Стрекозы, как и люди, способны спрогнозировать траекторию мишени

Биологи давно знали, что такие животные как млекопитающие могут отслеживать траекторию движущихся объектов и прогнозировать, куда они направятся. Недавно выяснилось, что на это способны существа попроще. Благодаря недавней научной работе учёных Университета Аделаиды (Австралия) и Лундского университета (Швеция) стало ясно, что и стрекозы могут делать то же самое.

Исследователи выяснили, как мозг этих насекомых прогнозирует движение потенциальной добычи. Такая способность позволяет стрекозе стать умелым охотником. Открытие может помочь учёным создать более совершенные системы зрения робота.

Ещё несколько лет назад учёные выяснили, что стрекозы способны на "избирательное внимание", которым они пользуются во время охоты. Наблюдения специалистов показали, что эти насекомые могут фокусироваться на одной цели, игнорируя при этом другие отвлекающие факторы. Тогда исследователи не понимали, как стрекозы предугадывают траекторию движения добычи.

Теперь же группа учёных провела новое исследование. Они изучали в лаборатории поведение 63 самцов стрекоз рода Hemicordulia, лишённых возможности двигаться. К голове стрекоз прикрепили электроды, а затем показали "кино" – на экране появлялось несколько чёрных точек, имитирующих добычу.

Как только показывалась "мишень", исследовали фиксировали активность специфических нейронов, ответственных за наблюдение за маленькими движущимися объектами (Small Target Motion Detectors, STMD). Но вместо того чтобы следить за перемещениями цели в пространстве и времени (“добыча” двигалась вдоль прямой линии), нейроны STMD фактически работали над тем, чтобы предугадать будущую локацию чёрных точек.

Примечательно, что эти специализированные нейроны увеличили свою активность в крошечной "зоне фокусировки" прямо перед движущимся объектом слежки. Когда объект вдруг исчезал с экрана, мозг стрекоз продолжал работать, чтобы предугадать, где мишень вероятнее всего появится. Насекомые, лишённые такой способности, просто бы отказались от погони за пропавшим из поля зрения объектом.

Иными словами, эти нейроны позволяют фокусировать внимание на более мелких предметах, двигающихся на довольно сложном фоне. Они могут сосредотачиваться на движении одного объекта, игнорируя другую визуальную информацию.

Так, учёные сравнивают эту способность с тем, как человек умеет отслеживать траекторию движения брошенного мяча, пролетающего на фоне трибун стадиона.

Такая прогнозирующая способность, по всей видимости, основывается на более ранних наблюдениях траектории, по которой и двигался преследуемый объект.

"Нейроны стрекозы могут выбирать одну единственную цель из представленной визуальной информации, которую мозг получает, например, о движении другого насекомого, и затем предугадать направление перемещения мишени, а также её будущее расположение. Стрекозы, как и люди, дают оценку, основанную на пути, вдоль которого и движется объект", — говорит профессор биологии Лундского университета Дэвид О’Кэрролл (David O'Carroll).

По мнению доктора Стивена Видермана (Steven Wiederman) из Университета Аделаиды, это захватывающее открытие.

"Наша команда убеждена, что выводы научной работы будут применены на практике, особенно в области развития систем технического зрения", — заключает он.

Результаты исследования представлены в научном издании eLife.

Добавим, что ранее у стрекоз нашли необычную систему восприятия запахов.