НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ


02.07.2019

Учёные запечатлели нейроны богомола, вероятно отвечающие за трёхмерное зрение

В нервной системе богомолов учёные сумели отследить реакции отдельных нейронов, вероятно участвующих в распознании глубины объёмного изображения. Работа, посвящённая этому, опубликована в журнале Nature Communications.

Богомол в 3D-очках. Источник: фото Newcastle University, UK
Богомол в 3D-очках. Источник: фото Newcastle University, UK

Препарированных богомолов, надев на них 3D-очки, поместили в специально сконструированный кинозал, где им показывали 3D-фильмы с симулированными объектами, чтобы наблюдать за активностью мозга. Когда изображение, похожее на жертву, вошло в диапазон, удобный для атаки богомола, исследователю Ронни Роснеру (Ronny Rosner) удалось записать активность отдельных нейронов.

Животных устанавливали на специально изготовленные держатели с помощью пластилиноподобной липкой массы Blu Tack и воска, им удаляли части ротового аппарата, обездвиживали голову воском. В заднюю капсулу головы было прорезано отверстие, чтобы обеспечить доступ к мозгу. Жир и мышечная ткань вокруг головного мозга были удалены. Нейронная оболочка удалена в месте, где был вставлен записывающий электрод. Пищевод удалён из головной капсулы. Чтобы предотвратить вытекание его содержимого, он был пережат в грудном отделе. Мозг поддерживался спереди с помощью проволоки для стабилизации. Во время регистрации нервной активности мозг был погружён в «тараканий физраствор»
Животных устанавливали на специально изготовленные держатели с помощью пластилиноподобной липкой массы Blu Tack и воска, им удаляли части ротового аппарата, обездвиживали голову воском. В заднюю капсулу головы было прорезано отверстие, чтобы обеспечить доступ к мозгу. Жир и мышечная ткань вокруг головного мозга были удалены. Нейронная оболочка удалена в месте, где был вставлен записывающий электрод. Пищевод удалён из головной капсулы. Чтобы предотвратить вытекание его содержимого, он был пережат в грудном отделе. Мозг поддерживался спереди с помощью проволоки для стабилизации. Во время регистрации нервной активности мозг был погружён в «тараканий физраствор»

Доктор Роснер, научный сотрудник Института нейробиологии Ньюкаслского университета (Institute of Neuroscience at Newcastle University) и ведущий автор статьи, говорит: «Это поможет нам ответить на вопрос, как насекомые достигают сложного поведения при таком крошечном размере мозга. Также это позволит понять, как можно разработать более простые алгоритмы для развития роботов и машинного зрения».

Богомолы используют для охоты трёхмерное восприятие (учёные оперируют термином «бинокулярное зрение»). Используя разницу между изображением с двух сетчаток, эти хищные насекомые могут вычислить расстояние до цели и атаковать, когда добыча находится в пределах досягаемости. В результате наблюдений за мозгом препарированных животных, которым показывались трёхмерные фильмы, исследователи сумели выделить четыре класса нейронов, которые могут быть частью механизма бинокулярного зрения богомола.

Исследователи сумели запечатлеть дендритное древо нервной клетки, по которому она сообщается сигналами с остальной частью мозга
Исследователи сумели запечатлеть дендритное древо нервной клетки, по которому она сообщается сигналами с остальной частью мозга

Роснер объясняет: «Несмотря на крошечный размер, мозг богомола содержит удивительное количество нейронов, специализирующихся, по всей видимости, на трёхмерном зрении. Это говорит о том, что восприятие глубины у богомола сложнее, чем мы думали. Эти нейроны вычисляют расстояние, но пока мы не знаем, как именно. Несмотря на то, что мозг богомола намного меньше, чем мозг человека, мы надеемся, что богомолы помогут разработать более простые алгоритмы для машинного зрения».

Более широкую исследовательскую программу возглавляет Дженни Рид (Jenny Read), профессор наук о зрении Ньюкаслского университета. Она говорит: «В некотором роде, то, что мы видим у богомолов, похоже на то, что происходит в зрительной коре приматов. Когда мы видим два разных вида, независимо друг от друга разработавшие похожие механизмы, мы понимаем, что это хороший способ решения проблемы трёхмерного зрения. Мы также обнаружили обратную связь в цепи трёхмерного зрения, ранее неизвестную у позвоночных. Наше трёхмерное зрение может включать подобные петли обратной связи, но их гораздо легче распознать в менее сложном мозгу насекомых, и это даёт нам новые возможности для исследований».

Это первый случай, когда были определены специфические типы нейронов в мозгу беспозвоночного, настроенные на определение положения в трёхмерном пространстве. Группа исследователей из Ньюкасла намерена продолжать исследования.

Лина Медведева


Источники:

  1. 22century.ru










© Алексей Злыгостев, дизайн, подборка материалов, оцифровка, разработка ПО 2010-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://insectalib.ru/ 'Насекомые - библиотека по энтомологии'

Рейтинг@Mail.ru