غريغ غيج: لو طلبت منك أن تفكر في حيوان قاتل شرس ربما يخطر ببالك الأسد، وعلى الرغم من مهارات الافتراس الرائعه التي تمتلكها الأسود إلا أن فرص نجاحها في الحصول على وجبة تقدر بحوالي 20%. الآن، واحد من أكثر الصيادين تفوقاً في مملكه الحيوان بأسرها سيفاجئكم: اليعسوب. اليعاسيب هي حشرات طائرة مفترسة عندما ترى ذباباً أصغر حجماً منها تكون فرص افتراسها 97%،
Greg Gage: If I asked you to think of a ferocious killer animal, you'd probably think of a lion, and for all the wonderful predatory skills that a lion has, it still only has about a 20 percent success rate at catching a meal. Now, one of the most successful hunters in the entire animal kingdom is surprising: the dragonfly. Now, dragonflies are killer flies, and when they see a smaller fly,
وذلك أثناء التحليق. ولكن كيف لهذه الحشرة الصغيرة أن تكون بكل تلك الدقة؟ في هذه الحلقة سوف نرى
they have about a 97 percent chance of catching it for a meal. And this is in mid-flight. But how can such a small insect be so precise? In this episode, we're going to see
كيف أن عقل اليعسوب متخصص بدرجة كبيرة ليكون قاتلاً فتاكاً.
how the dragonfly's brain is highly specialized to be a deadly killer.
[جرّب علم الأعصاب بنفسك] إذاً ما الذى يجعل اليعسوب واحداً من أنجح المفترسات بمملكة الحيوان؟ واحد: العينان. مدى رؤيتها حوالي 360 درجة. اثنان: الأجنحة. يمكن لليعسوب عن طريق التحكم الفردي بأجنحته أن يتحرك بدقة في أي اتجاه. ولكن السر الحقيقي لنجاح اليعسوب هو تنسيق عقله لتلك المعلومات المعقدة فيما بين العينين والأجنحة وتحويل عملية الصيد إلى رد فعل بسيط. لدراسة هذة العملية، أمضت جيمي الكثير من الوقت
[DIY Neuroscience] So what makes the dragonfly one of the most successful predators in the animal kingdom? One, it's the eyes. It has near 360-degree vision. Two, the wings. With individual control of its wings, the dragonfly can move precisely in any direction. But the real secret to the dragonfly's success is how its brain coordinates this complex information between the eyes and the wings and turns hunting into a simple reflex. To study this, Jaimie's been spending a lot of time
تختلط باليعاسيب.
socializing with dragonflies.
ما الذي تحتاجين إليه لإجراء تجاربك؟
What do you need to do your experiments?
جيمي سبار: أول شيء هو اليعاسيب. أوليفر: أملك شبكة لاصطياد اليعاسيب. ج س: كلما تعاملت معها أكثر أخاف منها أكثر. إنها مخيفة بالفعل، خصوصاً تحت عدسة الميكروسكوب.
Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies. Oliver: I have a mesh cage to catch the dragonflies. JS: The more I worked with them, the more terrified I got of them. They're actually very scary, especially under a microscope.
فلديها فك سفلي حاد للغاية، وتتسم بعدائية كبيرة، والذى فى ظنى يساعدها أيضاً على أن تكون مفترسة بارعة. غ غ: لمعرفة ما الذي يدور بداخل عقل اليعسوب عندما يرى فريسة، سنتنصت على الحوار الدائر بين العينين والأجنحة. ولعمل ذلك نحتاج الي تخدير اليعسوب باستخدام الثلج بالاضافة للتأكد من حمايتنا لأجنحته حتى نستطيع إطلاق سراحه لاحقاً. الآن، يتكون عقل اليعسوب من خلايا متخصصة تُسمى الخلايا العصبية و هذه الخلايا العصبية هي التي تسمح لليعسوب بأن يرى و يتحرك سريعاً. تشكل كل خلية عصبية دوائر كهربية عن طريق اتصالها ببعض بواسطة خيوط دقيقة وطويلة تُسمى المحاور، وتتواصل الخلايا العصبية عن طريق هذه المحاور باستخدام الكهرباء. سوف نضع أسلاك معدنية أو أقطاب صغيرة في اليعسوب بطول مسارات المحور العصبي وهذا هو الرائع في الأمر. بداخل اليعسوب لا يوجد سوى 16 خلية عصبية فقط، أي 8 لكل عين، وهي التى تُطلع الأجنحة على مكان الفريسة بدقة. لقد وضعنا الأقطاب الكهربية بحيث نستطيع تسجيل قراءات الخلايا التى تربط بين العينين والأجنحة. وقتما تمر رسالة من العينين إلى الأجنحة تعترض أقطابنا هذه المحادثة على شكل تيار كهربي وتضخمها.
They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive, which I guess also helps them to be really good predators. GG: In order to learn what's going on inside the dragonfly's brain when it sees a prey, we're going to eavesdrop in on a conversation between the eyes and the wings, and to do that, we need to anesthetize the dragonfly on ice and make sure we protect its wings so that we can release it afterwards. Now, the dragonfly's brain is made up of specialized cells called neurons and these neurons are what allow the dragonfly to see and move so quickly. The individual neurons form circuits by connecting to each other via long, tiny threads called axons and the neurons communicate over these axons using electricity. In the dragonfly, we're going to place little metal wires, or electrodes, along the axon tracks, and this is what's really cool. In the dragonfly, there's only 16 neurons; that's eight per eye that tell the wings exactly where the target is. We've placed the electrodes so that we can record from these neurons that connect the eyes to the wings. Whenever a message is being passed from the eye to the wing, our electrode intercepts that conversation in the form of an electrical current, and it amplifies it.
