Przełączanie między "ON" i "OFF" - widzenie ważek

Ważki widzą przez przełączanie neuronów między "ON" i "OFF" - odkrycie S. Wiederman i D. O'Carroll

Sposób widzenia ważek, a właściwie aktywność ich mózgu w obecności potencjalnego celu (do zjedzenia) stał się przedmiotem dociekliwych badań sympatycznie wyglądających naukowców z dalekiej Australii. Dlaczego? Ano, z powodu obiecującej prostoty tego "układu", który spece od robotów z pewnością chcieliby zastosować.
O ile poprzedni artykuł badaczy z grudnia 2012 został spolszczony, trochę przeredagowany i opublikowany na stronie Kopalnia Wiedzy (ja zrobiłam to po swojemu tutaj), o tyle kolejny z 15 sierpnia 2013 r. jakoś dotąd nie. Pozwoliłam sobie zatem przetłumaczyć go po swojemu przy niemałym udziale Google'owego Tłumacza, który to, niestety, jeszcze trochę musi się podszkolić (w tłumaczeniu), a ja, z pewnością - w neuronauce, biologii, anatomii, robotyce i czym tam jeszcze. Ale chęci miałam jak najlepsze  :-) .
Oto moja (nasza) wersja jego treści - czasem musiałam dodać coś od siebie, by opis odkrycia był bardziej zrozumiały, choćby dla mnie, nie mającej bladego pojęcia o jak wyrafinowanym przedmiocie i celu badań z dziedziny neuronauki wypowiadali się ww. badacze.
 

University of Adelaide badacze (z lewej) profesor nadzwyczajnyr David O'Carroll i dr Steven Wiederman z ważką pod mikroskopem w Adelaide Centre for Neuroscience Research.
Autor zdjęcia: Dale Caville.

 

Ważki widzą przez przełączanie neuronów między "ON" i "OFF"

Naukowcy z Uniwersytetu w Adelajdzie odkryli nową i kompleksową mapę obwodu wizualnego w mózgu ważki, która w przyszłości może przyczynić się do poprawy systemów wizyjnych stosowanych w robotach. Dr Steven Wiederman i profesor nadzwyczajny David O'Carroll z australijskiego Uniwersytetu w Adelajdzie z Wydziału Neuronauki zbadali podstawowe procesy widzenia owadów oraz możliwości zastosowania tej wiedzy w dziedzinie robotyki i sztucznych systemów wizyjnych.

Ich najnowsze odkrycie, opublikowane w sierpniu 2013 w „Journal of Neuroscience”, polega na stwierdzeniu, że w mózgach ważek występują połączone przeciwstawne ścieżki - zarówno „włączony i dostępny” (ON), jak i „wyłącznik” (OFF), biorące udział w przetwarzaniu informacji o prostych, ciemnych obiektach (chodzi o owady, na które polują).

"Aby dostrzec krawędzie obiektów i zmiany w świetle lub w ciemności, mózgi wielu zwierząt, w tym: owadów, żab, a nawet ludzi, muszą korzystać z dwóch niezależnych ścieżek, nazywanych kanałami ON i OFF" - mówi główny autor odkrycia, dr Steven Wiederman.

"W tym celu większość zwierząt używa kombinacji przełączników pomiędzy innymi połączeniami nerwowymi ON (na ON), bądź OF (na OFF) w mózgu, w zależności od okoliczności. Natomiast w mózgu ważki występuje połączenie obu przełączników (OFF na ON), czyli krótsza, prostsza droga nerwowa. Dzieje się tak w reakcji na nieskomplikowane ciemne obiekty, które mogą stanowić potencjalną ofiarę tego latającego drapieżnika".
"Mimo, że zostały sposób wizualnej identyfikacji obiektów został stwierdzony u ważki, to możliwe, że wiele innych zwierząt może dysponować takim układem nerwowym do postrzegania różnych obiektów" - mówi dr Wiederman.

