Фруктові мухи в тренажері польоту

Розпізнавання візерунків мухи, схоже на людину

Фруктова муха в тренажері польоту © Університет Вюрцбурга
читати вголос

Людський мозок прийнято вважати особливо складним. Однак навіть набагато менші мізки здатні до однакової продуктивності. Наприклад, у плодової мухи дрозофіли розміром лише два міліметри розпізнавання зорових вражень функціонує як у людини. Дослідники з Вюрцбурзького університету повідомляють про це з колегами з Пекіна у новому випуску американського наукового журналу "Science".

Рейнхард Вольф та Мартін Гейзенберг з Вюрцбургського біоцентру провели свої дослідження за допомогою складного тренажера польоту. Прилад керований комп'ютером і складається з циліндричної арени, стіна якої оснащена 8 820 світлодіодами. Це створює штучне середовище різних візерунків і кольорів.

Досліджене розпізнавання шаблонів

Посередині арени муха закріплюється дротяною вішалкою і кріпиться до вимірювального приладу. Це фіксує їх намір рухатися як фізичний крутний момент і подає дані в комп'ютер. Він обчислює в режимі реального часу, як муха перетворився б таким же маневром у вільному польоті - і потім змінює штучне середовище точно на цю суму навколо льоту. Комаха, таким чином, отримує візуальне враження, що насправді змінила напрямок. Траєкторію певних зразків, які йому представлені, він може визначити сам. Таким чином можна показати, що фруктова муха, наприклад, може відрізнити вертикальний Т від перевернутого Т - але не надаючи перевагу жодній із двох схем.

Однак якщо ви щоразу караєте муху тепловим променем (інфрачервоним лазером), наприклад, коли мова заходить про перевернутий T, за лічені секунди він дізнається, що може зробити, щоб не бути «на грилі»: він просто летить до стоячого Т. Після чотирьох хвилин тренувань вона уникає польотів у бік перевернутого Т, навіть коли спека більше не вмикається. Так вона навчилася і може розпізнати закономірності.

Без малюнка, але можливостей

Вовк: "Мухи не запам'ятовують побачене оточення, як фотографію, але витягують певні функції, які дозволяють пізніше розпізнати візерунок. Для цього потрібно менше пам’яті в мозку ». Дослідники виділили загалом п’ять таких особливостей: центр ваги малюнка, нахил країв, розмір, вертикальний розподіл щільності та колір. Вертикальний і перевернутий Т не відрізняють тварин від форми, а від різної висоти центру ваги візерунка - лише ця інформація зберігається в мозку. дисплей

За допомогою симулятора польоту дослідники також показали, що мухи здатні розпізнати певну закономірність навіть тоді, коли вона з’являється в зовсім іншому місці в полі зору. "Ця так звана позиційна інваріантність зустрічається і у людей", - сказав Гейзенберг. Дрозофіла, таким чином, виявилася моделлю в іншій області, з якої можна дізнатися багато про відповідні процеси у людини. Це стосується деяких м'язових або нервових захворювань та інших областей вже досить тривалий час.

(Університет W rzburg, 16.08.2004 - НВО)