Эта временная задержка известна как сенсомоторная задержка. Исследователь из Университета Луисвилля Барт Боргьюс, доктор философии, расширил наше понимание того, как люди и животные справляются с этой задержкой в повседневных взаимодействиях, анализируя охотничьи навыки саламандр. Его статья «Роль экстраполяции движения в отлове добычи земноводных» опубликована в сегодняшнем выпуске журнала Neuroscience.
Опытный бейсболист компенсирует сенсомоторную задержку, предсказывая, когда мяч пересечет пластину, и вовремя начинает свой взмах, чтобы встретить ее. Исследования Боргуиса показывают, что саламандра также предсказывает будущее местонахождение своей добычи, поскольку ловит движущихся плодовых мух, высунув длинный липкий язык.Сенсомоторная задержка вызвана временем, которое требуется для обработки зрительного изображения сетчаткой, временем для планирования двигательного действия и временем для активации движения. Когда саламандра надеется поймать движущуюся муху, за время, необходимое для нанесения удара — около 230 миллисекунд — муха переместится с того места, где она находилась, когда саламандра начала атаку.
Если саламандра направляет свой язык в то место, где она видит муху, к тому времени, когда язык доберется туда, муха уже улетит. Несмотря на эту задержку, саламандры являются эффективными охотниками, ловя свою добычу более 90 процентов времени в экспериментах Боргуиса.Почему саламандры так эффективны в своих атаках?
Боргуис, доцент кафедры анатомических наук и нейробиологии Университета Лос-Анджелеса, и Энтони Леонардо, доктор философии из Медицинского института Говарда Хьюза, использовали высокоскоростную видеосъемку, чтобы запечатлеть 270 случаев нападения саламандр на мух. Путем анализа видео Боргуис разработал алгоритм, который предсказывал, куда ударит язык саламандры, на основе пути мухи.
Алгоритм имитирует процесс саламандры, используя экстраполяцию, чтобы предвидеть положение жертвы в будущем на основе ее направления и скорости. Удары саламандры языком соответствовали алгоритму и были неизменно успешными — если только муха не изменила курс между моментом, когда саламандра начала атаку, и моментом фактического удара.При успешных ударах саламандра ловила муху, направляя кончик языка в то место, где была муха, когда язык прибыл.
Когда саламандры промахнулись, язык саламандры ударился в то место, где могла бы быть муха, если бы она продолжала двигаться по тому же пути, по которому шла. Однако в этих случаях муха изменила направление после того, как саламандра начала атаку.«Промахи подтвердили модель», — сказал Боргуис. «Это первая демонстрация предсказаний саламандр».
Язык ударил там, где мухи никогда не было, но мог бы быть, если бы муха продолжала свой прежний курс движения. Таким образом, саламандра предсказывала, где будет муха в момент, когда язык достигнет ее, основываясь на направлении и скорости мухи.
«Эта информация дополняет небольшой набор четких примеров того, как позвоночные животные, в том числе люди, используют прогнозирование для устранения задержек в моторной обработке», — сказал Боргуис. «Теперь, когда мы знаем, как это делает саламандра, мы можем продолжить исследование нейромеханизмов, благодаря которым это происходит».