فنحن الآن نستطيع سماعها ورؤيتها أيضاً على شكل نبضة كهربية، والذي نطلق عليه أيضاً سلوكاً محتملاً. الآن دعونا نستمع. حالياً لدينا اليعسوب مقلوباً على ظهره وبالتالي ينظر إلى أسفل ناحية الأرض. سنأخذ فريسة أو ما نسميها في بعض الاحيان هدفاً.
Now, we can both hear it and see it in the form of a spike, which we also call an action potential. Now let's listen in. Right now, we have the dragonfly flipped upside down, so he's looking down towards the ground. We're going to take a prey, or what we sometimes call a target.
فى هذه الحالة سيكون الهدف ذبابة وهمية.
In this case, the target's going to be a fake fly.
سنحركها داخل مدى نظر اليعسوب. (طنين) يا إلهي!
We're going to move it into the dragonfly's sights. (Buzzing)
انظروا إلى هذا. انظرو الى هذا، لكنها في اتجاه واحد
Oh! Oh, look at that. Look at that, but it's only in one direction.
يا إلهي، نعم!
Oh, yes!
لا ترون أي نبضات عندما أتجه إلى الأمام، ولكن تظهر جميعها عندما أعود. في تجاربنا استطعنا أن نرى أن الخلايا العصبية لدى اليعسوب عمِلت عندما حركنا الهدف في اتجاهٍ واحد دون الآخر. الآن، لماذا حدث ذلك؟ هل تتذكرون عندما ذكرتُ أن اليعسوب لديه مدى رؤية حوالي 360 درجة. حسناً، هناك جزء في العين يسمى النقرة و هذا هو الجزء حيث أدق حدةٍ للبصر، و يمكنكم أيضاً ان تعتبروه مرمى البصر بالنسبة له. أتذكرون عندما أخبرتكم أن اليعسوب يمتلك تحكماً فردياً دقيقاً بأجنحته؟ عندما يرى اليعسوب فريسته فاِنه يدرب مرمى بصره عليها ويرسل رسائل بطول محاوره العصبية إلى الخلايا العصبية التي تتحكم بأجزاء الأجنحة اللازمة لإبقاء اليعسوب محافظاً على هدفه. لذا إذا كانت الفريسة على يسار اليعسوب
You don't see any spikes when I go forward, but they're all when I come back. In our experiments, we were able to see that the neurons of the dragonfly fired when we moved the target in one direction but not the other. Now, why is that? Remember when I said that the dragonfly had near 360-degree vision. Well, there's a section of the eye called the fovea and this is the part that has the sharpest visual acuity, and you can think of it as its crosshairs. Remember when I told you the dragonfly had individual precise control of its wings? When a dragonfly sees its prey, it trains its crosshairs on it and along its axons it sends messages only to the neurons that control the parts of the wings that are needed to keep that dragonfly on target. So if the prey is on the left of the dragonfly,
فإن الخلايا العصبية التي تحرك الأجنحة اليسرى هي فقط التي تعمل. و لو تحركت الفريسة إلى يمين اليعسوب فاِنه ليس بحاجة الى الخلايا العصبية نفسها، لذا ستكون في حالة سكون. يسرع اليعسوب أيضاً متجهاً نحو الفريسة بزاويةٍ ثابتة يرسلها مرمى البصر إلى الأجنحة وبعدها: بووم، وجبة العشاء.
only the neurons that are tugging the wings to the left are fired. And if the prey moves to the right of the dragonfly, those same neurons are not needed, so they're going to remain quiet. And the dragonfly speeds toward the prey at a fixed angle that's communicated by this crosshairs to the wings, and then boom, dinner.
الآن كل هذا يحدث في جزء من الثانية وبلا مجهود من اليعسوب، إنه بالكاد ردة فعل. وهذه العملية بأكملها وفعاليتها المدهشة تسمى تثبيت النظر. ولكن هناك قصة أخرى لهذه لعملية. رأينا كيف تستجيب الخلايا العصبية للحركة، ولكن كيف لليعسوب أن يتعرف على الفريسة؟ المهم هنا هو الحجم.
Now, all this happens in a split second, and it's effortless for the dragonfly. It's almost like a reflex. And this whole incredibly efficient process is called fixation. But there's one more story to this process. We saw how the neurons respond to movements, but how does the dragonfly know that something really is prey? This is where size matters.
لنُرِى اليعسوب سلسلة من النقاط.
Let's show the dragonfly a series of dots.
يا إلهي، نعم! اترين هذا؟ إنه أقوى بكثير. ج س: إنه يفضل هذه غ غ: من بين كل الأحجام وجدنا أن اليعسوب استجاب إلى الأهداف الصغيرة دوناً عن الكبرى. بعبارةٍ أخرى، اليعسوب مبرمَج ليسعى خلف ذبابٍ أصغر حجماً على عكس الأشياء الأكبر حجماً كالطيور. و حالما يتعرف علي فريسته لا تحظى تلك الذبابة الصغيرة المسكينة إلا بعدة ثوانٍ لتعيشها. اليوم تمكنا من رؤية كيف يعمل عقل اليعسوب ليجعله قاتلاً بارعاً. فلنكن شاكرين أننا لم نعش منذ 300 مليون سنة عندما كانت اليعاسيب بحجم القطط.
Oh, yeah! JS: Yeah, it prefers that one. GG: Out of all the sizes, we found that the dragonfly responded to smaller targets over larger ones. In other words, the dragonfly was programmed to go after smaller flies versus something much larger, like a bird. And as soon as it recognizes something as prey, that poor little fly only has seconds to live. Today we got to see how the dragonfly's brain works to make it a very efficient killer. And let's be thankful that we didn't live 300 million years ago when dragonflies were the size of cats.