Guillaume Rolland Tout le monde sait que les humains et la plupart des autres espèces de vertébrés entendent à l’aide de tympans qui transforment la pression des ondes sonores en signaux pour notre cerveau. Mais qu’en est-il des petits animaux comme les insectes et les arthropodes ? Peuvent-ils détecter les sons ? Et si oui, comment ?
L’éminent professeur Ron Miles, membre du corps professoral du département de génie mécanique du Thomas J. Watson Higher education of Engineering and Utilized Science de l’Université de Binghamton, take a look at cette query depuis as well as de trois décennies, dans le but de révolutionner la technologie des microphones.
Une étude récemment publiée sur les araignées tissant des orbes – l’espèce présentée dans le livre classique pour enfants “Charlotte’s Website” – a donné des résultats extraordinaires :, donnant peut-être aux araignées un avertissement avancé. de proies ou de prédateurs entrants.
L’article. publié le 29 mars dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, fournit la première preuve qu’une araignée peut externaliser l’audition sur sa toile.
Il est bien connu que les araignées réagissent lorsque quelque chose fait vibrer leurs toiles, comme une proie potentielle. Dans ces nouvelles expériences, les chercheurs montrent pour la première fois que les araignées se retournent.
L’étude est la dernière collaboration entre Miles et Ron Hoy, professeur de biologie à Cornell, et elle a des implications pour la conception de microphones bio-inspirés extrêmement sensibles à utiliser dans les aides auditives et les téléphones portables.
Jian Zhou, qui a obtenu son doctorat dans le laboratoire de Miles et effectue des recherches postdoctorales au Laboratoire countrywide d’Argonne, et Junpeng Lai, actuellement doctorant dans le laboratoire de Miles, sont les co-premiers auteurs. Miles, Hoy et le professeur agrégé Carol I. Miles du département des sciences biologiques du Harpur University of Arts and Sciences à Binghamton sont également les auteurs de cette étude. Des subventions des National Institutes of Health and fitness à Ron Miles ont financé la recherche.
Un seul brin de soie d’araignée est si fin et wise qu’il peut détecter le mouvement des particules d’air vibrantes qui composent une onde sonore, ce qui est différent du fonctionnement des tympans. Les recherches précédentes de Ron Miles ont conduit à l’invention de nouvelles conceptions de microphones basées sur l’audition des insectes.
“L’araignée est vraiment une démonstration naturelle qu’il s’agit d’un moyen viable de détecter le son en utilisant des forces visqueuses dans l’air sur des fibres minces”, a-t-il déclaré. “Si cela fonctionne dans la mother nature, nous devrions peut-être l’examiner de furthermore près.”
Les araignées peuvent détecter de minuscules mouvements et vibrations grâce aux organes sensoriels de leurs griffes tarsiennes au bout de leurs pattes, qu’elles utilisent pour saisir leurs toiles. Les araignées orb-weaver sont connues pour fabriquer de grandes toiles, créant une sorte d’antennes acoustiques avec une area reasonable au son qui est jusqu’à 10 000 fois supérieure à celle de l’araignée elle-même.
Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé la chambre anéchoïque de l’Université de Binghamton, une salle complètement insonorisée sous le complexe des systems innovantes. Collectant des tisserands d’orbes aux fenêtres du campus, ils ont demandé aux araignées de tisser une toile à l’intérieur d’un cadre rectangulaire afin qu’elles puissent la positionner où elles voulaient.
L’équipe a commencé par utiliser un son pur à 3 mètres de distance à différents niveaux sonores pour voir si les araignées répondaient ou non. Étonnamment, ils ont découvert que les araignées peuvent réagir à des niveaux sonores aussi bas que 68 décibels. Pour un son plus fort, ils ont trouvé encore moreover de varieties de comportements.
Ils ont ensuite placé la supply sonore à un angle de 45 degrés, pour voir si les araignées se comportaient différemment. Ils ont découvert que non seulement les araignées localisaient la supply sonore, mais qu’elles pouvaient indiquer la path du son entrant avec une précision de 100 %.
Pour mieux comprendre le mécanisme d’audition des araignées, les chercheurs ont utilisé la vibrométrie laser et mesuré in addition d’un millier d’emplacements sur une toile d’araignée naturelle, l’araignée étant assise au centre sous le champ sonore. Le résultat a montré que la bande se déplace avec le son presque avec une efficacité physique maximale sur une plage de fréquences extremely massive.
“Bien sûr, la vraie dilemma est, si la toile bouge comme ça, est-ce que l’araignée entend l’utiliser ?” dit Miles. “C’est une question à laquelle il est difficile de répondre.”
Lai a ajouté : “Il pourrait même y avoir une oreille cachée dans le corps de l’araignée dont nous ne savons rien.”
L’équipe a donc placé un mini-haut-parleur à 5 centimètres du centre de la toile où se trouve l’araignée et à 2 millimètres du prepare de la toile, à proximité mais sans toucher la toile. Cela permet au son de se propager à l’araignée à la fois dans l’air et à travers la toile. Les chercheurs ont découvert que l’onde sonore du mini-haut-parleur s’éteignait de manière significative lorsqu’elle voyageait dans les airs, mais qu’elle se propageait facilement à travers le World-wide-web avec peu d’atténuation. Le niveau sonore était encore d’environ 68 décibels lorsqu’il a atteint l’araignée. Les données sur le comportement ont montré que quatre araignées sur 12 ont répondu à ce sign transmis par le Internet.
Ces réactions ont prouvé que les araignées pouvaient entendre à travers les toiles, et Lai était ravie lorsque cela s’est produit : « Je travaille sur cette recherche depuis cinq ans. C’est une longue période, et c’est formidable de voir que tous ces attempts deviendront quelque selected qui tout le monde sait lire.”
les araignées pouvaient modifier la stress des brins de soie. En utilisant cette construction externe pour entendre, l’araignée pourrait être en mesure de la personnaliser pour entendre différentes sortes de sons.
De futures expériences pourraient étudier comment les araignées utilisent le son qu’elles peuvent détecter en utilisant leur toile. De moreover, l’équipe aimerait tester si d’autres styles d’araignées tisseuses utilisent également leur soie pour sous-traiter leur audition.
“Il est raisonnable de supposer qu’une araignée similaire sur une toile similaire réagirait de la même manière”, a déclaré Ron Miles. “Mais nous ne pouvons tirer aucune conclusion à ce sujet, puisque nous avons testé un specified sort d’araignée qui se trouve être assez commun.”
Lai a admis qu’il n’avait aucune idée qu’il travaillerait avec des araignées lorsqu’il est venu à Binghamton en tant qu’étudiant au doctorat en génie mécanique.
“J’ai eu peur des araignées toute ma vie, à induce de leur allure extraterrestre et de leurs pattes poilues ! ” dit-il en riant. “Mais in addition je travaillais avec des araignées, as well as je les trouvais incroyables.”
Vidéo : https://youtu.be/PIrotdSIxG4
