Стрекози виявилися здатні передбачити траєкторію жертви

Вчені з Університету Аделаїди (Австралія) спостерігали за активністю специфічних нейронів у мозку стрекози у відповідь на візуальні стимули, що імітують здобич. Виявилося, мозок стрекози «пророкує» майбутнє розташування об'єкта в просторі, виходячи з його попередньої траєкторії. Для комах, які мають відносно просто влаштований мозок, подібний феномен показаний вперше. Дослідження опубліковано в журналі.

На відміну від більшості комах, стрекози покладаються переважно на зір. Обробкою зорової інформації займається 80 відсотків мозку стрекози. Під час полювання стрекози вишукують жертву, патрулюючи певну ділянку простору, поки не побачать підходящу за розміром здобич, яку їм без проблем вдається зловити.

Стрекози - хороші мисливці, але які процеси в мозку відповідають за виконання такого складного завдання, як вичленування з комплексного навколишнього середовища відповідного об'єкта і стеження за ним, було не зовсім зрозуміло. У своїх попередніх дослідженнях вчені ідентифікували в мозку у стрекоз групу специфічних нейронів, відповідальних за спостереження маленьких рухомих об'єктів (STMD - small target motion detector). Один з цих нейронів, STMD1, активується у відповідь на візуальний рухомий стимул, поміщений у складне середовище. Грубо кажучи, цей нейрон відповідає за стеження за рухомою здобиччю на тлі всієї іншої природи. Цікаво, що в присутності двох об'єктів, нейрон «вибирає» як стимул тільки один з них, а другий просто ігнорується. У новій роботі вчені також спостерігали за активацією цього нейрона, використовуючи рухомі візуальні стимули.

Об'єктом дослідження стали стрекози, що належать до виду специфічного для Австралії. В експерименті стрекозам спростили завдання - замість об'єкта на тлі складного середовища їх змушували спостерігати за чорними точками, що рухаються по білому екрану. В одному з експериментів комахам пред'являли дві траєкторії, що продовжують одна іншу. Перша лінія називалася «праймером», а друга «пробій». Виявилося, що пред'явлення «праймера» значимо посилювало нейронну відповідь на подальше пред'явлення «проби». Це говорить про те, що мозок «передбачає» подальший рух по траєкторії «праймера» і нейрон вже готовий до збудження.

В іншому експерименті «проби» могли як продовжувати траєкторію «праймера», так і відхилятися від неї. У разі продовження лінії збудження посилювалося, а в разі сильного відхилення, навпаки, пригнічувалося. Посилення порушення у відповідь на «пробу» після пред'явлення «праймера» могло досягати 400 відсотків. Для порівняння, у людей посилення вибіркової уваги в експериментах становило 40 відсотків. Таким чином, стрекози володіють потужним «передбачувальним фокусом» уваги, який дозволяє їм стежити за траєкторією свого видобутку.

Елементарна детекція руху і принцип селективної уваги цікавить інженерів, які розробляють системи стеження, що застосовуються, наприклад, у безпілотних автомобілях. Автори роботи визнають, що стрекоза виявилася несподівано складним об'єктом для вивчення принципів детекції рухомих стимулів. Нещодавно, в рамках проекту DragonflEye, стрекозу перетворили на кіборга і змусили літати, активуючи за допомогою світловодів певні нейрони.