Bui Nhat Minh
Intern Writer
Bằng cách khai thác khả năng thính giác độc đáo của loài côn trùng này, các nhà khoa học hy vọng có thể cách mạng hóa khả năng cứu trợ thiên tai.
Râu muỗi là cấu trúc phức tạp có chức năng chuyển âm thanh thành tín hiệu điện, sau đó truyền đến não.
Các loài muỗi khác nhau có râu được thiết kế để thu được những âm thanh khác nhau, chẳng hạn như tiếng ếch kêu hoặc tiếng đập cánh của muỗi cái.
Trong tương lai, râu của những loài mà chúng ta cho là sâu bọ có thể truyền cảm hứng cho việc chế tạo vật liệu cách âm và phát hiện âm thanh.
Muỗi . Chúng ta đập chúng, xịt chúng, và cố gắng loại bỏ chúng bằng mọi cách cần thiết. Nhưng hóa ra những loài côn trùng này—vốn chẳng hơn gì loài gây hại không thể chịu đựng được đối với loài người trong hầu hết sự tồn tại của chúng ta—thực ra có thể hữu ích cho một điều gì đó.
Các râu muỗi siêu nhạy có thể thu được các tín hiệu cụ thể, ngay cả khi chúng đập cánh ồn ào, và một nhóm các nhà nghiên cứu hy vọng rằng việc tìm ra cách chúng làm được điều đó có thể truyền cảm hứng cho các vật liệu cách âm và siêu cảm biến. Nhóm liên ngành, do Pablo Zavattieri và Ximena Bernal của Đại học Purdue dẫn đầu, đã phóng to râu của hai loài muỗi bằng kính hiển vi và quét CT. Những gì họ nhìn thấy là các cấu trúc phức tạp được xây dựng để tối ưu hóa khả năng phát hiện âm thanh.
Aedes aegypti và Uranotaenia lowii là loài muỗi sử dụng khả năng thính giác nhạy bén của râu cho các mục đích khác nhau. Con đực Ae. aegypti tìm kiếm bạn tình tiềm năng bằng cách lắng nghe tiếng đập cánh của con cái, và con cái U. lowii (cần bữa ăn máu để đẻ trứng) săn ếch để bắt mồi bằng cách lắng nghe tiếng gọi của chúng.
Nhóm nghiên cứu cho biết trong một nghiên cứu mới được công bố trên Acta Biomaterialia rằng: "Sự thay đổi về cấu trúc cũng như các đặc tính vật liệu trong râu đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh đặc tính phản ứng rung động của râu và do đó, xác định các đặc điểm thính giác được sử dụng cho các mục đích sinh học khác nhau" .
Râu muỗi có một trục râu chính, hay roi, và một đoạn thứ cấp chứa Cơ quan Johnston — được cho là cơ quan côn trùng phức tạp nhất được biết đến có khả năng phản ứng với các kích thích cơ học. Trục râu chính được tạo thành từ các đoạn nhỏ hơn, mỗi đoạn được bao phủ bởi các sợi lông cảm giác dài và mỏng gọi là sợi tơ. Khi âm thanh chạm vào roi và các sợi lông này, cả hai đều rung , do đó muỗi nghe được các tần số khác nhau. Ở đoạn thứ cấp của râu, các rung động vật lý từ roi được chuyển thành các tín hiệu điện trong Cơ quan Johnston, và các tín hiệu này sau đó được truyền đến não.
Cách muỗi có thể điều chỉnh theo một số âm thanh nhất định trong khi bỏ qua âm thanh bay của chính chúng (và bất kỳ tiếng ồn nền nào khác) chưa bao giờ được nghiên cứu cho đến bây giờ. Nhưng bằng cách sử dụng các mô hình tính toán dựa trên râu của các mẫu vật sống, Zavattieri và nhóm của Bernal đã có thể phân tích các phân đoạn và lông của các mô hình râu và sau đó kiểm tra xem những cấu trúc này tiếp nhận âm thanh nào nhiều nhất.
Sự rung động ở râu của muỗi đực Ae. aegypti trở nên rõ ràng nhất khi tiếng đập cánh của muỗi cái vang lên, ngay cả khi có tiếng đập cánh của muỗi đực cản đường. Râu của muỗi đực Ur. lowii không phản ứng nhiều, vì chúng đuổi theo muỗi cái bằng cách đi theo pheromone của chúng . Tương tự như vậy, râu của muỗi cái Ur. lowii rung động nhiều nhất khi tiếng ếch kêu được phát ra (chúng đặc biệt thèm tiếng ếch cây sủa). Đối với muỗi cái Ae. aegypti , âm lượng của những tiếng gọi này phải được tăng lên để chúng có thể phản ứng, vì chúng chủ yếu sử dụng khứu giác của mình để tìm những con vật không biết gì cho bữa ăn tiếp theo của chúng.
Trong khi toàn bộ dải tần số mà muỗi có thể phát hiện vẫn chưa được biết, Zavattieri cho rằng cuộc điều tra này có thể cung cấp thông tin cho thế hệ thiết bị khử tiếng ồn và vật liệu cách âm tiếp theo. Ví dụ, nó có thể cho phép phát triển các cảm biến có thể phát hiện ra tiếng ồn yếu giữa tiếng gầm rú của giao thông thành phố hoặc nghe thấy âm thanh đau khổ mà nếu không sẽ bị át đi bởi các thảm họa thiên nhiên.
“Trong thời điểm khủng hoảng - chẳng hạn như động đất hoặc các thảm họa khác - những cảm biến này trở nên vô cùng hữu ích, giúp phát hiện nhanh chóng các tín hiệu yếu ớt báo hiệu nguy hiểm và hướng dẫn nỗ lực cứu hộ đến những người cần giúp đỡ”, ông cho biết trong một thông cáo báo chí gần đây.
Các mô hình ăng-ten hiện đang được in 3D với nhiều kích cỡ khác nhau, sử dụng các vật liệu khác nhau để xem loại nào sẽ phù hợp nhất với các ứng dụng khác nhau. Hãy để tai—hoặc ăng-ten - cho chúng trong tương lai.
Râu muỗi là cấu trúc phức tạp có chức năng chuyển âm thanh thành tín hiệu điện, sau đó truyền đến não.
Các loài muỗi khác nhau có râu được thiết kế để thu được những âm thanh khác nhau, chẳng hạn như tiếng ếch kêu hoặc tiếng đập cánh của muỗi cái.
Trong tương lai, râu của những loài mà chúng ta cho là sâu bọ có thể truyền cảm hứng cho việc chế tạo vật liệu cách âm và phát hiện âm thanh.
Muỗi . Chúng ta đập chúng, xịt chúng, và cố gắng loại bỏ chúng bằng mọi cách cần thiết. Nhưng hóa ra những loài côn trùng này—vốn chẳng hơn gì loài gây hại không thể chịu đựng được đối với loài người trong hầu hết sự tồn tại của chúng ta—thực ra có thể hữu ích cho một điều gì đó.
Các râu muỗi siêu nhạy có thể thu được các tín hiệu cụ thể, ngay cả khi chúng đập cánh ồn ào, và một nhóm các nhà nghiên cứu hy vọng rằng việc tìm ra cách chúng làm được điều đó có thể truyền cảm hứng cho các vật liệu cách âm và siêu cảm biến. Nhóm liên ngành, do Pablo Zavattieri và Ximena Bernal của Đại học Purdue dẫn đầu, đã phóng to râu của hai loài muỗi bằng kính hiển vi và quét CT. Những gì họ nhìn thấy là các cấu trúc phức tạp được xây dựng để tối ưu hóa khả năng phát hiện âm thanh.
Aedes aegypti và Uranotaenia lowii là loài muỗi sử dụng khả năng thính giác nhạy bén của râu cho các mục đích khác nhau. Con đực Ae. aegypti tìm kiếm bạn tình tiềm năng bằng cách lắng nghe tiếng đập cánh của con cái, và con cái U. lowii (cần bữa ăn máu để đẻ trứng) săn ếch để bắt mồi bằng cách lắng nghe tiếng gọi của chúng.
