Ученые раскрыли алгоритм поиска пищи у плодовых мушек
Исследователи из Университета Вашингтона впервые детально описали сложный поисковый алгоритм плодовых мушек (Drosophila), которые с помощью мозга размером с маковое зерно (всего 100 000 нейронов) эффективно находят источники ферментации, такие как вино или созревающие фрукты.
Ключевые этапы поиска
Мухи используют комбинацию обоняния и зрения:
- Реакция на запах (Surging): При обнаружении привлекательного запаха (ферментации) мушка рефлекторно устремляется против ветра.
- Поиск при потере запаха (Casting): Поскольку запах распространяется прерывистыми "порывами", при его потере мушка начинает летать зигзагообразно, чтобы снова его уловить.
- Визуальный поиск: В присутствии привлекательного запаха мушка начинает использовать зрение для поиска округлых объектов (похожих на фрукты), которые могут быть источником запаха. Без запаха мушка игнорирует такие объекты.
Эксперимент и открытие
Наблюдения в аэродинамической трубе длиной 3 фута с контролируемым потоком воздуха (10 камер, >70 часов записи, 50 000 траекторий) показали, что мухи при наличии запаха активно исследовали круглые объекты на полу и стенах, а в его отсутствие — нет.
"Их чувства взаимодействуют очень сложным образом: то, что они чувствуют, буквально влияет на то, что они видят", — говорит соавтор Майкл Дикинсон.
Простой алгоритм для сложного поведения
Исследователи смоделировали поведение как простой алгоритм из трех рефлексов: движение против ветра, зигзагообразный поиск и привлечение к мелким визуальным объектам. Компьютерное моделирование показало, что этого достаточно для успешного поиска пищи без сложного "плана" или "ментальной карты".
Этот пример эффективной "нейронной экономии" представляет интерес для робототехники и нейробиологии. Исследование частично финансировалось Исследовательской лабораторией ВВС США (U.S. Air Force Office of Scientific Research) и опубликовано в журнале Current Biology (3 февраля).