home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / bionet / infothe / 1032 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-28  |  5.5 KB
  1. Path: sparky!uunet!biosci!uwm.edu!rpi!gatech!taco!csemail.cropsci.ncsu.edu!samodena
  2. From: samodena@csemail.cropsci.ncsu.edu (S. A. Modena)
  3. Newsgroups: bionet.info-theory
  4. Subject: Animate Nature and Noise
  5. Summary: Isothermal-ism is a dead end idea
  6. Keywords: info theory isothermal noise physical limit receptors
  7. Message-ID: <1993Jan27.062112.13859@ncsu.edu>
  8. Date: 27 Jan 93 06:21:12 GMT
  9. Sender: news@ncsu.edu (USENET News System)
  10. Organization: Crop Science Dept., NCSU, Raleigh, NC 27695-7620
  11. Lines: 103
  12.  
  13. Animate Nature Operates at or below the Ambient Noise Level
  14.  
  15. "Walker and Bitterman's measurement of the threshold sensitivity of 
  16. the bees to a small static anomoly superimposed on the background 
  17. [earth's magnetic] field is the most dramatic experimental result 
  18. to date from their conditioning experiments.  By starting with a 
  19. moderately strong anomoly in a small two-choice training program, 
  20. and by reducing the amplitude of the anomoly in small exponential 
  21. steps, the threshold sensitivity could be determined by the point 
  22. at which bees were no longer able to discriminate correctly.  Of 
  23. nine bees run through the procedure, the median threshold was 250 
  24. nanoTelsa (nT, 0.6% of the background field in Hawaii), whereas 
  25. their best bee lost the ability to discrimiate in fields below 25 
  26. nT (0.06%)."
  27.         ....Discrimination of Low-Frequency Magnetic Fields
  28.             by Honeybees: Biophysics and Experimental Tests
  29.             J. L. Kirschvink et al.
  30.  
  31. "In Limulus photoreceptors the rate of normal spontaneous waves 
  32. is ~1/s at room temp.  Such events are likely to come from a 
  33. variety of sources including spontaneous rhodopsin 
  34. isomerization, reversion of deactivated meta-rhodopsin back to 
  35. the active state, spontaneous activation of G protein, and 
  36. spontaneous activations of subsequent steps in the cascade.  The 
  37. fraction of spontaneous events that are generated by spontaneous 
  38. activation of the G protein is not clear, but for our purposes we 
  39. can make the worst case assumption that all spontaneous events 
  40. are due to G protein.  This gives an upper limit on the rate 
  41. constant for apparent spontaneous nulceotide exchange on G 
  42. proteins as follows: if there is one spontaneous event per second 
  43. in a cell with 10^8 G proteins--there are 10^9 rhodopsin 
  44. molecules per cell and ~ 0.1 G protein/rhodopsin--the apparent 
  45. rate constant for spontaneous activation of G protein is 10^-
  46. 8/sec.  Remarkably this number is more than three orders of 
  47. magnitude lower than the the rate of spontaneous nucleotide 
  48. exchange  measured biochemically for the vertebrate photoreceptor 
  49. G protein (2 x 10^-5/s).  Similar measurements on G proteins from 
  50. other tissues show an even faster rate of exchange.  This large 
  51. discrepancy raises the question, Why do most spontaneously 
  52. activated G proteins fail to produce an electrical response?  
  53. Stated differently, the biochemical evidence would predict that 
  54. ~1000 G proteins would undergo nucletide exchange per second and 
  55. that this would generate enormous electrical noise.  We do not 
  56. observe noise of this magnitude......"
  57.  
  58.     .....Mechanisms of Amplification, Deactivation, and Noise 
  59.          Noise Reduction in Invertabrate Photoreceptors
  60.          J. Lisman et al.
  61.  
  62. "Hearing Limits
  63.  
  64. "Hearing is an altogether different situation. The quantum of 
  65. sound is the phonon....Although firm numbers are hard to arrive 
  66. at, basilar membrane displacements at the hearing threshold are 
  67. believed to be in the range of atomic, even subatomic, 
  68. dimensions: ~0.1 to 1 Angstrom.  The motion is even less than the 
  69. thermal excursions of the hair bundle itself.....The astounding 
  70. sensitivity of hearing is evident from recent experiments of Denk 
  71. and Webb showing that hair cells faithfully transduce Brownian 
  72. (thermal) noise at their inputs.  These experiments were made 
  73. possible by the developemt of optical instrumentation that...."
  74.  
  75. "Thermoreception Limits
  76.  
  77. "What about thermal signals themselves?.... The record holder in 
  78. the insect world is probably the eyeless cave beetle..., whose 
  79. antennal sensillum shows both hot and cold sensitivity, with a 
  80. threshold for firing near 3 x 10^-3 deg C/s (3 mDeg/s).....The 
  81. California cockroach does just a bit less well: 20 mDeg/s...The 
  82. golden eyelash viper...can sense thermal gradients estimated at 
  83. 1-10 mDeg C/s.  Bialek has derived an expression for the noise 
  84. level in a thermoreceptor, considered as a blackbody radiator in 
  85. thermal equilibrium with its environment.  He found that the cave 
  86. beetle, in particular, performs close to the physical limit...."
  87.  
  88. "APPENDIX: Thermal Fluctuations in Concentration
  89.  
  90. ...  delta-E = 0.5 ( kT/n) delta-n^2  where n = # of molecules
  91.  
  92.  
  93.      ...Biophysical Principles of Sensory Transduction
  94.         Steven M. Block
  95.  
  96. IN "Sensory TRansduction"
  97.    Society of General Physiologists Series Vol. 47 (46th Ann. 
  98. Symp.)
  99.    Edited by D.P. Corey & S.D. Roper
  100.    New York: Rockefeller University Press,  1991
  101.    ISBN 0-87470-051-5
  102.  
  103. Steve
  104. ---
  105. +------------------------------------------------------------------+
  106. |     In person:  Steve Modena     AB4EL                           |
  107. |     On phone:   (919) 515-5328                                   |
  108. |     At e-mail:  nmodena@unity.ncsu.edu                           | 
  109. |                 samodena@csemail.cropsci.ncsu.edu                |
  110. |                 [ either email address is read each day ]        |
  111. |     By snail:   Crop Sci Dept, Box 7620, NCSU, Raleigh, NC 27695 |
  112. +------------------------------------------------------------------+
  113.          Lighten UP!  It's just a computer doing that to you.    (c)
  114. OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
  115.          
  116.