Naukowcy byli w stanie zarejestrować aktywność neuronów (mózgów ważek) odpowiedzialnych za selekcję celu. Przeprowadzili doświadczenia polegające na badaniu aktywności owych neuronów w obecności ruchomych świateł, których intensywność była zmieniana, a także reakcji ważek na zarówno jasne, jak i ciemne cele.
"Odkryliśmy, że reakcje ważki na ciemne cele były znacznie silniejsze, niż się spodziewaliśmy, i że jej zdolność do reagowania na ciemny ruchomy cel pozostaje w korelacji z przeciwstawną ścieżką kontrastu: WYŁĄCZ z funkcją włączania" - mówi dr Wiederman.

„Dokładne mechanizmy zachodzące w mózgu, prowadzące do takiej reakcji są bardzo interesujące dla neuronauki ogólnej, jak również mogą przyczynić się do sposobu rozwiązywania problemów (i znaleźć zastosowania inżynierskie) w wykrywaniu wybranego celu i śledzenia go. Zrozumienie tego jak działają tego typu systemy wizualne może mieć szereg zastosowań, takich jak protezy neuronowe czy opracowanie i ulepszenia funkcji widzenia robotów.

"Projekt jest obecnie w toku badań na Uniwersytecie w Adelajdzie, a po jego ukończeniu, być może uda się wykorzystać wyniki tych badań celem ulepszeń w robotach, aby sprawdzić czy można będzie naśladować widzenie ważki i postrzeganie przez nią ruchu. Niniejszy projekt jest bardzo zaawansowany i po jego zakończeniu, jego rezultaty i otwierające się możliwości po wyposażeniu robota w system postrzegania występujący u ważki, będą bardzo ekscytujące" - (mniej więcej tak) powiedział dr Wiederman.

************

Sens tego odkrycia zrozumiałam następująco i w tym duchu je przetłumaczyłam (jeśli popełniłam kardynalny błąd, proszę o korektę - w imię prawdy):

W odróżnieniu od innych (ale pewnie nie wszystkich) zwierząt, a także ludzi, w mózgach ważki odkryto dość prostą siatkę neuronów, możliwą do skopiowania przez robotyków, która będzie mogła być zastosowana w robotach wyposażając je (ulepszając) w funkcję prostego widzenia nieskomplikowanych czarnych (ciemnych) obiektów. Te z kolei będą determinować ich dalszą, powiedzmy, taką czy inną aktywność. Zasada działania tego układu polega na tym, że komórki nerwowe mózgu (ważki) aktywują się bardziej w obecności ciemnych celów i przechodzą w stan wyłączenia przy ich braku. Natomiast w mózgach innych organizmów, droga nerwowa jest bardziej skomplikowana, tajemnicza i dłuższa - następuje trudny do skopiowania proces aktywowania się kolejnych poziomów(?), połączeń, siatek  neuronów w sytuacji rozpoznawania kształtu, ruchu i oświetlenia obiektu. Wyłączenie aktywności tych  neuronów przebiega innymi połączeniami. Ważka, jak, zrozumiałam, korzysta z tych samych.

Prawdopodobnie, dzięki takiemu rozwiązaniu, skopiowanemu od ważek (kiedyś, a może niedługo?) możliwe będzie także rozróżnianie przez roboty np. „0” od „1”... 

To nawet ja, kompletny ignorant techniczny, po małej burzy mózgów, znalazłabym dla takiegoż robota parę wdzięcznych zadań do wykonania :-). 

 

Hello, Dr. Steven Wiederman and Associate Professor David O'Carroll: Can we talk a little about it ... in Adelaide?   :-D .

Dr Steven Wiederman, Associate Professor David O'Carroll, Adelaide Centre for Neuroscience Research, odkrycie australijskich naukowców, widzenie ważek ON OFF, ważki zachwycone,  ważki ON/OFF tłumaczenie artykułu