Саранча, идущая по лестнице, показывает, что большой мозг не всегда лучше

Ученые впервые показали, что насекомые, подобно млекопитающим, используют зрение, а не осязание, чтобы находить опору для ног. Открытие стало возможным благодаря высокоскоростным видеокамерам, которые использовали для съемки пустынной саранчи, шагающей по ступенькам миниатюрной лестницы.

Исследование проливает новый свет на способность насекомых выполнять сложные задачи, такие как зрительно управляемое движение конечностей, обычно ассоциирующееся с млекопитающими.

Ведущий автор доктор Джереми Нивен из Кембриджского университета заявил: «Это еще один пример того, как насекомые демонстрируют поведение, которое мы ранее считали прерогативой животных с относительно большим мозгом и сложным моторным контролем, таких как люди, обезьяны или осьминоги».

Поскольку насекомые, такие как пчелы и мухи, много времени проводят в полете, большинство исследований было сосредоточено на том, как они используют зрение во время полета. Многие насекомые, которые много ходят (палочники, сверчки, тараканы), имеют относительно маленькие глаза и используют длинные усики, чтобы «ощупывать» путь.

Саранча и ходит, и летает, у нее короткие усики и большие глаза, что заставило Нивена задуматься, использует ли она зрение для поиска опоры.

Чтобы ответить на этот вопрос, команда построила миниатюрную лестницу размером с саранчу и сняла на видео, как насекомые идут по ней. Они подсчитали количество пропущенных шагов, сравнивая число ошибок в разных ситуациях.

«Объединив все эти эксперименты, мы показали, что саранча использует зрение для постановки ног. Мы продемонстрировали, что когда саранча не видит одну из передних ног, она перестает использовать эту ногу, чтобы дотянуться до следующей ступеньки, отдавая предпочтение ноге, которую видит», — объясняет Нивен.

«У млекопитающих с большим мозгом в зрительной системе больше нейронов, чем у саранчи во всей нервной системе, поэтому наши результаты показывают, что маленький мозг может выполнять сложные задачи. Насекомые демонстрируют, как разные животные эволюционировали совершенно разными стратегиями для выполнения схожих задач», — говорит он.

Помимо иллюстрации того, как насекомые могут достигать результатов, схожих с млекопитающими, используя более простые механизмы, эти выводы углубляют понимание нейронных цепей саранчи.

Это важно, поскольку саранча последние 40 лет является модельным организмом для изучения контроля конечностей. Насекомые, такие как саранча, были ключевыми для многих прорывов в нейробиологии и часто служат источником вдохновения для управления конечностями в робототехнике.