Vedci použili AI na sledovanie pavúkov vytvárajúcich siete v tme v bezprecedentných detailoch

Uloborus je iný. (maršál Hedin/iNaturalista, CC-BY-NC-SA)

Aj keď môžu byť dosť malé na to, aby ste si zatancovali na nechtoch, pavúky sú schopné neuveriteľne krásneho a zložitého inžinierstva.

To sú, samozrejme, ich siete – štruktúry, ktoré fascinovali a podnecovali ľudskú predstavivosť po tisícročia . Teraz máme najpodrobnejšiu analýzu toho, ako to robia.

Tím vedcov nasadil kamery nočného videnia a umela inteligencia študovať každú polohu všetkých ôsmich pavúčích nôh počas stavby siete. Výsledkom je model, ktorý dokáže predpovedať fázy budovania siete na základe držania nôh pavúka.



To by malo pomôcť vedcom zistiť, čo sa deje v ich malých pavúčích mozgoch, keď pracujú preč, otáčajúc sa v tme.

Uloborus diversus na jednej zo svojich zložitých sietí. ( Michael Schmidt/Flickr/CC BY-NC-SA 2.0 )

„Prvýkrát som sa o túto tému začal zaujímať, keď som bol so synom na vtáčikoch. Po zhliadnutí veľkolepej siete som si pomyslel: 'keby ste išli do zoo a videli šimpanza stavať toto, mysleli by ste si, že je to úžasný a pôsobivý šimpanz.' No toto je ešte úžasnejšie, pretože mozog pavúka je taký malý a bol som frustrovaný, že sme nevedeli viac o tom, ako k tomuto pozoruhodnému správaniu dochádza,“ hovorí behaviorálny biológ Andrew Gordus z Johns Hopkins University.

'Teraz sme definovali celú choreografiu pre tvorbu webu, čo nebolo nikdy urobené pre žiadnu zvieraciu architektúru v takom jemnom rozlíšení.'

Hoci žiadne iné zviera nestavia úplne rovnakým spôsobom ako ľudia, nie sme jedineční v našej schopnosti stavať. Iné primáty stavať hniezda , rovnako ako mnoho vtákov. Nejaké kraby stavať komíny , a nejaké larvy potočníkov konštruovať ochranné puzdrá Žiadna z nich však nie je taká spletitá, rozmanitá alebo krásna ako siete pavúkov.

Základom pokusu vybudovať knižnicu pohybov vytvárajúcich pavučinu je Uloborus je iný , člen rodiny pavúkov známych ako tkáči gule. Tieto bežné nejedovaté a hmyzožravé pavúky s veľkosťou len niekoľkých milimetrov možno nájsť v USA a Mexiku. Ako to robia pavúky tkajúce gule, stavajú si každú noc zložité siete, aby chytili svoju korisť do pasce.

Na nahrávanie bolo zaradených šesť pavúkov. Každú noc pomocou infračervených kamier a svetiel výskumníci zaznamenávali tieto pavúky pri vytváraní svojich sietí pomocou neurónových sietí na sledovanie končatín na sledovanie 26 bodov na tele každého pavúka: základňu, stehennú kosť a holennú kosť každej nohy, ako aj predné a najzadnejšie body tela.

„Aj keď to nahráte na video, je to veľa nôh, ktoré treba sledovať počas dlhého času u mnohých jednotlivcov,“ povedal neurofyziológ Abel Corver z Johns Hopkins University.

„Je príliš veľa na to, aby sme prechádzali každým rámom a označovali body nôh ručne, takže sme vytrénovali softvér strojového videnia na detekciu polohy pavúka snímku po snímke, aby sme mohli zdokumentovať všetko, čo nohy robia pri vytváraní celej siete.“

Týmto spôsobom výskumníci zaznamenali hodinovú konštrukciu 21 pavučín a každý pohyb tela pavúkovca, ktorý do uvedenej konštrukcie vstúpil.

Toto je prvý krok k zaznamenaniu toho, ako môžu malé mozgy pavúkov podporiť zložitosť tvorby webu, a vyplatilo sa. Výskumníci zistili, že proces tvorby pavučiny každého pavúka zahŕňal rovnaké pohyby a motorické zručnosti, a to do tej miery, že časť pavučiny vo výstavbe bolo možné predpovedať len z polohy nohy.

„Aj keď je konečná štruktúra trochu iná, pravidlá, ktoré používajú pri vytváraní webu, sú rovnaké,“ hovorí Gordus . „Všetci používajú rovnaké pravidlá, čo potvrdzuje, že pravidlá sú zakódované v ich mozgu. Teraz chceme vedieť, ako sú tieto pravidlá zakódované na úrovni neurónov.“

Toto bude predmetom ďalšej fázy výskumu. Tím plánuje vystaviť pavúky vplyvu chemikálií, ktoré menia myseľ, aby určil, ktoré časti mozgu sú zapojené do procesu vytvárania siete a ako. (Drogy, vrátane kofeín , sa už v štúdiách podávali pavúkom , takže máme určité náznaky, že to môže mať vplyv na ich schopnosť vytvárať web.)

„Farmaceutické podávanie a následná behaviorálna analýza by boli potrebné na odvodenie, ako zmeny v správaní vyvolané liekmi vedú k zmenenej webovej architektúre. Dúfame, že v budúcej práci skombinujeme oba prístupy,“ napísali vedci vo svojom článku .

'Analýzy správania, ktoré sa tu vykonali, poskytujú užitočný súbor nástrojov na ďalšie skúmanie základnej štruktúry tohto správania a v konečnom dôsledku toho, ako je táto štruktúra zakódovaná v mozgu.'

Výskum bol publikovaný v r Súčasná biológia .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.