蜻蜓的大脑如何使其成为一个狩猎高手

蜻蜓可以以近乎完美的精度捕捉猎物，傲立所有捕食者。 但是，只有很少神经元的蜻蜓是如何获得如此出色的表现的呢？ 大胆的神经科学家用传感器和人造苍蝇，探究了蜻蜓如何准确无误地锁定猎物，并在几毫秒内将其捕捉。

格雷格·盖奇：
如果让你想象凶猛的捕食动物，

你可能会想到狮子。

但即便狮子捕食技巧出色，

它捕食的成功率也仅有两成。

要说动物王国中最成功的捕食者，

答案可能让你大吃一惊，

它就是蜻蜓。

蜻蜓是飞行猎手，

当他们看到比自身体型小的飞虫，

他们有 97% 的概率捕捉它，

这整个过程仅在飞行时就完成！

一个如此小的昆虫
为何有如此高的精准度？

在这一集中，我们将会看到

蜻蜓的大脑如何造就致命杀手。

[DIY神经科学]

蜻蜓是如何成为动物中
最成功的捕食者之一呢？

第一，眼睛构造。

蜻蜓拥有将近 360° 的视角。

第二，翅膀结构。

通过对每个翅膀的独立控制，

蜻蜓可以在任意方向上精确移动。

但蜻蜓成功的真正秘诀，

是其大脑会整合来自眼睛
和翅膀的复杂信息，

并将捕猎行为转变为
躯体的简单反射。

为了研究清楚其中的原理，
杰米花了很多时间和蜻蜓相处。

实验中你都需要些什么？

杰米·斯帕尔：
首先，蜻蜓必不可缺。

奥利弗： 我用捕虫网抓它们。

杰米：越研究它们，就越害怕它们。

它们实际上非常吓人，
特别是在显微镜下。

他们的下颌骨非常锋利，很有攻击性，

这也帮助他们成为捕食好手。

格雷格：为了研究蜻蜓
看到猎物时的大脑活动，

我们决定偷听蜻蜓眼睛
和翅膀间的一次对话。

为此，我们需要用冰水麻醉蜻蜓，

并确保翅膀完好无损，
以便后续进行放生。

蜻蜓大脑中有很多特殊的细胞，
那就是神经元。

这些神经元使得蜻蜓

能够快速发现和移动。

独立的神经元
通过细长的轴突连接彼此，

进而组成神经回路。

神经元在轴突上用电信号进行交流。

在蜻蜓体中，我们将沿着轴突

放置一些小的金属线和电极，

这整个过程都很酷。

蜻蜓只有 16 个神经元：

每只眼睛各有 8 个，

用来告诉翅膀目标的具体方位。

放置电极后，我们就可以记录

眼睛和翅膀之间的神经元电信号。

每当有“消息”从眼睛发往翅膀，

我们的电极都会将这次“对话“
以电流的形式记录下来，

并对电流进行放大。

现在我们能看到并听到电流脉冲，

我们称之为动作电位。

一起来听听。

现在我们把蜻蜓倒置，

它现在眼朝地面。

我们现在放置一个猎物，或者说目标，

这里我们使用一个假苍蝇作为目标。

我们将在蜻蜓的视野里移动它。

（电流声）

哇哦！

噢，瞧呀。

快看，但只在朝固定方向
移动时有电位变化。

太棒了！

当我向前移动的时候
没有出现任何脉冲，

但回来的时候脉冲出现了。

实验发现，

当目标仅朝一个方向移动时，
蜻蜓的神经元被激活了，

在另一个方向却没有。

这是为什么呢？

之前我说到，

蜻蜓拥有 360° 的可视范围，

蜻蜓眼睛上有一个
称为“中央凹”的区域，

这是蜻蜓视力最敏锐的部分。

你可以把它看作十字准线。

还记得吗？蜻蜓能独立控制每个翅膀，

当它发现猎物时，
会试图将准星对准猎物，

它会沿着轴突发送信息

给控制翅膀的神经元，

由这些神经元控制蜻蜓来对准目标。

所以，如果猎物在蜻蜓的左侧，

那么只有控制左侧翅膀的
神经元会被激活。

如果猎物飞向蜻蜓的右侧，

那就不需要这些神经元了，
它们会乖乖闭嘴。

神经元确定好翅膀的角度后，

蜻蜓就会朝猎物径直飞去。

当当，晚饭到手了。

所有这些都在一瞬间发生，
这对蜻蜓来说毫不费力，

就像是本能反应。

这个惊人高效的捕猎过程被称为固定。

但还有一件事需要考虑。

我们看到神经元如何响应运动，

但是蜻蜓如何判断谁是猎物呢？

这就需要考虑猎物的体型了。

我们来给蜻蜓展示一系列圆点。

没错！

杰米：它对那个圆点比较有反应。

格雷格： 在所有的体型中，

我们发现蜻蜓更倾向于
选择体型小的目标。

换句话说，蜻蜓被设定为
捕捉体型比自己小的飞虫，

而不是更大的目标，比如鸟类。

一旦它识别出了猎物，

可怜的小飞虫只有几秒钟的逃生时间。

今天我们看到了蜻蜓的大脑如何工作，

使得蜻蜓成为一个高效的猎手。

我们得庆幸自己
不是生活在 3 亿年前，

那时的蜻蜓差不多跟猫一样大。