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.
Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

2 часа назад
7 минут
Мария Азарова

Европейские ученые провели независимый анализ и перепроверили данные предыдущего исследования, авторы которого заявили об обнаружении фосфина в верхних слоях атмосферы Венеры. Подтвердить результаты коллег им, увы, не удалось.

Вчера, 11:36
4 минуты
Илья Ведмеденко

Разработанный для NASA космический аппарат OSIRIS-REx коснулся поверхности Бенну — небольшого околоземного астероида, входящего в группу Аполлонов. Возвращение зонда на Землю запланировано на 2023 год.

Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

19 октября
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[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: