Ученые заставили рыбу «услышать» свет и изменили ее сердцебиение
Группа исследователей под руководством Сяошуая Лю из Гуанчжоуского университета (Китай) впервые использовала лазерный луч для управления слухом личинок рыб данио-рерио. Физики воздействовали лазером на микроскопические кристаллы карбоната кальция во внутреннем ухе — отолиты. Это не только активировало слуховые зоны мозга, но и ускорило частоту сердцебиения рыб. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Как звук «превращается» в музыку
В ходе эксперимента физики применили оптические пинцеты — инструмент, использующий давление излучения для перемещения микроскопических объектов. В данном случае луч фокусировался на отолитах, заставляя их колебаться с заданной частотой и амплитудой, имитируя музыку.
«Мы хотели разорвать привычную связь света со зрением, а звука — со слухом и проверить, можно ли заставить организм „слышать“ свет», — пояснил Лю.
Поскольку звук по своей физической природе есть вибрация, точно запрограммированные ритмичные воздействия световых лучей могут создавать тот же эффект. Наблюдая за активностью мозга подопытной рыбы, ученые заметили, что свет лазера, совершающий колебания отолитов, возбуждает именно слуховые нейронны. При этом меняя параметры лазерных колебаний — амплитуду, частоту и ритмический рисунок, — можно воспроизводить характеристики, аналогичные громкости, высоте тона и темпу в музыке.
Можно ли использовать свет в лечебных целях
Такой подход позволил исследователям проверить гипотезу о лечебном эффекте музыкотерапии. Ученые с помошью специальных препаратов вызвали у нескольких личинок рыбы данио-рерио три различных вида аритмии. Затем на отолиты рыб воздействовал лазер, имитирующий музыку. Результаты эксперимента оказались впечатляющими.
У особей с замедленным пульсом частота сердечных сокращений нормализовалась; у шести из семи рыб с нарушенной синхронизацией предсердного и желудочкового отделов координация восстановилась; у пяти из семи особей с длительными паузами между сокращениями ритм вернулся к норме. Более того, часть положительных эффектов сохранялась и после прекращения воздействия лазера.
Однако физики подчеркивают, что работа носит предварительный характер: механизм передачи сигнала от слуховых нейронов к сердцу пока не ясен. Также неизвестно и то, может ли рыба на самом деле «слышать» свет.
«Древнекитайский философ Чжуан-цзы однажды сказал: „Вы не рыба, откуда вы знаете радость рыбы?“ Точно так же мы не можем напрямую связаться с рыбами данио-рерио, чтобы узнать, „слышат“ ли они свет» — сказал Лю.
