Мух - важко дістати! Ш за знаннями - ARD Das Erste
Швидше, ніж люди
Ви коли-небудь пробували зловити муху вручну? Це майже неможливо. Незалежно від того, підкрадаєтесь ви ззаду чи вдаряєте особливо дивовижно: муха, як правило, швидша. Причиною цього є те, що мозок мухи перевершує людський мозок - принаймні в одному пункті: мухи реагують набагато швидше, ніж люди. Навіть незважаючи на те, що мозок звичайної домашньої мухи важить менше половини міліграма.
Дослідження мух
Що робить Brummer такими неймовірно швидкими "блискавковідповідачами"? Це те, що досліджують нейробіологи з Інституту Макса Планка в Мартінсріді поблизу Мюнхена. Мух вирощують тут у двох щільно закритих кімнатах, щоб вивчити їх поведінку. Професор Олександр Борст дуже довго має справу з крилатими альтернативними художниками. Однією з причин їх швидкої реакції є складні очі мухи: вони сферичні і гарантують, що муха бачить більше, ніж люди. "Ми маємо обмежене поле зору", - пояснює Олександр Борст. "Якщо ми хочемо оглянути все навколо, нам потрібно рухати очима або головою. Муха нічого з цього не потребує, вона має, так би мовити, вбудований всебічний огляд". Цей всебічний вигляд не дозволяє людям підкрадатись ззаду - муха бачить все.
Мозок мухи досить виправлений
Всебічний погляд - не єдина перевага, яку муха має над людьми. Ваші світлочутливі клітини реагують набагато швидше на зміни світла, ніж у нас - тому тінь руки, піднятої на удар, сприймається спалахом. Це можливо, оскільки мозок мухи має дуже просту будову: між очима та м’язами є всього п’ять синапсів - це точки перемикання в мозку, де провідність стимулів ненадовго сповільнюється, оскільки сигнал повинен бути перетворений. І шляхи в мозку мухи також короткі: сигналам потрібно пройти лише кілька міліметрів від ока до м’язів, на відміну від людей.
Все це робить мозок мухи особливо виправленим. У прямому порівнянні, у людей немає шансів, говорить Олександр Борст: "У той момент, коли муха вже зреагувала, вже спостерігається перший поворот м'язів, тому вже злітає - сигнал ще не покинув моє очне яблуко в бік мозку!"
Світ у повільному темпі
Оскільки людський мозок обробляє рухи так повільно, він розрізняє лише близько 20 окремих зображень в секунду. Якщо показано більше зображень, вони розпливаються в плавні рухи - це ефект, з яким працює телевізор. Якби муха дивилася телевізор, вона побачила б не фільм, а окремі фотографії, які стоять дуже довго до показу наступної фотографії. Муха може сприймати набагато більше зображень в секунду, ніж людина: близько 200 з них.
Тому руху, як видається, набагато повільніші для мухи, ніж для людей; він бачить наш світ таким, як ми, у сильному повільному русі. Тож не дивно, що муха має достатньо часу, щоб ухилитися від удару рукою - атака повинна здатися їй дуже повільною!
Прорив у дослідженні мозку
Втікати? Так чи ні? І якщо так: у якому напрямку? Мабуть, найважливіші рішення в житті для мух. Ось чому вони використовують більше половини своїх нервових клітин лише для рухомого зору. Кожна нервова клітина відповідає лише за один напрямок руху: за горизонтальні або вертикальні рухи вліво або вправо. Щоб з’ясувати, коли клітини активні, докторант Ізабелла Кауер приклеює мух перед стіною, освітленою світлодіодними ліхтарями, так званий «мухотеатр». Світло і темні вогні пульсують по стіні, створюючи у мухи відчуття, що вона рухається. Ізабелла Кауер грає для мухи різні напрямки руху і використовує крихітний електрод для вимірювання активності окремих нервових клітин у мозку мухи. Гучне потріскування і різкі висипання свідчать про те, що клітина активна.
Потроху нейробіологи розробляють точну карту мозку мухи. "Тоді ми вперше можемо детально зрозуміти простий нейронний розрахунок або обробку інформації - на рівні окремих нервових клітин та їх взаємозв'язку. Це було б серйозним проривом у дослідженні мозку", - пояснює Олександр Борст з Інституту Макса Планка.
Метелик з металу
Понад 50 років нейробіологів зачаровує той факт, що мозок, настільки простий, як муха, працює так ефективно. Так довго вчені намагалися з’ясувати, які нервові клітини беруться за які завдання. Висновки мають чітке практичне використання. Якщо вчені дізнаються, як саме пов'язаний мозок мухи, вони можуть відтворити цю схему і використовувати її для роботів, наприклад.
У Мартінсріді вже є кілька мух-роботів, схеми яких моделюються на мозок мухи. Її будівельник Йоганнес Плетт все ще повинен керувати мухами за допомогою пульта дистанційного керування. Однак незабаром літаючі роботи повинні мати змогу планувати власний маршрут і автоматично уникати перешкод. Так само, як його зразок для наслідування - муха.