zjištění by mohla mít aplikace pro použití vlasových struktur pro extrémně citlivé mikrofony, jako jsou sluchadla.
