В мгновение ока человеческий колибри может отбивать свое крыло десятки раз, прыгать с глаз долой и даже ловить летающих насекомых в воздухе. Как эти крошечные существа могут отслеживать мир вокруг них?
Связанный контент
- Потрясающие Slo-Mo кадры колибри, парящих в воздухе
Согласно новым исследованиям, их мозг может быть настроен по-разному, чтобы лучше приспосабливаться к визуальной информации, поступающей со всех сторон, что может иметь значение для разработки высокоточных беспилотных летательных аппаратов и роботов. По словам ведущего автора Андреа Геде, исследователя нейробиологии в Университете Британской Колумбии, нейроны, определяющие движение, в мозге колибри, который значительно больше, чем у других видов птиц, «настроены» по-разному.
«Они обрабатывают визуальное движение иначе, чем любое другое животное, изученное до настоящего времени», - говорит Геде.
У всех других протестированных птиц, амфибий, рептилий и млекопитающих, включая другие виды мелких птиц, нейроны этой области мозга, известные как «lentiformis mesencephalic», настроены на обнаружение движения, идущего сзади, лучше, чем другие виды движения. Это имеет смысл для большинства животных, говорит Геде, - животное, которое может лучше ощущать движение на периферии своего зрения, сможет бежать от потенциальных хищников, приближающихся со спины.
Не колибри. Геде и ее команда взяли шесть анестезированных колибри Анны ( Calypte anna ) и поместили их в камеру, где они могли видеть точки, движущиеся на экране в разных направлениях. Затем они записали сигналы, поступающие из их мозга, с помощью электродов, имплантированных в них в ответ на различные типы движения, и сравнили их с испытаниями, проведенными таким же образом на зябликов и голубей Zebra.
Исследователи преодолели значительные трудности, чтобы иметь возможность адаптировать методы записи мозга к небольшому размеру и деликатности колибри, сказал исследователь птичьего неврологии Чилийского университета Гонсало Марин, который не участвовал в этом исследовании.
Согласно исследованию, опубликованному сегодня в журнале Current Biology, в отличие от зябликов или голубей нейроны в области мозга, воспринимающей движение колибри, настроены так, чтобы они предпочитали движение со всех разных направлений в равной степени.
Почему крошечный колибри так уникально поступает? Потому что они должны, по словам Геде.
«Они должны осознавать свое окружение иначе, чем другие животные», - говорит Геде. Подумайте об этом: когда вы проводите много времени, зависая перед маленькими цветами, чтобы выпить, вы должны точно контролировать их движения - и все время бить своими крыльями примерно 50 раз в секунду. Другие птицы, такие как соколы, могут двигаться так же быстро во время охоты, но обычно они движутся по воздуху без каких-либо препятствий. «Они часто парят над цветами в суматохе [...] и не хотят, чтобы их сбили с ног», - говорит она.
Возможность одинаково ощущать движение во всех направлениях также может дать колибри преимущество, когда они летят на высоких скоростях, уклоняются от хищников и совершают интенсивные спаривания, чтобы произвести впечатление на самок. Однако это не дало бы им того же преимущества в наблюдении за потенциальными хищниками сзади, как у других животных.
Далее Геде надеется изучить колибри, пока они в движении, чтобы увидеть, как их мозг обрабатывает информацию. «Это может быть еще более интересная картина», - говорит она, хотя небольшой размер и динамичность птиц еще неясно, как это будет сделано. Марин сказал, что аналогичные исследования парящих насекомых обнаружили реакции на визуальную стимуляцию, которые не наблюдались при проведении тестов во время иммобилизации.
У людей нейродегенеративные расстройства, такие как формы паралича, которые нарушают равновесие человека, могут нанести вред области мозга, чувствительной к движению человека, говорит Геде. Дополнительные исследования того, как эти области обрабатывают движение у колибри, могут привести к лучшему пониманию того, как эта область работает и у людей, и как она может перестать работать и быть исправленной. Геде говорит: «Дроны - это то, что если вы узнаете больше о парящих колибри, то это может помочь и другой летающей вещи, которая должна точно зависать».
«Это может дать информацию для определения новых алгоритмов визуального наведения», - говорит Геде. Компании могут лучше программировать, как беспилотники используют свои камеры, чтобы, например, избегать препятствий при движении и зависании. Однажды мы могли бы поблагодарить колибри, когда мы получили наши пакеты Амазонки дроном.
