Описан механизм, позволяющий стрекозам предугадывать чужие движения — Naked Science
26.07.2017
6 минут
Редакция
90

Описан механизм, позволяющий стрекозам предугадывать чужие движения

Ученые из Аделаидского и Лундского университетов прояснили нейронный механизм прогнозирования движений у стрекоз.

dragonfly_hemicordulia_tau_f_grampians131231-0843

Зрение многих животных позволяет им выделять и удерживать во внимании объекты на текстурированном фоне. Более того, некоторые организмы могут предвосхищать наблюдаемые движения. У позвоночных этот навык опосредуется специфической активацией ганглионарных клеток, расположенных в сетчатке глаза: как правило, перемещение предсказывается исходя из прямой траектории, причем прошлое местоположение наблюдаемого не ложится в основу прогноза. Восприятие человека, в свою очередь, предполагает возрастающую активацию нейронов при взгляде на двигавшийся, но временно остановившийся объект. Это указывает на дополнительные механизмы обработки информации. Менее ясно то, как подобное предвосхищение происходит у беспозвоночных, например стрекоз.

 

Как и человек, стрекозы могут захватывать и отслеживать передвижение видимых объектов несмотря на визуальный шум. В 2013 году ученые показали, что за это, по-видимому, отвечают специальные нейроны CSTMD1 — они тормозят активацию других клеток, игнорируя второстепенные раздражители. Однако нейронный механизм выделения стимула и прогнозирования его траектории оставался неизвестным. Чтобы восполнить пробел, в новой работе авторы провели эксперимент с 63 самцами стрекоз Hemicordulia tau. С помощью электрофизиологических методов они регистрировали активацию клеток в ответ на шесть типов стимулов.

 

Карта активации CSTMD1 при прогнозировании движения стимулов / ©Steven D Wiederman et al., eLife, 2017

 

Перед насекомыми находился монитор, на котором изображались движущиеся на белом фоне черные или серые квадраты. Стимулы перемещались по прямым траекториям, но, в зависимости от сессии, систематически исчезали и продолжали движение в аналогичном, противоположном или перпендикулярном направлении в другой области экрана. Таким образом, исследователи могли проследить пространственную активацию CSTMD1 с учетом типа раздражителя. В соответствии с  прошлыми испытаниями, рецептивное поле этой клетки простиралось от дорсальной части (брюха) через срединную линию тела к периферии. По аналогии с человеком, предвосхищение дальнейшей траектории объекта вызывало у стрекоз резкий рост чувствительности CSTMD1 с одновременным подавлением ближайших регионов. По словам ученых, это может свидетельствовать о наличии у этих насекомых активного внимания.

 

В случае исчезновения стимула такая активация распространялась далее, при этом предсказание направления также опиралось на предыдущее местоположение добычи. Исследователи отмечают, что подробное описание этого нейронного механизма может помочь не только в изучении эволюции нервной системы и обработки визуальных данных, но и в совершенствовании машинного зрения. В будущем открытие может использоваться, в частности, автопилотами для предвосхищения поведения других участников дорожного движения.

 

Подробности работы представлены в журнале eLife.

 

Ранее ученые описали технологию киборгизации насекомых методом оптогенетики и показали полет стрекозы-киборга.

Позавчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Вчера, 15:16
4 минуты
Илья Ведмеденко

Успешные испытания подтвердили готовность аппарата к выполнению пилотируемых полетов к МКС: первый такой запуск в компании Илона Маска планируют провести во втором квартале 2020-го.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: