Исследование обнаружения добычи стрекозой получило премию Cozzarelli Prize от PNAS

Палома Т. Гонсалес-Беллидо, научный сотрудник Морской биологической лаборатории (MBL), и её коллеги удостоены премии Cozzarelli Prize 2012 года от редакционной коллегии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Их работа отмечена за "научное превосходство и оригинальность" в изучении обнаружения и перехвата добычи стрекозами в категории "Биологические науки". Из более чем 3700 статей, опубликованных в журнале за год, редакция выбрала эту и ещё пять работ.

Исследование проливает свет на базовую нейронную обработку зрительно-моторной информации и имеет значение для разработки "биовдохновленных" протезов для людей.

Суть открытия

Для перехвата добычи в полёте (с эффективностью 95%) стрекозе необходимо быстро отслеживать цель и предсказывать её будущее местоположение. Учёные исследовали небольшую группу из 16 моторных нейронов — нисходящих нейронов, селективных к цели (TSDNs) — у стрекозы Libellula luctuosa.

Эти нейроны, берущие начало в мозге и простирающиеся до грудных ганглиев, способны с высокой точностью и надёжностью определять направление на цель во всех 360 градусах. Информация передаётся от мозга к моторным центрам крыльев в форме популяционного вектора.

Значение для науки

В 1988 году было показано, что алгоритм популяционного вектора в моторной коре обезьян может предсказывать движение руки, но для точного предсказания требовалось более 200 нейронов. Открытие, что высокоточный нейронный код для направления цели достигается всего 16 нейронами, является прорывным и может найти применение в разработке биовдохновленных роботов и протезов.

Для измерения изменений напряжения в нейронах стрекозы использовалась классическая техника внутриклеточного отведения, разработанная Кеннетом С. Коулом в MBL. Стрекоза рассматривается как перспективная модель для понимания эволюции нервных систем.