Nhóm nghiên cứu cho biết trong một nghiên cứu mới được công bố trên Acta Biomaterialia rằng: "Sự thay đổi về cấu trúc cũng như các đặc tính vật liệu trong râu đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh đặc tính phản ứng rung động của râu và do đó, xác định các đặc điểm thính giác được sử dụng cho các mục đích sinh học khác nhau" .
Râu muỗi có một trục râu chính, hay roi, và một đoạn thứ cấp chứa Cơ quan Johnston — được cho là cơ quan côn trùng phức tạp nhất được biết đến có khả năng phản ứng với các kích thích cơ học. Trục râu chính được tạo thành từ các đoạn nhỏ hơn, mỗi đoạn được bao phủ bởi các sợi lông cảm giác dài và mỏng gọi là sợi tơ. Khi âm thanh chạm vào roi và các sợi lông này, cả hai đều rung , do đó muỗi nghe được các tần số khác nhau. Ở đoạn thứ cấp của râu, các rung động vật lý từ roi được chuyển thành các tín hiệu điện trong Cơ quan Johnston, và các tín hiệu này sau đó được truyền đến não.
Cách muỗi có thể điều chỉnh theo một số âm thanh nhất định trong khi bỏ qua âm thanh bay của chính chúng (và bất kỳ tiếng ồn nền nào khác) chưa bao giờ được nghiên cứu cho đến bây giờ. Nhưng bằng cách sử dụng các mô hình tính toán dựa trên râu của các mẫu vật sống, Zavattieri và nhóm của Bernal đã có thể phân tích các phân đoạn và lông của các mô hình râu và sau đó kiểm tra xem những cấu trúc này tiếp nhận âm thanh nào nhiều nhất.
Sự rung động ở râu của muỗi đực Ae. aegypti trở nên rõ ràng nhất khi tiếng đập cánh của muỗi cái vang lên, ngay cả khi có tiếng đập cánh của muỗi đực cản đường. Râu của muỗi đực Ur. lowii không phản ứng nhiều, vì chúng đuổi theo muỗi cái bằng cách đi theo pheromone của chúng . Tương tự như vậy, râu của muỗi cái Ur. lowii rung động nhiều nhất khi tiếng ếch kêu được phát ra (chúng đặc biệt thèm tiếng ếch cây sủa). Đối với muỗi cái Ae. aegypti , âm lượng của những tiếng gọi này phải được tăng lên để chúng có thể phản ứng, vì chúng chủ yếu sử dụng khứu giác của mình để tìm những con vật không biết gì cho bữa ăn tiếp theo của chúng.
Trong khi toàn bộ dải tần số mà muỗi có thể phát hiện vẫn chưa được biết, Zavattieri cho rằng cuộc điều tra này có thể cung cấp thông tin cho thế hệ thiết bị khử tiếng ồn và vật liệu cách âm tiếp theo. Ví dụ, nó có thể cho phép phát triển các cảm biến có thể phát hiện ra tiếng ồn yếu giữa tiếng gầm rú của giao thông thành phố hoặc nghe thấy âm thanh đau khổ mà nếu không sẽ bị át đi bởi các thảm họa thiên nhiên.
“Trong thời điểm khủng hoảng - chẳng hạn như động đất hoặc các thảm họa khác - những cảm biến này trở nên vô cùng hữu ích, giúp phát hiện nhanh chóng các tín hiệu yếu ớt báo hiệu nguy hiểm và hướng dẫn nỗ lực cứu hộ đến những người cần giúp đỡ”, ông cho biết trong một thông cáo báo chí gần đây.
Các mô hình ăng-ten hiện đang được in 3D với nhiều kích cỡ khác nhau, sử dụng các vật liệu khác nhau để xem loại nào sẽ phù hợp nhất với các ứng dụng khác nhau. Hãy để tai—hoặc ăng-ten - cho chúng trong tương lai.
