暗闇の中で食べ物を見つけるには、特にあなたがスズメガである場合、いくらかのスキルが必要です。 これらの昆虫は、花の蜜を巨大な曲がりくねったストローに似た長い口の部分で丸lurみします。それらはすべて、食物源がそよ風に揺れると空中に浮かんでいます。
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「顔の前に手を見ることができない光レベルですべてを行うことは、エンドウ豆よりもはるかに小さい脳を持つ動物にとって非常に注目すべき行動です」と、神経機構のサイモン・スポンバーグは言います。ジョージア工科大学 今、スポンバーグと彼の同僚は、スズメガがそのような感覚の偉業を達成するために珍しいトリックを採用していることを発見しました：暗い光の条件下では、昆虫は実際に脳の光の処理方法を遅くすることができます。 これにはコストがかかりますが、反応時間は遅くなりますが、昆虫はほとんどがちょうどいい速度で動く花を食べます。
「彼らは実際にトレードオフを回避します。なぜなら、視覚システムを遅くする感度が上がるためです。しかし、気にする自然の花を追跡するのが本当にうまくいかない場所まで遅くしないのです」とSponberg氏は説明します。 「彼らは環境に非常に順応しています。」
スズメガには、眼球と呼ばれるファセットで構成された複眼があります。 これらは、特定の波長の光を曲げて視覚神経細胞の小さな束に当たるシースで覆われ、視覚神経細胞は脳に信号を送ります。 脳は豊富な信号からモザイクを作成して画像を作成します。 暗闇では、シースは引き戻され、目はできるだけ多くの波長の光を吸収します。
「メカニズムは異なりますが、効果はカメラの口径を広げるようなものです。「より広い空間で光を集めて」、より明るい画像にします。 しかし、この効果は、theを真っ暗闇で見るには十分ではありません。 「それにより、は通常、光の感度で見ることができるよりも約千倍よく見ることができます。 しかし、それは夜に見ることができるには不十分です」と、スポンバーグは言います。
神経科学者の中には、夕暮れ時にほとんどの摂食をする昆虫が実際に光の知覚を遅くしている可能性があることを示唆していた人もいました。カメラのシャッタースピードを遅くして画像を長く露出するようなものです。 「動物は、より多くの光を収集し、薄暗い対象物に対してより敏感になるように、より長い時間光を統合します」とスポンバーグは言います。
調査するために、Sponbergの研究室では、制御された速度で揺れるロボットの花を構築しました。 チームは、さまざまな速度とさまざまな光レベルで動く花にスズメガがどのように反応するかを監視しました。 昆虫の反応時間を計算することにより、研究者は、mothの動きがより遅い脳の処理の数学モデルと一致することを見ました。 平均して、は暗闇で花の動きに17％遅く反応しました。 揺れる花を追跡するガの能力は、2ヘルツ、つまり1秒間に2回の揺れを抑えるように見えました。 より高いものは何でもターゲットを逃したと、チームは本日Scienceで報告しています。
上から見ると、スズメガは餌を食べながら揺れるロボットの花とともに動きます。 mothの動きを見やすくするために、ビデオの速度が4倍遅くなりました。 （ジョージア工科大学Sponberg Lab） 研究者たちは、昆虫の脳内でどのニューロンが減速しているのか正確にはわかりません。 ただし、Theは動き方を変えていないので、視力を制御する脳の部分で速度調整が行われている必要があります。 「彼らが見ることができる速さだけでなく、前後に加速することもできます。脳の物理学と身体の物理学の両方の組み合わせです」とスポンバーグは言います。
それで、mothの速度制限はarbitrary意的ですか、それとも実際の意味合いを持っていますか？ チームは、スズメガが頻繁に咲く花を選択しました。 外で、彼らは花が動いているビデオを記録し、彼らの速度を追跡しました。 花は素敵で安定した速度で揺れるだけではありません。 しかし、チームは、片側に吹いても前後に動いても、少なくとも90パーセントは花が2ヘルツより速く動いていないことを発見しました。
今回は横から見たスズメガは、薄明かりの下でロボットの花を追跡します。 動きの遅い花は、forが追跡しやすいことがわかりました。 （ジョージア工科大学Sponberg Lab） これらのmothが蜜をまき散らすと、植物も受粉します。 受粉ゲームでは、特定の植物の光景や匂いが進化して、好みの受粉者の感覚に合わせて微調整されることがよくあります。 新しい作品は、動きが同じように調整されるかもしれないことを示唆しています。 しかし、この関係を制限するのは花か昆虫かは不明です。 「どちらにしても、証明するのは難しいだろう」と、スウェーデンのルンド大学の動物学者であるエリック・ワラントは、研究に関する展望記事も書いています。
将来的には、スズメガの視覚と飛行を理解することはロボット工学に応用できる可能性がある、とジョンズ・ホプキンス大学のエンジニアであるノア・コーワンは指摘します。 調査結果は「より良い制御システムまたは飛行システムを構築する方法についての手がかりを提供することができます」と彼は説明します。
そして、基本的な生物学の観点から、「movingが花の動きの速さに対応するのにちょうど十分に遅くなるという事実は本当にクールであり、mothの脳がその環境にどれほどうまく適応しているかを示しています」ケースウェスタンリザーブの神経科学者で、研究に参加していませんでした。 他の多くの昆虫は、ショウジョウバエから夜行性のハチやスズメバチまで、多様な光環境をナビゲートする必要があります。 これらのバグは視覚処理をまったく同じ方法で適応させていないかもしれませんが、他の動物が同様の戦略を採用している可能性があります。
「スズメガはこの戦略を見た最初の動物です」とフォックスは言います。「しかし、それは最後ではないでしょう。」
