Как мозг насекомых помогает им лететь домой напрямую

Учёные выяснили, как нейронная проводка в мозге пчёл помогает им прокладывать самый прямой маршрут обратно в улей.

Исследователи пролили свет на сложную навигационную систему, которую насекомые используют, чтобы лететь домой по прямой после долгих и сложных путешествий.

Было показано, как сеть нейронов интегрирует все детали изменений направления и пройденного расстояния во время полёта от улья и позволяет пчёлам возвращаться домой напрямую.

Пчёлы используют зрение для навигации, но до сих пор было мало известно о том, что происходит внутри их мозга — который меньше рисового зерна — во время выполнения этой задачи.

Открытие нейронов, которые определяют скорость и направление, и точное описание того, как они соединены между собой, впервые помогло учёным показать, как функционирует мозг пчелы, чтобы направлять её домой.

Эти нейроны расположены в части мозга насекомого, называемой центральным комплексом. Учёные обнаружили, что эта область играет ключевую роль в управлении системой навигации — известной как path integration или «счисление пути» — которую используют многие животные, включая пчёл, муравьёв и людей.

По словам исследователей, эти клетки суммируют все элементы пути от улья, создавая память, которую пчёлы используют, чтобы лететь домой по самому прямому маршруту.

Команда учёных, включая исследователей из Эдинбургского университета, расшифровала сложную работу этой системы, изучая мозг ночных пчёл тропического леса.

Они отслеживали нервную функцию, прикрепляя крошечные электроды к головам пчёл, пока насекомым показывали симуляции виртуальной реальности того, что они видят при полёте вперёд или вращении.

Их результаты, вместе с микроскопическими исследованиями связей между нервными клетками, были использованы для создания детальной компьютерной модели мозга пчелы. Модель была протестирована на симулированной пчеле и на роботе.

Эти открытия могут привести к разработке новых алгоритмов навигации для автономных роботов, которым не требуются GPS или дорогие компьютерные системы.

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, было проведено в сотрудничестве с Лундским университетом (Швеция). Финансирование осуществлялось шведскими, британскими и европейскими исследовательскими советами.

Профессор Барбара Уэбб из Школы информатики Эдинбургского университета, участвовавшая в исследовании, сказала: «Самая захватывающая часть этой работы была, когда компьютерное моделирование «спагетти» соединений между нервными клетками выявило элегантный принцип, с помощью которого пчёлы отслеживают своё положение и направляются обратно домой. Понимание такого сложного поведения на уровне отдельных нейронов — важный шаг вперёд для науки о функциях мозга».