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

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
6 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

6 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[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: