как выглядит мозг мухи
Как выглядит мозг мухи
Мы, люди (и не все), знаем что такое вектор и мгновенная скорость. А муха об этих вещах, естественно, не имеет никакого понятия. И таким способностям мозга мухи обрабатывать огромное количество информации можно только позавидовать. А почему мы видим всего лишь примерно 50 кадров в секунду, а муха 100? Трудно сказать, но есть разумные предположения на этот счёт. Как взлетает муха? Почти “мгновенно”, с огромным ускорением. Мы такую перегрузку врадли бы выдержали. Но можно создать роботизированный мозг, который по скорости обработки информационных потоков не уступит мозгу мухи.
Чтобы попытаться понять, как крошечный мушиный мозг может обрабатывать такое огромный поток информации, исследователи в Мюнхене создали “симулятор полета” для мухи. Муха могла летать, но удерживалось на привязи. Электроды регистрировали реакцию клеток мозга мухи. А исследователи пытались понять, что же происходит в мозге мухи во время полёта.
Первые результаты очевидны. Мухи обрабатывают изображения от их неподвижных глаз совсем не так, как это делает человек. При перемещении мухи в пространстве, в ее мозге формируются “оптические полевые потоки” (optical flux fields), которые и дают мухе направление движения.
Как бы это видел человек? Например, при движении вперёд, окружающие объекты мгновенно бы разбегались по сторонам. А объекты в поле зрения казались бы большими, чем они есть на самом деле. И казалось бы, что ближайшие и удалённые объекты перемещаются по-разному.
Скорость и направление, с которыми объекты мелькают перед мушиными глазами, генерируют типичные шаблоны векторов движения – полевые потоки. Которые на втором этапе обработки изображения достигают так называемой «lobula plate» – центра зрения более высокого уровня. В каждом полушарии мозга мухи есть всего лишь 60 нервных клеток, ответственных за зрение. Каждая из этих нервных клеток реагирует только на сигнал с определенной интенсивностью.
Но для анализа оптических потоков важна информация, поступающая от двух глаз одновременно. Эту связь обеспечивают особые нейроны, называемые “VS cells”. Они и позволяют мухе точно оценить своё местоположение в пространстве и скорость полёта. Похоже на то, что “VS cells” ответственны за распознавание и реакцию на вращающий момент, действующий на муху во время её манёвров в полёте.
Исследователи в области робототехники работают над тем, чтобы разработать роботов, которые могут наблюдать окружающую среду при помощи цифровых камер, изучать то, что они видят и адекватно реагировать на изменение текущей ситуации. И эффективно и безопасно общаться и взаимодействовать с людьми.
Например, уже ведутся разработки маленького летающего робота, положение и скорость полёта которого будет контролироваться при помощи компьютерной системы, имитирующей зрение мухи.
Есть ли у мух и других насекомых мозг?
Мухи – насекомые, обитающие в непосредственной близости с человеком. Они проникают в жилища, селятся в хлеву и на огороде. Иногда действия насекомых выглядят обдуманными. Поэтому у многих людей возникает вопрос, есть ли у мух мозги или они действуют инстинктивно. Поговорим об этом в рамках статьи.
Анатомия насекомого
Общий план мухи такой же, как у большинства двукрылых насекомых. Они имеют:
Брюшко включает пищеварительную и половую систему. Это касается всех видов мушек. Грудь оснащена мускулатурой, которая необходима для полетов. У насекомого также имеется 3 пары ног.
Голова «оборудована» большими фасеточными глазами, хоботком и усиками. Что касается внутреннего строения, внутри черепной коробки расположен – мозг. Конечно, он не такой как у человека и млекопитающих.
Строение мозга
Думая о мозге, у многих перед глазами всплывает картинка с округлым веществом, имеющим извилины. С мухой дела обстоят иначе. Мозг двукрылого состоит из 3 отделов, а именно:
Несмотря на достаточно простое строение, мозг отвечает за функционирование всего организма. При этом, муха не способна думать. Она действует инстинктивно.
Важно: в теле расположены нервные узлы, называемые ганглиевыми, которые соединяются с «мозгом».
Протоцеребрум
Это крупнейший отдел мозга, отвечающий за координацию любого жизненного процесса насекомого. В данной части «центра управления» расположено огромное количество нейронов. Они ответственны за анализ и обработку полученных сведений.
Благодаря расположению клеток в наружном слое и идущим к ним волокнам, мозг мухи, можно сравнить с управляющим органом человека или животного.
Внутри протоцеребрума имеются дополнительные отделы. Которые делятся на:
Важно: подобные дополнительные отделы имеются у пчел и муравьев.
Дейтоцеребрум
Отдел расположен перед тритоцеребрум. Отвечает за нервные окончания, идущие к усикам. «Антенны», единственные волокна, отходящие от вторичного мозга. В большинстве случаев, они начинаются корешками:
У некоторых видов мух этих корешков не наблюдается.
Дейтоцеребрум отличается от протоцеребрум простотой. Схема строения соответствует обычному ганглию. Объяснить это можно только тем, что данный отдел является нервным центром только одного сегмента – усов.
Тритоцеребрум
Отдел принято называть третичным мозгом. Его положение ясное. Тритоцеребрум расположен между остальными отделами. При этом определенной формы у мозга нет. Единственное, с уверенностью сказать, что он разделен на;
Между двумя половинками расположена небольшая перемычка. Она проходит под кишечником.
Основной задачей тритоцеребрума является контроль рта и верхней губы. Вторая может отсутствовать у некоторых видов мух.
Важно: тритоцеребрум связан с симпатической нервной системой.
Как работает «центр управления»
На первый взгляд кажется, что мозг мухи прост, и не способен выполнять сложные операции. Даже «бывалые» ученые удивляются, его работе.
В Калифорнийском университете был проведен опыт над мухами. В результате стало ясно, что «центр управления» насекомого определяет скорость, направляющегося к вредителю тела. Благодаря этому, мушка понимает в каком направлении ей нужно двигаться, чтобы избежать опасности. Для подготовки насекомому требуется около 200 миллисекунд.
Важно: перед тем, как взлететь, муха расставляет лапки таким образом, чтобы оттолкнуться в противоположную от приближающегося объекта сторону.
Мозг успевает оценить ситуацию и принять решение, даже если насекомое:
Профессор Калифорнийского университета, проводивший опыты, считает, что «центр управления» двукрылого насекомого имеет координатную карту. Благодаря этому, мушка принимает решения так быстро.
Мухи, как и большинство насекомых способны обучаться. Все зависит от ситуаций, в которое попадал вредитель. Конечно, это не тоже самое, что происходит с человеком. Насекомое запоминает все на генетическом уровне.
Функцию мозга насекомых, и мушек в том числе, исследуют во многих университетах. Опыты позволяют понять, как выживали вредители в прошлом и на сколько они изменились.
Заключение
Мозг мухи – простой и в то же время, сложный орган. Благодаря выполняемым функциям «центра управления», вредитель в 80% случаев избегает физической опасности. Например, когда человек пытается поймать насекомое рукой. Конечно, мозг крошечного насекомого не сравнить с тем, который имеют млекопитающие. Несмотря на это и он имеет свои особенности.
Муха обыкновенная
Двукрылых можно назвать самыми приспособленными насекомыми на земле, они прошли процесс идиоадаптации и способны жить в разных условиях. В зависимости вида они питаются:
Часть из мух – всеядные, а цикады – полные вегетарианцы. Общим свойством является то, то взрослые особи питаются только жидкой пищей, а опарыши всех видов способны развиваться только во влажной среде. Общей чертой можно назвать строение, оно одинаковое, что у обыкновенной комнатной мухи, что у африканской. Отличаются лишь размеры тела, вес и характерный окрас.
Некоторые особи могут принести человеку вред. Насекомые могут являться паразитами, переносчиками кишечных заболеваний. Лапки их ступают по разным поверхностям и очень загрязненным. Поэтому они могут перенести на себе инфекцию, которая при слабом иммунитете способна привести к недугу у человека. От комнатной мухи можно получить аскарид – возбудителей брюшного тифа. От экзотических видов возможно заражение более опасными болезнями, в том числе разрушающими нервные клетки.
Строение
У всех мух есть одинаковые внешние и внутренние морфологические признаки:
А вот окрас отличается, в зависимости от вида. Можно встретить: серых, зеленых, черных, синих, пятнистых. Домашние вредительницы чаще обладают серым окрасом.
Сколько лапок и крыльев
Наверно, каждый задавался вопросом, сколько же ног у мухи, и почему ее прикосновения так неприятны. У каждой особи есть пара крыльев и 6 конечностей. Крылья обычно прозрачные, с видимыми разводами. Более сложным строением обладают конечности. Они состоят из 5 сочленений, именно поэтому мух относят к отряду членистоногих. Такие конечности позволяют удерживаться на разных поверхностях, в том числе вертикальны и прикрепляться к потолку.
Теперь вы знаете, сколько лап у мух, но непонятно зачем ей они. Конечности этих насекомых выступают в роли их органов обоняния и осязания. Они полностью заменяют им нос. Насекомое ощупывает ими пищу и получает о ней больше сведений, чем человек при помощи своих органов чувств. Удерживаться на разных поверхностях мухам позволяют жировые железы, они вырабатывают особый секрет, который «прилепляет» насекомое. Именно за счет него мы чувствуем, когда оно ползет по коже.
Органы зрения
Мало кто с ходу может ответить, сколько глаз у обыкновенной мухи. Люди привыкли, что органы зрения располагаются парами, а у этого насекомого всего их 5. На маленькой голове располагаются глаза фасеточного типа, а между ними размещены три с простым строением. Фасеточные глаза мухи состоят из мелких шестигранников, которые собирают крупицы информации об окружающей обстановке. В мозге эта информация обрабатывается, собирается воедино.
Благодаря строению органов зрения, особь способна получать практически панорамную картинку. Это позволяет ей быстро реагировать на приближающуюся опасность. В отличие от зрения человека, глаза у обыкновенной мухи, не дают ей возможность концентрироваться на одном объекте – оно видит всю обстановку вокруг.
«Мозг» мухи
Многие считают, что мозг у мух отсутствует. На самом деле он есть, просто работает не так, как у человека. Они не способны мыслить, а анализируют поступающую от органов чувств информацию. Мозг состоит из нескольких частей, их можно увидеть только под микроскопом:
Ротовой аппарат
Строение ротового аппарата зависит от типа питания особи. Встречаются два типа;
Сколько весит
Многие люди задаются вопросом, сколько весит муха, почему мы ощущаем ее на коже. Масса тела зависит от ее вида. Комнатный вид обладает небольшими размерами, а так называемые мясные мухи более тяжелы и неповоротливы. Средний вес насекомого: 0,15 – 0,18 г. Чуть крупнее африканский вид, а падальщики могут достигать 2-3 г.
Жужжание мухи
Обнаружить муху в своей комнате, можно по неприятному и монотонному жужжанию. Именно поэтому их называют цокотухами. Звуки издают придатки к крыльям, называющиеся жужжальцами. Они выполняют важную функцию:
Во время полета эти придатки колеблются очень быстро, поэтому издают громкий звук. Они двигаются так же быстро, как крылья, но в обратную сторону – мы слышим работу жужжалец за счет прохождения воздуха между ними и основным крылом.
Жужжальца дают дополнительную информацию мозгу мухе. С их помощью она не путает верх с низом, определяет свое положение в трехмерном пространстве. Если лишить цокотуху этого органа, то она не сможет ориентироваться и летать.
Продолжительность жизни
Цикл жизни мухи зависит от условий и времени ее появления на свет. При наступлении холодов они прячутся и пытаются переждать тяжелый период. Личинки и куколки в прохладное время года останавливают свое развитие. Из них летом появляются первые мушки. Взрослые особи зимой обычно умирают, так как заражаются плесневелым грибком.
Человек способен сократить продолжительность жизни насекомого, на любой ее фазе. Это происходит при помощи химических и физических средств. Если он не будет этого делать, то всего одна пара может воспроизвести более 5 миллионов особей – они очень плодовиты.
Размножение комнатных мух
В процессе размножения участвуют самцы и самки. Они спариваются, после чего самка откладывает яйца. Некоторые виды живородящие, у них женская особь откладывает личинки. За один раз на свет появляется до 150 яиц или личинок. Если вид насекомого относится к яйцекладущим, то личинка появляется на свет через 24 часа. Всего таких кладок может быть до 5-6 после одного спаривания.
Личинка
Яйца самки откладывают в кучи отходов или другую благодатную среду. После появления на свет личинкам необходима пища и они добывают ее из вне, съедая отходы, в которых появились на свет. Пищеварительные соки зародыша способствуют разжижению пищи. Личинкам некоторых видов свойственен паразитизм.
Через 8-10 суток личинка соберет достаточно питательных веществ и окуклится. За постэмбриональный период она успеет 2-3 раза полинять и увеличится в размерах. Она постоянно находится в процессе поедания пищи, стремясь заползти поглубже, чтобы спрятаться от ультрафиолета и природных врагов.
Развитие мухи
В состоянии куколки муха может провести несколько дней, а пари неблагоприятных условиях питательные вещества помогут ей сохранить свои свойства в течение нескольких месяцев. Как только потеплеет, она вылупится. В летнее время на этот процесс уходит от 3 до 4 дней. За это время происходит превращение из личинки в молодую особь.
Из куколки появляются молодые особи – имаго. Они более активны, так как им для роста нужно добывать больше пищи, чем полностью половозрелым. К моменту достижения половой зрелости, мухи набирают вес. Они встречают самца и продолжают размножаться. Если ждать паре мух идеальные условия, то к концу их жизни потомство произведет несколько миллионов особей.
Сколько живут мухи
После того как вы узнали все особенности строения и размножения этих насекомых, настало время ответить на вопрос, сколько живут мухи обыкновенные.
Идеальными условия для их проживания – летнее время. Максимальное долгожительство они показывают при влажности воздуха около 80% и температуре от 22 до 26 градусов. Но способны они выжить и при других условиях. Встретить насекомых можно при температуре от 11 до 45 градусов выше нуля.
При похолодании на улице (ниже 11 градусов) они становятся менее активны. Они начинают впадать в спячку. Эта стадия развития может затянуться, если наступила зима. Взрослые особи редко переносят ее нормально (они способны выживать при низкой температуре всего несколько дней), а куколки или личинки способны выдержать этот период без потерь.
При оптимальных условиях средняя продолжительность жизни мухи – от 1,5 до 2 месяцев. Столько они могут провести в комнате жилого дома.
Сколько живет самка
Самка мухи в доме способна прожить до 2 месяцев, регулярно производя потомство. За свою жизнь она отложит не менее 1000 яиц. Если период ее размножения пришелся на зимнее время, то она оставит после себя меньше потомства.
Осенью мухи начинают летать медленно, все процессы жизнедеятельности их замедляются. Если у них будет возможность откладывать яйца, то процесс появления личиной замет не 24 часа, а намного больше. Часть потомства появится на свет только весной или при существенном потеплении в доме.
Как долго живет самец
В большинстве случаев самцы живут около одного месяца, так как им не нужно воспроизводить потомство. Они менее осторожны, и в неблагоприятное время выбирают не самые надежные укрытия. Летом поймать и физически устранить их сложнее, так как у самцов вес меньше, и они быстрее.
Жизнь мухи. От рождения до смерти
Комнатная или домашняя муха — давний спутник человека.
Ее можно смело отнести к так называемым облигатным синантропным организмам. То есть к животным, чей образ жизни в настоящее время прочно связан с человеком и его жильем.
Комнатные мухи — одни из самых распространенных насекомых на планете. Встречаются практически везде, где есть человек.
Мухи путешествуют с человеком тысячи лет. И не собираются расставаться! (фото robert smith, unsplash.com )
Появились в раннем кайнозое в Центральной Азии и на сегодня, следуя за людьми, освоили всю планету.
Мух встречал каждый.
Это небольшие насекомые, размером от 6 до 9 миллиметров, серого или близкого к черному цвета, с четырьмя продольными полосами на верхней стороне груди и слегка красноватыми широко посаженными глазами.
Комнатная муха — частый гость в наших домах и квартирах.
Самки обычно чуть крупнее самцов и имеют больший размах крыльев.
Жизнь среднестатистической мухи, как и многих других насекомых, коротка.
В зависимости от температуры внешней среды мухи живут от 8 до 28 дней. Правда некоторые могут и перезимовать, «засыпая» при относительно низких температурах и просыпаясь при температурах выше +10 градусов.
Когда наблюдаешь за роящимися мухами где-нибудь в деревне, кажется, что они очень любвеобильны.
Но по факту самки комнатных мух обычно спариваются раз в жизни и сохраняют семя самцов для последующего использования.
Самка мухи обычно спаривается раз в жизни. (фото Matthew Fells, flickr.com )
Среднестатистическая муха на протяжении жизни откладывает в общей сложности около 500-700 яиц, отдельные «мухи-героини» могут отложить и до 2000 яиц!
Яйцекладок от 6-7 и более, в среднем по 100-150 яиц за кладку. Яйца небольшие, желто-белые длиной до полутора миллиметров.
Яйца у мух небольшие, от белого до желто-белого цвета
Любимый субстрат для откладывания яиц — разлагающиеся органические отходы. Пищевые отходы, фекалии, падаль, гниющие куски мяса и так далее, все это привлекает толпы мух!
По прошествии минимум восьми, максимум пятидесяти часов из яиц вылупляются личинки мухи.
Эти желтовато-белые безногие, безусые червячки, живущие во всякой гнили знакомы каждому, кто хоть раз ходил на рыбалку.
Личинки комнатных мух знакомы всем.
Опарыши — бесценная наживка, используемая многими рыболовами и неплохой корм для крупных аквариумных рыб. Поэтому их часто разводят для последующей продажи.
А еще опарышей используют в так называемой «личинкотерапии». Взрослых личинок мухи помещают в запущенные раны. Опарыши поедают мертвые ткани, постепенно очищая рану.
В благоприятных условиях через пару недель выросший опарыш отползает в чистое сухое и прохладное место, где окукливается.
Через 5-6 дней из куколки вылупляется молодая муха. По прошествии тридцати-сорока часов она достигает половой зрелости и готова в размножению.
Живущие рядом с людьми мухи редко умирают своей смертью.
Мух ловят, травят, глушат мухобойками, а еще очень часто, особенно в прохладную погоду, поражает Мушиная Энтомофтора — грозный и незаметный враг комнатной мухи, грибок, неоднократно вызывавший мушиные эпизоотии (эпидемии). Его даже длительное время использовали как инсектицид.
Мухи бывают чрезвычайно назойливы.
Комнатная муха прекрасно приспособилась к обитанию рядом с человеком, а потому часто чрезмерно размножается и сильно досаждают людям.
К тому же она являются переносчиками множества возбудителей, особенно кишечных инфекций.
Мух беспощадно уничтожают.
С другой стороны, комнатная муха — природный агент для борьбы с пищевыми и органическими отходами. Личинки мух отлично утилизируют органику, а сами могут быть использованы в качестве корма на рыбных фермах.
И никакой химии и вреда окружающей среде!
Среднестатистическая муха на протяжении жизни откладывает в общей сложности около 500-700 яиц, отдельные «мухи-героини» могут отложить и до 2000 яиц!
Яйцекладок от 6-7 и более, в среднем по 100-150 яиц за кладку. Яйца небольшие, желто-белые длиной до полутора миллиметров.
Живущие рядом с людьми мухи редко умирают своей смертью.
Мух ловят, травят, глушат мухобойками, а еще очень часто, особенно в прохладную погоду, поражает Мушиная Энтомофтора — грозный и незаметный враг комнатной мухи, грибок, неоднократно вызывавший мушиные эпизоотии (эпидемии). Его даже длительное время использовали как инсектицид.
Мухи бывают чрезвычайно назойливы.
Комнатная муха прекрасно приспособилась к обитанию рядом с человеком, а потому часто чрезмерно размножается и сильно досаждают людям.
К тому же она являются переносчиками множества возбудителей, особенно кишечных инфекций.
Мух беспощадно уничтожают.
С другой стороны, комнатная муха — природный агент для борьбы с пищевыми и органическими отходами. Личинки мух отлично утилизируют органику, а сами могут быть использованы в качестве корма на рыбных фермах.
И никакой химии и вреда окружающей среде!
Google представила самую подробную карту нейронных связей мозга мухи
Ученые из Google и исследовательского кампуса Janelia в Вирджинии (США) представили самую подробную карту связей мозга мухи. 3D-модель отражает 20 млн синапсов, соединяющих около 25 тыс. нейронов.
Читайте «Хайтек» в
Первым шагом в создании карты было разделение участков мозга на области, толщиной в 20 микрон, что составляет примерно треть от ширины человеческого волоса. Эти кусочки мозга затем изображаются во время обработки потоками электронов из сканирующего электронного микроскопа. Полученные данные содержат около 50 трлн трехмерных пикселей, которые обрабатываются с использованием алгоритма.
«Это реконструкция, несомненно, является техническим чудом», — заявил изданию The Verge Марк Хамфрис, нейробиолог из Университета Ноттингема. По его словам, это не просто красивая картинка, но и ресурс, который ученые могут использовать для своих исследований.
Несмотря на алгоритмы Google, для проверки работы программы потребовалось значительное количество человеческого труда. Компания отмечает, что ученые из Janelia «вычистили» 3D-карту, проверяя маршрут каждого из 20 млн синапсов с помощью гарнитур виртуальной реальности и пользовательского программного обеспечения для 3D-редактирования. На это потребовалось два года и сотни тысяч часов работы.
Даже эта подробная карта покрывает только часть функционала мозга мухи. При этом в общей сложности мозг мухи содержит 100 тыс. нейронов, в то время как человеческий мозг насчитывает около 86 млрд.
По словам Джошуа Фогельштейна, биомедицинского инженера и соучредителя проекта Open Connectome, эта работа будет первой в этом ряду и, возможно, исследователи смогут похожим образом визуализировать и части мозга человека. По его мнению, такой проект может появиться в течение 5-7 лет.