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Wie ein baseball-Spieler laufen, um einen zu fangen, Libellen sind auch in der Lage, die Vorhersage der Trajektorie eines sich bewegenden Objekts, in der Regel seine nächste Mahlzeit. Neue Forschung enthüllt die Mechanismen, die hinter dieser komplexe kognitive Aufgabe, das wurde einmal gedacht, um exklusiv für Säugetiere. Es ist zu hoffen, dass diese Erkenntnisse für Innovationen in robot vision.
Als Menschen, wir nehmen es für selbstverständlich, dass wir Sie verfolgen können und Vorhersagen, die Flugbahn eines Objekts bewegt sich durch Raum und Zeit. Wir können den Fokus auf ein Objekt in Bewegung, wenn es gibt eine Menge Los im hintergrund, und vorübergehend sogar unsere Augen von dem Objekt, zu wissen, wo Sie wenige Augenblicke später. Wir können dies tun, weil unser Gehirn ausgestattet sind, um diese komplexen Berechnungen in Echtzeit. Wie eine neue Studie in eLife Punkte, ähnlich wie die Fähigkeiten sind auch Teil der Libelle, die kognitiven arsenal.
Zurück im Jahr 2012, Steven Wiederman von der University of Adelaide, mit der Hilfe von der Universität Lund Biologe David O ‘ Carroll, entdeckt, dass die Libellen etwas tun können Wissenschaftler nicht denken, Wirbellose Tiere in der Lage waren: “selektive Aufmerksamkeit”. Libellen nutzen diese Fähigkeit bei der Jagd nach Insekten, von denen viele Zuflucht in Schwärmen. Ihre Beobachtungen zeigten, dass Libellen können sperren auf ein einzelnes Ziel, und ignorieren alle Ablenkungen, wie Sie Tauchgänge in Angriff. Das Problem ist, der Forscher hatte keine Ahnung, wie Libellen waren in der Lage zu wissen, wo sich bewegende Objekte würden in der Zukunft sein, vor allem, weil die Insekten waren nicht gedacht, um die erforderlichen Gehirn-Architektur zu ermöglichen, für so eine fortgeschrittene Fähigkeit.
Um herauszufinden, wie Libellen waren so effektive Jäger, Wiederman und O ‘ Carroll entschied sich für die Durchführung einer neuen Studie. Sie brachten 63 männliche Libellen zurück zu Ihrem Labor und immobilisiert Sie mit einem Wachs-Kolophonium-Mischung. Mit Elektroden an Ihren Köpfen, die Libellen wurden gezeigt, eine Reihe von schwarzen Quadraten soll imitieren die Beute. Als Sie gezeigt wurden, die simulierte Beute, die Forscher beobachtete, wie die Aktivität Kleine Ziel-Bewegungsmelder (oder STMD Neuronen) ausgelöst, die bis in die Libelle Gehirn.
Statt nur nach dem Ziel durch Zeit und Raum entlang einer geraden Linie (wie die meisten Insekten gedacht sind zu tun), stellt die STMD-Neuronen tatsächlich gearbeitet, um die Zukunft vorauszusagen Lage der schwarzen Punkte, entsprechend der neuen Studie. Diese spezialisierten Neuronen erhöht, die Ihre Tätigkeit in einem winzigen “focus” – Bereich direkt vor das sich bewegende Objekt verfolgt wird; die einzelnen Neuronen wurden mehr empfindlich auf Bewegungen direkt vor den schwarzen Punkt an der aktuellen position. Auch, wenn der schwarze Punkt plötzlich verschwunden (wie ein Gegner tun könnte, wenn, sagen wir, er fliegt hinter einem Baum), die Libelle Gehirn noch arbeitete, um vorherzusagen, wo der Punkt war wahrscheinlich wieder zu erscheinen. Insekten, die ohne diese Bahn-Knirschen Kapazität würde nur geben bis die chase nachdem Sie ein Objekt verschwindet aus seiner vision.
“Insekten und Säugetiere Letzte gemeinsame Vorfahr von mehr als 500 Millionen Jahren, und in vieler Hinsicht, säugetier-Gehirne sind wesentlich komplexer als Insekten-Gehirne”, folgern die Autoren in der Studie. “Trotzdem [unsere Ergebnisse] zeigen, dass das Insekt Gehirn durchführen können visuelle Aufgaben, die vorher nur bei Säugetieren.”
Dies ist ein spannender Befund, und das nicht nur, weil von dem, was erzählt es uns über Insekten-Gehirne. In den kommenden Jahren, Wissenschaftler können diese Erkenntnisse nutzen, um die Entwicklung von sichereren und mehr fähig, autonome Roboter, ob Sie selbst fahren Fahrzeuge (die, wie Libellen, sind bewegte Objekte, die müssen Vorhersagen, die Flugbahn der andere sich bewegende Objekte) oder fliegende Roboter eingesetzt, die für Zwecke der Aufklärung oder als künstliche Bestäuber.
In der Tat, es gibt keine Notwendigkeit, das Rad neu zu erfinden; die Natur hat das schon durchgeführt viel Forschung und Entwicklung in unserem Namen über die Jahrtausende.
[eLife]