Verrückt nach Dir: Gehirnzellen für das 3D-Sehen entdeckt

0

Wissenschaftler der Newcastle University in Großbritannien haben Neuronen in Insektengehirnen entdeckt, die die 3D-Entfernung und -Richtung berechnen. Das Verständnis dieser Faktoren könnte das Sehen in Robotern erleichtern.

In atemberaubenden Bildern, die zum ersten Mal unter dem Mikroskop aufgenommen wurden, wurden die Neuronen in Gottesanbetern gefunden. Die Arbeit ist veröffentlicht in Naturkommunikation heute.

In einem speziell entworfenen Insektenkino wurden die Gottesanbeterinnen mit einer 3D-Brille ausgestattet und zeigten 3D-Filme von simulierten Insekten, während ihre Gehirnaktivität überwacht wurde. Als das Bild des Käfers für einen räuberischen Angriff auffällig wurde, konnte der Wissenschaftler Dr. Ronny Rosner die Aktivität einzelner Neuronen aufzeichnen.

loading...

Dr. Rosner, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institute of Neuroscience der Newcastle University, ist der Hauptautor des Papers.

"Dies hilft uns zu beantworten, wie Insekten mit solch winzigen Gehirnen ein überraschend komplexes Verhalten erreichen. Wenn wir das verstehen, können wir einfachere Algorithmen entwickeln, um eine bessere Roboter- und Maschinensicht zu entwickeln", sagte er.

Gottesanbeterinnen nutzen die 3D-Wahrnehmung, die wissenschaftlich als Stereopsis bezeichnet wird, für die Jagd. Durch die Verwendung der Unterschiede zwischen den beiden Netzhäuten können sie Entfernungen berechnen und einen Schlag auf ihre Vorderbeine auslösen, wenn die Beute in Reichweite ist. Die aufgezeichneten Neuronen waren gefärbt und enthüllten ihre Form, wodurch das Team vier Klassen von Neuronen identifizieren konnte, die wahrscheinlich an der Mantis Stereopsis beteiligt sind.

Die mit einem leistungsstarken Mikroskop aufgenommenen Bilder zeigen den dendritischen Baum einer Nervenzelle, bei dem die Nervenzelle Eingaben vom Rest des Gehirns erhält, von denen angenommen wird, dass sie dieses Verhalten ermöglichen.

„Trotz ihrer geringen Größe enthalten Mantis-Gehirne eine überraschende Anzahl von Neuronen, die auf das 3D-Sehen spezialisiert zu sein scheinen. Dies legt nahe, dass die Tiefenwahrnehmung der Gottesanbeterin komplexer ist, als wir dachten. Und während diese Neuronen die Entfernung berechnen, wissen wir immer noch nicht, wie genau “, erklärt Dr. Rosner.

"Da sie so viel kleiner sind als unser eigenes Gehirn, hoffen wir, dass Mantises uns helfen können, einfachere Algorithmen für die Bildverarbeitung zu entwickeln."

Das breitere Forschungsprogramm, das vom Leverhulme Trust finanziert wird, wird von Jenny Read, Professorin für Vision Science an der Newcastle University, geleitet.

„In gewisser Weise ähneln die Eigenschaften der Mantises denen, die wir im visuellen Kortex von Primaten sehen. Wenn wir sehen, dass zwei sehr unterschiedliche Arten unabhängig voneinander ähnliche Lösungen wie diese entwickelt haben, wissen wir, dass dies eine wirklich gute Möglichkeit ist, 3D-Visionen zu lösen “, sagt sie.

„Wir haben jedoch auch einige Rückkopplungsschleifen innerhalb des 3D-Sichtkreislaufs gefunden, über die bei Wirbeltieren bisher noch nicht berichtet wurde. Unsere 3D-Vision kann zwar ähnliche Rückkopplungsschleifen enthalten, diese sind jedoch in einem weniger komplexen Insektengehirn viel einfacher zu identifizieren, und dies bietet uns neue Möglichkeiten zur Erkundung. “

Es ist das erste Mal, dass jemand bestimmte Neuronentypen im Gehirn eines Wirbellosen identifiziert hat, die auf Orte im 3D-Raum abgestimmt sind.

Das Newcastle-Team beabsichtigt, seine Forschung weiterzuentwickeln, um die Berechnung des relativ einfachen Gehirns der Gottesanbeterin besser zu verstehen und einfachere Algorithmen für die Bildverarbeitung an Maschinen und Robotern zu entwickeln.

Die 3D-Neuronen

Share.

Leave A Reply