Billede: Wikimedia
Som en baseball-spiller kører for at gøre en fange, guldsmede er også i stand til at forudsige bane af et objekt i bevægelse, typisk sit næste måltid. Ny forskning afslører de mekanismer, der ligger bag dette kompleks kognitiv opgave, som en gang var anset for at være eksklusive til pattedyr. Det er håbet, at disse indsigter vil føre til innovationer inden for robot-vision.
Som mennesker, vi tager det for givet, at vi kan følge og forudsige forløb, et objekt, der bevæger sig gennem tid og rum. Vi kan fokusere på en genstand, der bevæger sig, når der er en masse i gang i baggrunden, og endda midlertidigt at tage øjnene fra genstanden, at vide, hvor den vil være et par øjeblikke senere. Vi kan gøre dette, fordi vores hjerner er indrettet således, at gøre disse komplicerede beregninger i real time. Som en ny undersøgelse offentliggjort i eLife påpeger, at ens evner er også en del af dragonfly ‘ s kognitive arsenal.
Tilbage i 2012, Steven Wiederman fra University of Adelaide, med hjælp fra Lunds Universitet biolog David O ‘ Carroll, opdagede, at guldsmede kan gøre noget forskere ikke mener, hvirvelløse dyr var i stand til at: “selektiv opmærksomhed.” Guldsmede bruge denne færdighed, når jagt efter insekter, mange, som tager tilflugt i sværme. Deres observationer viste, at guldsmede kan låse på et enkelt mål, og ignorere eventuelle forstyrrelser, som de dyk i for angrebet. Problemet er, at forskerne havde ingen idé om, hvordan guldsmede var i stand til at vide, hvor bevægende objekter, der ville være i fremtiden, for det meste, fordi insekter var ikke anset for at have de nødvendige hjernen arkitektur til at tillade sådan en avanceret færdighed.
For at finde ud af, hvordan guldsmede var så effektive jægere, Wiederman og O ‘ Carroll besluttet at gennemføre en ny undersøgelse. De bragte 63 mandlige guldsmede tilbage til deres lab og immobiliseret dem med en voks-colophonium blanding. Med elektroder, der er knyttet til deres hjerner, guldsmede var vist en række sorte firkanter er beregnet til at efterligne et bytte. Da de blev vist simuleret bytte, forskerne så på, mens aktiviteten af Små Mål bevægelsessensorer (eller STMD neuroner for korte), der fyret op i den dragonfly hjerner.
I stedet for blot at følge de mål gennem tid og rum langs en lige linje (som de fleste insekter er tænkt at gøre), STMD neuroner faktisk arbejdede på at forudsige den fremtidige placering af sorte prikker, ifølge den nye undersøgelse. Disse specialiserede neuroner øget deres aktivitet i en lille “fokus” område lige foran genstand i bevægelse, der spores enkelte neuroner blev mere følsomme over for bevægelser lige foran den sorte prik ‘ s nuværende position. Også, når den sorte prik, pludselig forsvandt (som et mål kan gøre, når siger, det flyver bag et træ), dragonfly hjerne stadig arbejdede på at forudsige, hvor dot var mest sandsynligt, at dukke op igen. Insekter uden denne bane-knasende kapacitet ville bare give op jagten, når et objekt forsvinder fra sin vision.
“Insekter og pattedyr sidste delte en fælles forfader mere end 500 millioner år siden, og i mange henseender, pattedyrs hjerner er væsentligt mere komplekse end insekt hjerner,” konkluderer forfatterne i undersøgelsen. “Ikke desto mindre, [vores resultater] viser, at insekt hjernen kan udføre visuel opgaver, der tidligere var forbundet kun med pattedyr.”
Det er et spændende resultat, og ikke kun på grund af hvad det fortæller os om insekt hjerner. I de kommende år, forskerne kan bruge disse indsigter til at udvikle sikrere og mere i stand autonome robotter, uanset om de er selvkørende køretøjer (der, som guldsmede, er at flytte objekter, der har behov for at forudsige bane af andre objekter i bevægelse), eller flyvende robotter, der anvendes til rekognoscering formål, eller som kunstige bestøvere.
Ja, der er ingen grund til at opfinde den dybe tallerken igen; naturen har allerede udført masser af forskning og udvikling på vores vegne i løbet af de årtusinder.
[eLife]