Крок за кроком. Вперше в історії біологи записали кожен етап створення павутиння

5 листопада 2021, 12:12
Біологи придивилися до павуків (Фото:pixabay.com)

Біологи придивилися до павуків (Фото:pixabay.com)

Дослідники з Університету Джонса Гопкінса в США змогли записати та проаналізувати кожний етап створення павутини тваринами із сімейства колопрядів.

Вчені використовували нічне бачення та штучний інтелект, щоб відстежувати та записувати кожен рух усіх восьми ніг, доки павуки працюють у темряві.

Створення сценарію побудови павутиння приносить нове розуміння того, як істоти з мозком у багато разів меншим за людський можуть створювати структури такої елегантності, складності та геометричної точності.

Відео дня

«Я вперше зацікавився цією темою, коли гуляв зі своїм сином. Побачивши дивовижну павутину, я подумав: якби ви пішли в зоопарк і побачили, як це шимпанзе будує, ви подумаєте, що це геніальний шимпанзе. А це тим більш дивно, бо мозок павука крихітний», — сказав старший автор Ендрю Гордус, поведінковий біолог в університеті Джонса Гопкінса.

Першим кроком до розуміння того, як відносно невеликий мозок цих тварин-архітекторів підтримує їхні високорівневі будівельні проєкти, є систематичне документування та аналіз залученої поведінки та рухових навичок, що досі ніколи не робилося, переважно через проблеми із захопленням та записом дій.

У новому дослідженні, щоб спостерігати за павуками-колопрядами під час їхніх нічних робіт зі створення павутиння, лабораторія спроєктувала арену з інфрачервоними камерами та інфрачервоним світлом. За допомогою цієї установки вони спостерігали та записували шість павуків щоночі, коли вони будували павутиння. Вони відстежували мільйони дій окремих ніг з допомогою програмного забезпечення машинного зору, розробленого спеціально для виявлення рухів кінцівок.

«Занадто складно переглядати кожен кадр і вручну коментувати точки ніг, тому ми навчили програмне забезпечення машинного зору виявляти позу павука кадр за кадром, щоб ми могли документувати все, що роблять ноги, щоб побудувати цілу павутину», — сказав провідний автор Абель Корвер, аспірант, що вивчає нейрофізіологію.

Біологи виявили, що поведінка павуків у процесі створення павутиння дуже схожа, настільки, що дослідники змогли передбачити, над якою частиною павутини працював павук, просто глянувши на положення ноги.

«Навіть якщо остаточна структура трохи відрізняється, правила, які вони використовують для створення мережі, є однаковими», — сказав Гордус. «Всі вони використовують ті самі правила, що підтверджує, що правила закодовані в їхньому мозку. Тепер ми хочемо знати, як ці правила закодовані лише на рівні нейронів».

Подальша робота лабораторії включає експерименти з препаратами, що змінюють свідомість, щоб визначити, які ланцюги в мозку павука відповідають за різні етапи побудови павутиння.

Раніше НВ писав, що вчені перетворили павутину на музику за допомогою ультразвукової обробки даних.

Павуки майже сліпі — вони здатні розрізняти світло і темряву, але не більше — і сприймають світ через вібрації, використовуючи павутину як гігантський рецептор. Дослідники впевнені, що проєкт можна буде використовувати для дослідження життя павукоподібних та спілкування з ними.

«Структура павутиння чимось нагадує арфу чи струнний інструмент. Тому постало питання — а що як змоделювати ці струни як об'єкти, що вібрують?» — наводить слова Маркуса Бюлера, професора інженерії Массачусетського технологічного інституту, який очолює проєкт, видання VICE.

На зовнішніх межах мережі, де ниток небагато, музика розріджена та звучить фальшиво. Але щільне серце павутини звучить «монументально», оскільки тисячі струн вібрують разом на різних частотах, створюючи несподівані ефекти, пояснює вчений.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X