科学家给蜻蜓穿上背包进行脑研究

bolee 2013-06-24 107733人围观 ,发现 7 个不明物体 极客

蜻蜓在半空中觅食不亚于一场空战。首先,它必须预测猎物的飞行轨迹,准确判断攻击的交点,然后它必须迅速地,不断地调整行为,才能抓住到处逃窜蚊子或果蝇。

神经学家们对此非常感兴趣。这种快速攻击多任务处理需要一种精密的神经电路,他们设计了一个微小的蜻蜓背包来测量它的大脑活动。

霍华德休斯医学研究所(HHMI)的神经学家 Anthony Leonardo 设计了这个蜻蜓背包,它的重量仅为 40 毫克,相当于几颗盐粒,约为蜻蜓体重的 10%。

神经电信号由插入蜻蜓大脑和身体的电极捕捉,经过蜻蜓背包内微电脑芯片进行放大,通过无线将信号传输到附近的电脑

驱动微电脑芯片而又不增加太多的重量是一项艰巨的任务,但 Anthony Leonardo 和杜克大学( Duke University)以及 Intan 技术的同事合作,想出了一个巧妙的解决方案。大家应该都知道 RFID 钥匙卡系统,通常用于办公室或者公寓楼 — 当你刷门禁卡时会发射无线电波,系统反应之后,卡内的芯片产生电信号,发送一个开锁的指令。Anthony Leonardo 采用类似的技术,在蜻蜓背包上装上两根重量很轻的长天线,用来接受无线电波,从而驱动微电脑芯片。

研究人员在实验室内放飞果蝇,同时 18 台高速摄像机记录下蜻蜓起飞到抓住猎物的整个过程,蜻蜓背包记录下大脑神经元的活动。Anthony Leonardo 说,这些神经元活动在大型动物(例如鳄鱼)捕捉猎物的过程中类似,都起到关键作用。

但是,蜻蜓在纯白色的实验房间内没有多少捕食的欲望。大多蜻蜓精疲力尽,比起捕食,它们更感兴趣的是逃跑。为了制造更自然的栖息地,研究人员在墙壁画上春天的绿草,在地板铺上草皮,还装了一个小池塘。

这个风景秀丽的背景奏效了,Anthony Leonardo 得以继续他们的研究。令他们着迷的是各种问题:大脑的神经元如何将视觉场景转化成蜻蜓的行为?在半空中混战时,蜻蜓如何不断地改变行动?

Anthony Leonardo 说,我们非常了解它的构造。大脑的视觉部位收集输入,然后将信息传输到运动神经元,从何挥动翅膀。蜻蜓是这种实用、美观、优雅的实现方式的最好例子。

[感谢bolee投递 via mashable 译者huangzx]

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