Вам вряд ли удастся выиграть дуэль у комнатной мухи, и теперь этому есть строгое нейробиологическое объяснение. Составив полную карту нервной системы насекомого, ученые обнаружили крошечную, но сверхэффективную сеть связей, которая превращает дрозофилу в непревзойденного мастера уклонения.
Долгие годы нейробиологи пытались понять, как мозг мухи успевает скоординировать идеальный маневр за те доли секунды, пока к ней летит ваш тапок. Раньше у исследователей просто не было полного «коннектома» — подробной схемы, которая показала бы все проводы и переключатели в теле насекомого на уровне отдельных синапсов.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Команда из Атлантического университета Флориды (FAU) заполнила этот пробел. Исследователи создали беспрецедентно точную карту брюшной нервной цепочки взрослой фруктовой мушки (Drosophila melanogaster) — это прямой аналог нашего спинного мозга.
Ученые проанализировали ровно 1314 нисходящих нейронов, передающих моторные команды от головного мозга к телу. Объединив компьютерное моделирование, сетевой анализ и эксперименты с живыми мухами (включая оптогенетику, когда нужные нейроны прицельно включают световыми вспышками), авторы нашли архитектурную аномалию.
Секрет крылся в аксо-аксональных синапсах.
В классической схеме нейрон получает сигнал через отростки-дендриты, обрабатывает его в теле клетки и только потом отправляет дальше по длинному кабелю — аксону. Но аксо-аксональные синапсы ломают эту строгую иерархию. Они соединяют аксон одного нейрона напрямую с аксоном другого. Это работает так, будто вы решили не отправлять срочное распоряжение через трех профильных менеджеров, а просто крикнули нужному коллеге в соседний кабинет. Данные летят в обход системы.
Исследователи подсчитали, что такие синапсы — огромная редкость. На них приходится всего около 1% от всех возможных соединений нейронов в исследованной области. Однако именно этот ничтожный процент формирует децентрализованную сеть для экстренной связи. Вместо того чтобы ждать, пока нервная система соберет все данные об угрозе и спустит официальный приказ крыльям, аксо-аксональные связи позволяют запустить протокол спасения без лишней «нейронной бюрократии».
Биологи давно знали о существовании подобных синапсов, но не понимали, насколько широко они распространены и как именно влияют на поведение целого организма. Теперь у науки есть готовый чертеж того, как природа оптимизировала живые системы для экстремально быстрых реакций. Ограничением работы является то, что пока полная карта составлена только для мух, но сам принцип, вероятно, используют и другие животные.
Это открытие выходит далеко за рамки энтомологии. Биологические чертежи насекомого — отличная шпаргалка для робототехников. Принципы децентрализованной передачи сигналов могут лечь в основу новых алгоритмов для автономных дронов и искусственного интеллекта, которым необходимо молниеносно реагировать на препятствия.
Так что в следующий раз, когда муха играючи увернется от вашей свернутой газеты, просто смиритесь. Вы сражаетесь не с назойливой букашкой, а с миллионами лет жесткой эволюционной оптимизации, аккуратно упакованными в безупречную нейросеть. Проще открыть окно.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Магнолии настолько древние, что их опыляют жуки — потому что пчел тогда ещё не существовало
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.