Личинки плодовых мух способны к навигации и принятию бинарных решений
Исследователи из Гарварда доказали, что личинки плодовых мух (Drosophila melanogaster) способны к целенаправленной навигации и принятию бинарных решений («пойти налево или направо»), что ранее считалось прерогативой более высокоразвитых животных. Работа опубликована в журнале Nature Methods.
Ключевые выводы:
- Личинки принимают решения о направлении движения на основе сенсорной информации (запахов).
- Учёные получили полное алгоритмическое описание того, как эти решения принимаются и как моторная активность регулируется сенсорными сигналами.
Методология и технологии:
Для исследования использовались две уникальные технологии:
- LADY GAGA (Linear and Dynamic Gaseous Gradient Apparatus): устройство, создающее контролируемый линейный градиент запаха в воздушном потоке со скоростью ~1 см/с. Это предотвращает диффузию запаха и позволяет точно управлять стимулом.
- MAGAT analyzer (Multiple Animal Gait and Trajectory Analyzer): программный пакет с высокоскоростной камерой для отслеживания траекторий десятков личинок. Анализ показал, что личинки «сканируют» среду, поводя головой влево-вправо, и выбирают направление на основе полученных данных.
Перспективы и дальнейшие исследования:
Следующая цель — понять, как этот алгоритм «записан» в нейронных цепях мозга. Для этого будет использоваться система CoLBeRT (Controlling Locomotion and Behavior in Real Time) — микроскоп, позволяющий в реальном времени отслеживать отдельную личинку и с помощью лазерных импульсов стимулировать конкретные нейроны её прозрачного мозга (менее 10 000 нейронов).
Значение работы:
Исследование личинок как простой модели может выявить общие принципы работы нервной системы, применимые и к более высокоорганизованным животным.
«Если существуют общие принципы понимания того, как вся нервная система организует себя для выполнения целенаправленных действий, эти принципы будут выявлены на простых организмах», — считает профессор физики Аравиндан Самуэль, соавтор статьи.