Особенности реализации биодатчиков силовых воздействий.

Исследования измерителей силовых воздействий животных позволяют сделать следующие заключения.

1). Каждое животное имеет комплект силовых органов чувств, восприни­мающих результирующие активных сил и моментов, воздействия окру­жающей среды и объектов, а также усилия собственных мышц.

2). Каждый из рассмотренных силовых измерителей имеет “типовой” со­став компонентов и включает: приемник воздействия, систему нейронных узлов и ядер, где осуществляется обработка измерительной информации, нервные каналы связи и центр, обеспечивающий управле­ние работой измери­теля.

3). Структура приемника силовых измерителей может быть двух видов: централизованная и распределенная.

Централизованная структура включает два чувствительных органа, расположенных зеркально-симметрично относительно плоскости симметрии тела (головы) жи­вотного. В каждом приемнике имеется один чувствительный элемент, воспри­нимающий измеряемое силовое воздействие. Реакцию чувствительного элемента измеряется множеством рецепторных клеток.

Распределенная структура измерителя состоит из множества микродатчиков, распределенных по поверхности или внутри тела жи­вотного. Они кон­центрируются там, где тело животного испытывает максимальную нагрузку от измеряемого воздействия.

4). Во всех силовых измерителях упругая связь инерционных масс с телом (головой) животного обеспечивается с помощью чувстви­тельных во­лосков или лент, в основании которых имеется рецепторная клетка. По своим функ­циям рецепторы аналогичны первичным измерительным преобразо­вателям в технических измерительных устройствах. Они преоб­разуют дефор­мации упругих волосков в эквивалентный сигнал частотно-импульсного кода, единого для живого организма.

Важным отличием биологических силовых измерителей от технических яв­ляется то, что для преобразования перемещений одного чувствительного эле­мента в эквивалентный сигнал используется множество рецепторов. Чем выше маневренность движений животного и сложнее задачи пространственной ориентации, которые оно решает, тем больше рецепторов содержится в его силовых измерите­лях.

5). В каждом биодатчике объединяются рецепторы, обладающие разными передаточными характеристи­ками: одни – выдают сигналы, пропорциональ­ные стати­ческим изгибам волосков; другие – реагируют только на дина­мические дефор­мации, третьи – на частоту вибраций. Одни из них имеют строго направлен­ные оси чувствительности, другие генерируют сигнал при любых изгибах волоска. Часть рецепторов обла­дает высоким порогом срабатыва­ния, другие – сверхчувствительностью и т.д.

6). Во всех силовых биодатчиках ярко прояв­ляется избирательность восприятия, которая обеспечивается за счет ориентации, формы, структуры или подвеса чувствительного элемента, а также направленной чувствительности рецепторов. Поэтому каждый силовой орган чувств имеет измерительную ось и способен воспринимать векторные величины (силы или моменты).

7). Силовые измерители живых существ, находящихся на разных уровнях эво­люционного развития, используют одни и те же рецепторы – первичные измерительные преобразователи. Все позвоночные имеют одинаковые состав и устройство измерителей результирующих сил и моментов. Насеко­мые также «оснащены» типовыми измерителями силовых воздействий.

8). Несмотря на одинаковые первичные преобразователи, в силовых измерителях животных используются разнообразные физические эффекты: инерциальный, гироскопический, автоколебательный, маятниковый и др.

9). Несмотря на единообразие в принципах построения силовых измерителей, у каждого вида животного они приобретают конкретный способ реализации. Например, измерители результирующей активной силы у одних животных – трехмерные (воспринимают величину и направление вектора силы), у других – двумерные и одномерные, измеряющие от­дельные составляющие этого вектора; у третьих – совмещенные, использующие один чувствительный элемент для измерения различных видов силовых воздей­ствий.

10). Размеры силовых органов чувств мало зависят от величины животного, а определяются главным образом сложностью задачи пространственной ориен­тировки, которую необходимо ему решать при удовлетворении своих жизнен­ных потребностей.