Шаг за шагом. Впервые в истории биологи записали каждый этап создания паутины

5 ноября 2021, 12:12
Биологи присмотрелись к паукам (Фото:pixabay.com)

Биологи присмотрелись к паукам (Фото:pixabay.com)

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса в США смогли записать и проанализировать каждый этап создания паутины животными из семейства кругопрядов.

Ученые использовали ночное видение и искусственный интеллект, чтобы отслеживать и записывать каждое движение всех восьми ног, пока пауки работают в темноте.

Создание сценария постройки паутины приносит новое понимание того, как существа с мозгом во много раз меньше человеческого могут создавать структуры такой элегантности, сложности и геометрической точности.

Видео дня

«Я впервые заинтересовался этой темой, когда гулял со своим сыном. Увидев впечатляющую паутину, я подумал: если бы вы пошли в зоопарк и увидели, как шимпанзе строит это, вы подумаете, что это гениальный шимпанзе. А это еще более удивительно, потому что мозг паука крошечный», — сказал старший автор Эндрю Гордус, поведенческий биолог в университете Джонса Хопкинса.

Первым шагом к пониманию того, как относительно небольшой мозг этих животных-архитекторов поддерживает их высокоуровневые строительные проекты, является систематическое документирование и анализ задействованного поведения и двигательных навыков, что до сих пор никогда не делалось, в основном из-за проблем с захватом и записью действий.

В новом исследовании, чтобы наблюдать за пауками-кругопрядами во время их ночных работ по созданию паутины, лаборатория спроектировала арену с инфракрасными камерами и инфракрасным светом. С помощью этой установки они наблюдали и записывали шесть пауков каждую ночь, когда они строили паутину. Они отслеживали миллионы действий отдельных ног с помощью программного обеспечения машинного зрения, разработанного специально для обнаружения движений конечностей.

«Слишком сложно просматривать каждый кадр и вручную комментировать точки ног, поэтому мы обучили программное обеспечение машинного зрения обнаруживать позу паука кадр за кадром, чтобы мы могли документировать все, что делают ноги, чтобы построить целую паутину», — сказал ведущий автор Абель Корвер, аспирант, изучающий нейрофизиологию.

Биологи обнаружили, что поведение пауков при создании паутины очень похоже, настолько, что исследователи смогли предсказать, над какой частью паутины работал паук, просто взглянув на положение ноги.

«Даже если окончательная структура немного отличается, правила, которые они используют для создания сети, одинаковы», — сказал Гордус. «Все они используют одни и те же правила, что подтверждает, что правила закодированы в их мозгу. Теперь мы хотим знать, как эти правила закодированы на уровне нейронов».

Дальнейшая работа лаборатории включает эксперименты с препаратами, изменяющими сознание, чтобы определить, какие цепи в мозгу паука отвечают за различные этапы построения паутины.

Ранее НВ писал, что ученые превратили паутину в музыку с помощью ультразвуковой обработки данных.

Пауки почти слепы — они способны различать свет и тьму, но не более того, — и воспринимают мир через вибрации, используя паутину как гигантский рецептор. Исследователи уверены, что проект можно будет использовать для исследования жизни паукообразных и общения с ними.

«Структура паутины чем-то напоминает арфу или струнный инструмент. Поэтому возник вопрос — а что, если смоделировать эти струны как вибрирующие объекты?» — приводит слова Маркуса Бюлера, профессора инженерии Массачусетского технологического института, который возглавляет проект, издание VICE.

На внешних границах сети, где нитей немного, музыка разрежена и звучит фальшиво. Но плотное сердце паутины звучит «монументально», поскольку тысячи струн вибрируют вместе на разных частотах, создавая неожиданные эффекты, объясняет ученый.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Техно
Рассылка о том как технологии изменяют мир
Каждый понедельник

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X