Продемонстрирована универсальная схема для выбора направления у животных

Подавляющее большинство животных активно перемещаются и вынуждены постоянно принимать решение о том, в каком именно направлении бежать, лететь, ползти или плавать, с учетом изменяющихся условий внешней среды. В 2014 году за изучение «системы навигации» мозга была вручена Нобелевская премия. В частности, тогда показали, что нейроны определенных участков мозга — прежде всего гиппокамп — формируют ментальную карту окружающего пространства и активизируются по мере движения по ней.

Такую схему теперь применили ученые из Израиля, Венгрии и Германии, чтобы смоделировать процесс выбора направления движения. Виртуальные агенты-«животные» использовали схожие ментальные карты и принимали решение, разбивая задачу на последовательность парных вариантов, чтобы отбрасывать менее подходящий один за другим.

В результате движение происходило через серию сменяющихся направлений, которые отражаются бифуркациями — резкими изменениями в динамике работы навигационной системы. Из-за постоянно «раздваивающегося» выбора траектория движений агентов напоминала ветвящееся дерево. Об этом Вивек Шридхар (Vivek Sridhar) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале PNAS.

Чтобы проверить эту схему, ученые провели эксперименты, отслеживая движения животных, помещенных в контролируемые условия виртуальной реальности. Участвовали представители разных групп с разными способами перемещения: летающие (дрозофилы), бегающие (пустынная саранча) и плавающие (рыбки данио). Датчики и камеры позволили точно регистрировать каждое движение и подтвердили, что перемещение происходит такими же рывками, с постоянной коррекцией направления, что и у машинных агентов, использованных при моделировании.

По мнению ученых, эти принципы применимы и к движению больших групп животных, таких как косяки рыб и стаи птиц. «Часто кажется, что животное сперва решает, куда двигаться, а потом уже движется к цели, — говорит Вивек Шридхар. — Однако наша работа показывает, что сложные взаимодействия между движением и изменчивой ментальной репрезентацией оказывают большое влияние на процесс принятия такого решения».