Пение плодовых мух раскрывает механизмы быстрых решений

Исследователи из Принстонского университета обнаружили, что самец плодовой мушки (Drosophila) меняет высоту и темп своей брачной песни в зависимости от движения и поведения самки. В отличие от стереотипных брачных песен птиц, песня мушки — это неупорядоченная серия громких "урчаний" (пульсов, "pulse") и тихих "жужжаний" (синусоид, "sine"), создаваемых вибрацией крыльев. Чем быстрее и дальше движется самка, тем громче "поет" самец.

Это открытие делает плодовых мух уникальной моделью для изучения нейронных основ быстрого принятия решений в естественном контексте. Как объяснила ведущий автор Мала Мурти, способность мухи интегрировать визуальную информацию в реальном времени для модуляции песни — это базовый эквивалент решения аналогичных задач более сложными животными, включая человека.

Ключевые выводы исследования, опубликованного в Nature:

• Песня — это реакция на среду: Вариативность песни — не случайный "шум" в нервной системе, а преднамеренная и предсказуемая реакция на сенсорные сигналы (расстояние и скорость самки).
• Нейронная связь: Нейронные цепи, управляющие движением самца (его погоней за самкой), также определяют паттерн его песни (соотношение пульсов и синусоид). Проще говоря, танец мухи определяет её песню.
• Предсказуемость поведения: Исследователи создали модель, способную предсказать выбор песни в ответ на изменение окружающей среды. Это переворачивает устоявшееся представление о том, что изменчивость в поведении животных обусловлена лишь внутренней случайностью нервных процессов.

Методология:

Учёные сконструировали октагональную камеру с девятью микрофонами высокого качества и записали более 100 000 "серий" песен. Они также использовали генетически модифицированных мух (слепых, глухих, немых) для выявления роли конкретных сенсорных сигналов.

Более широкий контекст:

Исследование согласуется с другими работами, показывающими скрытую предсказуемость кажущегося случайным поведения. Например, исследование 2010 года в Science на данных мобильных телефонов показало, что перемещения людей можно предсказать с точностью более 80%.

Как отметил нейробиолог Арави Самуэль из Гарварда, работа Мурти и коллег демонстрирует, что кажущееся непредсказуемым поведение может быть результатом почти детерминированного вычисления с несколькими входными данными. Если бы можно было учесть все переменные, влияющие на человеческое поведение, мы, возможно, оказались бы гораздо более предсказуемыми, чем себе представляем.