Afbeelding: Wikimedia
Als een baseball-speler te maken van een catch, libellen zijn ook geschikt voor het voorspellen van de baan van een bewegend object, meestal de volgende maaltijd. Nieuw onderzoek onthult de mechanismen achter deze complexe cognitieve taak, die ooit werd gedacht dat exclusief voor zoogdieren. Het is te hopen dat deze inzichten zullen leiden tot innovaties in de robot vision.
Als wij mensen, wij vinden het vanzelfsprekend dat we kunnen volgen en voorspellen van de baan van een object verplaatsen door ruimte en tijd. We kunnen scherpstellen op een bewegend object wanneer er veel gaande is in de achtergrond, en zelfs tijdelijk onze ogen uit naar het object, te weten waar het zal worden een paar momenten later. Dit kunnen We doen omdat onze hersenen zijn uitgerust om deze complexe berekeningen in real-time. Een nieuwe studie gepubliceerd in eLife punten, vergelijkbaar vaardigheden zijn ook onderdeel van de libel op de cognitieve arsenaal.
Terug in 2012, Steven Wiederman van de Universiteit van Adelaide, met de hulp van de Universiteit van Lund bioloog David O’Carroll, ontdekt dat libellen iets kan doen wetenschappers niet denken dat ongewervelde dieren waren in staat om: “selectieve aandacht.” Libellen deze vaardigheid gebruiken bij de jacht op insecten, waarvan velen hun toevlucht nemen in zwermen. Hun observaties bleek dat libellen kunnen lock op een enkel doel, en negeer eventuele afleidingen als ze duiken op in de aanval. Probleem is, de onderzoekers hadden geen idee hoe libellen in staat waren om te weten waar het verplaatsen van objecten zou worden in de toekomst, vooral omdat insecten niet gedacht aan de nodige architectuur van de hersenen toe te staan voor een dergelijke geavanceerde vaardigheid.
Om erachter te komen hoe libellen werden dergelijke effectieve jagers, Wiederman en O’Carroll besloten om de uitvoering van een nieuwe studie. Zij brachten 63 mannelijke libellen terug naar hun lab en geïmmobiliseerd ze met een wax-hars mengsel. Met elektroden die verbonden zijn aan de hersenen, de libellen werden getoond in een serie van zwarte vierkantjes bedoeling na te bootsen prooi. Als ze werden getoond gesimuleerde prooi, de onderzoekers keken als de activiteit van een Klein Doel Bewegingsmelders (of STMD neuronen voor kort) in brand gestoken in de dragonfly hersenen.
In plaats van alleen het volgen van de doelstelling door middel van tijd en ruimte langs een rechte lijn (zoals de meeste insecten zijn gedacht te doen), de STMD neuronen daadwerkelijk gewerkt om het voorspellen van de toekomstige locatie van de zwarte punten, volgens de nieuwe studie. Deze gespecialiseerde neuronen verhogen van hun activiteit in een kleine “focus” gebied in de voorkant van het bewegende object wordt bijgehouden; individuele neuronen waren gevoeliger voor bewegingen net voor de zwarte stip op de huidige positie. Ook wanneer de zwarte stip plotseling verdwenen (als dat een doel zou kunnen doen als, zeg, het vliegt achter een boom), de dragonfly hersenen nog steeds gewerkt om te voorspellen waar de punt het meest waarschijnlijk om te verschijnen. Insecten zonder dit traject-het berekenen van de capaciteit zou gewoon geven de chase, zodra een object verdwijnt uit het zicht.
“Insecten en zoogdieren laatste gezamenlijke voorouder van meer dan 500 miljoen jaar geleden, en, in vele opzichten, zoogdieren hersenen zijn aanzienlijk complexer dan insecten hersenen,” concluderen de auteurs van de studie. “Nochtans, onze bevindingen] tonen aan dat het insect hersenen kunnen uitvoeren van visuele taken die voorheen alleen geassocieerd met zoogdieren.”
Dit is een spannend vinden, en niet alleen omwille van wat het ons vertelt over insectachtig hersenen. In de komende jaren, wetenschappers kunnen gebruiken om deze inzichten te ontwikkelen die veiliger en meer in staat om autonome robots, of ze worden zelf-rijdende voertuigen (die, zoals libellen, zijn het verplaatsen van objecten die nodig zijn voor het voorspellen van de baan van andere bewegende objecten), of vliegende robots gebruikt voor verkenning doeleinden of als kunstmatige bestuivers.
Inderdaad, er is geen noodzaak om het wiel opnieuw uitvinden; de natuur heeft al uitgevoerd voldoende onderzoek en ontwikkeling namens ons door de millennia heen.
[eLife]