Грег Гейдж: Предложи я вам
подумать о свирепом хищнике,
вы, наверное, представите себе льва,
но при всех замечательных
охотничьих навыках этого зверя,
его шанс добыть себе еду — всего 20%.
А одним из самых успешных охотников
во всём мире животных,
как это ни удивительно,
является стрекоза.
Летающая убийца-стрекоза
с вероятностью в 97%
раздобудет себе на пропитание
замеченную ей маленькую мушку.
Причём на лету!
Но как столь маленькое насекомое
достигает такой точности?
В этом эпизоде мы увидим,
как мозг стрекозы нацелен на убийство.
[Нейронаука на дому]
Так почему же стрекоза является
одним из самых успешных хищников
в мире животных?
Во-первых, из-за глаз.
Поле зрения стрекозы достигает почти 360°.
Во-вторых, из-за крыльев.
Управляя каждым крылом отдельно,
стрекоза способна точно
перемещаться в любом направлении.
Но настоящий секрет успеха стрекозы
кроется в координации сложной
информации между глазами и крыльями
её мозгом,
превращающим охоту в простой рефлекс.
Для изучения этого механизма
Джейми проводит массу времени,
общаясь со стрекозами.
Что тебе нужно для экспериментов?
Джейми Спар: Прежде всего,
нужны стрекозы.
Оливер: У меня есть
сачок для ловли стрекоз.
ДС: Чем больше я с ними работаю,
тем больше их боюсь.
Они на самом деле очень страшные,
особенно под микроскопом.
У них очень острые жвалы,
и они обычно довольно агрессивны,
что тоже помогает им
быть очень хорошими хищниками.
ГГ: Чтобы узнать, что происходит
в мозге стрекозы при виде добычи,
мы собираемся подслушать «разговор»
между её глазами и крыльями,
и для этого нам нужно
обезболить стрекозу на льду
и убедиться в сохранности крылышек,
чтобы потом её выпустить.
Итак, мозг стрекозы состоит из специальных
клеток, называемых нейронами,
и именно нейроны
позволяют стрекозе
так быстро видеть и двигаться.
Отдельные нейроны образуют сети,
объединяясь друг с другом при помощи
длинных микроскопических нитей — аксонов,
и нейроны взаимодействуют через аксоны
при помощи электричества.
Мы собираемся поместить
в стрекозу вдоль аксонов
маленькие металлические
провода — электроды,
и это по-настоящему круто.
У стрекозы всего 16 нейронов —
по восемь на каждый глаз, —
которые сообщают крыльям,
где именно находится цель.
Мы поместили электроды так,
чтобы записывать сигналы нейронов,
соединяющих глаза с крыльями.
Всякий раз, когда от глаза к крылу
передаётся сообщение,
электрод перехватывает этот «разговор»
в виде электрического тока
и усиливает его.
Итак, мы можем слышать и видеть
этот сигнал в форме скачка тока,
который мы будем называть
потенциалом действия.
Давайте же послушаем.
В данный момент мы перевернули
стрекозу вверх ногами,
поэтому она смотрит вниз на землю.
Сейчас мы возьмём добычу,
или то, что иногда называется целью.
В данном случае целью
будет поддельная муха.
Мы переместим её
в поле видимости стрекозы.
(Жужжание)
О!
О, только посмотрите!
Удивительно! Но это только
в одном направлении.
Есть!
При движении вперёд скачков не видно,
но они появляются при движении назад.
В ходе наших экспериментов
удалось увидеть, что нейроны стрекозы
срабатывают при перемещении цели
только в одном направлении.
Почему так происходит?
Вспомните, я говорил,
что поле зрения стрекозы
достигает почти 360°.
При этом в глазу есть область,
которая называется ямкой,
и эта часть глаза обладает
наилучшей остротой зрения,
наподобие перекрестия оптического прицела.
Помните, я говорил, что у стрекозы есть
точный контроль над каждым крылом?
Когда стрекоза видит жертву,
она наводит на неё своё перекрестие
и посылает сигналы вдоль аксонов
только тем нейронам,
которые контролируют части крыльев,
необходимые для удержания
стрекозы на цели.
И если жертва находится слева от стрекозы,
будут активированы только нейроны,
направляющие крылья влево.
А если жертва движется справа от стрекозы,
эти нейроны не нужны,
поэтому они будут бездействовать.
И стрекоза устремляется к добыче
под заданным углом, переданным
оптическим прицелом крыльям,
и бум! — кушать подано.
Всё это происходит за доли секунды
без каких-либо усилий со стороны стрекозы.
Почти что рефлекс.
Весь этот чрезвычайно эффективный
процесс называется визуальной фиксацией.
Но у него есть ещё одна сторона.
Мы видели, как нейроны
реагируют на движения,
но как стрекоза понимает, что объект
действительно является добычей?
И вот тут-то значение приобретает размер.
Покажем стрекозе ряд точек.
О, да!
ДС: Да, она предпочитает эту.
ГГ: Мы обнаружили,
что стрекоза предпочитает
маленькие цели большим.
Иными словами, стрекоза запрограммирована
охотиться на маленьких мух,
а не на больших летунов, например птиц.
И как только она распозна́ет
что-нибудь как жертву,
жить бедной мушке
остаётся считанные секунды.
Сегодня мы увидели, как мозг стрекозы
делает её очень эффективной убийцей.
И давайте порадуемся, что мы
не жили 300 миллионов лет назад,
когда стрекозы были размером с кошку.