רשום פופולרי

בחירת העורך - 2019

אלגוריתם דולפין יכול להוביל אולטרסאונד רפואי טוב יותר

Anonim

מיליוני שנים של כוונון אבולוציוני הפכו דולפינים להפליא טוב בשימוש echolocation כדי לכוון את עצמם, למצוא מזון לתקשר אחד עם השני. אבל איך הם באמת עושים את זה? מחקר חדש מאוניברסיטת לונד בשוודיה מראה כי הם פולטים שני רכיבי קרן אולטרסאונד משולבים בתדרים שונים - ועם תזמון שונה במקצת.

פרסומת


ידע חדש זה מביא אותנו צעד אחד קרוב יותר לפתרון הפאזל. ג'וזפין סטרקאמאר, חוקר בהנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת לונד, גילה בתחילה כי האולטרא-סאונד שמופיעים דולפינים עבור echolocation אינם מכילים אות אחד, אלא שני מרכיבים קורים זה בזה, לפני כמה שנים.

החישובים האחרונים שלה מראים כעת כי שני האותות אינם נפלטים בדיוק באותו זמן, אם כי הם עוקבים זה אחר זה מקרוב. כמו כן, היא גילתה כי תדר הקול גבוה יותר בקורה, מה שהופך הד בהיר בתוך אזור זה.

"תדרים גבוהים ונמוכים הם שימושיים עבור דברים שונים.צלילים עם תדרים נמוכים להתפשט מתחת למים, ואילו קולות עם תדרים גבוהים יכולים לספק מידע מפורט יותר על צורת האובייקט", מסביר Josefin Starkhammar.

ג'וזפין סטרקאמר טוען כי יכולות להיות מספר יתרונות לדולפין: רכיבי האותות המופרדים מעט עשויים לאפשר לחיה להעריך במהירות את מהירות ההתקרב או הנמלטים, שכן הווריאציות בתדירות מספקות מידע מדויק יותר על מיקום האובייקט. עם זאת, החוקרים עדיין לא יודעים אם זה אכן כך.

Josefin Starkhammar עבד עם מריה Sandsten ואיזבלה ריינהולד, פרופסור ודוקטורנט בהתאמה, בסטטיסטיקה מתמטית. יחד, הם פיתחו אלגוריתם מתמטי, אשר שימש להפרדה מוצלחת ולקריאת האותות החופפים.

"זה עובד כמעט כמו נוסחת קסם! פתאום אנחנו יכולים לראות דברים שנשארו מוסתרים בשיטות מסורתיות", אומר ג'וזפין שטרקאמר.

לא רק שהאלגוריתם מגדיל את הבנת תקשורת הדולפינים, אלא גם יכול לסלול את הדרך לאיכות תמונה חדה יותר בטכנולוגיית אולטראסאונד שנבנתה על ידי בני אדם, כגון אולטרסאונד רפואי. זה יכול לשמש כדי למדוד את עובי של קרום האיברים עמוק יותר בתוך הגוף, אשר שיטות הנוכחי אינם מספיקים.

תחום אפשרי נוסף של שיפור הוא סונרים ו echosounders, כלומר הציוד המשמש לכיוון הים לקרוא את הסביבה התת-קרקעית ולעקוב אחר השלל של דגים.

"כאן אנו יכולים להעתיק את העיקרון של שימוש בקורות קול שתוכן התדר שלהם משתנה על פני החתך, וכצעד ראשון נבנה מחדש את הציוד שלנו המבוסס על עיקרון הד הדופק", אומר ג'וזפין שטרקאמאר.

יחד עם חוקרים בגיאולוגיה ההנדסית, Josefin Starkhammar יש גם מתכננת המשפט הטכנולוגיה כתחליף לבדיקה הרסנית של כבישים, למשל על ידי קבלת במהירות תמונה של מה הכביש החדש שנבנה נראה מתחת לפני השטח ללא צורך לקדוח עבור דוגמאות .

אפילו הדולפינים עצמם נעזרים בבני אדם להבין טוב יותר את יכולות echolocation שלהם.

"עם הבנה טובה יותר, אנו יכולים להגן עליהם מפני פעילות אנושית אשר עלולה לפגוע, לשבש או להשבית את היכולת הזאת, כגון רעש מן המשלוח, נהיגה הערימה במים, פיצוץ מתחת למים, סונר סירה חזקה וחיפושי נפט מתחת למיטה הים באמצעות אקוסטית שיטות ", אומר Josefin Starkhammar.

החוקרים עדיין לא יודעים איך דולפין למעשה שולחת את שני רכיבים בו זמנית כמעט בו זמנית.

"למעשה, זה די מוזר כי הדולפין פולט שני מרכיבים שונים קרן, כפי שהם באים מאותו איבר. היינו מאוד רוצים לברר איך האירוע הזה מגיע, " היא מסכמת.

רקע: מערכת מדידה ייחודית לקורות אולטרסאונד

כדי לאסוף נתונים, יוסיין סטרקאמאר בנה מכשיר מדידה עם 47 הידרופונים (מיקרופונים לשימוש תת-מימי), אשר קולטים צלילים במים בתדרים שונים רבים על פני שטח שלם, לדוגמה על פני כל חתך רוחב של קורות סונאר דולפין. צלילי הדולפין נרשמו בפארק חיות הבר קולמארדן בשוודיה ובפארקי חיות הבר באיי בהאמה, הונדורס וקליפורניה.

פרסומת



מקור הסיפור:

חומרים שסופקו על ידי אוניברסיטת לונד . הערה: ניתן לערוך תוכן עבור סגנון ואורך.


עיון ביומן :

  1. איזבלה ריינהולד, מריה סנדסטן, יוספין שטרקמהמר. זיהוי אובייקטיבי ותכיפות זמן תדירות של רכיבים בתוך אותות חולפים . כתב העת של האגודה האקוסטית של אמריקה, 2018; 143 (4): 2368 DOI: 10.1121 / 1.5032215