Тайны паутины раскрыты: Учёные смогли задокументировать каждый этап создания «хитросплетения»

Исследователи обнаружили, что поведение пауков при создании паутины настолько похожи, что через время исследователи уже сами, без техники, могли сказать, над какой частью паутины работал паук, просто взглянув на положение ноги.

Фото: Shutterstock

Это не работа, а мечта. Получить грант, потратить его на заумную технику и потом с её помощью сутками любоваться тем, как пауки плетут свои сети. Сплошная медитация…

Между тем, такое «развлечение» вылилось в огромное научное открытие - и повлекло за собой новые гранты. Но вернёмся к исследованию.

Его затеяли учёные из Университета Джона Хопкинса, с помощью приборов ночного видения и алгоритмов искусственного интеллекта они отслеживали, записывали и анализировали каждое движение восьми паучьих ножек. Работа исследователей продолжалась круглосуточно, в том числе и ночью.

И теперь, по окончании эксперимента, его авторы заявляют, что получили ключ к пониманию того, как существа с мозгом в сотни раз меньше человеческого могут создавать структуры такой элегантности, сложности и геометрической точности.

«ПРАВИЛА ЗАКОДИРОВАНЫ В ИХ МОЗГУ»

- Я впервые заинтересовался этой темой, когда гулял с моим сыном, - рассказал об идее этого исследования его старший автор Эндрю Гордус, поведенческий биолог Университета Джонса Хопкинса. - Увидев впечатляющую паутину, я подумал: если бы люди пошли в зоопарк и увидели, как шимпанзе плетёт нечто подобное, они бы точно сказали, что это впечатляюще умный шимпанзе. Почему же мы так никогда не думаем про пауков? Это тем более удивительно, что мозг паука невероятно крошечный. Но когда я захотел почитать подробнее о том, как же они умудряются это делать, то был просто разочарован – оказывается, наука не особо знает о механизме работы пауков.

И тогда профессор Гордус взял дело в свои руки.

Первым шагом к пониманию того, как небольшой мозг всех подобных животных-архитекторов справляется с такими сложными строительными проектами, является систематическое документирование и анализ их поведения.

Фото: Shutterstock

Его команда спроектировала специальную арену с инфракрасными камерами и инфракрасным светом. С помощью этой установки учёные наблюдали и регистрировали действия шести пауков каждую ночь, когда те плели свои паутинки. Программное обеспечение машинного зрения, разработанное специально для обнаружения движений конечностей, помогало фиксировать все мельчайшие детали.

По словам одного из авторов исследования, нейрофизиолога Абеля Корвера, просматривать каждый кадр и вручную фиксировать схему движения ног хищника слишком сложно. «Поэтому мы обучили искусственный интеллект интерпретировать движения паука, чтобы мы могли разобраться делают его конечности для строительства паутины».

Исследователи обнаружили, что поведение пауков при создании паутины настолько похожи, что через время исследователи уже сами, без техники, могли сказать, над какой частью паутины работал паук, просто взглянув на положение ноги.

- Даже если окончательная структура немного отличается, правила, которые они используют для создания сети, одинаковы, - говорит профессор Гордус. - Все они используют одни и те же приемы, что подтверждает - правила закодированы в их мозгу! Теперь мы хотим знать, как этот механизм работает на уровне нейронов.

АРХИТЕКТОРЫ ПОНЕВОЛЕ

К слову сказать, не все пауки строят паутину. Те, кто уклоняется от этой “всеобщей повинности” относятся к подгруппе видов животных, известных своими архитектурными творениями, например, птицы-строители гнезд и рыбы-фугу, которые создают сложные круги из песка при спаривании.

Первым шагом к пониманию того, как небольшой мозг всех подобных животных-архитекторов справляется с такими сложными строительными проектами, является систематическое документирование и анализ их поведения. До сих пор никогда не делалось. История с пауками – первая в этом роде.

Дальнейшая работа лаборатории Университета Джона Хопкинса будет включать эксперименты с лекарствами, изменяющими сознание. Ученые считают, что это позволит определить цепи в мозгу паука, отвечающие за различные этапы построения паутины.

По словам профессора Корвера, мозг паука построен на тех же фундаментальных строительных блоках, что и человеческий, и следующее исследование его команды поможет глубже понять работу мозга, в том числе людей.

Результаты исследования опубликованы в ноябрьском выпуске научного журнала Current Biology.