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, 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 how the dragonfly's brain is highly specialized to be a deadly killer.
Greg Gage: Jika saya minta Anda memikirkan hewan pembunuh ganas, Anda mungkin memikirkan seekor singa, dan untuk keahlian luar biasanya sebagai seekor predator, singa hanya memiliki tingkat keberhasilan sekitar 20 persen dalam menangkap mangsa. Nah, mengejutkan bahwa salah satu pemburu tersukses dalam dunia hewan adalah capung. Capung adalah lalat pembunuh, dan saat melihat lalat yang lebih kecil, mereka memiliki peluang sekitar 97 persen untuk memangsanya. Ini terjadi saat terbang. Tapi, bagaimana serangga sekecil itu bisa sangat jitu? Dalam episode ini, kita akan melihat bagaimana otak capung terspesialisasi untuk menjadi pembunuh yang mematikan.
[DIY Neuroscience]
[DIY Neurosains]
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 socializing with dragonflies. What do you need to do your experiments?
Jadi, apa yang membuat capung menjadi salah satu predator tersukses dalam dunia hewan? Pertama, matanya. Capung bisa melihat hampir 360 derajat. Kedua, sayapnya. Dengan kendali atas sayapnya, capung dapat bergerak tepat ke segala arah. Tapi rahasia utama dari kesuksesan capung adalah bagaimana otaknya mengoordinasikan informasi kompleks antara mata dan sayapnya dan mengubah perburuan menjadi sebuah refleks sederhana. Untuk mempelajari ini, Jamie menghabiskan banyak waktu bergaul dengan capung. Apa yang dibutuhkan untuk melakukan penelitianmu?
Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.
Jamie Spahr: Pertama, kau butuh capung.
Oliver: I have a mesh cage to catch the dragonflies.
Oliver: Aku punya sangkar jala untuk menangkap capung.
JS: The more I worked with them, the more terrified I got of them. They're actually very scary, especially under a microscope. They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive, which I guess also helps them to be really good predators.
JS: Semakin sering meneliti capung, semakin takut aku dengan mereka. Mereka sebenarnya sangat seram, apalagi dilihat dari mikroskop. Mereka memiliki rahang yang tajam, umumnya cukup agresif, yang sepertinya membantu mereka menjadi predator yang andal.
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. Now, we can both hear it and see it in the form of a spike, which we also call an action potential.
GG: Dalam rangka mempelajari apa yang terjadi di otak capung saat melihat mangsanya, kita akan menguping percakapan antara mata dan sayapnya, Untuk melakukan itu, kita harus membius capung dengan es dan memastikan kita melindungi sayapnya agar bisa kita lepaskan kembali. Nah, otak capung terdiri dari sel khusus yang disebut dengan neuron dan neuron inilah yang memungkinkan capung untuk dapat melihat dan bergerak dengan cepat. Masing-masing neuron membentuk sirkuit dengan berhubungan satu sama lain melalui benang kecil panjang yang bernama akson. Neuron berkomunikasi melalui akson ini menggunakan impuls listrik. Di capung, kita akan menempatkan kabel logam kecil, atau elektroda, sepanjang jalur akson, dan inilah yang sangat keren. Dalam capung, hanya ada 16 neuron; delapan di setiap matanya yang memberitahu sayap di mana target persisnya. Kami telah menempatkan elektroda agar dapat merekam neuron yang menghubungkan mata ke sayap. Setiap kali sebuah pesan disampaikan dari mata ke sayap, elektroda kami memotong percakapan itu dalam bentuk arus listrik, dan memperkuatnya. Kini, kita bisa mendengar dan melihat ini dalam bentuk lonjakan grafik, yang juga kita sebut sebagai potensial aksi.
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. In this case, the target's going to be a fake fly. We're going to move it into the dragonfly's sights.
Mari kita dengarkan. Kita telah meletakkan capung dalam posisi terbalik, jadi dia melihat ke bawah. Kita akan mengambil seekor mangsa, kadang kita menyebutnya sebagai target. Dalam kasus ini, targetnya adalah seekor lalat palsu. Kita akan memindahkannya ke arah pandang capung.
(Buzzing)
(Suara dengung)
Oh! Oh, look at that. Look at that, but it's only in one direction. Oh, yes! You don't see any spikes when I go forward, but they're all when I come back.
Oh! Oh, lihat itu! Lihat itu, tapi ini hanya pada satu arah. Oh, ya! Tidak terlihat lonjakan grafik jika aku memajukannya, tapi terlihat ketika aku memundurkannya.
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.
Dalam eksperimen kami, kami mendapati bahwa neuron capung terpancing saat kami memindahkan target ke satu arah, tapi tidak ke arah lain.
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, 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.
Lalu, mengapa demikian? Ingat saat saya bilang bahwa capung melihat hampir 360 derajat? Nah, di matanya ada bagian yang disebut fovea, bagian yang memiliki ketajaman visual paling tajam. Anda dapat menganggapnya sebagai garis bidik. Ingat saat saya bilang bahwa capung memiliki kendali yang tepat atas sayapnya? Ketika seekor capung melihat mangsa, ia membidikkan garis bidik ke arah mangsa. Selagi itu, aksonnya hanya mengirim pesan ke neuron yang mengontrol bagian-bagian sayapnya yang dibutuhkan agar capung tepat sasaran. Jadi, jika mangsa berada di sebelah kiri capung, hanya neuron yang menarik sayap ke arah kiri yang terpancing. Dan jika mangsanya bergerak ke arah kanan capung, neuron yang sama tidak dibutuhkan, jadi mereka akan diam. Capung melaju ke arah mangsanya pada sudut tetap yang dikomunikasikan oleh garis bidik ke sayap. Lalu, makan malam siap disantap.
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.
Ini semua terjadi dalam sepersekian detik, dan dengan mudah bagi capung. Hampir seperti refleks. Proses yang sangat efisien ini disebut dengan fiksasi.
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.
Tapi ada satu cerita lagi dalam proses ini. Kita telah melihat cara neuron merespons gerakan, tapi bagaimana cara capung memastikan bahwa suatu benda adalah mangsanya? Di sinilah pentingnya ukuran.
Let's show the dragonfly a series of dots. Oh, yeah!
Mari kami tunjukkan serangkaian titik pada capung. Ya!
JS: Yeah, it prefers that one.
JS: Capungnya lebih suka yang itu.
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.
GG: Dari semua ukuran, kami menemukan bahwa capung lebih merespons target yang berukuran kecil. Dengan kata lain, capung diprogram untuk memangsa lalat kecil dibanding sesuatu yang jauh lebih besar, seperti burung. Segera setelah capung menyadari bahwa sesuatu adalah mangsa, sisa waktu hidup lalat kecil malang itu hanya beberapa detik. Hari ini kita telah mempelajari bagaimana cara kerja otak capung membuatnya jadi pembunuh yang sangat efisien. Mari bersyukur karena kita tidak hidup 300 juta tahun yang lalu, ketika capung berukuran sebesar kucing.