Даже люди, не любящие пауков, могут оценить замысловатую красоту их ловчей сети из паутины. Это еще более увлекательно, если учесть тот факт, что у паукообразных крошечный мозг, но каким-то образом они могут создавать эти геометрически точные творения. Теперь ученые использовали искусственный интеллект и ночное видение, чтобы установить, как именно пауки строят свои сети.
«Я впервые заинтересовался этой темой, когда гулял со своим сыном», - сказал старший автор, доктор Эндрю Гордус, поведенческий биолог из Университета Джона Хопкинса.
«Увидев впечатляющую паучью сеть, я подумал: «Если бы вы пошли в зоопарк и увидели шимпанзе, строящего это, вы бы подумали, что что это один из самых удивительных и впечатляющих шимпанзе». Что ж, это еще более удивительно, потому что мозг паука настолько крошечный, и я был разочарован тем, что мы не знали более подробно о том, как приходит на ум это замечательное поведение. Теперь мы определили всю хореографию строительства сети, чего никогда не было для архитектуры животных при таком высоком разрешении».
Во-первых, ученые должны были систематически документировать и анализировать задействованные модели поведения и двигательные навыки (моторику).
Они взяли шесть пауков-улоборидов вида Uloborus diversus, маленьких ночных пауков, обитающих на западе США. Они выбрали этот вид пауков, так как они не нуждаются во влажных условиях и могут счастливо сосуществовать друг с другом.
В лаборатории, каждого паука поместили в коробку из оргстекла под инфракрасным светом. Каждую ночь, пауки записывались с помощью камеры, которая работала с высокой частотой кадров, чтобы запечатлеть все их крошечные движения, когда они строили свои сети.
Затем исследователи отслеживали миллионы действий отдельных ног с помощью алгоритма, специально разработанного для обнаружения движения конечностей.
«Даже если вы записываете это на видео, это много ног, которые нужно отслеживать в течение длительного времени для многих особей», - сказал ведущий автор Абель Корвер, аспирант, изучающий создание паучьей сети и нейрофизиологию. «Слишком сложно просматривать каждый кадр и вручную помечать точки ног, поэтому мы обучили программное обеспечение машинного зрения обнаруживать позу паука кадр за кадром, чтобы мы могли документировать все, что делают ноги, чтобы построить целую сеть».
Исследователи обнаружили, что поведение при создании сети у разных особей пауков очень похоже, настолько, что исследователи смогли предсказывать, с какой частью сети работал паук, просто взглянув на положение ноги. Они думают, что алгоритм будет работать для других видов пауков, и хотели бы изучить это в будущем.
Исследователи считают, что результаты могут дать подсказки о том, как понять более крупные системы мозга у других животных, включая человека. В других будущих экспериментах будут использоваться препараты, изменяющие сознание, чтобы установить, какие цепи в мозгу паука отвечают за создание сети.
«Паучья ловчая сеть - одно из самых удивительных построений природы, если, конечно, вы не муха, попавшая в эту самую сеть», - сказал профессор Адам Харт, энтомолог, не участвовавший в исследовании.
«Благодаря возможности следить за каждым крошечным движением, это исследование, наконец, раскрывает сложный "танец" пауков при плетении своих сетей. Мы можем многому научиться у природы, и подобные исследования могут дать нам всевозможные представления о том, как мы можем создавать новые материалы и конструкции».
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Источник: BBC Science Focus.
