• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
08.03.2022
Даниил Сухинов
29 530

Микроскопические черви оказались способны принимать сложные решения

3.9

Ученые потратили десятилетия, пытаясь ответить на вопрос, как животные принимают решения, сосредоточив все внимание на нейронах и их связях в мозге. Американские исследователи использовали иной подход: проанализировали поведение животных, а именно — нематод. К их удивлению, крошечные черви, задействуя всего 302 нейрона, оказались способны выбирать стратегию действия, учитывая множество факторов.

Взрослые особи Caenorhabditis elegans покидают бактериальное пятно / © Quach K.T., et al., Current biology, 2022

Животные с разнообразным рационом должны адаптировать свои пищевые приоритеты к широкому спектру условий окружающей среды. Эта проблема оптимизации рациона особенно сложна для хищников, которые конкурируют с жертвой за общий источник пищи. Хотя конкуренция «хищник — жертва» в природе распространена и экологически значима, задача отделения хищнических и конкурентных мотивов нападения хищника на жертву-конкурента по-прежнему далека от решения.

Желая продвинуться в ее решении, ученые из Института биологических исследований Солка (США) использовали новый подход к оценке мотивации и когнитивных способностей животных в системе «хищник — жертва». Более того, на примере микроскопических червей (нематод) авторы показывают, что возможность принятия сложных решений может быть закодирована в относительно небольших биологических и искусственных нейронных сетях. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Current Biology.

«Наше исследование показывает, что вы можете использовать простую систему, такую как червь, для изучения чего-то сложного, например целенаправленного принятия решений. Мы также продемонстрировали, что поведение может многое рассказать о том, как работает мозг, — поясняет старший автор исследования Шрикант Чаласани (Sreekanth Chalasani), доцент Лаборатории молекулярной нейробиологии Института биологических исследований Солка. — Даже простые системы, такие как черви, имеют разные стратегии поведения и могут выбирать между ними, решая, какая лучше всего подходит в конкретной ситуации. Это обеспечивает хорошую основу для понимания того, как такие решения принимаются в более сложных системах, например у людей».

Краткое графическое описание двух стратегий хищника Pristionchus pacificus / ©Quach K.T., et al., Current biology, 2022

Исследование проводили на примере взаимодействия двух крошечных (не более миллиметра в длину) круглых червей, или нематод: хищника Pristionchus pacificus и жертвы Caenorhabditis elegans. Поедая червя-жертву либо защищая свой источник пищи (бактерий), хищный червь P. pacificus полагается на «укусы» своеобразным ротовым аппаратом. Ученые поставили задачу определить намерения червя в момент, когда он «кусает» жертву C. elegans, неспособную ответить на агрессию.

Исследователи обнаружили, что P. pacificus во время поиска пищи выбирает между двумя стратегиями при укусе своей жертвы и конкурента — червя C. elegans: во-первых, хищнической стратегией, при которой цель укуса — убить и съесть жертву; во-вторых, территориальной стратегией, когда укус используется для отпугивания C. elegans от источника пищи (бактерий).

P. pacificus легко убивает личинок C. elegans / ©Quach K.T., et al., Current biology, 2022

Выяснилось, что P. pacificus взвешивает затраты и выгоды от нескольких потенциально возможных результатов действия — поведение, характерное для позвоночных с миллионами и миллиардами нейронов, но совершенно неожиданное для червя с сетью всего из 302 нейронов. Так, P. pacificus выбирает стратегию хищничества против личинок C. elegans, которых легко убить всего за укус. В то же время против взрослых особей C. elegans, которых трудно убить (понадобится около шести часов и 25 укусов) и которые легко избегают укусов P. pacificus, хищник предпочитает территориальную стратегию.

Взрослые особи C. elegans убегают от P. pacificus после укуса / ©Quach K.T., et al., Current biology, 2022

«Ученые всегда предполагали, что черви были простыми: когда P. pacificus кусает, мы думали, что это делается с единственной хищнической целью, — отметила ведущий автор Кэтлин Квач (Kathleen Quach), научный сотрудник Лаборатории молекулярной нейробиологии Института биологических исследований Солка. — На самом деле, P. pacificus универсален и может использовать одно и то же действие, кусая C. elegans, для достижения различных долгосрочных целей. Я была удивлена, обнаружив, что P. pacificus способен использовать то, что казалось неудавшимся хищничеством, для успешных и целенаправленных действий по защите своего источника пищи».

В дальнейших исследованиях ученые планируют определить, какие из расчетов затрат и выгод P. pacificus фиксированные, а какие гибкие. Они надеются, что подобные работы помогут еще больше узнать о молекулярных основах принятия решений.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: